有线电视基础知识课件

1、基本提纲一、有线电视网络的组成二、相关基础知识有线电视系统有线电视是用高频电缆、光缆、多路微波或其组合来传输，并在一定的用户中分配和交换声音、图像、数据及其它信号的综合信息系统。有线电视系统的基本组成1、有线电视线系统物理模型有线电视系统是一个复杂的完整体系，它由许多各种各样的具体设备和部件按照一定的方式组合而成。从功能上来说，任何有线电视系统无论其规模大小如何、繁简程度怎样，都可抽象成如图所示的物理模型，也就是说，任何有线电视线系统均可视为由信号源、前端、传输系统、用户分配网四个部分组成。有线电视系统的基本组成2、有线电视系统分类 邻频传输系统按最高工作频率又可分为300MHz系统、450M

2、Hz系统、550MHz系统、750MHz系统、860MHz系统 。 单向系统与双向系统。3、传统有线电视系统的基本组成有线电视系统的基本组成用户分配网 用户分配网的任务是把有线电视信号高效而合理地分送到户。它一般是由分配放大器、延长放大器、分配器、分支器、用户终端盒以及连接它们的分支线、用户线等组成。分配器和分支器是用来把信号分配给各条支线和各个用户的无源器件，要求有较好的相互隔离、较宽的工作频带和较小的信号损失，以使用户能共同收看、互不影响并获得合适的输出电平。分配放大器和延长放大器的任务是为了补偿分配网中的信号损失，以带动更多的用户。与干线放大器在中低电平下工作不同，分配放大器和延长放大器

3、通常在高电平下工作，输出电平多在100dBV以上。、现代有线电视网络的基本组成1、 电视频道的频带宽度 VSB-AM高频电视信号的形成过程，如图14所示电视频道的频带宽度1、 电视频道的频带宽度 采用残留边带调幅(VSB-AM)方式 用普通的双边带调幅方式，把带宽为6MHz的视频信号调制到图像载频fv上，得到带宽为12MHz的双边带调幅信号，再让该双边带信号通过一个残留边带滤波器，把下边带的绝大部分滤去，最后保留上边带的全部及下边带的少部分信号。同双边带传送相比，残留边带传送方式所占用的频带要小得多，只有上边带的6MHz，加上下边带的1 .25MHz，共计7.25MHz。再加上给伴音信号留的的

4、带宽（伴音副载波的频率为fv +6.5MHz），一个频道只需8MHz，因而可容纳更多的频道。电视频道的频带宽度 每个频道的带宽都是8MHz，其频率范围由fv1 .25到fv6 .75MHz，其中fv是图像载波频率，而伴音副载波频率fa比图像载频高6.5MHz，中心频率为fv2.75MHz，彩色副载波频率为 fv4.43MHz。几个名词：图像载波频率 伴音副载波频率 频率范围 中心频率增补频道 频道和频道之间，除调频广播外，还有59MHz的间隔，可以传7套电视节目，我们选择111167MHz这个范围，并分别命名为增补频道至增补频道，在12频道和13频道之间有247MHz的间隔，也可以增加30个增

5、补频道，分别命名为增补8至增补37频道。在24频道和25频道之间有40MHz的间隔，可以增加5个增补频道，分别命名为增补38至增补42频道。有线电视系统的频率划分和频道配置单向有线电视系统 862MHz邻频系统：98个（56个标准频道，42个增补频道双向有线电视系统 GY/T106-1999中规定： R 565 上行业务 X 6587 过渡带 FM 87108 广播业务 A 1101000 模拟电视、数字电视、数据业务550 MHz双向系统：54个频道（17个标准频道，37个增补频道） 750 MHz双向系统：79个频道（37个标准频道，42个增补频道） 860 MHz双向系统：93个频道（5

6、1个标准频道，42个增补频道）有线电视系统的性能指标微分增益失真(DG失真)，微分相位失真(DP失真)微分增益不合格在图像上表现为饱和度随亮度而变化，主要由前端设备引起。 微分相位不合格在图像上表现色度随亮度而变化，主要由前端设备引起。色亮度时延差该指标主要是由系统内部部件或设备的群时延造成的，群时延是相位频率特性的斜率。在CATV系统中，它主要产生于前端窄带滤波器频率特性的畸变。因此，这项指标也全部分配给前端。国标规定，色亮度时延差100（ns） 。色/亮时延差不合格在图像上表现为图像拖影、超白、色镶边，主要由前端设备引起。有线电视系统的性能指标频道内幅频特性这项指标一般用不平度来衡量。国标

7、规定，电视广播任何频道内幅度变化不能大于2 dB，在任何0.5MHz频带内，幅度变化不大于0.5 dB。邻频抑制度无论是射频处理通道还是调制器通道，都要求本频道信号的边带成分在8MHz带宽外相对于基准电平小60dB，同时输出的杂散信号也应比基准电平小60dB，以免对其他频道特别是邻频道产生干扰。有线电视系统的性能指标载噪比(C / N )：表示高频载波与噪声的相对强度。载噪比不合格在图像上表现为雪花状干扰。利用载噪比的定义可得，在输入噪声仅有基础热噪声时放大器的载噪比（C/N）dBSa-FdB-2.4dB信噪比与图像等级的数值关系： （S）dB.2则5级图像对应的信噪比为45.5dB，4级图像

8、对应的信噪比为36.6dB。有线电视系统的性能指标非线性失真是由于信号通过放大器之类的非线性元件，不仅使各频率分量的幅度和相位发生变化，而且产生新的频率成分，对有用信号进行干扰。交调干扰是一个频道中传输的视频信号调制到另一频道上，产生的干扰。雨刷干扰；负像。 互调、组合三次差拍和组合二次差拍是由于2个以上频道的高频信号叠加产生的新频率落在某一个有用频道上形成的差拍干扰，表现为斜纹状的干扰。在频道数较少时，交调指标起主要作用；在频道数较多时，主要考虑C/CTB和CCSO。 有线电视系统的性能指标非线性失真指标同放大器工作电平的关系：当各频道的信号电平降低dB时，系统的二次非线性失真指标（例如组合

9、二次失真CSO及二次互调）可以改善dB。当各频道的信号电平降低1dB，系统的三次非线性失真指标（例如交调CM，三次互调IM3，或载波组合三次差拍比CCTB等）可以改善2dB。设输出电平为98dBV时的C/CTB指标为80dB，C/CSO指标为76dB;则输出电平为94dBV，C/CTB指标变为88dB，C/CSO指标变为80dB。 有线电视系统的性能指标减少非线性失真的途径 ：利用光纤取代电缆作为干线传输手段； 提高干线放大器的线性动态范围； 适当降低放大器的工作电平； 采用高质量放大器：PP放大器，PHD放大器，FF放大器（可提高1419dB）。改进频道设置方案：增量关系相关(IRC)的CT

10、B可改善35dB ；谐波关系相关(HRC) 可使二次和三次失真指标改善910dB的。有线电视系统的性能指标右重影的抑制（1）尽可能做到阻抗匹配。（2）两个器件之间的电缆长度要尽量避免使重影最严重的长度。（3）采用重影消除技术（可使图像的主观评价由3级提高到4级）。有线电视系统的性能指标行业标准GY/T121-95规定：相邻频道间电平差不大于3dB，任意频道间电平差不大于10dB，任意60MHz内频道间电平差不大于8dB，在噪声带宽为5.75MHz时，C/N不小于43dB，CTB不小于54dB，CSO不小于54dB，交流声调制不大于3% 。光接收机光接收机 光接收机是将经光纤传输的强度调制光信号

11、接收，并变换为RF电信号的光接收设备。光接收机原理图如下 光接收机与光发射机和光纤共同组成光纤传输系统。系统的RF传输技术指标有载噪比C/N、组合二次差拍比CSO、组合三次差拍比CTB。 对于1310nm系统，其载噪比C/N与平均接收光功率Pr的关系如下图光工作站 光工作站是HFC网络作为接入网时必须采用的光节点设备。光工作站包括： 下行主光接收机及备份光接收机， 下行RF放大系统、RF切换、二路/四路独立高输出RF电平， 输出口上/下行分割滤波器， 上行主光发射机及备份光发射机、光波分复用器， 上行RF放大系统、三态开关， 网络管理应答器， 光纤管理系统， 主/备电源。 光工作站是一个高可靠

12、的、可以户内/户外连续工作的通信级的设备。其方框图如下放大器放大器在有线电视系统中应用十分广泛，它是组成一个完整的有线电视系统所不可缺少的重要部件，其性能的好坏将直接影响到系统质量的优劣。在不同的使用场合，放大器有着不同的名称，起着不同的作用，也有着不同的技术要求，业界对放大器具体称谓和分类方法并无统一的规定。放大器的类型和用途干线放大器的主要作用在于补偿传输电缆的衰减，确保信号能够优质、稳定地进行远距离传输。它的种类很多，从控制方式上看，有如下几种：（1）自动电平控制（ALC）或称自动增益斜率控制（AGSC）放大器（国标统称类干线放大器），它具有AGC 和ASC两个功能，采用双导频信号控制，

13、一般用于要求较高的大型CATV系统中。（2）自动增益控制（AGC）放大器（国标统称类干线放大器），采用单导频控制，其中又分为A类和B类。（3）手动增益控制和手动斜率控制放大器（国标统称类干线放大器）。也可分为两类：A类：与类干放间隔使用的干线放大器；B类：单独使用或与类干放间隔使用的干线放大器。其中B类单独使用时一般只能用于要求不高的小型系统中。ALC干放的方框图图47 是ALC干放的方框图，它从输出端耦合出一部分信号来进行导频分离，将分离出的低导频信号进行ASC控制，高导频信号进行AGC控制。AGC和ASC的控制精度（即控制范围、跟踪误差）要求很高，对于非线性失真指标要求也较高，因而要求导频

14、信号的频率和幅度都必须很稳定，且其幅度一般必须低于电视信号的幅度（如低于6dB或10dB），以减轻放大器的负担，保证非线性失真指标。ALC干放的方框图干线放大器的工作方式为了弥补由于电缆对高频信号的衰减大于对低频信号的衰减所造成的高低频道之间的电平差异，要求包括均衡器在内的干线放大器对高频部分的增益大于对低频部分的增益。根据包括均衡器在内的干线放大器高低频道的输入电平和输出电平之间的关系，可把干线放大器的工作方式分成全倾斜，半倾斜和平坦输出三种。半倾斜方式的工作状态介于另两种方式之间，即高频道的输入电平比低频道输入电平低，高频道的输出电平比低频道的输出电平要高。干线放大器的供电方式供电器如何对

15、干线放大器进行集中供电？它沿前、后两个方向对放大器最大供电数目为多少？供电器输出50Hz交流电与高频信号一起送入电缆芯线中传送，到达干线放大器后，采用LC滤波器将信号与交流电分离它沿一个方向对放大器最大供电数目为n=(2（U0-Un）/IR)1/2它沿前、后两个方向对放大器最大供电数目为2n-1各类设备的输入、输出电平光接收机：Si-2dB,So88/92dB光工作站： Si-2dB,So 103/112dB三合一光接收机： Si-2dB,So 100/106dB4124放大器： Si72dB,So 90/96dB4127放大器： Si72dB,So 93/99dB1818放大器： Si72d

16、B,So 90/90dB1833放大器： Si69dB,So 99/102dB 跨接放大器： Si79dB,So 109/112dB 无源网络同轴电缆的结构和特性主要无源部件无源网络的基本结构形式同轴电缆同轴电缆在有线电视系统中随处可见，从接收天线到用户端之间，只要有信号传输的需要，就会有同轴电缆的存在。因此，同轴电缆的质量优劣将直接影响到整个有线电视系统的工程质量和使用寿命，掌握其有关特性、结构和性能指标，对有线电视系统的设计、运行、维护至关重要。同轴电缆的特性和指标 指标同轴电缆的质量指标主要体现在以下几个方面：（1）电气性能：它是传输质量的主要标志，包括特性阻抗、衰减常数、相移常数、回波

17、损耗、屏蔽性能等几项测试参数。（2）机械性能：包括最小弯曲半径、最大拉力等测试参数。（3）温度特性：主要是指衰减常数（衰减量）随温度的变化率，单位为oC。（4）防潮性能。（5）成本及使用寿命。同轴电缆的结构与类型结构 由内导体、绝缘层、外导体及护套由里向外层层组合而成，这四部分轴心重合，“同轴”电缆由此得名。1、同轴电缆的内导体用来传送RF信号，有时也传送AC电源。因为纯铜芯线导电性能虽好，但重量较大且过于昂贵，而纯铝虽轻而便宜却没有足够的导电能力（特别是对高频RF信号），铜包铝结构则价格便宜、重量轻、导电性能良好（这一点在了解了导体的趋肤效应后将更清楚）等几个优点集于一身。为了提高强度，往往

18、用镀铜钢丝作为进户电缆（小直径电缆）的芯线。 同轴电缆的结构与类型2、介质绝缘层的基本任务是在保证内外导体之间有足够介电强度的同时，还要保持内外导体结构上的同心。绝缘层通常采用介质损耗很小的介电材料，例如聚乙烯等，目前渗氮聚乙烯应用最为普遍。绝缘介质的作用非常重要，它确保了整个电缆构成稳定的整体，但它的存在也形成了对电磁波传输的阻碍作用，从而加剧了电缆的衰减。一般来说，绝缘介质的相对介电常数越小，也就是介质中空气含量越大，它对电磁波的阻碍越小，从而电缆的衰减量和温度系数也越小。同轴电缆的结构与类型3、外导体的作用是防止自身RF信号的泄露和外部RF信号的侵入，同时它也是RF信号和AC电源的“地”

19、，跟内导体一起构成完整的传输回路。 4、外护套仅起防护作用，用以增强电缆的抗磨损、抗机械损伤、抗化学腐蚀的能力。 同轴电缆的主要特性主要特性（1）特性阻抗式中r为绝缘体的相对介电常数，随材料的种类和密度而异。聚乙烯的r为2.3左右,空气为1,发泡聚乙烯(PEF)则根据气泡含量及分布情况而定，气泡含量越大，则r越接近于1，一般来说普通发泡为1.5左右，高发泡可达1.2左右。当r确定后，电缆的特性阻抗取决于外导体的内径（D）与内导体外径（d）之比，也就是说，Dd一定的话，电缆尺寸即使按比例扩大，其特性阻抗也仍保持定值（这正是射频电缆无论粗细其特性阻抗均为75的奥妙所在）。选择一定的D/d比，可使同

20、轴电缆的特性阻抗做成50，75，100等规格，一般视频电缆采用50系列，而射频电缆则统一使用75系列（此时对射频信号衰减最小）。同轴电缆的主要特性（2）衰减系数衰减系数反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗程度，它是同轴电缆的主要参数之一。为了提高传输效率，通常都要求电缆的衰减系数尽可能小。衰减系数与传输信号频率之间的关系可近似表示为：同轴电缆的主要特性显然，电缆直径越大，则衰减值越小。在电缆直径一定的前提下，欲尽量减小高频损耗，只能是尽量增大介质中空气的比例，使 tg值减至最小，才能最大限度地消除介质的损耗影响。此时，电缆损耗可以逼近理想的斜直线，即 ，我们将这种衰减值随频率增高而变大的特性称为衰

21、减斜率。理想情况下，衰减斜率符合下式规律：式中，1、2分别为对应于传输频率f1、f2的衰减值，单位为dB。同轴电缆的主要特性（3）反射损耗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：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反射。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内部反射。同轴电缆的主要特性（4）屏蔽特性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

22、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。屏蔽特性的好坏可以用屏蔽系数、屏蔽衰减、表面转移阻抗（耦合阻抗）等指标来反映。对同轴电缆而言，全屏蔽管状外导体是最理想的屏蔽结构。同轴电缆的主要特性（5）温度特性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约为0.2（dB）C，即温度每变化1 C衰减值变化0.2（dB）。例如工作环境温度变化范围为30C时，衰减量便会产生6（dB）的变化，亦即对衰减量为100 dB的电缆来说，会有6dB的变化。因此采用同轴电缆实现长距离传输时必须要有补偿措施来弥补由于温度变化带来的影响。另外，同轴电缆的衰减量随频率的不同是存在斜率

23、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。 各类电缆的衰减常数电缆型号50MHz110MHz550MHz860MHz-122379-73.5510.514-54.56.71520主要无源部件在有线电视网络中，常常需要把一路信号分成多路信号，传输到不同的地点；也常常需要将信号均匀地分送给各用户，并使众多的用户能同时收看而互不干扰，最终达到共同接收的目的；这些任务都需要无源部件来完成。无源部件（或称射频功率分配器件）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。从当前的实际需要看，为适应宽带综合网的需求，具备双向传

24、输能力，其最低工作频率应该达到5MHz，最高工作频率则要求达到862 MHz甚至1000 MHz。有线电视网中最主要的无源部件是分配器和分支器，它们都是用来分配信号能量的部件。无源分配网的组网方式分配分配网络这是一种全部由分配器组成的网络。它适用于平面辐射系统，多用于干线分配。其分配损失是各分配器的分配损失和电缆损失之和。这种方式的优点是分配损失较小，在理论上可以带动更多的用户。但若其中某一路用户空载，就会破坏整个系统的阻抗匹配，严重影响图像质量。因而这种方式不能直接用于用户分配，而只用于线路分配。若某一路输出暂时不用时，一定要注意接上75的负载电阻，才能保证其它各路正常工作。无源分配网的组网

25、方式分支分支网络这是一种全部采用分支器组成的网络。这种网络中，把前面分支器的分支输出作为后面分支器的主路输入。需要注意的是，这里连成一串的分支器应选用分支损失不同的分支器；越靠近总输入端的分支器其分支损失越大，插入损失越小。这种方式的分配损失较大，所能带动的用户比分配分配网络要少，其优点是有的电视机不用时对系统影响小，但在线路终端也一定要接75负载。这种网络特别适用于用户数不多，而且比较分散的情况。 无源分配网的组网方式分配分支网络这是一种由分配器和分支器混合组成的网络。先由分配器分成若干条支线，每条支线上再串接若干分支器组成这种分配网络。这种方式集中了分配器分配损失小和分支器不怕空载的优点，

26、既能带动较多的用户，某些电视机不开时对系统影响也不大，在实际的分配网络中都采用这种方式。这种方式中每一条分支电缆串接的分支器不能太多。在邻频系统中一定不能超过八个。还要注意在终端接上75负载。无源分配网的组网方式分配分支分配网络这种网络是在上一种网络中每一个分支器后再加一个四分配器（实际使用的是四分支器）。其优点是带的用户更多，也要注意各用户终端（四分支器的输出端）尽量不要空载。因为一般分配器（或四分支器）的相互隔离在20dB左右，不满足邻频传输的要求，故邻频传输时尽量不采用这种网络，以避免同一分支器的四个用户之间互相干扰，降低图像质量。分配器分配器能将一路输入信号的功率均等地分成几路输出，它

27、具有一个输入端和几个输出端。通常，分配器一般都按输出路数的多少来进行分类，即所谓的二分配器、三分配器、四分配器和六分配器等。分配器的其它分类方法也很多，按使用场所不同可分为室内型和室外防水型，馈电型和普通型，明装型和暗装型，普通塑料外壳和金属屏蔽型；按基本电路组成可分为集中参数型和分布参数型，其中集中参数型又可分为电阻型和磁芯耦合变压器型两种，分布参数型即微带线分配器。下面我们主要讨论应用最广的磁芯耦合变压器型分配器。分配器的电气特性(1) 分配损失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的情况下，传输信号在输入端与输出端的信号电平之差。 (2) 阻抗分配器的输入阻

28、抗定义为输入端电压与电流的比值，输出阻抗定义为输出端电压与电流的比值。为了与电缆等匹配，分配器的输入阻抗和输出阻抗都是75。分配器的电气特性(3) 相互隔离度在指定频率范围内，从某输出端加入一个信号，其电平与其它输出端测得的输出电平之差称为该分配器的相互隔离度。一个分配器的相互隔离度越大，各输出口之间的相互干扰就越小。按国标GY/T10699的要求，分配器的相互隔离度至少应是22dB以上，邻频传输时要求更高，应达到30dB以上分配器的电气特性4) 驻波比与反射损耗驻波比与反射损耗表示分配器与前后电缆阻抗匹配的程度。在理想情况下，分配器的输入、输出阻抗都是75，与75的同轴电缆完全匹配，相应的驻波比为1，反射损耗为无穷大。实际上不可能完全实