有线电视传输系统

1、卫星电视与有线电视系统第 7 章 有线电视传输系统有线电视系统中的传输部分是把前端的高频电视信号不失真地稳定地传送给用户分配系统的传输设备,它处于前端和分配系统之间,是有线电视系统的重要组成部分。为了实现大容量、远间隔、高质量传输,传输部分普通采用设计合理的星型或星-树型的传输网,分配干线、超干线采用同轴电缆、光纤和微波等媒介。主要内容7.1 同轴电缆传输系统7.2 光缆传输系统7.3 微波传输系统 7.1 同轴电缆传输系统同轴电缆传输系统的构成同轴电缆传输系统用同轴电缆线同轴电缆传输系统用放大器同轴电缆传输系统的构成同轴电缆传输系统目前在国内外仍占有主要位置,以下图是该系统的典型组成方式。干

2、线电缆来自混合器的复合信号12分支干线放大器支干线电缆桥接放大器干线放大器电缆传输系统的根本构造表示图N同轴电缆传输系统的组成要素干线传输系统由多级具有自动电平控制(ALC)的干线放大器、桥接放大器和干线电缆组成。为了提高信号传输质量，弥补由于电缆对高频道信号衰减与对低频道信号衰减的不同而构成的电平差，除了要求选用低损耗、高性能的优质电缆外，还需选器具有平衡和温度补偿功能的干线放大器。当然，干线上所接放大器的数目是有限制的。普通来说，300MHz的传输系统可以串接20个放大器；800MHz的传输系统只能串接6-8个放大器。而桥接放大器，不仅要放大干线信号，还要分出几个支路信号到支干线上。同轴电

3、缆传输系统用同轴电缆线同轴电缆的构造有线电视同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体屏蔽层和护套组成。同轴电缆组成部分的作用内导体是用铜管或铜棒、镀铜的铝线或铝捧，或是镀铜(甚至是镀银)的钢丝制成的，它的作用是传输高频电流；绝缘体(位于内导体与外导体之间)或叫绝缘介质，也叫电介质，是用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等资料制成的，它的作用是阻止沿径向的漏电流和支撑内外导体，使电缆构成稳定的整体；外导体(位于绝缘体与护套之间)叫屏蔽层，较细的电缆采用铝塑复合膜加疏编铜网，较粗的电缆采用元缝铝管或感应焊接铝管等，它的作用是传输高频电流，使电缆内的电磁场不受外界影响，同时也不干扰外界的电磁场；护套(包在屏蔽层的外面

4、)是用塑料制成的，它的主要作用是加强电缆的抗机械磨损和抗化学腐蚀的才干。同轴电缆的特性1(1)特性阻抗：是指同轴电缆终端匹配的前提下，电磁波沿同轴电缆传播时所呈现的阻抗。其阻抗的大小取决于电缆构造尺寸和介电常数。普通来说，同轴电缆的特性阻抗有50、75、100等几种规格，在有线电视系统中都用损耗最小的75电缆。(2)损耗特性：由于电缆的内外导体都有一定的电阻，且在绝缘介质中也存在一些漏电流，这些要素都会导致电缆发热而损耗一部分能量。其损耗大小直接与电缆的构造尺寸、介电常数和任务频率有关。通常，电缆的运用期限在7年以上。同轴电缆的特性2(3)温度特性：同轴电缆的损耗值随温度的变化而变化，其比例为

5、0.2dB，即温度升高1时，电缆损耗值添加0.2。(4)屏蔽特性：为使电缆传送的信号既不受外界杂波干扰，也不干扰外界的有关电气设备，就要采用屏蔽特性好的金属网和双重铝塑带作电缆的屏蔽层。(5)反射损耗：为防止反射波呵斥重影而影响图像质量，要求反射损耗大于20dB。同轴电缆的特性3(6)防水防潮：电缆进水或受潮后，就会破坏绝缘介质的绝缘性能，使内外导体遭到腐蚀而添加损耗，故需留意防水和防潮间题。(7)防污染：为防止污染，不宜采用有毒的聚氯乙烯塑料来作电缆的护套。(8)机械特性：电缆的机械性能要好，要耐弯折，不易变形。同轴电缆的选用1根本原那么：为使电缆传输分配系统运转到达最正确形状，又要做到经济

6、合算，应根据不同的运用场所和不同级别的产品来选择电缆。用于天馈线方面的电缆，大多项选择用弯曲性能好、密封程度高、传输损耗小的泡沫型电缆、藕状电缆或螺旋套管型电缆。用于远间隔传输的干线电线，应选用直径较大、损耗较小、密封程度高的双护套防水型电缆、垫片电缆和藕芯电缆等。同轴电缆的选用2分支线、用户线及室内安装用的一些电缆，可用直径不大的藕状电缆、螺旋套管型电缆或泡沫电缆等。接头不常挪动的分支线，或弯折时机不多的地方，可以选用垫片电缆和铝薄外导体电缆。埋入地下的电缆，应选用铠装电缆和双护套防水型电缆等。同轴电缆传输系统用放大器概述放大器的主要作用在于补偿信号经过传输电缆时所呵斥的损失。由于电缆的衰减

7、特性与信号频率和温度有关，加之为满足各种不同场所的需求，人们消费出了多种方式的干线放大器。仅从控制方式来看就有：手动增益斜率平衡放大器、手动增益/斜率平衡加温度补偿的放大器、自动增益控制放大器、自动电平控制放大器和前馈放大器等。手动增益/斜率平衡放大器手动增益斜率平衡放大器由一个平衡器和一个平坦型放大器所组成，如以下图所示。放大器的增益和平衡器的平衡特性可以经过手工调整，实现对传输信号幅度与频谱斜率的补偿。这种放大器随温度变化而使其补偿效果变差，因此仅适用于短间隔的小规模干线系统。方框图平衡器入出平坦型放大器手动增益斜率平衡加温度补偿的放大器在手动增益/斜率平衡放大器的根底上加上温度补偿电路(

8、见以下图)之后，便在一定程度上抑制了因温度变化而引起的电缆上的信号衰减变化。温度补偿电路图PIN管入出R1R2CR3比较放大器参考电压R4控制电压RT温度补偿电路根本原理分析因图中虚框内的R1、R2、C、PIN二极管组成一个可变衰减器；虚框外的R3、R4、RT和放大器组成一个比较电路。当温度上升时，热敏电阻RT的阻值变小在其上的电压降随之降低放大器的输出电压降低流过PIN管的电流减小可变衰减器的衰减量减小输出增大，从而补偿了由于温度上升电缆衰减量的添加。假设当C减小到一定程度，可变衰减器便成为一个与频率有关的电路，即PIN管电流添加时，PIN管的等效高频电阻减小，高频衰减量添加，在一定范围内调

9、整了电路的频响，起到了一定的斜率控制造用。留意这类放大器比第一类放大器的性能有所改善，但因放大器与电缆所处的环境不能够完全一样，所以这种补偿在客观上也不能够完全反映温度对电缆的影响自动增益控制(AGC)放大器为了使可变衰减器可以跟上电缆因温度变化而引起的信号电平变化，利用在电缆中传送一个约110MHz的导频信号，来到达对放大器增益进展自动控制的目的。当温度升高时，电缆的温度随之升高，从分支器分出的信号与导频信号同样遭到衰减，那么比较放大器输出的信号电压随之降低，可变衰减器的衰减量随之减小，从而使干线电平根本维持不变。AGC放大器根本原理可变衰减器带通滤波器低通滤波器平衡器入放大器放大器分支器出

10、导频放大器比较放大器参考电压检波器滤波电容 自动电平控制ALC放大器AGC放大器只能控制其增益，而不能控制频谱斜率的变化。因此，为了填补这个缺陷，在AGC放大器的根底上添加一个自动斜率控制放大电路(见以下图)，便可到达AGC与ASC双控的目的。ALC放大器根本原理图可变衰减器低导频带通滤波器平衡器入放大器放大器分支器出 可变平衡器参考电压比较放大器参考电压比较放大器检波器放大器高导频带通滤波器检波器放大器滤波电容滤波电容ALC放大器根本原理分析由图可见，分支器分出的信号(包括两个被传送的导频信号)分别送入低、高导频带通滤波器，由此分别出低导频信号和高导频信号，经过放大、检波、比较放大后，其中低

11、导频信号去控制可变平衡器，使高低频之间的频谱斜率坚持不变；高导频信号去控制可变衰减器，使高频信号增益坚持不变，从而自动地将干线电平控制在稳定的形状。此类放大器性能较好、功能较多，适用于大型有线电视网络。前馈放大器前馈放大器由主放大器、误差放大器、定向耦合器(DClDC4)、衰减器和延迟线(Ldl、Ld2)等器件组成，如以下图所示。实际证明：采用这种电路方式(即前馈技术)，可以减小放大器的非线性失真，使传输的信号质量得到提高。前馈放大器原理图衰减器Ld2Ld1入出DC2DC4主放大器误差放大器DC3DC1前馈放大器原理分析从以下图可见，输入信号经定向耦合器DCl分成两路：一路经主放大器放大，输出

12、一个幅度较高、失真较大的信号；另一路经延迟线Ldl延迟一定相位后加到定向耦合器DC3。其信号幅度、相位刚好与从DC2耦合(并经衰减)来的信号幅度相等、相位相反，彼此抵消掉有用信号，只剩下主放大器的误差失真信号。该信号经误差放大器放大后送往DC4，与从Ld2来的信号进展减法运算，从而抵消掉主放大器产生的失真。由此可见，消除失真的必要条件是保证DCl输出的两路信号幅度相等、相位相反，这就要求设法使主放大器和误差放大器处于一样的任务形状。分配分支放大器分配放大器处于干线或支线传输的末端。其作用是将主路信号分成两路或多路输出。普通来说，分配放大器由一个宽带放大器、分配器(可以是二分配或三分配等)、可变

13、平衡器和可变衰减器组成，它设有AGC和ASC功能，其增益和斜率是经过手动来调整的。分支放大器的构造与分配放大器类似，只需将分配器换成分支器就可以了。它除提供一路主信号输出外，还提供一路或多路电平不等的支路信号输出。为了能带更多的用户，分配分支放大器的增益通常都做得很高(普通在115120dB)。这一点，与干线放大器的低增益情况恰恰相反。7.2 光缆传输系统光缆是一种传输媒体，它以一定波长的光和被调制的电视信号在其中传播。光缆传输具有损耗低、间隔远、频带宽、容量大、信号质量好、保真度高、可靠性高、抗干扰力强等优点，故而有着宽广的运用前景。光缆传输系统的根本原理光缆传输系统的主要设备和器材光缆传输

14、系统的根本原理有线电视光缆调制，是经过所传的电视信号副载波去改动发光器件的光强度来到达调制目的的。其主要调方式有三种：一为调频调制方式，二为调幅调制方式，三为数字调制方式。调频光缆传输系统用多路视音频信号对70MHz的中频副载波进展调频，再经上变频器将其变换为不同的电视高频信号，然后混合起来去调制光信号的强度。这种方式的优点是传输的图像质量高、传输间隔远超越40公里后，其信噪比仍达60dB以上、光接纳机的灵敏度高。缺陷是所占频带较宽，且光接纳机输出的信号不能被电视机直接接纳，需求经过FM/AM转换为残留边带调幅信号，才干送入用户分配网。调频光缆传输系统表示图视频音频调频调制器170MHz混 合

15、 器视频音频调频调制器n70MHz调频光发射机光接纳机EDF视频音频调频解调器170MHz分 配 器视频音频调频解调器n70MHz调频掺饵光纤(EDF) 调频光缆传输系统的组成调频光缆传输系统大致由调频调制器、多路混合器、光发射机、光接纳机、分配器和调频解调器等器件组成。调幅光缆传输系统用残留边带调幅的方法将多路视音频信号调制到不同的高频副载波上，并经混合器混合得到一宽带高频信号，再用此信号去调制光信号的强度。这种方式的优点在于能传输较多的电视节目信号，缺陷是光接纳机的灵敏度较低，传输间隔不远30公里左右。调幅光缆传输分配系统的根本构造光发射机用户分配网光分路器光中继站光接纳机高频电视信号调幅

16、光缆传输分配系统原理分析由前端混合器输出的高频电视信号经过光发射机调制为光信号送入光分路器，由光分路器分成多路注入多芯光缆进展传输；假设传输间隔超越35公里以上，那么参与光中继站放大后再进展传输，直至送到光接纳机解调为电信号，然后由用户分配网进展分配。数字光缆传输系统数字光缆传输系统由视音频处置器、信源编码器、时分复用器、光发射机、光接纳机、解复用器和信源解码器组成。数字光缆传输系统的构造视频音频视音频处置器信 源编码器时 分复用器信 源解码器解复用器调制器光发射机光接纳机用户分配网高速数字视音频低速数字音频低速数字视频电视高频低速数字音频视频视频音频音频低速数字视频高速数字视音频光缆数字光缆

17、传输系统原理视音频信号经过视音频处置器(由放大、滤波、整形等电路构成)的放大、滤波、整形等处置送入信源编码器，由编码器将其变为PCM脉冲数字信号，经过时分复用器将多路(两路以上)低速数字信号合成为一路高速数字信号送光发射机，进展数字调制后变为光信号；此信号经过光缆传输到光接纳机，由光接纳机将光信号变为电信号(高速数字视音频信号)送解复用器，由解复用器把一路高速数字信号分接成多路低速数字信号，经信源解码器解码复原为模拟视音频信号，再经调制器调制为电视高频信号，然后送入用户分配网络进展分配。光缆传输系统的主要设备和器材光缆传输系统涉及到许多光器材、设备，为全面掌握光缆传输系统知识，了解这些器材和设

18、备的性能、作用，是非常必要的。光纤和光缆光纤是导光玻璃纤维的简称，是用来传输光信号的媒介，它由纤芯、包层和涂覆层等组成。光缆是由多根光纤及加强芯和外护套构成。 光纤的分类11按传输光波的方式不同分为多模光纤和单模光纤。光在光纤介质中传播，它的电磁场在光纤中将按一定的方式分布，这种分布方式称之为方式。单模光纤是指只允许一种电磁场分布存在的光纤。多模光纤是指允许多种电磁场分布方式同时存在的光纤。 2按二次被覆构造的不同分为紧包光纤和松套光纤。 3按纤芯折射率分布类型不同分为突变型光纤和渐变型光纤。对多模光纤而言，其传输特性与横截面积上的折射率分布有很大关系，其折射率分布有突变型和渐变型两种。光纤的

19、分类24按任务波长不同可分为如下三类： 短波长窗口光纤：指任务在0.85m波长的光纤，只适宜于多模光纤。 长波长窗口光纤：指任务在1.31m或1.55m波长的单模光纤。 双窗口光纤：对多模光纤，指既能任务在短波长窗口0.85m，又能任务在长波长窗口1.31m的光纤；对单模光纤，指既能任务在1.31m波长，又能任务在1.55m波长的光纤。光纤的构造和用途1光纤的构造 光纤是由纤芯、包层、一次覆层和二次覆层组成，纤芯和包层由高纯度的二氧化硅组成。 2光纤的用途 1原始光纤芯线：普通作为机内布线用。 2光纤软线：用于室内设备之间的布线。 3光纤成缆后用于远间隔传输有线电视信号及通讯等。光缆光缆是由缆

20、芯和护套两大部分组成，图4.3所示为几种常见光缆构造横截面表示图。光缆的接续1固定衔接 1熔融衔接。 2粘接衔接。光缆的接续2活动衔接 活动衔接器产品有光纤跳线、跳线光缆、尾纤光缆、扇出尾纤。3光纤活动接头光缆的接续4光接续盒、光配线箱、光终端盒光缆的主要技术目的1光缆传输损耗；2色散与带宽； 3截止波长； 4光纤强度由于光纤中所传信号的不同频率成分，或信号能量的各种方式成分，在传输过程中，因各自的传播速度不同而相互散开，引起传输信号波形失真，脉冲展宽的物理景象称为色散。光路器件在对光信号进展处置时，需求对光信号进展耦合、分配、分支、隔离、滤光、合波、分波等处置，这些功能都由相应的器件来完成。

21、光发射机、光接纳机及光放大器 7.3 微波传输系统 所谓微波，就用于传输电视信号来说，是指频率为970MHz300GHz范围的电磁波(近年来，人们常用2GHz以上的微波频段来传输电视信号)。而对微波传输分配系统而言，它包括多路(多频道)微波传输分配系统和定向微波传输分配系统。多路微波传输分配系统定向微波传输分配系统多路微波传输分配系统多路微波传输分配系统(称MMDS系统)由发射部分和接纳部分组成。MMDS发射部分主要包括中频调制器、发射机、频道合成器、传输馈线和发射天线塔等几个部分。节目源的A/V信号加到中频调制器，然后将已调中频信号送到MMDS发射机中，经上变频器至微波频段，经带能滤波器后，送给鼓励放大器和功率放大器，再馈给频道合成器，将多部发射机的信号合成后，经传输馈线加到发射天线发射出去。MMDS系统接纳部分的中心是下变频器，它是采用群变