电缆电视系统课件

2020/9/211电缆电视系统主讲：王岷（一）2020/9/212第一章电缆电视系统概论§1.1电缆电视系统的发展概况电缆电视系统是由早期的共用天线电视系统发展而来的。电缆电视系统也是属于应用电视系统，但是由于与当前使用的以监视控制为目的的电视监控系统从传输的信号方式到应用范围都有很大的差别，因此现在已经单独作为一个弱电系统出现。2020/9/213一、共用天线电视系统共用天线电视系统（communityantennatelevision）缩写CATV——许多电视机用户共用一组接收天线接收电视台发射的开路电视信号，经信号处理后，通过电缆将信号分配给各个用户。特点：1.是电缆电视系统的早期形式。世界上第一套共用天线电视系统最早出现于二十世纪40年代的美国。我国的ＣＡＴＶ系统事业起步较晚。1974年电子工业部第三研究所与武汉无线电厂共同为北京饭店试制安装了我国第一套电缆电视系统。2020/9/2142.改善了接收效果。3.用户少：由于功能单一，技术制约，服务半径小，用户不多。4.节目少：由于功能单一，技术的制约，传送的信号数目较少。5.频式：由于电子技术的制约，为了防止邻频干扰，只能使用隔频道传送电视方式。6.单向信号传送：共用天线系统采用由前端向用户传送电视信号的单向信号传递方式。2020/9/215二、电缆电视系统电缆电视系统是由早期的共用天线电视系统发展而来的。它除了利用电缆传送电视台发射的开路电视信号以外，又传送卫星信号、微波信号、录像和摄像、自办节目等，并对信号进行处理和放大。由于该系统是用电缆传送的，因此称为电缆电视系统。英文名称：cabletelevision，缩写CATV2020/9/216三、电缆电视系统的发展趋势（一）大规模，多频道。（二）多功能，多媒体。1、收费节目播出。2、观众收视率调查。3、观众参与性节目。4、利用系统购物5、观众点播节目2020/9/217（三）光纤传送（四）卫星传送，微波传送。（五）MMDS(微波多路分配系统)+AML（调幅微波链路）（六）数字电视2020/9/218§1.2电缆电视系统的作用与功能一、改善“弱强场区”、“阴影区”的收视条件1.弱强场区：随着传输距离的增加，电视台发射的电视信号的场强越来越低，当低于电视机的接收灵敏度时，图象质量变差，出现雪花，甚至收不到信号，这些区域就称为弱强场区。2.阴影区：电视台发射的电视信号主要以直线传输，当遇到障碍物阻挡时，部分信号能量被反射或吸收，使得障碍物后面部分场强较低，收看效果差，这种区域就称为阴影区。2020/9/219二、抗干扰能力强1.重影干扰：主要是由于建筑物的反射造成的，城市存在较普遍。2.杂波干扰：由于电气设备产生的高频电磁波造成的。CATV系统可以有效地降低这些干扰。三、满足人民生活、娱乐、工作的需要。2020/9/2110§1.3电缆电视系统的组成和分类一、系统的组成前端系统干线传输系统分配系统1.前端部分：信号源部分前端信号处理2020/9/2111(1)信号源部分：对系统提供各种各样的信号，以满足用户的需要。信号源主要器件：天线录像机摄像机计算机字幕机导频信号发生器2020/9/2112(2)前端信号处理部分：对信号源提供的信号，进行必要的处理和控制，并输出高质量的信号给干线传输部分。主要器件：天线放大器频道放大器宽带放大器频道变换器信号处理器解调器调制器卫星接收机制式转换器微波接收机混合器2020/9/21132.干线传输部分其主要作用就是将电视信号高质量地进行长距离传送主要器件：干线放大器分配器电缆或光纤斜率均衡器电源供给器电源插入器2020/9/21143.用户分配系统用户分配系统将干线传输来的信号分配给系统内所有的用户，并保证用户的信号质量。（1）各用户端信号电平要大致相等，同一用户的各频道电平要大致相等。（2）各用户之间要有一定的隔离度，避免电视机之间的相互干扰。分配网络在不同地方形式千差万别，但是不论采取何种形式，必须保证：2020/9/21152020/9/2116（一）按工作频率分类：1.全频道系统：48.5～958MHz、隔频传送、实际可传输大约12个频道、适合小范围、短距离传输。国家规定信号频率范围：48.5～958MHz，共68个标准频道，用DS表示，其中：VHF频段——DS1～DS12，UHF频段——DS13～DS68二、CATV系统的分类2020/9/2117增补频道（用Z表示）：国家规定的68个标准频道的频率不连贯，系统内部就利用这些不连续部分的频率来设置增补频道。48.5～300MHz、邻频传送，系统容量达28个频道，有DS1～DS12Z1～Z16，适合中范围、中短距离。3.450MHz邻频传输系统48.5～450MHz、邻频传送，系统容量达47个频道，有DS1～DS12Z1～Z35，适合大范围、长距离。4.550MHz邻频传输系统2.300MHz邻频传输系统：48.5～550MHz、邻频传送，系统容量达59个频道，有DS1～DS22Z1～Z37，适合大范围、长距离。2020/9/2118（二）按系统规模分类：按系统传输距离及人口数量的多少，将CATV系统分为：特大型：传输距离≥20km，人口≥100万。5.750MHz邻频传输系统48.5～750MHz、邻频传送，系统容量达79个频道，有DS1～DS42Z1～Z37，适合大范围、长距离。大型：传输距离≥15km，人口=100万。中型：传输距离≥10km，人口≥50万。中小型：传输距离≥5km，人口≥20万。小型：传输距离≥1.5km，人口约几万。2020/9/2119（三）按系统传输方式分类：1.全同轴电缆传输系统2.全光缆传输系统3.MMDS微波多路分配传输系统4.光缆＋同轴电缆传输系统5.微波＋同轴电缆传输系统6.混合型（大中型）传输系统2020/9/2120第二章电视广播的基本原理§2.1电视信号的产生一、摄像过程1.像素：构成一幅图象的基本单元是一些细小的点，我们称其为像素。2020/9/21212.图象的顺序传送3.扫描将图象的像素按顺序转变成电信号的过程，在摄像技术上称为扫描。将一幅图象的各个像素的亮度按一定的顺序转变成电信号，并依次传送出去，接收端，按同样的顺序将各个电信号转变成光信号，显示在屏幕上，这样只需要一个信道就可以实现图象的传送。这种按顺序传送像素的方法，称为顺序传送。行扫描场扫描2020/9/21222020/9/21234.光和电的转换过程信号输出聚焦线圈2020/9/2124二、彩色全电视信号1.三基色原理任何一种彩色都可由三种独立的基本色配成。在电视广播中，将红色、绿色、兰色作为三基色，分别用R、G、B表示。2020/9/21252.彩色光的基本参量3.电视信号的带宽彩色光的三个基本参量：亮度，色调和饱和度。色度：既包含彩色光的色调，又包含其饱和度，可以对彩色光做本质上的描述。F0F0-1.25MHzF0+6.25MHzF0+6.5MHzF0+6.75MHz频道宽2020/9/21264.彩色电视制式概述NTSC制：美国、日本、加拿大及北欧各国采用。在SECAM制中，逐行依次传送色差信号(R-Y)和(B-Y)，因而在同一时间内在传输通道中只有亮度信号和一个彩色信号，也就不会发生串色（色调失真）现象。所以，SECAM制是用错开传输时间的办法（时分原理）来避免串色及由其造成的彩色失真，SECAM制是一种顺序－同时制。在NTSC制彩色电视系统中，Ｕ、Ｖ这两个色差信号分别调制到频率相同，但相位差为90度的载波上，然后合成在一起。称为正交平衡调幅制。SECAM制：法国、俄罗斯及东欧各国采用。PAL制：西欧、大洋洲及许多第三世界各国采用，我国采用PAL制。PAL制是在NTSC制的基础上提出来的。2020/9/21275.彩色全电视信号的形成过程综述景物摄像机编码器EREGEB彩色全电视信号FBAS2020/9/2128§2.2电视信号的传播一、无线电波的基本知识无线电波的传播速度在真空中与光速相同，即：1.无线电波的传播速度无线电波的传播速度在空气中略小于真空中，但工程上，通常以光速来计算，即：)s/m(10×3=c=1=v8εμ)s/m(10×3=v82020/9/21292.波长的概念3.无线电波的波段划分见P16，表2-1无线电波为调幅或调频波，若载波频率为f,则波长λ为：λ=c/f通常将电磁波波谱中波长从100km～3mm的部分称为无线电波，起对应的频率范围：3kHz～105MHz。2020/9/21304.无线电波的极化故室外接收天线必须水平架设。无线电波的极化线极化圆极化椭圆极化水平极化：我国电视广播采用。垂直极化2020/9/2131二、我国电视广播的频率范围及频道划分VHF（甚高频频段）：48.5～92MHz，Ⅰ频段，S1～S5频道167～223MHz，Ⅲ频段，S6～S12频道。我国电视广播分为两个频段：UHF（特高频频段）：470～566MHz，Ⅳ频段，S13～S24频道606～958MHz，Ⅴ频段，S25～S68频道。见P20，表2-4电缆电视可用的增补频道：111～167MHz，AI频段，Z1～Z7频道，223～447MHz，A2频段，Z8～Z35频道。2020/9/2132随堂练习：2.开路电视广播占用那几个频段，频率范围分别是多少，增补频道的频段频率范围分别是（）。1.电视频率的范围是（）Hz到（）Hz，波长范围是多少？2020/9/2133第三章电视接收天线§3.1天线的基本原理一、天线的工作原理特点：天线具有“可逆性”，既能做发射天线辐射电磁能量，又可以做接收天线有效地接收电磁能量。基本半波振子2020/9/2134二、电视接收天线的分类按结构划分：半波振子天线折合半波振子天线扇形振子天线背射天线八木天线环形天线V形天线对数周期天线还有按安装方式划分，按接收频带划分的。2020/9/2135一、特征阻抗§3.2天线的主要参数天线的特征阻抗等于有源振子的馈电点的电压与电流的比值。Zin=Vin/Iin=Rin+jXin(Ω)Zin=73.13+j42.55(Ω)Zin=73.13(Ω)2020/9/2136二、电压驻波比电压驻波的形成过程minmaxVVVSWR电压驻波比反映了：天线与电缆的匹配性入射波反射波驻波tU2020/9/2137三、频带宽度某一天线对某一频率呈现最大增益，当频率向两侧偏移使天线的增益各减少3dB时，总的频率偏移称为天线的频带宽度。fG0.5PP-Δf+Δff02020/9/2138四、方向性2θ0.5主瓣副瓣2020/9/2139五、增益G=10lgP/P0(dB)G=20lgE/E0(dB)绝对增益定义：指实际天线与理想无方向性天线在最大辐射方向上产生相同的场强时，理想无方向性天线的输入功率与实际天线的输入功率的比值。相对增益定义：指在输入相同功率的条件下，实际天线的最大辐射方向与基本半波振子天线在空间同一点处所产生的场强平方的比值。2020/9/2140§3.3天线的主要参数一、对天线的基本要求电缆电视系统中的接收天线与一般的家用室外接收天线在本质上没有多大区别，但是由于它接收的信号要送往千家万户，所以，对它的质量要求要比一般的家用室外天线要高。(1)、增益要高：天线的增益实际上反映了天线的灵敏度，在相同条件下，增益高的天线输出信号强，载噪比大，接收机的图象质量就好，反之，天线的增益低，输出的信号小，载噪比差，在弱信号地区会严重影响天线输出信号的质量，如果再经过放大器后，载躁比更低，必将使图象质量变差。(2)、良好的方向性：天线的方向性越好，抗干扰性越强。因此天线方向图的主瓣要窄，幅瓣和后瓣要小。2020/9/2141(3)、良好的匹配性：天线的输出阻抗必须和馈线的特性阻抗一致，即良好的匹配。否则，天线所接收的电视信号就不能全部传送下来，还会因信号在馈线中来回多次反射而产生重影串。(4)、合适的频带宽度：通常天线的频带宽了对不同频率信号都有了一定的接收能力，但增益却降低了，对有用信号接收的能力也就降低了，容易使天线的载噪比下降，抗干扰能力