有线电视技术2

1、课程背景课程背景 1. 随着社会的进步和人们对信息服务个性随着社会的进步和人们对信息服务个性化要求的日益提高，现代社会对信息网络在宽化要求的日益提高，现代社会对信息网络在宽带、交互性、智能化、承载综合业务的能力等带、交互性、智能化、承载综合业务的能力等方面提出了越来越高的要求方面提出了越来越高的要求 ； 2.2.有线电视网络已经成为广播电视最主有线电视网络已经成为广播电视最主要的有效覆盖手段之一，并正以极其迅猛的要的有效覆盖手段之一，并正以极其迅猛的发展速度向综合信息网过渡；发展速度向综合信息网过渡； 3. 3.先进的有线电视网络汇集了当代电子技先进的有线电视网络汇集了当代电子技术许多领域的新

2、成就，体现了现代广播电视术许多领域的新成就，体现了现代广播电视技术、现代通信技术、现代计算机技术的交技术、现代通信技术、现代计算机技术的交叉和融合，具有数字化、智能化、网络化、叉和融合，具有数字化、智能化、网络化、综合化等现代信息网络的一切特征。综合化等现代信息网络的一切特征。学习和了解有线电视网络具有学习和了解有线电视网络具有十分重要的意义和价值十分重要的意义和价值l应用性应用性l综合性综合性涉及面广涉及面广 体系独特体系独特强调应用强调应用 注重方法注重方法 基本组成基本组成1.熟悉熟悉 有线电视网络的有线电视网络的 主要设备主要设备 关键技术关键技术 系统分析方法系统分析方法2.掌握掌握

3、 有线电视网络的有线电视网络的 基本理论与概念基本理论与概念 工作原理工作原理 主要参数及计算主要参数及计算 研究动态研究动态 3. 了解了解 有线电视网络的有线电视网络的 发展趋势发展趋势 热点和难点热点和难点 寻找寻找 相关课题，进行深入研究相关课题，进行深入研究抓住重点抓住重点 掌握方法掌握方法 l课堂学习与自学相结合课堂学习与自学相结合l广泛阅读参考书广泛阅读参考书概念清晰概念清晰 理解到位理解到位举一反三举一反三 融会贯通融会贯通l有线电视网络，作者：刘剑波等，有线电视网络，作者：刘剑波等，中国广播电视出版社，中国广播电视出版社，2002年年12月月 l有线电视综合信息网技术，作者：

4、有线电视综合信息网技术，作者：李鉴增等，人民邮电出版社，李鉴增等，人民邮电出版社，1999年年7月月 l夏业松夏业松 、白玉琨、刘剑波编著：有线、白玉琨、刘剑波编著：有线电视与光纤传输技术，中国广播电视电视与光纤传输技术，中国广播电视出版社，出版社，1997年年3月月 l王晖、关亚林、王晓路编著：有线电视测王晖、关亚林、王晓路编著：有线电视测量，北京广播学院出版社，量，北京广播学院出版社，2001年年6月月l施国强、黄吴明、张万书编著：有线电视网施国强、黄吴明、张万书编著：有线电视网络技术手册，电子工业出版社，络技术手册，电子工业出版社， 2002年年12月月 l车晴、王京玲编著：数字卫星广播

5、系统，车晴、王京玲编著：数字卫星广播系统，北京广播学院出版社，北京广播学院出版社，2000年年4月月 本章重点：本章重点： 有线电视系统的基本组成及各部分的主要功能有线电视系统的基本组成及各部分的主要功能有线电视系统的频率划分和频道配置方法有线电视系统的频率划分和频道配置方法相关基础知识相关基础知识本章难点：本章难点： 现代有线电视网络的基本组成形式现代有线电视网络的基本组成形式VSB-AM高频电视信号的形成过程高频电视信号的形成过程电压的叠加电压的叠加 l1.1.1 有线电视网络的发展历程有线电视网络的发展历程 公共天线系统公共天线系统（Master Aerial Television, 简

6、简称称MATV，1948年）年） 共用天线系统共用天线系统（Community Antenna Television，简称简称CATV，五、六十年代五、六十年代 ） 有线电视系统（有线电视系统（或称电缆电视系统，或称电缆电视系统，Cable Television,仍简称仍简称CATV，七、八十年代七、八十年代 ） 有线电视发展到今天，无论是其系统组有线电视发展到今天，无论是其系统组成、技术手段，还是其系统规模、服务成、技术手段，还是其系统规模、服务功能，各方面都发生了翻天覆地的变化功能，各方面都发生了翻天覆地的变化 现代意义上的现代意义上的“有线电视网络有线电视网络”，实际，实际上是一个脱胎于

7、传统上是一个脱胎于传统CATV系统，但早已系统，但早已突破了突破了“有线有线”的束缚和的束缚和“电视电视”的局的局限，具有综合信息服务功能的信息网络限，具有综合信息服务功能的信息网络体系体系 l1.1.2我国有线电视网络的发展现状我国有线电视网络的发展现状起步较晚起步较晚 发展迅速发展迅速 初具规模初具规模 亟待完善亟待完善 l1.1.3 有线电视网络的特点有线电视网络的特点（1）实现广播电视的有效覆盖实现广播电视的有效覆盖（2）图像质量好，抗干扰能力强图像质量好，抗干扰能力强（3）频道资源丰富，传送节目多频道资源丰富，传送节目多（4）系统规模大，节约投资、美化市容系统规模大，节约投资、美化市

8、容（5）宽带入户，便于综合利用宽带入户，便于综合利用（6）能够实现有偿服务能够实现有偿服务（7）建网可以循序渐进，逐步发展建网可以循序渐进，逐步发展 l1.1.4 有线电视网络的发展趋势与展望有线电视网络的发展趋势与展望l（1）数字化）数字化（2）综合化）综合化（3）网络化）网络化（4）智能化）智能化 全方位服务网（全方位服务网（Full Service Net，简称简称FSN） 有线电视网络发展的最终目标也许会是有线电视网络发展的最终目标也许会是全数字化的全光网络，它依托全数字化的全光网络，它依托IP+DWDM的传输模式，真正实现在一个统一平台的传输模式，真正实现在一个统一平台（Everyt

9、hing over IP）上的多媒体综合信上的多媒体综合信息服务。到那时，不仅是网络环境会达息服务。到那时，不仅是网络环境会达到几近完美的程度，而且，信息资源也到几近完美的程度，而且，信息资源也将得到极大的丰富。这样，真正意义上将得到极大的丰富。这样，真正意义上的信息高速公路便不再是纸上谈兵，而的信息高速公路便不再是纸上谈兵，而是实实在在的现实，标志着人类社会将是实实在在的现实，标志着人类社会将进入一个崭新的信息时代进入一个崭新的信息时代 l物理模型物理模型: 任何有线电视系统均可视任何有线电视系统均可视为由为由 信号源、前端、传输系统、用户分信号源、前端、传输系统、用户分配网配网 四个部分四

10、个部分（或称四个功能模块）（或称四个功能模块）组组成成 l 图图11中，信号源是指提供系统所中，信号源是指提供系统所需各类优质信号的各种设备；前端则是需各类优质信号的各种设备；前端则是系统的信号处理中心，它将信号源输出系统的信号处理中心，它将信号源输出的各类信号分别进行处理，并最终混合的各类信号分别进行处理，并最终混合成一路复合射频信号提供给传输系统；成一路复合射频信号提供给传输系统；传输系统将前端产生的复合信号进行优传输系统将前端产生的复合信号进行优质稳定的远距离传输；而用户分配网则质稳定的远距离传输；而用户分配网则准确高效地将传输系统传送过来的信号准确高效地将传输系统传送过来的信号分送到千

11、家万户分送到千家万户l1.2.1 传统有线电视系统的基本组成传统有线电视系统的基本组成l1.2.2 现代有线电视网络的基本组成现代有线电视网络的基本组成 l1.3.1 电视频道的频带宽度电视频道的频带宽度 残留边带调幅残留边带调幅(VSB-AM) l1.3.2 地面电视广播的频道配置地面电视广播的频道配置 地面电视广播能够使用的无线电频率地面电视广播能够使用的无线电频率主要有主要有48.5108MHz，167223MHz，470566MHz，606958MHz四个频段，四个频段，我国规定的开路电视频道具体配置方案见我国规定的开路电视频道具体配置方案见 表1-1（曹书p13-15）l频谱分布情况

12、：频谱分布情况： l1.3.3 有线电视系统的频率划分有线电视系统的频率划分l 和频道和频道 配置配置 300MHz: 28个个（12个标准，个标准，16个增补）个增补） 450MHz: 47个个（12个标准，个标准，35个增补）个增补） 550MHz: 59个个（22个标准，个标准，37个增补）个增补） 750MHz: 84个个（42个标准，个标准，42个增补）个增补） 862MHz: 98个个（56个标准，个标准，42个增补）个增补） 本章重点：本章重点： 系统噪声的分析系统噪声的分析 信噪比与载噪比的概念信噪比与载噪比的概念 载噪比的计算载噪比的计算 衡量非线性失真影响程度的性能参数衡量

13、非线性失真影响程度的性能参数 非线性失真指标的计算非线性失真指标的计算 系统线性失真的概念系统线性失真的概念 系统指标的叠加与分配系统指标的叠加与分配本章难点：本章难点： 噪声系数的概念噪声系数的概念 系统非线性失真的分析系统非线性失真的分析 CSO和和CTB的概念的概念 l研究目的：建立客观评价体系研究目的：建立客观评价体系l研究对象：模拟电视信号研究对象：模拟电视信号l研究内容：噪声与失真研究内容：噪声与失真 本章的目的在于通过对有线电视系本章的目的在于通过对有线电视系统在传输模拟电视信号时的性能进行深统在传输模拟电视信号时的性能进行深入分析，建立起一套科学、合理的客观入分析，建立起一套科

14、学、合理的客观评价体系。具体地讲，就是要分析模拟评价体系。具体地讲，就是要分析模拟信号波形失真和噪声产生的根源和性质，信号波形失真和噪声产生的根源和性质，研究和掌握其规律，并讨论采用什么性研究和掌握其规律，并讨论采用什么性能参数才能准确、恰当地进行度量，以能参数才能准确、恰当地进行度量，以及如何采取技术措施来确保失真和噪声及如何采取技术措施来确保失真和噪声的影响程度被控制在国家标准允许的范的影响程度被控制在国家标准允许的范围内。围内。l2.1.1 统噪声的产生和分类统噪声的产生和分类 噪声是指能使图像遭受损伤的与传输噪声是指能使图像遭受损伤的与传输信号本身无关的各种形式寄生干扰的总信号本身无关

15、的各种形式寄生干扰的总称，它是一种紊乱、断续、随机的电磁称，它是一种紊乱、断续、随机的电磁振动，在电视屏幕上的主观视觉效果表振动，在电视屏幕上的主观视觉效果表现为杂乱无章的雪花状干扰现为杂乱无章的雪花状干扰系统噪声系统噪声外部噪声外部噪声 内部噪声内部噪声 非固有内非固有内部噪声部噪声 固有内部固有内部噪声噪声 导体导体半导体器件半导体器件l2.1.2 热噪声热噪声 基础热噪声功率基础热噪声功率 ： Pn0 = kTf 等效噪声带宽的定义：等效噪声带宽的定义： N0=20lgUn0=2.4dBV l2.1.3 信噪比与载噪比信噪比与载噪比 1.信噪比（信噪比（S/N） 信噪比信噪比的定义：的定

16、义：信号功率与噪声功率之比信号功率与噪声功率之比 信噪比信噪比与图像质量的关系：与图像质量的关系： （SN）dB.2 为了得到级以上的图像质量，要求为了得到级以上的图像质量，要求 信噪比指标高于信噪比指标高于36.636.6dBdB 2.载噪比（载噪比（C/N） 载噪比定义：载噪比定义：载波功率与噪声功率之比载波功率与噪声功率之比 对射频系统而言，用载噪比来描述系对射频系统而言，用载噪比来描述系 统的噪声性能最方便统的噪声性能最方便 载噪比和信噪比都能用来衡量系统的载噪比和信噪比都能用来衡量系统的 噪声性能，他们之间存在着一定噪声性能，他们之间存在着一定 的内在联系的内在联系 l2.1.4 噪

17、声系数噪声系数 噪声系数的定义噪声系数的定义: 设有一个放大器，其功率放大倍数为设有一个放大器，其功率放大倍数为，在输入端的噪声功率仅是基础热噪声，在输入端的噪声功率仅是基础热噪声n0 ，若放大器本身不产生噪声，则其输若放大器本身不产生噪声，则其输出端的噪声功率为出端的噪声功率为GPn0。但放大器本身是但放大器本身是肯定要产生噪声的，因而其输出端的噪声肯定要产生噪声的，因而其输出端的噪声功率一定比功率一定比GPn0要大，设为要大，设为FGPn0 ，这个这个倍数倍数F就称为该放大器的噪声系数。就称为该放大器的噪声系数。 噪声系数的物理意义噪声系数的物理意义: 当放大器的输入噪声为基础热噪声时，当

18、放大器的输入噪声为基础热噪声时，由于放大器内部产生噪声的结果，使放大由于放大器内部产生噪声的结果，使放大器的输出噪声功率扩大了器的输出噪声功率扩大了F倍倍 放大器的噪声系数等于输入噪声为基础放大器的噪声系数等于输入噪声为基础热噪声时的输入载噪比和输出载噪比之差。热噪声时的输入载噪比和输出载噪比之差。也就是说，也就是说，当放大器的输入噪声为基础热当放大器的输入噪声为基础热噪声时，噪声时，输出载噪比将比输入载噪比小输出载噪比将比输入载噪比小F dB l2.1.5 载噪比的计算载噪比的计算 （CN）dB 10 lg（Pc / FPn0） 10 lg Pc10 lg F10 lg Pn0 SiFdB2

19、.4dB （CN）dBSiFt dB2.4dB Ft dB10 lg F1（F21） / G1 （F31） / ( G1 G2 ) （Fn1）/ ( G1G2Gn-1 )总结：总结： 在有线电视系统中计算各部分的载噪在有线电视系统中计算各部分的载噪比指标时，可直接利用上述公式进行计算，比指标时，可直接利用上述公式进行计算，其中，其中， 对前端而言，对前端而言， Ft F1 对同轴电缆干线而言，对同轴电缆干线而言， 若干线由相同放大器组成，则若干线由相同放大器组成，则 Ft nF Ft dB= FdB+10 lg nniitFF1l2.2.1 系统非线性失真的产生及分析系统非线性失真的产生及分析

20、 有线电视系统中非线性失真最严有线电视系统中非线性失真最严重、对信号质量影响最大的设备是重、对信号质量影响最大的设备是放大器，我们将重点研究放大器的放大器，我们将重点研究放大器的非线性失真特性非线性失真特性 描述放大器实际传输特性的数学近似模型：描述放大器实际传输特性的数学近似模型： UoK1UiK2Ui2K3Ui3 简化的信号模型：简化的信号模型： （设输入信号由三个频率分量组成）（设输入信号由三个频率分量组成） tCtBtAUcbaicoscoscosl各项失真产物的特点和规律各项失真产物的特点和规律（1）失真的类型）失真的类型 (曹书曹书p18) 二次失真二次失真：二次谐波失真二次谐波失

21、真 二次互调失真二次互调失真 三次失真：三次谐波三次失真：三次谐波失真失真 三次互调三次互调失真失真 三次差拍三次差拍失真失真 交扰调制交扰调制失真失真 频道内互调干扰的概念频道内互调干扰的概念 （2）失真的大小）失真的大小 对二次失真而言，二次互调失真幅度最对二次失真而言，二次互调失真幅度最大，大， 实际中只需考虑二次互调失真即可；实际中只需考虑二次互调失真即可； 对三次失真产物中的三种新频率分量型对三次失真产物中的三种新频率分量型的同类失真而言，三次差拍失真幅度最大，的同类失真而言，三次差拍失真幅度最大，实际应用中，可以只研究分析和测量三次实际应用中，可以只研究分析和测量三次差拍失真。差拍

22、失真。 一般来说，单个的二次互调失真比单个一般来说，单个的二次互调失真比单个三次差拍的幅度要大。三次差拍的幅度要大。（3）失真的数量）失真的数量 可查阅失真数量与频道数量的关系可查阅失真数量与频道数量的关系 表表 （曹书（曹书p19） 从表可以看出，三次差拍失真的数量从表可以看出，三次差拍失真的数量随频道数的增长而急剧增多随频道数的增长而急剧增多 。 结论：结论： 幅度大是二次互调的显著特征，必须幅度大是二次互调的显著特征，必须采取有效措施采取有效措施 ； 三次差拍失真的数量巨大，而交调失三次差拍失真的数量巨大，而交调失真在主观感觉上较严重真在主观感觉上较严重 ，在频道数较少时，在频道数较少时

23、（例如十几个频道以下），主要考虑交调（例如十几个频道以下），主要考虑交调失真，而在频道数较多时，则应主要考虑失真，而在频道数较多时，则应主要考虑三次差拍失真。三次差拍失真。（4）CSO和和CTB（组合二次失真比和组合三次差拍比）（组合二次失真比和组合三次差拍比） 一般来说，落入到一个频道内的所一般来说，落入到一个频道内的所有失真项往往会有规律地集中在几个频有失真项往往会有规律地集中在几个频率点上或落在该频率点附近很窄的频带率点上或落在该频率点附近很窄的频带内，形成所谓的干扰内，形成所谓的干扰“簇簇”，在累加的，在累加的基础上合成为较大的总干扰（形成基础上合成为较大的总干扰（形成“组组合合”效应

24、）效应）。 l综合以上分析结果，我们可以将非线性失真的规律和综合以上分析结果，我们可以将非线性失真的规律和特点简单总结如下：放大器的非线性失真特性带来了特点简单总结如下：放大器的非线性失真特性带来了许多二次、三次失真产物，在二次失真产物中，以二许多二次、三次失真产物，在二次失真产物中，以二次互调的影响最大，在三次失真产物中，则以交调和次互调的影响最大，在三次失真产物中，则以交调和三次差拍的影响为甚，因而实际中主要考虑上述三种三次差拍的影响为甚，因而实际中主要考虑上述三种失真。这三种失真各有特点（二次互调幅度大、三次失真。这三种失真各有特点（二次互调幅度大、三次差拍数量多，而交调对图像质量的影响

25、最直接），在差拍数量多，而交调对图像质量的影响最直接），在不同的场合会有不同的影响。一般来说，现代的同轴不同的场合会有不同的影响。一般来说，现代的同轴电缆系统可以不考虑二次失真的影响，但光传输系统电缆系统可以不考虑二次失真的影响，但光传输系统则必须重点考虑；在频道数量较少的系统中，主要考则必须重点考虑；在频道数量较少的系统中，主要考虑交调的影响，而在频道数量较多的场合，则应主要虑交调的影响，而在频道数量较多的场合，则应主要考虑三次差拍而可以不再顾及交调；另外，在多频道考虑三次差拍而可以不再顾及交调；另外，在多频道系统中，无论是二次互调还是三次差拍，均应考虑它系统中，无论是二次互调还是三次差拍，

26、均应考虑它们的组合效应。因此，对现代们的组合效应。因此，对现代HFC网络而言，同时考网络而言，同时考虑虑CSO和和CTB是全面评价系统非线性失真性能的必要是全面评价系统非线性失真性能的必要而充分的手段。而充分的手段。2.2.2 衡量非线性失真影响程度的性能衡量非线性失真影响程度的性能 参数参数 (曹书曹书p24)（1）载波互调比（）载波互调比（IM） （2）载波组合二次差拍比（）载波组合二次差拍比（C/CSO）和和 载波组合三次差拍比（载波组合三次差拍比（C/CTB）（3）交扰调制比（）交扰调制比（CM）（4）微分增益（）微分增益（DG）失真和失真和 微分相位（微分相位（DP）失真失真（5）信

27、号交流声比（）信号交流声比（HM）2.2.3 非线性失真指标同放大器工作电非线性失真指标同放大器工作电 平的关系平的关系 当各频道的信号电平降低当各频道的信号电平降低1dB时，时，系统的二次非线性失真指标（例如载系统的二次非线性失真指标（例如载波组合二次差拍比波组合二次差拍比C/CSO及载波二次及载波二次互调比互调比IM2）可以改善可以改善1dB。 当各频道的信号电平降低当各频道的信号电平降低1dB时，时，系统的三次非线性失真指标（例如交系统的三次非线性失真指标（例如交调比调比CM、载波三次互调比载波三次互调比IM3、载载波组合三次差拍比波组合三次差拍比CCTB等）则可等）则可以改善以改善2

28、dB。2.3.1系统线性失真的产生及其分析系统线性失真的产生及其分析 由于无源部件（线性电路）的频率特由于无源部件（线性电路）的频率特性不良所引起的失真称为线性失真性不良所引起的失真称为线性失真 ，也，也称为频率失真称为频率失真 。 系统线性失真应包括振幅系统线性失真应包括振幅-频率失真和频率失真和相位相位-频率失真。频率失真。2.3.2 衡量线性失真的性能参数衡量线性失真的性能参数（1）幅频特性）幅频特性 国标规定频道内幅频特性的不平度在国标规定频道内幅频特性的不平度在整个频道范围内不超过整个频道范围内不超过2 dB，在任意在任意的的0.5MHz范围内不超过范围内不超过0.5dB（2）色）色

29、/亮度时延差亮度时延差 国标规定色国标规定色/亮度时延差不得大于亮度时延差不得大于100ns 2.4.1 产生反射的原因产生反射的原因 有线电视系统的设备、部件阻抗不匹有线电视系统的设备、部件阻抗不匹配时配时，将会使主波（入射波）在系统内部将会使主波（入射波）在系统内部传输时产生复杂的反射，如果反射波和入传输时产生复杂的反射，如果反射波和入射波一起传送到电视机的屏幕上，收视者射波一起传送到电视机的屏幕上，收视者将会看到反射波所形成的重影将会看到反射波所形成的重影 2.4.2 衡量反射的性能参数衡量反射的性能参数（1） 反射系数反射系数 （2）反射损耗）反射损耗（3）电压驻波比（）电压驻波比（V

30、SWR）S（4）回波值）回波值 2.4.3有线电视系统中的重影有线电视系统中的重影 有线电视系统中主要存在三种类型的重有线电视系统中主要存在三种类型的重影，即接收重影、反射重影和串入重影影，即接收重影、反射重影和串入重影 重影所造成的影响是否严重，一方面同重影所造成的影响是否严重，一方面同反射波的强度有关；另一方面也同反射波的反射波的强度有关；另一方面也同反射波的时延量有关时延量有关 2.5.1 指标叠加指标叠加1. 载噪比叠加载噪比叠加 载噪比叠加遵循功率叠加的规律载噪比叠加遵循功率叠加的规律 10/)/(10/)/(10/)/(101010lg10)/(21kdBdBdBNCNCNCdBN

31、C2 非线性失真指标的叠加非线性失真指标的叠加 二次非线性失真（例如载波组合二次二次非线性失真（例如载波组合二次差拍比指标）的叠加应采用减算的算术叠差拍比指标）的叠加应采用减算的算术叠加加 对三次失真指标，例如交调比、载波对三次失真指标，例如交调比、载波三次互调比、载波组合三次差拍比等而言，三次互调比、载波组合三次差拍比等而言，应按算术叠加的公式进行叠加计算应按算术叠加的公式进行叠加计算 2.5.2 指标分配指标分配 指标分配最主要的应用是在系统设计的指标分配最主要的应用是在系统设计的过程中过程中 1 载噪比分配载噪比分配 （CN）idB（CN）dB10 lgi2 非线性失真指标的分配非线性失

32、真指标的分配(C/CSO)idB = (C/CSO)dB15 lg qi (C/CTB) idB (C/CTB )dB 20 lgi l本章重点：本章重点： 前端的技术要求前端的技术要求 现代有线电视网的前端类型现代有线电视网的前端类型 综合前端的组成综合前端的组成 信号处理器的基本工作原理信号处理器的基本工作原理 电视调制器的基本工作原理电视调制器的基本工作原理 宽带传输线变压器式混合器的特点宽带传输线变压器式混合器的特点本章难点：本章难点： 邻频道传输对前端的特殊要求邻频道传输对前端的特殊要求 实际前端的组成原则实际前端的组成原则3.1.1 前端的功能前端的功能 前端是整个有线电视系统的心

33、脏前端是整个有线电视系统的心脏 总体来说，前端的功能因系统而异总体来说，前端的功能因系统而异 我们可以将一个完整的现代有线电视系我们可以将一个完整的现代有线电视系统的前端解剖为模拟前端（部分）、数统的前端解剖为模拟前端（部分）、数字前端（部分）和数据前端（部分）三字前端（部分）和数据前端（部分）三个功能模块个功能模块 传统的有线电视系统中只有模拟前端。传统的有线电视系统中只有模拟前端。传统前端传统前端（模拟前端（模拟前端）对信号的基本处理）对信号的基本处理功能大致可以概括如下：功能大致可以概括如下：（1）提高载噪比）提高载噪比（2）频率变换）频率变换（3）邻频处理）邻频处理（4）抑制非线性失真

34、和寄生输出）抑制非线性失真和寄生输出（5）调制、解调）调制、解调（6）电平调整）电平调整（7）电平控制）电平控制（8）混合）混合（9）产生导频）产生导频3.1.2 系统对前端的技术要求系统对前端的技术要求 1 前端的主要技术指标前端的主要技术指标（1）载噪比）载噪比C/N 载噪比是前端最重要的技术指标之一。载噪比是前端最重要的技术指标之一。一般系统的总载噪比指标（国标规定为一般系统的总载噪比指标（国标规定为43dB）将视系统的规模大小按一定比例分将视系统的规模大小按一定比例分配给前端。配给前端。 设分配比例为设分配比例为q (q1)，则前端的载噪则前端的载噪比指标是：比指标是： (C/N)1d

35、B 4310 lg q (dB) 例如在小系统中，选择例如在小系统中，选择q50，则则(C/N)1dB46 dB；在特大系统中，选择在特大系统中，选择q10，则则(C/N)1dB53 dB。（2）非线性失真指标）非线性失真指标 一般情况下，系统分配给前端的一般情况下，系统分配给前端的C/CTB和和C/CSO指标为指标为10，这样，前端，这样，前端应满足的指标为：应满足的指标为： (C/CTB)1 dB5420 lg 10 74dB (C/CSO)1 dB5415 lg 10 69dB 单频道载波互调比单频道载波互调比 IM内内 (dB) 54dB （3）回波值）回波值 E 国标规定，回波值国标

36、规定，回波值E（）（）7（4）微分增益失真）微分增益失真(DG失真失真)，微分相位，微分相位 失真失真(DP失真失真)（5）色亮度时延差）色亮度时延差（6）频道内幅频特性）频道内幅频特性2 邻频道传输对前端的特殊要求邻频道传输对前端的特殊要求 1）邻频抑制度）邻频抑制度60 dB2）带外抑制度）带外抑制度60 dB3）边带抑制度）边带抑制度60 dB4）V/A比可调比可调 5）对载波的频率偏差有比较严格的要求）对载波的频率偏差有比较严格的要求 6）陷波处理）陷波处理 3.2.1前端的类型前端的类型 1 传统有线电视系统的前端类型传统有线电视系统的前端类型 （1）直接混合型前端）直接混合型前端

37、（2）频道放大器和频道变换器混合型前端）频道放大器和频道变换器混合型前端 （3）频道处理混合型前端）频道处理混合型前端 2 现代有线电视网的前端类型现代有线电视网的前端类型 从本质上讲，现代前端的技术类型应从本质上讲，现代前端的技术类型应该是综合处理与智能管理型该是综合处理与智能管理型 3.2.2实际前端的组成实际前端的组成 实际的前端是由具体的设备组成的，实际的前端是由具体的设备组成的，不同的前端其组成的思路和规律大致相不同的前端其组成的思路和规律大致相同，组合式样则千变万化、因系统而异同，组合式样则千变万化、因系统而异 任何前端均是由若干个单一的通路组任何前端均是由若干个单一的通路组合而成

38、的，通路数量的多少决定了前端合而成的，通路数量的多少决定了前端的复杂程度的复杂程度 前端每一条通路的具体功能，可以简前端每一条通路的具体功能，可以简单概括为两句话，即单概括为两句话，即“完成信号类型的完成信号类型的转换，并对信号进行适当的处理转换，并对信号进行适当的处理” 前端实例前端实例 ：邻频前端邻频前端综合前端综合前端3.3.1 天线放大器天线放大器 对前端而言，天线放大器对提高输出对前端而言，天线放大器对提高输出信号载噪比的贡献可以概括为两点：信号载噪比的贡献可以概括为两点：（1）天线放大器的噪声系数比较小，而整）天线放大器的噪声系数比较小，而整条通路的等效噪声系数主要取决于天线条通路

39、的等效噪声系数主要取决于天线放大器。放大器。（2）天线放大器安装在紧靠天线的位置，）天线放大器安装在紧靠天线的位置，消除了天线至前端机房的电缆衰减对等消除了天线至前端机房的电缆衰减对等效噪声系数的影响。效噪声系数的影响。 3.3.2 信号处理器信号处理器 3.3.3调制器调制器 3.3.4混合器混合器1 滤波器式混合器滤波器式混合器2 宽带传输线变压器式混合器宽带传输线变压器式混合器l特点比较：特点比较： 滤波器式滤波器式 宽带传输线变压器式宽带传输线变压器式插入损耗小插入损耗小 插入损耗大插入损耗大具有一定的选择性具有一定的选择性 无选择性无选择性通用性差通用性差 通用性非常好通用性非常好不

40、能邻频使用不能邻频使用 能邻频使用能邻频使用本章重点：本章重点： 同轴电缆的结构和特性同轴电缆的结构和特性 干线放大器的基本组成干线放大器的基本组成 主要无源部件的工作原理主要无源部件的工作原理 传输网络的基本结构形式传输网络的基本结构形式 同轴电缆传输网络的工作状态同轴电缆传输网络的工作状态 无源分配网的组成方式与计算无源分配网的组成方式与计算本章难点：本章难点： ALC干线放大器的工作过程干线放大器的工作过程 分支、分配器的工作原理分支、分配器的工作原理 干线放大器工作电平的确定干线放大器工作电平的确定 有线电视系统最根本的目的是要解决有线电视系统最根本的目的是要解决覆盖问题覆盖问题 传输

41、分配网络在现代有线电视系统中传输分配网络在现代有线电视系统中扮演着极为重要的角色，同时也是系统扮演着极为重要的角色，同时也是系统规划、设计的重点和难点规划、设计的重点和难点 在今后相当长的一段时间内，同轴电在今后相当长的一段时间内，同轴电缆仍是有线电视网络不可或缺的组成部缆仍是有线电视网络不可或缺的组成部分分 同轴电缆网络实际上是由同轴电缆、同轴电缆网络实际上是由同轴电缆、放大器以及各种无源分配部件按照实际放大器以及各种无源分配部件按照实际需要并遵循一定的原则组合而成的。需要并遵循一定的原则组合而成的。4.1.1 同轴电缆的结构与类型同轴电缆的结构与类型 1 结构结构 2 类型类型 按照同轴电

42、缆的绝缘结构可以分成三按照同轴电缆的绝缘结构可以分成三种类型：种类型：实心绝缘型实心绝缘型：防潮防水性能好但衰减大；：防潮防水性能好但衰减大； 半空气绝缘型半空气绝缘型： 空气绝缘型空气绝缘型：衰减很小但防潮防水差且：衰减很小但防潮防水差且 不易制造。不易制造。 我国电缆的统一型号编制方法我国电缆的统一型号编制方法 图表图表 举例：举例： SYV-75-5-1：绝缘外径5mm实芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套射频同轴电缆。SYDYC-75-9：绝缘外径9mm聚乙烯垫片绝缘聚乙烯护套自承式射频同轴电缆。SYDLY-75-12：绝缘外径12mm聚乙烯垫片绝缘铝管聚乙烯双护套射频同轴电缆。SIOV-75-5

43、-A：绝缘外径5mm聚乙烯藕芯绝缘铝塑纵包聚乙烯护套射频同轴电缆。4.1.2 同轴电缆的特性和指标同轴电缆的特性和指标 （1）特性阻抗）特性阻抗（2）衰减系数）衰减系数 式中：式中：f 为工作频率（为工作频率（MHz），），Z0为特为特性阻抗（性阻抗（），），D为外导体内径（为外导体内径（cm），），d为内导体外径（为内导体外径（cm），），K1、K2是由内、外是由内、外导体的材料和形状决定的常数，导体的材料和形状决定的常数，为绝缘介为绝缘介质的相对介电常数，质的相对介电常数，tg为绝缘介质损耗角为绝缘介质损耗角的正切值（聚乙烯的正切值（聚乙烯tg5102，发泡后发泡后可达到可达到tg2104

44、）理想情况下，衰减斜率符合下式规律：理想情况下，衰减斜率符合下式规律： 这个公式在工程计算时经常用到。由这个公式在工程计算时经常用到。由于电缆的衰减存在着斜率，因此，通常于电缆的衰减存在着斜率，因此，通常所说的电缆衰减值是指电缆在系统最高所说的电缆衰减值是指电缆在系统最高工作频率下的衰减值。工作频率下的衰减值。（3）反射损耗）反射损耗 我们这里所说的反射，不是指由于电我们这里所说的反射，不是指由于电缆特性阻抗与负载或信号源不匹配所产生缆特性阻抗与负载或信号源不匹配所产生的反射，而是电缆本身的原因所引起的内的反射，而是电缆本身的原因所引起的内部反射，主要分以下两种情况：部反射，主要分以下两种情况

45、：同轴电缆的必要特性之一是在长度方向上同轴电缆的必要特性之一是在长度方向上的均一性。当断面尺寸或介质的性质在长的均一性。当断面尺寸或介质的性质在长度方向上有变化时，会造成特性阻抗的不度方向上有变化时，会造成特性阻抗的不均匀而使信号电波在电缆内部产生复杂的均匀而使信号电波在电缆内部产生复杂的反射。反射。当施工引起电缆变形或电缆老化引起材质当施工引起电缆变形或电缆老化引起材质变化时，也会因特性阻抗的不均匀而造成变化时，也会因特性阻抗的不均匀而造成内部反射。内部反射。（4）屏蔽特性）屏蔽特性 屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力的一个参数。如果电缆屏蔽不好，传输的一个参数

46、。如果电缆屏蔽不好，传输信号不仅会受到外来杂波的串扰，而且信号不仅会受到外来杂波的串扰，而且也会泄漏出去干扰其它信号。屏蔽特性也会泄漏出去干扰其它信号。屏蔽特性的好坏可以用屏蔽系数、屏蔽衰减、表的好坏可以用屏蔽系数、屏蔽衰减、表面转移阻抗面转移阻抗（耦合阻抗）（耦合阻抗）等指标来反映。等指标来反映。（5）温度特性）温度特性 同轴电缆的衰减量随着温度的变化而同轴电缆的衰减量随着温度的变化而变化，优质电缆衰减值的温度变化量大变化，优质电缆衰减值的温度变化量大约为约为0.2（dB）C，即温度每变化即温度每变化1 C衰减值变化衰减值变化0.2（dB） 同轴电缆的衰减量随频率的不同是存同轴电缆的衰减量随

47、频率的不同是存在斜率的，温度变化不仅会引起衰减量在斜率的，温度变化不仅会引起衰减量的变化，而且会引起斜率的变化的变化，而且会引起斜率的变化 电缆的温度特性正是干线放大器中装电缆的温度特性正是干线放大器中装有有AGC与与ASC控制的原因。控制的原因。（6）传输速度与波长缩短率）传输速度与波长缩短率4.1.3 有线电视传输系统中常用的几种有线电视传输系统中常用的几种同轴电缆同轴电缆 第一阶段：实芯聚乙烯绝缘同轴射频电缆第一阶段：实芯聚乙烯绝缘同轴射频电缆（即（即SYV系列）系列）第二阶段：化学发泡聚乙烯同轴射频电缆第二阶段：化学发泡聚乙烯同轴射频电缆 第三阶段：半空气聚乙烯绝缘同轴射频电缆第三阶段

48、：半空气聚乙烯绝缘同轴射频电缆 （藕（状）芯纵孔式、竹节式和螺旋式（藕（状）芯纵孔式、竹节式和螺旋式 ）第四阶段：物理（即气体）发泡聚乙烯绝缘第四阶段：物理（即气体）发泡聚乙烯绝缘材料的同轴电缆材料的同轴电缆 和竹节式半空气绝缘的和竹节式半空气绝缘的MC2同轴射频电缆同轴射频电缆 4.2.1 放大器的类型和用途放大器的类型和用途 线路放大器包括在传输系统中使用的干线线路放大器包括在传输系统中使用的干线放大器和在分配系统中使用的分配放大器、延放大器和在分配系统中使用的分配放大器、延长放大器和楼栋放大器等长放大器和楼栋放大器等 根据干线放大器的具体作用，它可分为：根据干线放大器的具体作用，它可分为

49、： 干线（延长）放大器干线（延长）放大器 干线分配放大器干线分配放大器 干线分支放大器（干线桥接放大器干线分支放大器（干线桥接放大器 ）干线放大器从控制方式上分，有如下几种：干线放大器从控制方式上分，有如下几种：（1）自动电平控制（）自动电平控制（ALC）或称自动增益或称自动增益斜率控制（斜率控制（AGSC）放大器（国标统称放大器（国标统称类干线放大器），它具有类干线放大器），它具有AGC 和和ASC两两个功能，采用双导频信号控制，一般用个功能，采用双导频信号控制，一般用于要求较高的大型于要求较高的大型CATV系统中。系统中。（2）自动增益控制（）自动增益控制（AGC）放大器（国放大器（国标统

50、称标统称类干线放大器），采用单导频类干线放大器），采用单导频控制，其中又分为控制，其中又分为A类和类和B类。类。A类：带斜率自动补偿的类：带斜率自动补偿的AGC干线放大干线放大器；器；B类：无斜率自动补偿的类：无斜率自动补偿的AGC干线放大干线放大器。器。类干放一般用于要求不很高、电缆敷设类干放一般用于要求不很高、电缆敷设条件不复杂的中、大型系统中。条件不复杂的中、大型系统中。（3）手动增益控制和手动斜率控制放大器）手动增益控制和手动斜率控制放大器（国标统称（国标统称类干线放大器）。也可分类干线放大器）。也可分为两类：为两类：A类：与类：与类干放间隔使用的类干放间隔使用的干线放大器；干线放大器

51、；B类：单独使用或与类：单独使用或与类类干放间隔使用的干线放大器。其中干放间隔使用的干线放大器。其中B类类单独使用时一般只能用于要求不高的小单独使用时一般只能用于要求不高的小型系统中。型系统中。 为了改善非线性失真性能指标，干线为了改善非线性失真性能指标，干线放大器的末级放大模块通常采用以下几放大器的末级放大模块通常采用以下几种方式：种方式：（1）推挽型（）推挽型（PP型）型）（2）功率倍增型（）功率倍增型（PHD型）型）（3）前馈型（）前馈型（FT型）型） 按照有线电视网络传输带宽的不同，按照有线电视网络传输带宽的不同，干线放大器还可分为干线放大器还可分为300MHz干放、干放、450 MH

52、z干放、干放、550 MHz干放、干放、750 MHz干干放、放、862 MHz干放等干放等4.2.2 放大器的基本组成放大器的基本组成1 干线放大器干线放大器干线放大器干线放大器 电缆衰耗电缆衰耗 增益增益 电缆衰减量电缆衰减量 斜率均衡网络斜率均衡网络 固定斜率固定斜率 适当控制适当控制 温度特性温度特性上述增益和斜率上述增益和斜率 （“动态动态”衰减和斜率）衰减和斜率） （1）手动增益（）手动增益（MGC）和斜率均衡干线放和斜率均衡干线放大器（大器（A类）类）（2）手控增益和手控斜率干线放大器）手控增益和手控斜率干线放大器（B类）类）（3）自动增益控制（）自动增益控制（AGC）干线放大器

53、干线放大器（B类）类） （4）带有斜率自动补偿的）带有斜率自动补偿的AGC干线放大器干线放大器（A类）类）（5）ALC干线放大器（干线放大器（类）类） 采用自动斜率控制（采用自动斜率控制（ASC）与带有与带有斜率自动补偿功能之间存在着本质的区斜率自动补偿功能之间存在着本质的区别。这种区别在于：别。这种区别在于：斜率补偿：没有误差校正作用，补偿误差斜率补偿：没有误差校正作用，补偿误差直接由网络参数决定，势必会造成逐级直接由网络参数决定，势必会造成逐级累加。其补偿过程也无法准确、全面、累加。其补偿过程也无法准确、全面、及时地跟踪客观变化。及时地跟踪客观变化。ASC：具有自动误差校正作用，级联时补具

54、有自动误差校正作用，级联时补偿误差不会积累，且能及时准确地反映偿误差不会积累，且能及时准确地反映和补偿实际变化所带来的影响和补偿实际变化所带来的影响2 分配放大器和延长放大器分配放大器和延长放大器（1）分配放大器）分配放大器（2）延长放大器）延长放大器4.2.3 放大器的电路结构放大器的电路结构以双向以双向ALC干线桥接放大器为例干线桥接放大器为例（1）BON和均衡器和均衡器BON（Building Out Network）：）：模拟电缆模拟电缆 模拟电缆的等效长度模拟电缆的等效长度+电缆实际长度电缆实际长度 =电缆理论长度电缆理论长度均衡器：用来补偿电缆衰减的斜率均衡器：用来补偿电缆衰减的斜

55、率 （2）干线放大组件）干线放大组件 （3）AGSC组件组件（4）桥接放大组件）桥接放大组件（5）反向放大组件）反向放大组件（6）双向分离器）双向分离器 双向分离器实质上是一个低通滤波器双向分离器实质上是一个低通滤波器和一个高通滤波器的组合和一个高通滤波器的组合（见彭书（见彭书p135图图8.21b) 双向分离器中另有一个端口，它利用双向分离器中另有一个端口，它利用截至频率很低的低通滤波器将同轴电缆中截至频率很低的低通滤波器将同轴电缆中的低压交流电源取出来，一方面供本放大的低压交流电源取出来，一方面供本放大器的电源用，另一方面可再送至下一台放器的电源用，另一方面可再送至下一台放大器。这条电源支

56、路是可逆的，实际使用大器。这条电源支路是可逆的，实际使用时通过电源开关或插塞来确定放大器从哪时通过电源开关或插塞来确定放大器从哪端接受交流电源以及该交流电源是否要继端接受交流电源以及该交流电源是否要继续送入其它放大器续送入其它放大器4.2.4 提高放大器性能的措施提高放大器性能的措施1 推挽电路推挽电路 传统的放大电路都是单端晶体管阻容耦传统的放大电路都是单端晶体管阻容耦合放大电路，通过负反馈、电感补偿等措施合放大电路，通过负反馈、电感补偿等措施来展宽频带，改善非线性失真，如来展宽频带，改善非线性失真，如OM系列系列集成放大模块就是基于这种思路集成放大模块就是基于这种思路 所谓推挽放大的基本工

57、作原理实际上相所谓推挽放大的基本工作原理实际上相当于两个单端晶体管放大电路并联使用当于两个单端晶体管放大电路并联使用 BGY系列：由共射共基级联放大和推挽系列：由共射共基级联放大和推挽输出电路组成输出电路组成 2 功率倍增电路（也称并联混合电路）功率倍增电路（也称并联混合电路）3 前馈放大电路前馈放大电路 功率倍增电路是通过把放大过程分给功率倍增电路是通过把放大过程分给两个并联的放大电路来降低输出信号中两个并联的放大电路来降低输出信号中的失真，而前馈电路则是依靠抵消过程的失真，而前馈电路则是依靠抵消过程来减小输出信号中的失真来减小输出信号中的失真4.2.5 放大器的供电放大器的供电 线路放大器

58、的供电一般均采用电缆芯线路放大器的供电一般均采用电缆芯线集中供电，即利用同轴电缆的芯与外线集中供电，即利用同轴电缆的芯与外导体来传输低压交流电。低压交流电必导体来传输低压交流电。低压交流电必须是安全电压须是安全电压(我国采用交流我国采用交流60V)，由电由电源供给器提供，通过电源插入器送入到源供给器提供，通过电源插入器送入到线路放大器中线路放大器中有线电视网络中使用的无源部件有线电视网络中使用的无源部件（或称射频（或称射频功率分配器件）功率分配器件）必须具备以下特点：必须具备以下特点：75阻抗、较好的定向传输分配能力、较高的阻抗、较好的定向传输分配能力、较高的相互隔离度、较大的反射损耗和屏蔽系

59、数相互隔离度、较大的反射损耗和屏蔽系数以及很宽的工作频带（其最低工作频率应以及很宽的工作频带（其最低工作频率应该达到该达到5MHz，最高工作频率则要求达到最高工作频率则要求达到862 MHz甚至甚至1000 MHz ） 4.3.1 分配器分配器 分配器能将一路输入信号的功率分配器能将一路输入信号的功率均等地均等地分成几路输出，它具有一个输入端和几个输分成几路输出，它具有一个输入端和几个输出端出端 通常，分配器一般都按输出路数的多少通常，分配器一般都按输出路数的多少来进行分类来进行分类 1 分配器工作原理分配器工作原理 分配器的最基本单元是二分配器和三分分配器的最基本单元是二分配器和三分配器配器

60、二分配器：二分配器：三分配器三分配器： 2 分配器的电气特性分配器的电气特性 分配损失是分配器特有的特性指标。分配损失是分配器特有的特性指标。所谓分配损失，是指在各输出端良好匹配所谓分配损失，是指在各输出端良好匹配的情况下，传输信号在输入端与输出端的的情况下，传输信号在输入端与输出端的信号电平之差信号电平之差 理想分配损失理想分配损失 ：S10lgn 由于能量泄漏、散热等原因，分配器由于能量泄漏、散热等原因，分配器的实际分配损失总大于理想分配损失的实际分配损失总大于理想分配损失 (2) 阻抗阻抗 为了与电缆等匹配，分配器的输入阻为了与电缆等匹配，分配器的输入阻抗和输出阻抗都是抗和输出阻抗都是7