现代有线电视传输网络讲解

现代有线电视传输网络一.前言现代有线电视网是指以电缆、光纤为主要传输媒介，向用户传送本地、远地及自办节目的电视广播数据通信系统。这是一个集节目组织、节目传送及分配于一体，并向综合信息传播媒介的方向发展的综合性网络。由此可见，有线电视能向人们提供的已不仅仅是传统意义上的收看电视节目，而是提供包括图像、数据、语音等全方位的服务。有线电视网都是宽带入户，绝大多数的入户电缆是750M以上的系统，这正是信息高速公路所需要的带宽，也为有线电视网开展增值业务、进行综合信息应用提供了重要条件。因此，世界各国对有线电视的发展十分重视，在有线电视网的研究、规划、设计和建设上加大了力度，许多国家正在着手调整自己的产业结构，并从法律上采取实际步骤促进计算机网、有线电视网与电信网的融合。随着全球信息化进程的不断加快，有线电视还将以更加迅猛的势头向前发展。我国的有线电视网是在完全空白的基础上建立起来的，它起步较晚，但发展十分迅速。它有以下几个特点：网络频谱不断拓宽。从最早的全频道系统发展到邻频系统，提高了频谱利用效率，邻频系统则由300MHz过渡到450MHz，发展到今天普遍采用的750MHz，光纤干线已到860MHz；1GHz的系统也在试验中。与之相对应的是传送电视频道容量的扩大，从300MHz系统的27套(PALD)制式，扩展到450MHz系统的46套，到550MHz系统的59套。网络结构多样化。除全同轴电缆网(即干线和分配网络均采用同轴电缆)仍在中小规模网络中采用外，光纤同轴电缆(HFC)网成为网络发展的主流。光纤衰耗小，长距离传送无需中继，在大规模网络建成及网络互联(市县联网，县乡、乡村联网)中得到广泛应用，优势凸现。微波多频道多点分配系统(MMDS)也有了很大的发展。网络规模不断扩大，区域联网成为趋势。全国最大(也是全世界最大)的上海有线电视网络用户数已超过200万，全乡(镇)联网、全县联网、全地区(市)联网乃至于全省联网发展很快，全国联网正在筹划实施中。网络的多功能开发广受重视，实验网在全国各地许多地方建立，网络由单向网向双向网发展。传输数据化,数字电视的发展，要求前端信号节目源数字化，MPEG-2压缩，使得有线电视频道资源进一步得以拓展；SDH传输技术、ATM交换技术都将加快有线电视传输的数字化。有线电视网的最大特点和优点就是在于光纤和电缆传输，带宽可达1GHz。这是传输多种媒体信息的关键之一，通过频率分割,可双向传输高质量的数字电视、高保真的数字电话及高速率的数据。有线电视网的另一特点是有广泛的市场和广阔的发展前景。目前世界范围内已有大约1.5亿个家庭订购使用有线电视，并且在将来的10年内还会加倍。有线电视在21世纪将成为重要的社会信息媒介。二.有线电视系统结构组成:有线电视系统一般由三部分组成：前端部分，干线部分和分配部分。前端部分提供有线电视信号源，前端设备主要有卫星接收设备,采编,录放(接目制作)设备,调制器,混合器,光发射机等。有线电视信号源可以有各种类型，物业有线电视输出端是主要来源，根据需要，用户如果有自办节目，或者要接收上级有线电视台以外的卫星电视都要设置卫星接收设备和调制器，如果当卫星接收的频道与有线电台播放的频道有冲突的时候，应将卫星接收频道加频道转换器，转换到1～64频道中某一空余频道，如果制式不同还必须加制式转换器，最后与有线电视系统一起混合后传向用户电视系统。干线主要设备是光发射机,光中継,光接收机,干线放大器，根据距离远近,有线电视用户总数不同，需要干线提供的信号大小也不一样，光发射机,光中継,光接收机,干线放大器用来补偿干线上的传输损耗，把输入的有线电视信号调整到合适的大小输出。分配系统部分的设备包括接入放大器，分支分配器及用户盒。分支分配器属于无源器件，作用是将一路电视信号分成几路信号输出，相互组合直接接到终端用户的电视面板上，使电视机端的输入电平按规范要求应控制在64+-4dBmV之间。在用户终端相邻频道之间的信号电平差不应大于3dB，但邻频传输时，相邻频道的信号电平差不应大于2dB，我们将根据此标准采用不同规格的分支分配器。但分配出的线路不能开路，不用时应接入75欧的负载电阻。有线电视系统结构如下图：前端系统设备:卫星电视接收系统、采编录及播送设备、自动化管理及收费系统、调制器、混合器、前置放大器、光发射机、光分路器组成前端部分。卫星电视接收系统是由：抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星地面接收站。1.1抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射会聚成一点（焦点）。1.2馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个收集卫星信号的喇叭，称为馈源，意思是馈送能量的源，要求将会聚到焦点的能量全部收集起来。前馈式卫星接收天线基本上用大张角波纹馈源。1.3高频头（LNB亦称降频器）是将馈源送来的卫星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收机。高频头的噪声度数越低越好。1.4卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像信号和伴音信号。（家用卫星接收系统及进CATV系统的方框示意图：）2．干线同轴传输系统2.1同轴电缆的特性:同轴电缆是被广泛应用的传输媒介。尽管光纤光缆已越来越受到人们青睐，但由于目前光缆的分支分配技术难度大以及经济上的原因，光纤光缆多用于长距离干线上，分配网络仍以同轴电缆为主。因引进物理发泡技术用于同轴电缆制造中，使同轴电缆的发展出现了崭新局面，物理发泡同轴电缆在有线电视传输领域、移动通信系统、卫星通信以及国防重点项目等领域都已获得较为广泛的应用。电缆分配系统用物理发泡PE（聚乙烯）绝缘同轴电缆应用于CATV系统和其它电子装置中，它具有优良的高频性能、衰减低、一致性好、弯曲半径小、不易受潮、结构性能稳定、使用寿命长，而且发泡度高、节省材料。2.1.1结构组成电缆分配系统用物理发泡同轴电缆由内导体、绝缘、外导体和护层四个部分组成。内导体内导体要求有较好的电气性能，一定的机械强度和柔软性，常用的内导体是实心铜线，也可用铜包钢线或铜包铝线。绝缘绝缘材料和结构的选取应使电缆有尽可能低的传输损耗，足以保证内、外导体始终处于同轴位置，物理发泡PE绝缘是一种半空气绝缘结构，是目前绝缘形式的最佳选择。外导体外导体要求有良好的机械、物理及密封性能、常用结构有两种：a）铝塑复合带纵包加镀锡铜线（或铝镁合金线）编织外导体。b）铝管外导体，这种结构屏蔽性能、机械性能及密封防潮性能都较好。护层常用护套料有聚乙烯和聚氯乙烯、防止护套受到机械外力、潮气、腐蚀、高低温环境等因素影响。2.1.2主要电气性能特性阻抗电缆分配系统用同轴电缆首先要考虑的主要参数就是特性阻抗。传输线匹配的条件是线路终端负载阻抗正好等于该传输线的特性阻抗，此时没有能量的反射，因而有最高的传输效率。在CATV系统中的标准特性阻抗为75Ω。特性阻抗取决于电缆的结构尺寸和绝缘材料的介电常数。衰减常数衰减常数反映了电磁波能量沿电缆传输时的损耗大小，通常要求电缆有尽可能低的衰减常数。衰减由内外导体的损耗与支撑该导体的绝缘材料的介质损耗之和构成，其中导体损耗占主要地位，尤以内导体的衰减最大，约占整个导体衰减的80％。低频端主要是导体衰减，随着频率提高，介质衰减也随之增大，在高频端的导体衰减和介质衰减约各占80％。回波损耗电缆制造过程中产生的结构尺寸偏差和材料变形，会使电缆的特性阻抗产生局部的不均匀，当电缆加上传输信号时，这些地方便会出现信号的反射。回波损耗越大，反射系数越小，则表示电缆内部均匀性越好。工作电容电容是同轴电缆重要参数之一，当应用同轴电缆传输脉冲信号时，为减少波形畸变，要求电缆具有尽可能低的电容值。屏蔽性能屏蔽性能不良的系统，会破坏信号的正常传输，影响通信业务的正常进行，降低系统的传输质量。电缆分配系统用同轴电缆屏蔽性能的好坏，可以用屏蔽系数、屏蔽衰减来反映。屏蔽衰减越大，屏蔽系数越小，表示电缆屏蔽性能越好。电缆的传输特性在系统中的影响:①、电缆对不同频率的高频信号有着不同的衰减量，单位长度（一般取100米）的电缆，在其上面传输的信号频率越高，衰减就越大。电缆的损耗大小随频率变化的这种特性我们称为电缆的斜率特性，理想的电缆它的传输衰减量与传送信号频率的平方根成正比。由于电缆存在这种斜率特性，为此在CATV系统中，要进行斜率补偿或叫均衡处理。下面是几种常用电缆的传输特性表：通常我们都是以所传送信号的最高工作频率时电缆的衰减量来设计线路的。这里我们引入一个称为电长度的概念，在CATV系统中，常用电缆在最高工作频率下的损耗分贝数来表示电缆的长度我们称之为电缆的电长度。在网络中对电缆所产生的负斜率进行补偿的器件是均衡器，其均衡量一般有两种表示方式：一种是直接标注高低频参考点的损耗分贝差；一种是标注电长度，这种标注法称当量均衡值。上面我们所论述的电缆斜率是线性的，是理想化的，如图1中的黑线所示，而实际上电缆的斜率曲线呈弧形，是非线性的，如图1中的红线所示，这个弧型的顶点在400MHZ附近，也就是说在中间频段电缆的损耗实际上要比理想衰减曲线值要小，至使在线路较长时形成整个通道内靠近中间频段的电平发生凸起的现象。②、电缆对高频信号的衰减量与电缆的长度成正比。

温度特性在系统中的影响:电缆的斜率和损耗还与环境的温度有关。我们用一个温度系数参数来描述电缆的这种温度特性。一般电缆的温度系数是0.2%/C0，即温度增加一度，损耗将增加0.2%。在我国的大部分地区，气温对电缆所造成的损耗变化量为±5%，当电缆网较长时，电缆的温度特性所造成的影响就不容忽视。阻抗特性在系统中的影响:常用的CATV电缆其标称特性阻抗均为75Ω，当电缆因受长期的自身重量、风压负荷等作用使其机械特性变差时，电缆的特性阻抗将会发生变化，其结果使网络的反射损耗变小，严重时使图像产生重影现象。在网络的铺设施工中，我们常对电缆的弯曲程度和绑扎工艺都有一定的要求，其目的就是防止因为施工不当造成电缆的机械性能变差，使电缆的特性阻抗变值，从而使网络的反射损耗指标变差。2.2放大器的作用:补偿信号在传输过程因传输媒介引起的损耗(如同轴电缆、分支分配器、光纤等无源器件)2.2.1放大器的增益为了保证CTB的指标正常，必须要降低放大器的输出电平，一般来说电平下降1db，CTB的指标可提升2db。而放大器的输入电平则是由C/N来决定的，这些指标都和网络中所用的放大器台数N有关。把输入电平和输出电平及放大器台数N的关系画成曲线，就形成一个V字形曲线图，如图2所示，图中上下直线之差称为放大器的极限增益。从图2可见，随着台数N的增加，放大器的极限增益也将减少，即放大器的增益不能高于极限增益，否则将会不能满足指标的要求。对某一个N来讲就有一个极限增益以之对应，因此，正确选择放大器的增益是很重要的。当两种放大器的增益不同（如一个为35db,一个为27db）但其最大输出电平和噪声系数相等时，如某CATV系统使用增益为35db的放大器串接数为10个，那么同样一个系统，使用增益为27db的放大器，其串接数为则为13个。在两个系统的CTB相等下，那么后者的C/N将得到改善，其改善值为：35-27-20(lg13-lg10)=5.8db，如果在C/N相等的情况下，那么CTB指标可改善5.8*2=11.6db。从以上分析可见，采用低增益的放大器对一般系统特性的改善有一定作用。那么是不是放大器的增益越低越好呢？回答是否定的。当干线放大器的增益降至8db以下时，C/N和CTB都将会变坏，因为此时串接的放大器数增多，CTB将由于20lgN的增加而变坏；C/N也因为10lgN的增加而变差。另外，如果增益低，对于同一输出电平，在输入端输入的信号值要求变高，各级放大器也因此而容易产生非线性失真。为此，当线路较长时，干线放大器增益选取在27db左右较为合适。2.2.2放大器的工作方式在CATV网络中放大器的幅频特性必须与电缆传输特性相关，为此，放大器主要有如下三种工作方式。①、使干线放大器的输入信号电平与频率无关（即输入信号是平坦的），输出信号电平补偿电缆的衰减变化值，即输出信号的正斜率（高低端输出电平差为正值）刚好补偿电缆所产生的负斜率（高低端输出电平差为负值），该方式称为输出全倾斜方式。如图3a②、使干线放大器的输出信号电平与频率无关（即输出信号是平坦的），放大器的增益补偿电缆的衰减变化值（即放大器所产生的正斜率刚好补偿电缆所产生的负斜率），该方式称为平坦输出方式。如图3b③、介于上述两者之间的方式，称为半倾斜输出方式。如图3c工作于全倾斜方式的放大器出现在早期，这种放大器将整个传输频率范围分为高低两个通道分别进行放大，高端通道增益比低端通道高，现在已经很少采用。工作于平坦输出方式的放大器是使用均衡与具有平坦特性的放大器组合在一起的，这种工作方式由于输入到放大模块的信号是平坦的，所以对改善非线失真有好处，但要使用大均衡量的均衡器，所以多使用在450MHZ及以下的CATV系统。现在的放大器由于其工作的最高频率达750MHZ甚至860MHZ，所以无论是干线放大器、延长放大器，基本上都采用半倾斜输出方式。这种放大器通常由两块以上的放大模块所组成，它内部设置了两个均衡器，一个是输入均衡器，它的作用是保证输入到第一块放大模块的信号是平坦的；一个是级间均衡器，它使输出信号产生我们所需要的斜率。放大器工作方式的选择并非是随意的。例如放大器在设计时确定为平坦输出工作方式，如在实际应用中，该放大器不是置于平坦输出状态下工作，而是在半倾斜输出方式下工作，这样在调试时势必通过加大放大器输入端的均衡器的均衡量来达到半倾斜输出方式，这将会导致低端信号的C/N严重劣化。2.2.3放大器的增益控制功能放大器对电平的波动控制方式有：手动控制（MGC）、自动增益控制（AGC）、自动电平控制（ALC）、自动斜率控制（ASC）。手动控制由手动控制增益及均衡所组成，控制单元可以是机械的也可以是电调的，这种控制方式的放大器多用在网路较短的网络上。当网络较长时，由于电缆的温度特性影响，用户端的信号电平将会有较大的变化，这是不容许的，为此必须要采用具AGC控制的放大器，这类放大器是将工作频带内，靠近中间点的频道载波作为参考导频，来控制放大器的增益，从而稳定放大器的输出电平。但是从电缆的温度特性可知，当温度变化时不只是信号的电平会发生变化，信号的斜率也会发生变化，为此引入了自动斜率控制（ASC），通常将既有AGC功能又具有ASC功能的称为自动电平控制（ALC），ALC常采用如下两种方式：①、用检温器，如使用热敏电阻或热敏半导体等温感元件取出温度的变化量来控制放大器的斜率和增益。②、采用二个频率的导频信号，一个作AGC控制，而另一个作ASC控制。通常用低导频作ASC（可采用我国标准频道1或3的载频）；用高导频信号作AGC（可选标准频道42频的载频），这样使高端电平牢牢钳位不变，ASC以此作为参考电平通过其控制使低导频点与高导频点的相对电平保持在最佳值。第一种的办法控制精度不高，但电路简单；第二种方法控制精度很高，但电路较复杂。通常高档的放大器均用第二种方法。2.2.4放大器的供电放大器的供电电压一般有两种：一种是交流220V供电，属于市电供电方式；一种是交流60V供电，属于线路供电方式。市电供电方式的放大器其电源电路结构是：变压器+桥式整流+简单的稳压电路所组成。它对市电电压变化的适应能力较差，在±10%范围内，当市电电压波动较大时会出现交流声调制指标下降，造成50HZ或100HZ的干扰，反映在电视屏幕上是一条上下滚动的黑带（50HZ）干扰或两条黑带（100HZ）干扰。线路供电方式的放大器其电源电路一般是采用开关式稳压电源，其电路结构是利用一个振荡器，产生几十KHZ的振荡信号，经放大、稳压、整流处理后，产生放大器所需的工作电压。这种电源电路稳压范围宽，当外电源在35V---90V变化时都能输出稳定的工作电压，所以现在大多主干放大器或延长放大器都使用这种电源电路。在线路供电方式中，我们在线路上还需安装供电器和电源插入器。供电器是供给放大器电源的一个设备，此设备实际上是一个铁磁式的交流稳压器，输入市电220V的交流电压后，在其输出端将输出稳定的60V交流电压。电源插入器是供电器与线路间的接口器件。2.2.5放大器的几项重要参数①、放大器的最大输出电平：此参数的意义是指放大器在满负荷（对于750MHZ系统为78个PAL频道）时，放大器在一定的失真指标下所输出的上限电平。②、放大器的噪声系数：由于放大器是一个有源器件，自身也必会产生噪声，放大器在对信号进行放大的同时也将噪声叠加到输出端，这样输出信号的载噪比必然低于输入信号的载噪比，噪声系数是输入载噪比和输出载噪比的比值。③、CTB与CSO：这两个参数都是放大器的失真参数。CTB称为组合三次失真，CSO称为组合二次失真，它反映了满负荷下放大器在最大输出电平时所产生的失真状况。④、增益：放大器对信号的放大能力。以上几个参数在进行CATV网络设计和调试时都必不可少。2.2.6放大器的放大模块现在的CATV放大器内部都使用了放大模块，一般放大模块有三种：普通放大模块、功率倍增输出放大模块、四倍增功率输出放大模块。这些模块内部的放大电路均采用推挽型放大电路，这种电路能减少谐波失真，特别是二次失真。所以在进行系统设计时，我们只考虑CTB指标就行了，只要CTB指标达到了，CSO指标也就达到了。功率倍增型是并联了两个或四个推挽电路同时工作，采用这种模块的放大器在同样的失真指标下，输出电平可提高3db或6db。2.2.7反向放大通道由于多功能业务开展的需要，现在的放大器都设有反向通道，反向通道常采用手动增益控制，手动斜率控制电路和放大模块组成，可根据系统是否需要反向功能而选择。反向放大器带宽根据双向分割频率分3种：低分割（5-30MHZ）、中分割（5-42MHZ）和高分割（5-65MHZ）。2.2.8放大器的应用总结CATV网络中放大器的主要作用是补偿电缆对传输信号所造成的损耗，根据电缆的传输特性和温度特性，放大器内设置了自动增益控制电路（AGC）、自动斜率控制电路（ASC）和温度补偿电路。放大器的输入电平大小由载噪比（C/N）指标来确定，放大器的输出电平则由组合三次失真（CTB）指标来确定，放大器的增益则由串接的级数来定。放大器的工作方式有输出全倾斜方式、平坦输出方式、半倾斜输出方式三种，现在大多数主干放大器都是半倾斜输出方式的，而楼层放大器多是平坦输出方式的。放大器的调整主要包括两个方面，一是电平的调整，二是均衡的调整。一般是先调整斜率再调整电平。如果放大器采用导频控制模块（ALC）则要合理选取高低端的导频信号，一般来说低端的导频信号是利用低端信号的视频载波频率，高端的导频信号是利用高端信号的视频载波频率。如果放大器采用温度补偿模块则要注意该模块所标定的温度补偿范围和该模块的控制量，然后根据这两个参数设置好余量值以便调试。3．光纤传输系统光纤即为光导纤维的简称。光纤通讯是以光波为载频，以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。光纤通讯之所以在最近短短的二十年中能得以迅猛的发展，是由于它具有以下的突出优点而决定：3.1.1传输频带宽、通讯容量大光载波频率为5×1014MHz，光纤的带宽为几千兆赫兹甚至更高3.1.2信号损耗低目前的实用光纤均采用纯净度很高的石英（SiO2）材料，在光波长为1550nm附近，衰减可减至0.2dB/KM,已接近理论极限。因此，它的中继距离可以很远。3.1.3不受电磁波干扰因为光纤为非金属的介质材料，因此它不受电磁波的干扰。3.1.4线径细、重量轻由于光纤的直径很小，只有0.1mm左右,因此制成光缆后,直径要比电缆细,而且重量也轻。因此，便于制造多芯光缆。3.1.5资源丰富光纤通讯除了上述优点之外，还有抗化学腐蚀等特点。当然，光纤本身也有缺点，如光纤质地脆、机械强度低；要求比较好的切断、连接技术；分路、耦合比较麻烦等。3.2光纤的分类3.2.1按照传输模式来划分光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁波场场型，或者说是光场场形（HE）。各种场形都是光波导中经过多次的反射和干涉的结果。各种模式是不连续的离散的。由于驻波才能在光纤中稳定的存在，它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的光场，即各种光斑。若是一个光斑，我们称这种光纤为单模光纤，若为两个以上光斑，我们称之为多模光纤。单模光纤（Single-Mode）单模光纤只传输主模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与大容量，长距离的光纤通迅。单模光纤使用的光波长为1310nm或1550nm。如图1单模纤光线轨迹图。多模光纤（Multi-Mode）在一定的工作波长下（850nm/1300nm），有多个模式在光纤中传输，这种光纤称之为多模光纤。由于色散或像差，因此，这种光纤的传输性能较差频带比较窄，传输容量也比较小，距离比较短。如图1多模光纤光线轨迹图。图1单模/多模光纤光轨迹图3.2.2按照纤芯直径来划分50/125（μm）缓变型多模光纤62.5/125（μm）缓变增强型多光纤8.3/125（μm）缓变型单模光纤备注：50/62.5/8.3（μm）均为光纤光芯直径数，125（μm）均为光纤玻璃包层的直径数。3.2.3按照光纤芯的折射率分布来划分阶越型光纤（Stepindexfiber）,简称SIF；梯度型光纤（Gradedindexfiber）,简称GIF；环形光纤（ringfiber）；W形光纤备注：50/62.5/8.3（μm）均为光纤的光芯直径数，125（μm）均为光纤玻璃包层的直径数。3.3.光缆单光芯光缆结构图多光芯光缆结构图图2光缆结构示意图点对点光纤传输系统是通过光缆进行连接。光缆可包含1根光纤（有时称单纤）或2根光纤（有时称双纤），或者甚至更多（48纤、1000纤）图2光缆结构示意图3.4.光纤辅助器件光纤配线架(Housing)用于室内光纤网络配线系统。光纤活动连接器(Connector）用于各类光纤设备（如光端机等）与光纤之间的连接。光纤适配器和衰减器（AdaptorandAttenuator）光纤适配器用于各类光纤设备与光纤连接方式的转换。光纤衰减器用于对输入光功率的衰减，避免了由于输入光功率超强而使光接收机产生的失真。（对于光端机，无需用衰减器）光分路器(Coupler)适用于将一根光纤信号分解为多路光信号输出（如：计算机网络、CATV系统）。光波分复用器（WDM）用于光路中不同波长的光的分离或混合。三.CATV系统防护与安全:1.1雷电的破坏及影响雷电是一种大气中的放电现象，常常使有线电视设备严重损坏，在CATV系统中，防雷设计是一项十分重要的工作，而在实际工程当中，防雷并没有引起技术人员的足够重视，一旦遭到雷击，没有良好防雷措施的系统就会遭到严重破坏，甚至瘫痪。对于干线较长的大系统，防雷设计更是刻不容缓的大事，本文从雷击的产生机理以及雷电的分布规律阐述雷电，以期读者对雷击有一个整体的认识，进而阐述防雷的措施以及CATV器材的抗雷击性能。雷击主要有两种：“直未雷”和“感应雷”。直击雷只有雷击率的10％左右，危害范围一般较小，可使用避雷针、避雷线和避雷网来防避，危害大得多的“感应雷”占雷击率近90％，危害范围甚广，CATV系统的电子设备受雷击损环，主要是感应雷造成的。直击雷是带电云层和大地之间放电造成的，在形成雷云的过程中某些云积累起正电荷的雳云接近到一定程度时，发生讯猛的放电。出现耀眼的闪光。当雷云很低，周围又没有异性电荷的雷云时，就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，形成带电云层向地面或者建筑物放电；放电电流可达到几十甚至几百千安，放电时间为50－100µS，这种放电就是直击雷，直击雷对建筑物和人、畜安全危害甚大。安装于避雷针后，CATV系统的电子设备即使在其保护范围之内，仍然可能遭雷击而受损，大多数都是烧保险丝、电源变压器。整流元件，三端稳压器，严重的还可能损坏集成电路等元件，这说明雷击不是从天线引人的，而是从电源线引入的，可见避雷针虽保护了建筑物，却保护不了置于其内的CATV电子设备，这是感应雷造成的。感应雷电静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因所引起的，当带电的云层（雷云）靠近输电线路时，会在它们上面感应出异性电荷，这些异性电荷被雷云电荷束缚着。当雷云对附近的目标或接闪器（避雷针是最早、最常用的接闪器）放电时，其电荷迅速中和，而输电线路上束缚的电荷便为自由电荷，形成局部感应高电位。这种感应高电位发生在低压架空线路时亦可达100KV；在电信线路上可达40－60KV。而且它可以沿着线路传入电子设备，造成损害。雷击后巨大的雷电流在周围空间产生交变磁场，由于电磁感应使附近设备感应出高电压，从而使设备损坏。我国雷电的分布规律是：通常热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷电多，同时雷电的频数是随着地理纬度的减小而增加，即越接近赤道频数越高，具体说来有华南＞西南＞长江流域＞华北＞东北＞西北，除此之外，雷电的频数随地域而变，即：山区＞平原＞沙漠，陆地＞湖海，每年雷电的高峰都在7、8月份，活动的时间大都在14－22时之间。一个地区有无雷电是由气象条件所决定的，但具体的落雷点则受当地条件的影响较大。①地形的影响，通常山的东坡、南坡落雷的几率多于山的西。北坡，山中平地的落雷几率大于峡谷，湖海边落雷的几率很小，但湖海如有山岳则靠水的一面山坡落雷几率较多；风口或顺风的河谷容易落雷。②地面物的影响，空旷地中的孤立建筑物和建筑物群中高耸的建筑物易受雷击，金属结构的屋顶、塔架易受雷击，屋旁大树、接收天线、山区输电线等易受雷击，这是因为这些地面物吉利于雷云与大地建立良好的放电通道。③地质的影响，土壤、电阻率相对值小而电荷相对积聚快的地方容易落雷，有大片土壤电阻较大时，局部土壤电阻率小的地方易落雷；土壤电阻率小的山坡或土山易落雷；土里有导电矿藏的地区易落雷；地下水位高或有矿泉的地区易落雷。对于系统的防雷最有利的措施是系统有良好的接地，良好接地不仅能及早的泄掉感应雷产生的电压，同时也可泄掉由于设备漏电而产生的对地电压，达到保护设备和人身安全的目的，具体的系统防雷也是从接地开始的。与此同时，在需要的地方按装避雷外、避雷器，但是选用器材的抗雷击性能也不忽视，在选用器材时，考查器材的抗雷击性能也是重要的一环。目前，我国大量生产和使用避雷器，有以电工碳化硅阀片为基本元件的各种阀式避雷器；有以氧化锌阀片为基本元件的氧化锌避雷器，氧化锌避雷器较之阀式避雷器具有动作迅速、通流容量大、残压低、无续流、结构简单、可靠性高、寿命长、维护简便等优点。下面重点讲述氧化锌避雷器，氧化锌压敏避雷器对感应雷及雷电波入侵的防止是有效的。其工作原理是其伏安特性的非线性。正常电压时，避雷器呈高阻状态，只有很小的泄漏电流（µA数量级），功率损耗很小，当线路中出现过压时，避雷器呈低阻状态（时间效应为10-9数量级）过电压以放电电流的形式通过避雷器流入大地，过电压被抑制下来，浪涌电压过后，线路电压恢复正常时，避雷器又呈高阻绝缘状态，因此避雷器必须有良好的接地装置与之配合，避雷器的伏安特性如下图所示：其中：i一雷电放电电流：VimA一泄漏电流为lmA时电压，VI一放电电压，Ve一浪涌雷电电压。雷电过电压的电流是一种很快上升到峰值，然后较慢下降的脉冲，其时间量值为10-6S数量级，国家的通用标准是8／20µS，即用8µS的时间上升到峰值，然后用20µS的时间下降到半峰值，而氧化锌避雷器的响应时间为10-9数量级，因而响应时间是来得及的，其次是幅值问题，有线电视的供电电源经过电力系统的多级避雷，因而雷电脉冲电流大于5KA的概率不会大干15％，只要选择通流容量为5KA的避雷器，其残压也是设备能够承受的，加上合乎要求的接地就会达到避雷的效果。1.2天线的防雷接地。有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶端，应把所有的接收天线，包括卫星接收无线的接地焊在一起，接天线的竖杆（架）上应装设避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护，安装独立的避雷钟时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，所以避雷外高于天线顶端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3M，建筑物已有防雷接地系统时避雷针和天线竖杆的接地应与建筑物的防雷接地系统共地连接；建筑物无专门的防雷接地可利用时，应设置专门的接地装置，从接闪器至接地装置采用两根引下线，从不同的方位以最短的距离沿建筑物引下，其接地电阻应小于4欧姆，无论是新制作的接地统还是原建筑的接地线，接地电阻都应小于4欧姆，除天线应有良好的避雷的接地外，还应采取如下措施：①无线输出端应安装专用CATV保安器；②天线输出电缆按接地要求接地；③使用装有气体放电管及快速反应保护二级管的天线放大器或频道放大器。1.3前端设备的防雷接地。如果在前端附近发生雷击，则会在机房内的金属机箱和外壳上感应出高电压，危及设备及人身安全。前端设备的电源漏电也会危及人员的安全，因此，对机房内的所有设备，输入、输出电缆的屏蔽层，金属管道等都需要接地，不能与层顶天线的接地接在一起，设备接地与房屋避雷针接地及工频交流供电系统的接地应在总接地处连接在一起。系统内的电气设备接地装置和埋地金属管道应与防雷接地装置相连，不相连时两者的距离应大于3米，机房内接地母线表面应完整，并无明显锤痕以及残余焊剂渣；铜带母线应光滑无毛刺。绝缘线的老化层不应有老化龟裂现象。一些前端设备如调制器，接收机等没有过压保护，而只有过流保护，一旦有雷击物往会出现电源烧坏而保险不断的情况，针对此种情况应在总电源处加装避雷器，以更好的保护前端设备。1.4干线和分配系统的防雷接地。①敷设于空旷地区的地下电缆，当所在地区年雷暴天数大于20天及土壤电阻率大于100欧姆时，电缆的屏蔽层或金属护套应每隔2KM左右接地一次。②架空电缆的屏蔽层及金属护套、钢纹吊线每隔250M左右接地一次，在电缆分线箱处的架空电缆金属护套，屏蔽层及钢绞线应与电缆分线精会用接地装置。埋设于空旷地区地下电缆，其屏蔽层和护套，应每隔2Km左右接地一次，以防止感应电的影响。③电缆进入建筑物时，在靠近建筑物的地方，应将电缆的外导电屏蔽层接地，架空电缆直接引入时，在入户处应增设避雷器，并将电缆外导体接到电气设备的接地装置上，电缆直接埋地引入时，应在入户端将电缆金属外皮与接地装置相连。④不要直接在两建筑物屋顶之间敷设电缆，可将电缆沿墙降至防雷保护区以内，并不得防碍车辆的运行，吊线应作接地处理。⑤系统中设备的输入输出端应有气体放电保护管，220V供电的放大器的电源端应有过压保护装置，目前市面上的放大器鱼龙混杂，为了降低成本，甚至省去了防过压措施，如输入输出瑞元气体过压放电管，220V供电的放大器电源端只有过流保护，而无过压保护，在选用干线器材时，应把防过压保护作为一个重要的前提条件来考虑。⑤CATV系统中的同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的镀锌铁线都有良好的接地。1.5CATV系统中的同轴电缆屏蔽网和架空支承电缆用的镀锌铁线都有良好的接地。受感应雷的机会较小，雷电最容易从电源线进入电子设备，把供电线进户瓷瓶铁脚接地，对保护电力设备和人身安全可以起到一定的作用，但由于CATV等电子设备的耐受过电压的能力比电力设备差得多，因此除必须在进户线上安装低压避雷器外，可把光屏蔽的电线、电缆等在埋地金属管中，使雷电波通入地中。电源线在进入电子设备前可绕几个