有线模拟电视知识新编

有线模拟电视基础知识新编林挺逵浙江省台州市路桥区乡镇广电站退休职工近来，论坛里有许多新手网友不断提出模拟电视基础知识方面的问题，而且网友工头在2023年5月28日还发出《急求：模拟550M网络设计培训教材》帖子。因此笔者认为，论坛里除了要适应当前国内有线电视发展形势的需要，把重点放在数字电视和多功能开发方面之外，对模拟电视基础知识、特别是对模拟电视知识的更新方面亦要有一定程度的重视，所以特地把自己发表在省级及省级以上广播电视技术刊物上的70多篇论文的相关内容，以及发表在“中国有线电视技术论坛”上的4600多个帖子中的相关内容，整理汇编成《有线模拟电视基础知识新编》，分章陆续发在论坛里，仅供新手网友参考，也请大家指正。本帖是第一章。第一章有线电视放大器目录第一节有线电视基础知识………………31.1对数对数的基本概念对数的基本运算对数的基本应用举例用对数表示功率比和电压比用对数表示电平1.2有线电视的载噪比1.3有线电视的主要失真指标二次差拍比CSO三次差拍比CTB交扰调制比CM非线性失真与系统内频道数目的关系第二节有线电视放大器质量指标的图解分析………11有线电视放大器输出特性分析图利用放大器输出特性分析图求作放大器工作点放大器多级串联后的图解分析第三节有线电视放大器的各项电平指标和斜率………15放大器的几个电平指标放大器几个电平指标之间的数量关系放大器的最大输出电平Somax和标称输出电平Sa放大器各种电平曲线的特性放大器设置输出斜率后对质量指标的影响对放大器质量指标评议时应注意的问题第四节有线电视放大器的净增益曲线…………………25单元网络射频净增益和净增益曲线图有线电视电缆的射频净增益曲线图分立元件放大器净增益曲线图目前使用的模块放大器射频净增益曲线图第五节放大器输出电平设计和质量指标核算公式……28各阶段放大器输出电平设计和质量指标核算公式有线电视放大器输出电平第三套设计算式第六节有线电视放大器的调试…………33放大器调试参数完全计算公式.1放大器输入衰减量LAT计算公式.2放大器输入均衡量EQ计算公式.3放大器调试参数完全计算公式的应用和分析放大器调试参数简化计算公式单模块放大器的调试双模块放大器的调试放大器间距简便计算式的推导说明没有通过指标设计时放大器的调试方法保证放大器载噪比指标的措施第七节用户放大器工作状态设计与调试………………43用户放大器要采取高输出电平工作方式以提高分配效率采用高增益的放大器作为用户放大器用户放大器要设置比较大的输出斜率当用户放大器负担用户数量较少时输出电平不能降低用户放大器不允许多级串联设置光工作站下面需要用放大器延伸分配用户时得采用低增益的放大器第八节有线电视传输系统设计新算式的汇总和说明…………………49有线电视放大器载噪比C/N计算式

复合三次差拍CTB计算式关于交扰调制比CM指标计算式复合二次差拍CSO设计算式放大器再大可串联级数计算式放大器输出电平设计算式放大器调试参数计算式光发射机输入电平的确定数字系统或模数混传系统各器件工作电平的确定第九节有线电视放大器故障分析和程序化修理方法…………………58有线电视放大器故障分析有线电视放大器程序化修理程序几个故障问题的专题分析、讨论本章附件…………………64附件1：本章参考文献附件2：编写本章内容的依据论文附件3：常用放大模块参数表附件4：推挽放大模块和功率倍增放大模块电原理图有线模拟电视基础知识新编林挺逵浙江省台州市路桥区乡镇广电站退休职工第一章有线电视放大器有线电视放大器是有线电视系统中的重要器件，正确设计和调试它的工作状态、保证它在系统网络中稳定运行，对于提高系统的质量指标和质量指标的稳定性至关重要。本章着重对有线电视放大器的基本原理和工作状态的设计、调试进行知识更新方面的介绍，不做全面的系统化分析。为了方便刚“入门”的新手读者阅读本章内容，首先简要介绍一下有线电视的基本知识。第一节有线电视基础知识为了便于对有线电视基础知识了解得不多的读者阅读本书，在这一节中采用浅显、通俗的方法，简单扼要地介绍阅读本书时必须掌握的一些有线电视基础知识。由于要做到“浅显、通俗和简单扼要”，就不得不略去与阅读本书关系不大的那部分内容，因此所作介绍的某些方面内容就必然会存在不够全面、不很准确或者欠深刻的问题。若有些读者希望对有线电视基础知识了解得全面、准确和深刻一些，请再阅读其他专门的参考书。1.1对数在有线电视指标核算和设计过程中尽管避免对数运算是本书中提出的新核算和设计方法的显著特点之一，但是在传统的有线电视理论中对有线电视质量指标等参数的计算经常要用到对数运算，计算的结果要用对数来表示，因此在本书中介绍有线电视的传统理论时以及对许多问题的分析过程中也不得不列出对数的运算式，因此读者必须对对数有初步的了解。下面就简要介绍对数的基本概念、基本运算和简单的应用。对数的基本概念如果用最简单的一句话来定义对数，那么“对数就是一个数字中有效零的个数”或者“对数就是一个数字中最多可能具有的有效零的个数”。例如，数字1中没有有效零，因此1的对数时0；数字10中有1个有效零，因此10的对数是1；数字100中有2个有效零，因此100的对数是2。根据同样的到里可得：1000的对数是3，10000的对数是4，100000的对数是5，1000000的对数是6，等等。在数学中，用“lg”表示对数，因此前面对那些数字的对数表述可以写成以下算式：lg1=0，lg10=1，lg100=2，lg1000=3，lg10000=4，lg100000=5，lg1000000=6，等等。在上述的对数运算式中，有效零前面的数字都是1，如果不是1，而是2、3、4、5、6、7、8、9时就需再用小数点以下的数字来表示，具体数值见表1.1-1。表1.1-11至9的对数值数值123456789对数00.30.480.60.70.780.850.90.95根据表1.1-1，我们可以很快得出：lg2=0.3，lg20=1.3，lg200=2.3，lg2000=3.3，lg20000=4.3，等等。lg5=0.7，lg50=1.7，lg500=2.7，lg5000=3.7，lg50000=4.7，等等。lg8=0.9，lg80=1.9，lg800=2.9，lg8000=3.9，lg80000=4.9，等等。求数字的对数，读者在阅读本书的过程中只要懂得以上算法基本上就可以了。对于像lg8653=？一类的算式，或者求小数的对数，需用函数计算器或查对数表得出结果，具体方法请看其他参考书。对数的基本运算⑴两数相乘的对数值，等于两数分别取对数的和，例如：lg（100000×1000）=lg100000+lg1000=5+3=8。⑵两数相除的对数值，等于两数分别取对数的差，例如：lg（100000÷1000）=lg100000-lg1000=5-3=2。⑶某数n次乘方的对数值，等于某数的对数再乘以n,例如：lg10002=2×lg1000=2×3=6。以上运算结果，读者不难自行检验。通过以上例子的计算，使我们了解到，用对数可以将很大数的乘除运算，变成很简单数的加减运算。这是对数运算的优点。对数的基本应用举例先打个比方来初步了解对数的应用。在三个各盛水2000㎏的金鱼缸中，悬浮在水中的泥沙微粒数量分别是：A缸0.1㎏，B缸0.01㎏，C缸0.001㎏。那么三缸水中泥沙含量的比例分别为：A缸2万分之一，B缸20万分之一，C缸200万分之一。其中以A缸的泥沙含量最高，水的清晰度最低，C缸的泥沙含量最低，水的清晰度最高。以上用泥沙含量来表征水的清晰度时，泥沙含量与水的清晰度之间呈负相关，而且是分数或者是小数，很不方便。如果改用水是泥沙的多少倍的倍数来表征，就可变成正相关了，这时水与泥沙之比分别为：A缸2万倍，B缸20万倍，C缸200万倍。A缸倍数最小，水的清晰度最低，C缸倍数最大，水的清晰度最高。但还存在数值过大的问题，可以再用取对数的办法来解决：A缸：水/沙比的对数=lg（20000/1）=4.3（单位：贝尔，Bel）B缸：水/沙比的对数=lg（200000/1）=5.3（Bel）C缸：水/沙比的对数=lg（2000000/1）=6.3（Bel）这里又存在两个问题，其一是各缸水沙比递增10倍的关系看不出来，算出来的对数值仅仅相差1；其二是还有一个小数点。怎样解决这两个问题呢？在日常生活中我们通常将“零点几斤”用“几两”来表示、将“零点几米（m）”用“几分米（dm）”来表示。这种表示方法的实质就是“将数值乘以10，使其扩大10倍”然后“用原单位的十分之一单位作为新单位，使量级缩小为原来的十分之一”。这样就去掉了小数点，结果还是等效。如0.3斤=3两，0.5m=5dm。因此我们就可以将上面的算式乘以10，再用单位“贝尔”（代号Bel）的十分之一的单位“分贝”（“分贝尔”的简称，代号dB）来作为新单位。这样，以上三个算式就可以写成：A缸：水/沙比的（分贝为单位的）对数=10lg（20000/1）=43（dB）B缸：水/沙比的（分贝为单位的）对数=10lg（200000/1）=53（dB）C缸：水/沙比的（分贝为单位的）对数=10lg（2000000/1）=63（dB）这样做的结果不仅数值大小适中，而且水沙倍数比提高10倍，对数值就增加10dB的关系就很明确。因此在有线电视的指标运算中广泛使用以“分贝”（dB）为单位的对数运算。读者只要懂得以上介绍的对数运算的基本原理就可以了，不一定要去掌握复杂的、难度较高的对数和指数幂运算。因为本书中推出的有线电视质量指标核算和设计新方法叫做“系统指标占用系数分析法”（简称“K法”），是采用查表和加、减、乘、除四则运算来进行有线电视系统的指标分析、指标设计和指标核算，基本上不用复杂的、高难度的对数和指数幂运算。用对数表示功率比和电压比两个功率P1和P2的数量比为10000倍，那么它们用对数表示的“分贝比”为：10lg（P1/P2）=10lg10000=40（dB）因为功率P和电压U之间有如下的关系：P=U2/Z。在有线电视系统中，阻抗Z=75Ω，因此下面的算式中Z1=Z2=75Ω。所以功率P1/P2的分贝比，可按下式变换成电压U1/U2的分贝比：10lg（P1/P2）=10lg（U12/Z1）/（U22/Z2）=10lg（U12Z2/U22Z1）=10lg（U12/U22）=10lg（U1/U2）2=20lg（U1/U2）所以，用功率比表示时，前面乘的系数是10；用电压比表示时，前面乘的系数是20。用对数表示电平有线电视系统中某点的电平，是指该点的功率P（或电压U）对某一基准功率P0（或基准电压U0）的分贝比:10lg（P/P0）=20lg（U/U0）当基准单位P0为1w时，对应的电平为10lg（P/Iw）,单位纪为“分贝瓦dBw”;当基准单位P0为1mw时，对应的电平为10lg（P/Imw）,单位纪为“分贝毫瓦dBmw”，通常将“分贝毫瓦”简写为“dBm”; 当基准单位U0为1mv时，对应的电平为20lg（U/Imv）,单位纪为“分贝毫伏dBmv”;当基准单位U0为1μv时，对应的电平为20lg（U/Iv）,单位纪为“分贝微伏dBμv”，通常将“分贝微伏”简写为“dB”。电平四个单位dBw、dBmw、dBmv、dBμv之间的换算关系见表1.1-2。表1.1-2四单位电平换算表新单位原单位dBwdBmwdBmvdBμvdBw0+30+78.5+138.5dBmw-300+48.75+108.75dBmv-78.5-48.750+60dBμv-138.5-108.75-6001.2有线电视的载噪比每套电视节目信号中都包含有图像和亮度信号、伴音信号、色度信号、行和场同步信号、色同步信号等，这些信号各为几十赫之（Hz）到几千赫之（KHz）、几兆赫之（MHz）不等，不能直接进行远距离传输，必须将它们按一定的规律调制到高频电波上载运发送，而且不同节目内容的电视信号必须调制到不同频率（即不同的频道）的高频电波上载运发送，承载电视信号的高频电波就叫做“电视信号载波”，简称“载波”，代号C（英文Carrier的第一个字母）。在电视信号的采集、调制、放大、传输过程中，不可避免地会产生“噪声”（代号N,英文Noise的第一个字母），随着放大级数的增加，噪声会逐步增大。噪声就像鱼缸水中的泥沙，会使清晰度降低，轻微时在电视画面背景上均匀地密布不规则的细微噪动点，严重时则变成粗大的雪花点。电视中噪声的轻重程度用“载噪比”（代号C/N）来表征，单位是dB，它就是“载波功率与噪声功率之比的分贝值”：C/N=10lg（载波功率/噪声功率）（单位：dB）C/N数值愈大，说明载噪比愈高，电视画面清晰度愈好。国家标准GY/T106-92中规定有线电视系统（出口）的C/N指标要求≥43dB（显然，此时载波功率是噪声功率的20000倍），通常在作系统设计时取C/N=44dB为设计值，留1dB设计裕量。我们在计算单个放大器的载噪比时，可以先不考虑输入信号的“噪声功率”，认为输入放大器的仅仅是信号的“输入载波功率”，此时这个放大器自身的“噪声功率”只有两项：由于器件中电子不规则热运动而产生的“基础热噪声”和因放大器放大而使噪声增加的“噪声增量”。这样，单个放大器C/N指标的计算式就是：C/N单=10lg［输入载波功率/放大器的噪声功率］=10lg［输入载波功率/（噪声增量×基础热噪声）］=10lg输入载波功率-10lg噪声增量-10lg基础热噪声由于“10lg输入载波功率”就是放大器的“输入电平”（代号Si，单位dB），“10lg噪声增量”就是放大器的“噪声系数”（代号NF，单位dB）,“10lg基础热噪声”按我国的电视制式换算出来的数值是2.4dB（20℃时）。因此，前面的算式就成为：（C/N）单=输入电平Si-噪声系数NF-2.4即：（C/N）单=Si-NF-2.4（dB）（1.1-1）（1.1-1）式就是单个放大器C/N指标基本计算公式。从这个算式中可以看出，放大器的输入电平Si提高（降低）1dB，其C/N指标随之提高（降低）1dB，是1对1的正相关。当n台放大器级联使用，而它们的输入电平Si、噪声系数NF都相同时，其总载噪比（即最后一级放大器输出信号的载噪比）（C/N）总可由下式算出：（C/N）总=Si-NF-2.4-10lgn（dB）（1.1-2）（1.1-2）式说明，放大器级联数愈多，C/N指标愈差，当两只放大器级联时，C/N指标降低3dB（10lg2=3）；当3只放大器级联时，C/N指标降低4.8dB（10lg3=4.8）；当10只放大器级联时，C/N指标降低10dB（10lg10=10），等等。由于放大器的输入电平Si一般情况下是无法测量得出的，因此算式（1.1-1）、（1.1-2）仅仅是理论分析算式，一般不能用于实际计算。实际工作中通常要根据放大器的输出电平来计算其C/N指标，具体算式将在后面有关章节中介绍。实际上放大器使用时，输入信号不可能仅仅是“输入载波功率”，必然会将噪声一起输进去，因此放大器输出的噪声中必然还包含其前面所有器件所产生的噪声，所以此时的载噪比就要进行“级联累加”计算。设输入放大器信号的C/N指标值为C/N信，不考虑输入信号C/N指标时单台放大器自身的C/N指标按（1-1）式计算出来的数值为C/N单，包括输入信号C/N指标时单台放大器输出信号的实际C/N指标为C/N实际，那么它们的计算关系式是：C/N实际＝-10lg[10-(C/N信)/10＋10-(C/N单)/10]

就是输入信号的载噪比C/N信和单台放大器自身载噪比C/N单的累加值。这是按传统方法计算时的计算公式，比较难懂，这里不作详细的说明，因为本书使用的“K法”计算方法非常简单，而且通俗易懂，将在后面的有关章节里介绍。如果对放大器的C/N指标有一个具体数值要求的话，那么对它的输入电平Si的最低值就有一个相应的数值要求，就是说它的最低输入电平Si低不能低于某个数值。这时可以将（1.1-1）、（1.1-2）式移项变换一下，即可得到：Si低=C/N单+NF+2.4（dB）（1.1-3）Si低=C/N单+NF+2.4+10lgn（dB）（1.1-4）（1.1-3）、（1.1-4）式分别是单个和多个放大器级联时最低输入电平的基本计算公式。1.3有线电视的主要失真指标电视信号经过放大器放大以后，除了原信号得到放大之外，还会新产生许多种类无用的信号，叫做失真产物，这是由于放大器的非线性特性造成的，因此称之为“非线性失真”产物。非线性失真产物与电视信号相互作用以后在电视画面上形成横条、竖条或各种各样的网纹干扰。每个频道的电视信号都具有两大基本特征：第一是幅度特征，简单地说就是同一频道内各种信号总和的电平，如果用字母A来表示它，那么第1频道就是A1、第2频道就是A2、第3频道就是A3、……第X频道就是Ax、第Y频道就是Ay、第Z频道就是Az；第二是频率特征，简单地说就是不同频道的频率不同，如果用希腊字母ω来表示电视频道的频率，那么第1频道就是ω1、第2频道就是ω2、第3频道就是ω3、……第X频道就是ωx、第Y频道就是ωy、第Z频道就是ωz。因此，要同时表征电视信号的两大基本特征，则第1频道就可以用A1ω1来表示、第2频道就可以用A2ω2来表示、第3频道就可以用A3ω3来表示、……第X频道就可以用Axωx来表示、第Y频道就可以用Ayωy来表示、第Z频道就可以用AZωZ来表示。这就好比一个人的名字，由“姓”和“名”两部分组成。下面就简单介绍三种最重要的非线性失真指标。二次差拍比CSO当电视信号通过放大器放大以后，其中任意两个频道的信号Axωx和Ayωy相互作用可产生以下非线性失真产物：K2AxAy（ωx±ωy）以上式子中的“K2AxAy”表示，这种非线性失真产物幅度是原来两个电视信号幅度Ax和Ay乘积的K2倍，由于各频道电平幅度相等，因此单纯从幅度上看（即不考虑调制在里面的信号内容），AxAy=Ax2=Ay2，即K2AxAy就是原电平幅度的二次方的K2倍，就是失真产物的幅度“与原电平幅度的二次方成正比”，所以将这种失真叫做“二次失真”。由于K2是远小于零的小数，因此K2AxAy的（功率或电压）数值仅仅是有用电视载波信号（功率或电压）数值的几百到几万分之一。以上式子中的“ωx±ωy”表示，失真产物的频率是原来两个信号频率的和或者差，即两个频率的“差拍”。如果原信号中一个频道的频率是200MHz，另一个频道的频率是150MHz,那么失真产物的频率有两个，一个是它们的和为350MHz，另一个是它们的差为50MHz。由于有线电视系统中频道数有几十个，每两个组合起来的组数很多，所产生的二次差拍失真产物也很多，那些频率相近的二次差拍失真产物组合在一起落在某一个电视频道上，对这个频道形成网纹干扰，这就是“组合（复合）二次差拍”失真。表征这种失真指标的高低用“载波/组合二次差拍比C/CSO”，本书简写为“二次差拍比CSO”，就是指在系统的指定点，电视信号载波电平与在频带内成簇集聚的二次差拍产物组合电平之比的分贝值，单位dB。CSO数值愈大，说明指标愈好，国标要求有线电视系统出口的CSO指标≥54dB，通常在作系统设计时取CSO=55dB为设计值，留1dB设计裕量。三次差拍比CTB当电视信号通过放大器放大以后，其中任意三个频道的信号Axωx、Ayωy和AZωZ相互作用可产生以下非线性失真产物：K3AxAyAZ（ωx±ωy±ωZ）以上式子中“K3AxAyAZ”表示，这种非线性失真产物幅度是原来三个信号幅度Ax、Ay和AZ乘积的K3倍，由于各频道电平幅度相等，因此单纯从幅度上看，AxAyAZ=Ax3=Ay3=Az3，即K3AxAyAZ就是原电平幅度的三次方的K3倍，就是失真产物的幅度“与原电平幅度的三次方成正比”，所以将这种失真叫做“三次失真”。由于K3是远小于零的小数，因此K2AxAyAZ的（功率或电压）数值仅仅是有用电视载波（功率或电压）数值的几百到几万分之一。以上式子中的“ωx±ωy±ωZ”表示，失真产物的频率是原来三个信号频率的和或者差，即三个频率的差拍。如果原信号中一个频道的频率是300MHz，另两个频道的频率是200MHz、50MHz，那么失真产物的频率就有550MHz、450MHz、150MHz、100MHz和50MHz等。由于有线电视系统中频道数有几十个，每三个组合起来的组数很多，所产生的三次差拍失真产物比二次失真产物更多，是最主要的失真。那些频率相近的三次差拍失真产物组合在一起落在某一个电视频道上，对这个频道形成网纹干扰，这就是“组合（复合）三次差拍”失真。表征这种失真指标的高低用“载波/组合三次差拍比C/CTB”，本书简称为“三次差拍比CTB”，就是指在系统的指定点，电视信号载波电平与在频带内成簇集聚的三次差拍产物组合电平之比的分贝值，单位dB。CTB数值愈大，说明指标愈好，国标要求有线电视系统出口的CTB指标≥54dB，通常在作系统设计时取CTB=55dB为设计值，留1dB设计裕量。交扰调制比CM当电视信号通过放大器放大以后，其中任意三个频道的信号Axωx、Ayωy和AZωZ相互作用可产生六种非线性失真产物，先写出其中之一：-K3Ay2Axωx显然这也是三次失真，因为单纯从幅度上看，Ay2Ax=Ax3=Ay3；这个失真产物的频率和X频道（Axωx）完全一样，可以叠加在X频道上；但是与原来X频道不同的是，在它的幅度调制信号中窜进了Y频道调制信号的负像（-K3Ay2）,因此我们在看X频道节目时可以隐约看到另外的Y频道节目的负像（鬼影）和同步信号的负像（白色的粗竖条“雨刷”）。另外几个失真产物-K3AZ2Axωx、-K3Ax2Ayωy、-K3AZ2Ayωy、-K3Ax2AZωZ、-K3Ay2AZωZ也是同样道理，都是一个频道的信号受到另外频道负像信号的交叉干扰调制，因此把它称为“交扰调制失真”。表征这种失真的大小用“交扰调制比”简称“交调比”，代号CM，就是指在系统的指定点，有用调制信号峰峰值与交扰调制成份峰峰值之比的分贝值，单位dB。交调比CM指标，只在有线电视发展的初期阶段、系统内仅仅只有10个左右频道时用于系统指标的设计，现在通常都已经用不着它了。非线性失真与系统内频道数目的关系从前面的讨论中可知，有线电视系统中的非线性失真产物主要是二次失真和三次失真两大类，由于放大器中普遍采用的推挽放大模块对二次失真有抵消抑制作用，因此影响最严重的就是三次失真了（光链路不能抵消抑制二次失真，因此二次失真亦很重要）。所以我们在早年一般根据三次失真中的交调比CM指标来设计系统，而近年则根据组合三次差拍比CTB指标来设计系统。为什么近年和早年有所区别呢？这是因为早年系统内频道数量少，只有十来个，以交调失真为主；近年系统内频道数量增多，达二十个以上，三次差拍失真成为最主要的失真了。当有N个频道输入放大器时，由于放大器的非线性失真，会产生N（N-1）个交调分量项，（2/3）N（N-1）（N-2）个三次差拍分量项。随着频道数目N的增加，三次差拍项增加得很快，落入有用频道的干扰项也增加得很快。当系统内的频道数N分别为12、28、47、59个时：交调分量项的总数分别为132、756、2162、3422项，其中落入失真最严重的某一个频道内的项数分别是11项（9频道）、27项（增补7频道）、46项（11频道）、58项（12频道）；三次差拍项总数分别为880、13104、64860、130036项，其中落入失真最严重的某一个频道内的项数分别是29项（9频道）、198项（增补7频道）、781项（11频道）、1281项（12频道）。所以当系统中频道数达到20个以上时，三次差拍失真是系统中最严重的失真，我们就得根据组合三次差拍比C/CTB指标来设计系统的失真指标，系统的C/CTB指标合格了，其他的失真指标通常都能合格。第二节有线电视放大器质量指标的图解分析[2]在无线电技术中，对元器件性能参数的分析以数学分析法和图解分析法最为常用，数学分析法可以计算出各种参数的准确数值，而图解分析法则可以直观地展示出各项参数变化的规律和相互关系。两种分析法结合使用，有利于对元器件的性能作出全面、直观的深刻了解，便于正确运用。晶体管输入、输出特性曲线图是图解分析法应用最典型的事例之一，参照这种曲线图，试对有线电视放大器性能参数进行图解分析，现把初步结果阐述如下，供读者参考。有线电视放大器输出特性分析图设某型号干线放大器的增益G=20dB,噪声系数NF=7.0dB，在标称输出电平Sa=92dBμV时的三次差拍比CTBa=89dB。当这只放大器的输出电平So分别为80、90、100、110、120dBμV时的输入电平Si、三次差拍比CTB值和噪声总和NF总可由下列几个式子算出来：Si=So－G；CTB=CTBa+2（Sa－So）；NF总=NF+NT式中：NT为基础热噪声，其值为2.4dB。算出来的结果如表1所示：表1.2-1有线电视放大器参数采样试算表采样顺序12345输出电平So（dBμV）8090100110120输入电平Si（dBμV）60708090100三次差拍比CTB（dB）11393735333噪声总和NF总（dB）9.49.49.49.49.4在直角坐标系中,用Y轴代表分贝值dB，用X轴代表采样顺序。分别在X=1、Y=80,X=2、Y=90，X=3、Y=100，X=4、Y=110，X=5、Y=120的位置上标出输出电平So的各个点,然后将各点连结起来就得出输出电平曲线(So曲线),用同样方法可以得出输入电平曲线(Si曲线)、三次差拍比曲线(CTB曲线)和噪声总和曲线(NF总曲线)，结果如图1所示。从图1.2-1可以看出，输出电平So曲线与输入电平Si曲线是平行的倾斜直线，他们的截距是放大器的增益G，这是有线电视放大器一个非常重要的特性；而CTB曲线则是与上述两曲倾斜方向相反的直线，噪声总和曲线则是与X轴平行的直线。由于以上曲线都是直线，因此通常只要有两个采样点就可以作出来。如果我们在输出电平So曲线上左边一端，即输出电平比较低的地方，选取放大器的工作点Q1，过Q1点作平行于Y轴的一条虚线，它与CTB曲线相交于A1点，与Si曲线相交于B1点，与NF总曲线相交于C1点，与X轴相交于O1点。那么线段A1O1所对应的dB值即图1.2-1有线电视放大器输出特性分析图为放大器工作点处于Q1点时的CTB值，Q1O1为其时放大器的输出电平值，B1O1为其时放大器的输入电平值。Q1B1为放大器的增益G，B1C1为其时放大器的C/N值。如果将放大器的工作点向右移到Q2点，过Q2点作平行于Y轴的虚线分别相交于B2、A2、C2、O2利用放大器输出特性分析图求作放大器工作点欲利用放大器输出特性分析图求作放大器的工作点Q，先要设计计算出该放大器的C/N指标值和三次差拍比CTB指标值，设其值分别为C/N单=56.5dB，CTB单=82dB。由于放大器要求达到56.5dB的载噪比,加上噪声总和NF总为9.4dB，我们要在放大器输出特性分析图（图1.2-2）上作一条Y=56.6+9.4=65.9的水平虚线为C/N指标线，与Si曲线相交于B1点，再过B1点作平行于Y轴的虚线A1O1与So曲线相交于Q1点。Q1点即为满足C/N指标要求时放大器最低输出电平工作点。由于放大器要求达到的CTB指标为82dB，可在放大器输出特性分析图（图1.1-2）上作一条Y=82dB的水平虚线为CTB指标线，与CTB曲线相交于A2点，再过A2点作平行于Y轴的虚线Q2O2与So曲线相交于Q2点。Q2点即为满足CTB指标要求时放大器最高输出电平工作点。图1.2-2有线电视放大器工作点的图解确定放大器的工作点可以在Q1~Q2之间选取，如果我们将工作点选在Q1的位置上，此时C/N指标刚好满足要求（B1~C1间数值），而CTB指标有富裕（富裕量为A1~A2’间数值）；如果将工作点选在Q2的位置上，此时CTB指标刚好满足要求（A2~O2间数值），而C/N指标有富裕（富裕量为B2~B1’间数值）。通常我们应当将放大器的工作点选在Q1~Q放大器多级串联后的图解分析n级放大器串联后的载噪比C/Nn与三次差拍比CTBn以下面两式求得：C/Nn=So－G－NF－2.4－10lgnCTBn=CTBa+2(Sa－So)－20lgn与单台放大器的算式相比，此时求载噪比的算式多了一项(-10lgn),我们把这一项称作“噪声串联积累值”，可以把它直接加进噪声总和之中。此时噪声总和NF总为：NF总=NF+NT+10lgn此时在分析图中所作的NF总线要比单台放大器高出一截（图1.2-3），其高出的值即为10lgN（噪声串联积累值）。与单台放大器的算式相比,此时求三次差拍比的算式多了一项(-20lgn)，我们把这一项称作“三次差拍比串联累积劣化值”。与作NF总相似的方法在图中作一条y=20lgn的水平直线来表示，把此线称作“CTB串联累积劣化曲线”，简称“CTB劣化线”。为了方便使用，现将噪声串联累积值10lgn与三次差拍比串联累积劣化值20lgn列成表1.2-2。图1.2-3多只放大器串联的输出特性分析图表1.2-2噪声串联累积值与三次差拍比串联累积劣化值串联数n2345678910111210lgn3.05.06.07.08.08.59.09.510.010.410.820lgn6.010.012.014.016.017.018.019.020.020.821.6设使用上节例子的放大器,要求串联10级以后的CTB指标值达到65dB,试求作工作点Q2(最高输出电平工作点)。先查表2得出串联10级放大器以后的CTB累积劣化值为20dB，在图3中作Y=20dB的CTB劣化曲线。然后以CTB指标值65dB加上串联累积劣化值20dB的数值作Y=65+20=85dB的CTB指标线与CTB曲线相交于A点，过A点作平行与Y轴的虚线，此线与So、CTB、Si、NF总曲线和CTB劣化曲线分别相交于Q2、A、B、C和D点。Q2点即为所求作的工作点（So=94dB）。10节放大器串联后的CTB值即为AD间距所对应的dB数（65dB）(注意:不再是AO间的dB数值！)。以满足C/N指标要求为目的，求作多级放大器串联以后的工作点Q1（最低输出电平工作点）的方法与求单级放大器工作点方法相同，只是在作NF总曲线时要加上“噪声串联累积值”10lgn。具体计算从略。以上是对某一种型号增益为20dB的放大器们作的输出特性分析图，对于其他型号和增益的放大器，读者可参照本文介绍的办法自行制作分析图。对于有线电视放大器输出特性分析图的改进和其它运用，请大家一起来进一步探讨。第三节有线电视放大器的各项电平指标和斜率当前有线电视网络上使用的放大器通常都是由专用放大模块来制造的，其结构大致如图1.3-1所示，本节就据此图来分析放大器的各项电平指标和相关参数。图1.3-1放大器结构简图放大器的几个电平指标[4]⑴输入口电平Si口放大器的“输入口电平Si口”，是指电视讯号通过电缆输送到放大器输入端口的电平。绝大多数品牌的放大器在其输入端口设置有电平测试口，日常安装、维修时从中测量换算出来的电平就是放大器的“输入口电平Si口”。而习惯上我们往往都把它称之“输入电平”，严格来讲这是不准确的，特别要千万注意在分析和计算放大器的质量指标时绝对不可将它当作放大器的“输入电平Si”！⑵输入电平Si放大器的“输入电平Si”，是指电视讯号经过“输入衰减器AT”和“均衡器EQ”的衰减和均衡以后到达放大模块信号输入口的电平。如果在放大模块信号输入口设置一个电平测量口，那么测量出来的电平才是真正的放大器“输入电平Si”！但是几乎没有一种放大器在这里设置电平测量口，因此，放大器“输入电平Si”通常是无法用场强仪测量出来的，只能用相关的计算公式计算出来！⑶输出电平So放大器的“输出电平So”，是指电视信号经过放大模块放大以后输出的电平。通常在放大器输出端口设置有输出电平测量口，用场强仪从此测量换算出“输出电平So”数量值。放大器几个电平指标之间的数量关系[11]按常规，在没有特别说明的时候，我们在分析放大器各项电平指标的时候，通常都是指系统最高频率频道的电平，因此，从图中可以得出放大器各项电平之间的数量关系是：⑴输入电平Si=输入口电平Si口-调节贮备电平LAT即：Si=Si口-LAT，或者：Si口=Si+LAT上式中，LAT是输入衰减器AT的衰减量，就是当放大器的输出电平So调到设计数值时，输入衰减器AT所衰减的电平值。将来当温度升高或电缆老化造成输出电平So降低时，调小输入衰减器AT的衰减量，就可以使输出电平So恢复到设计值。所以把LAT称之为“调节贮备电平”，在网络设计时，调节贮备电平LAT应取4dB左右（放大器间距特长时应适量增加），当放大器的输出电平So调为设计值以后，还可以继续调高4dBμV左右。对于均衡器EQ，它对系统最高频率频道电平的衰减量为LEQ，LEQ通常称之为均衡器的“插入损耗”。放大器中可调均衡器的插入损耗LEQ通常小于1dB，通常在计算放大器净增益时扣除，可忽略不计；固定均衡器的插入损耗为1.5至2.0dB，设计时就得考虑（加到LAT中计算Si口）。⑵输入电平Si=输出电平So-标称增益G即：Si=So-G，或者：So=Si+G由于放大器的标称增益（净增益）G是一个固定值，因此放大器的“输入电平Si”和“输出电平So”由以上算式“捆”成一个整体，不能分别进行选择和调整，当其中的一个数值确定以后，另外一个数值也就随之确定了。因此要设定“输入电平Si”为某一个数值、同时又要设定“输出电平So”为另一个数值是很难办到的，除非两者的差值刚好等于G。由于放大器的输入电平Si通常是不可测量的，因此在许多情况下输入电平Si要用“So-G”来取代，例如前面提到的放大器的载噪比C/N的计算公式（1.1-1）和（1.1-2），必须将式子中的“Si”用“So-G”取代以后，才能够得到可供实际运用C/N指标计算式：C/N）单=So-G-NF-2.4（dB）（1.3-1）（C/N）总=So-G-NF-2.4-10lgn（dB）（1.3-2）放大器的“输入衰减器AT”，过去有些书本上把它称作“增益调节器”，给人造成了放大器增益G的大小可以人为调节的假象。实际上，由于放大模块的增益是固定不变的，因此放大器增益G的数值也是固定不变的！放大器的“输入衰减器AT”衰减了“输入口电平Si口”，导致放大器“输入电平Si”降低，从而使放大器的“输出电平So”降低。所以，调节“输入衰减器AT”时，放大器增益G的数值是不会改变的。对这个问题读者要特别注意！放大器的最大输出电平Somax和标称输出电平Sa[12]放大器最大输出电平Somax，是指在系统中只有2个频道时、当测出放大器的交调比CM指标为48dB（或德国标准的“三音交调比”为60dB）时的最大输出电平值。放大器最大输出电平Somax量值愈大，说明它的失真指标愈好。放大器最大输出电平Somax的数值，早年的分立元件和国产模块放大器通常在112～120dBμV之间。在上世纪七、八十年代，光缆还没有国内的有线电视中全面采用，各地的有线电视还处在共用天线或小型独立前端时期，加上当时中央和各省的电视节目还没有全面通过卫星向全国各地传送，因此系统内的电视节目套数通常在10个左右。这个时期有线电视放大器的输出电平就根据交调比CM指标和放大器最大输出电平Somax来设计的。因此，当时的有线电视放大器说明书中，都标示出最大输出电平Somax和交调比CM指标。上世纪九十年代中期，各省市纷纷采用卫星传送电视节目，各地有线电视系统的节目套数很快就超过20个。从这时开始，有线电视放大器的输出电平就不能再根据交调比CM指标和放大器最大输出电平Somax来设计。因此，目前的有线电视放大器说明书中，很少有标示出最大输出电平Somax和交调比CM指标的。有线电视系统的节目套数超过20个以后，放大器的输出电平要根据放大器的“标称输出电平Sa”和“标称三次差拍比CTBa”指标来设计。“标称三次差拍比CTBa”，是指系统内频道数满载（一般为59个）、放大器工作在“标称输出电平Sa”时的CTB指标值。因此，CTBa数值愈大，说明放大器的失真指标愈好。放大器的“标称输出电平Sa”的数值一般等于（标称输入电平72+标称增益G），所以，放大器的“标称输出电平Sa”量值愈大，说明它的增益愈高，并不表示它的质量愈好。这与放大器最大输出电平Somax是不同的。近年厂家的放大器说明书中，一般都标示出“标称输出电平Sa”和“标称三次差拍比CTBa”的数值，550MHz推挽放大模块放大器的指标参考值如表1.3-1所示，各厂家说明书标出的CTBa数值与表中的数值相差一般不应超过±1.5dB，如果相差2dB以上（厂家标示值偏高是比较普遍的，偏高量达7、8dB都有），就得考虑其准确性问题。表1.3-1550MHz进口推挽模块放大器的标称指标参考值序号标称增益G标称输入电平Sia(dBμV)标称输出电平Sa(dBμV)标称三次差怕比CTBa（dB）将输出电平提高到104dBμV时的CTB指标CTB104（dB）120729283.359.3224729675.359.3326729871.359.34307210263.359.35337210557.359.3在近年的书刊文章中，经常可以见到混淆放大器“最大输出电平Somax”和“标称输出电平Sa”概念的事例。现针对现实中存在的问题列表1.3-2强调一下两者的特点和差异。表1.3-2放大器的最大输出电平Somax和标称输出电平Sa的差异比较比较的项目最大输出电平Somax标称输出电平Sa参数定义系统中只有一台放大器、2个频道，当交调比CM指标等于48dB时放大器的最大输出电平标称输入电平Sia加上标称增益G参数特性放大器的极限参数放大器的典型运用参数适用条件系统中频道数在10个左右时系统中频道数在20个以上直至满载时放大器输出电平So计算公式配套参数交调比CM标称三次差拍比CTBa时效性已经过时的淘汰参数当前适用的参数当前放大器说明书中是否必须标示可以不再标示，多数已经不标示必须标示，都有标示量值的大小早年分立元件和国产模块放大器在112～120dBμV之间等于：72dB+增益G量值的大小含义量值愈大说明放大器的失真指标愈好量值愈大说明放大器的增益G愈高放大器实际输出电平So与其相比较远小于此值相等或略高、略低于此值放大器实际输出电平So超过它的后果So不允许超过它、也不可能超过它。如果超过，放大器可能会产生“爆发失真”，系统的失真指标急剧劣化。So超过它而达到104dBμV时，其CTB指标等于CTB104，输入电平Si和C/N指标都将相应提高放大器各种电平曲线的特性[3]本节试以比较直观易懂的列表与图解相结合的办法来分析有线电视放大器各种电平曲线的特性。绘制电平曲线时，以频率为横坐标，以电平值为纵坐标。如图1.3-2所示，设放大器A之下安置有两只放大器：A1、A2，其中A1安放在A的边上，间距L1=0米（用户放大器常见的设置方式）；A2安放在与A相距200米远处，即图1.3-2放大器电平曲线特性分析设置图间距L2=200米。又试将A2（记作A2'）后移延伸100米，即此时间距L2'=300米，作为比较。又设各放大器的性能参数和工作方式全部相同，其标称输出电平Sa=96dBμV，标称增益G=24dB。使用-12物理发泡电缆连接放大器，电缆对低端（50MHz）讯号的百米衰减值为2dB，对高端（550MHz）讯号的百米衰减值为7dB。A之下的过流分支器WZ120插入损耗为2dB，分支损耗为20dB。以此图为例分析放大器各种工作电平曲线和质量指标。（1）输出电平斜率为0dB时的电平曲线放大器的输出斜率f=0，即高端输出电平SoH与低端输出电平SoL相等，f=SoH-SoL=0。当放大器的输出电平So=96dBμV，f=0dB时，图1.3-2中各放大器及有关电平参数如表1所示。放大器A的输出电平So，减去分支器WZ120的衰减值，再减去电缆的衰减值，就是下一只放大器的输入口电平Si口。因此，A1高低端的输入口电平Si口都是76dBμV(96-20-0);将A1的输出电平So调成0dB斜率以后，那么它的高低端输入电平Si都是72dBμV（So-G=96-24）。可见,A1的输入口电平Si口（76dBμV）比输入电平Si（72dBμV）要高4dBμV，是由输入衰减器（增益调节器）AT衰减吸收，放大器输入衰减量LAT可由下式求出：LAT=Si口H-SiH=76-72=4（dBμV）（1.3-3）放大器的输入均衡量EQ可由下式求出：EQ=Si口L-Si口H+f=76-76+0=0（dBμV）（1.3-4）两式中，Si口L表示输入口电平低端值;Si口H表示输入口电平高端值;SiH表示输入电平高端值。用以上办法和算式很容易算出放大器A2的输入口电平Si口L=90dBμV,Si口H=80dBμV,输入衰减量LAT=8dB,输入均衡量EQ=10dB；放大器A2'的输入口电平Si口L=88dBμV,Si口H=73dBμV,输入衰减量LAT=1dB,输入均衡量EQ=15dB（见表1.3-3）。表1.3-3斜率为0dB时各放大器有关电平数值表（单位：dBμV）放大器高低端放大器A输出电平SoWZ120衰减量电缆衰减量输入口电平So口输出电平So输入电平Si输入衰减量LAT输入均衡量EQA1低端9620076967240高端96200769672A2低端9624909672810高端96214809672A2＇低端9626889672115高端96221739672图1.3-3斜率为0dB时放大器输入口电平Si口、输入电平Si和输出电平So曲线图将放大器A1、A2和A2'的输入口电平Si口、输入电平Si和输出电平So曲线标在直角坐标系上，即可得出图1.3-3。⑵输出电平斜率为10dB时的电平曲线当放大器的输出电平为96dBμV，f=10dB时，即此放大器的高端输出电平SoH=96dBμV，而低端输出电平SoL=86dBμV。放大器如图1.3-2布设时各项电平数值如表1.3-4所示，曲线图如图1.3-4所示。表1.3-4斜率为10dB时各放大器有关电平数值表（单位：dBμV）放大器高低端放大器A输出电平SoWZ120衰减量电缆衰减量输入口电平So口输出电平So输入电平Si输入衰减LAT输入均衡EQA1低端8620066866240高端96200769672A2低端8624808662810高端96214809672A2＇低端8626788662115高端96221739672图1.3-4斜率为10dB时放大器输入口电平Si口、输入电平Si和输出电平So曲线图⑶放大器电平曲线特性分析仔细分析比较前面两表的数据与两图的曲线，可以使我们透彻了解单模块放大器各种电平曲线的特性，并且从中可以得出几条重要的新概念、新结论：第一，放大器输入电平Si曲线与输出电平So曲线斜率始终相同；在不同的间距设置和调试状态下始终保持平行状态；其截距为放大器的增益G。所以，我们不能根据放大器输入电平Si曲线与输出电平So曲线倾斜状况的差异来分析放大器的工作状态与质量指标的关系。第二，放大器输入口电平Si口曲线会随着放大器的间距改变而发生变化；无论放大器的输出斜率f的数值是0或者是一个比较大的数（也就是说无论它是“平坦输出”、“半倾斜输出”还是“全倾斜输出”），放大器输入口电平Si口曲线都有可能是平坦的、或者是倾斜的。可见，放大器输入口电平Si口曲线的形状与数值没有特定的模式，而且与放大器的输出斜率f的大小是不相关的，与输入电平Si曲线与输出电平So曲线的形状也是不相关的。所以，我们不能根据放大器输入口电平Si口曲线的倾斜状况来分析放大器的工作状态与质量指标，在分析放大器的质量指标时可以不必理会输入口电平Si口的倾斜特性与数值。第三，当电缆的型号和长度确定以后，放大器的输入均衡量EQ仅仅与放大器的间距大小有关，与放大器输出斜率f的数值大小无关，也与输入电平Si曲线与输出电平So曲线的形态不相关，因此均衡量EQ的大小与放大器的质量指标没有直接的关系，不能用它来分析计算放大器的质量指标。放大器设置输出斜率后对质量指标的影响[11]放大器的质量指标与输入口电平Si口的高低和斜率fi口的大小无关，与放大器内部的衰减量AT和均衡量EQ的大小无关！那么放大器的质量指标究竟与哪些参数有关呢？理论分析和实际经验证明，放大器的质量指标除了与输出电平So相关（自然与“So-G”即输入电平Si相关）外，还与输出斜率f有关。放大器由平坦输出改为倾斜输出后，质量指标会发生重大变化，在系统设计和调试时必须注意！下面就分析、讨论放大器由平坦输出改为倾斜输出后质量指标的计算方法，先试算两个例题。例题1：设某放大器的标称输出电平Sa=102dBμV时标称CTB指标CTBa=63dB，分别试求输出电平So为96dBμV和102dBμV时的CTB指标CTB96和CTB102。解：当放大器的输出电平为So时，当前适用的CTB指标的简化计算公式是：CTB=CTBa+2（Sa-So）分别将So两个数值代入上式即可得出计算结果：CTB96=CTBa+2（Sa-So）=63+2（102-96）=75（dB）CTB102=CTBa+2（Sa-So）=63+2（102-102）=63（dB）例题2：又设上述放大器的高、低端输出电平分别为102dBμV和96dBμV，即放大器输出电平So=102dBμV，斜率f=6dB，试分析它在这种工作状态时的CTB指标。解：根据例题1的计算结果：如果这个放大器的高、低端输出电平全是102dBμV，那么它的CTB指标CTB102=63dB；如果这个放大器的高、低端输出电平全是96dBμV，那么它的CTB指标CTB96=75dB。现在，仅仅是高端输出电平为102dBμV，低端输出电平是96dBμV，因此它的CTB指标数值肯定高于63dB、低于75dB，即在63dB至75dB之间，由于具体的数值没有肯定的把握选得很精确，只好按照习惯的做法取它们的中间数值，即平均数（63+75）/2=69dB，结果是这个CTB指标比放大器102dBμV平坦输出时的63dB要高出6dB，刚好等于斜率f的数值，多个例题计算结果相同。因此我们可以近似的认为：放大器设置输出斜率fdB，那么它的CTB指标就提高fdB。放大器设置输出斜率后失真指标CTB的提高量，还可以用以下办法推理得出：因为放大器输出电平降低1dBμV，CTB指标提高2dB。当放大器设置输出斜率为f（dB）时，那么放大器的平均输出电平降低值为f/2（dBμV），此时放大器的CTB指标提高值为2×f/2=f（dB），即放大器的设置输出斜率f（dB）时CTB指标的提高量为f（dB）。黄吴民先生在他的《有线电视的设计原理》一书中说，“最高频道的电平和最低平道的电平之差值设为ΔdB，通常称为倾斜量。……，作成倾斜型放大器的结果，根据理论和经验均可得出，……，复合三次差拍比CTB大约可以提高ΔdB”[A]。可见“放大器设置输出斜率f（dB）时CTB指标的提高量为f（dB）”是近似的数量关系值，有待进一步的理论分析和测量实验去得出准确的数量关系值。在得出准确的数量关系值之前，我们只好采用前面的近似数量关系算式（多数有线电视指标算式也是近似值算式或经验值算式），虽然计算结果的精确度很难说清有多高，但是如果全部计算都采用这个关系式，利用计算结果互相进行质量指标的优劣比较，应该是可行的，因为毕竟放大器设置输出斜率f值愈高，CTB指标的提高量也愈高这一“质”的关系是确定无疑的。当放大器设置输出斜率f后，放大器低端输出电平降低fdBμV，低端输入电平也降低fdBμV，其低端C/N指标降低fdB。由于有线电视系统C/N的计算时习惯取系统中C/N最低处的数值，因此认为放大器的C/N指标降低fdB。所以，放大器设置输出斜率fdB，C/N指标就降低fdB。所以，放大器设置输出斜率后，放大器质量指标的简化计算公式是：CTB=CTBa+2（Sa-So）+fC/N=So-G-NF-2.4-f以上的结论和计算式适用于单模块放大器，将双模块放大器拆分成两个单模块放大器来分析质量指标时，也就适用以上结论和算式。可见，设置放大器的输出斜率是一把“双刃剑”，既是提高放大器失真指标的措施，同时又会带来降低放大器C/N指标的副作用。C/N指标是有线电视系统的重要质量指标，对它的要求也很高，既然放大器设置输出斜率会降低C/N指标，那么为什么放大器还要设置输出斜率呢？这是因为放大器所需要的失真指标分配（占用）系数K值，远大于C/N指标分配（占用）系数K值，其中以用户放大器为最。例题4中96dBμV输出是干线放大器常用的输出电平，此时CTB指标是75dB，CTB指标为分配（占用）系数K值为0.1；102dBμV输出是用户放大器常用的输出电平，此时CTB指标是63dB，CTB指标为分配（占用）系数K值为0.4。此例题中，用户放大器的CTB指标需要（占用）量是干线放大器的4倍。一个有二级光缆、三级干放、一级用放的有线电视系统，如果全部放大器的输出斜率都为0dB，那么CTB指标分配（占用）系数K值总数可能超过1.35（超用0.35），CTB指标只能达到52.4dB，比设计值55要低2.6dB；而C/N指标分配（占用）系数K值总和不超过0.8（富余0.2），C/N指标值达45dB以上，要比设计值44dB高出1dB以上。一个不足，一个富余，不足的只好向富余的要点指标。显然，放大器设置输出斜率，就是失真指标向C/N指标要点指标分配（占用）系数K值的有效措施。因此，在保证C/N指标能够达标的前提下，放大器要尽可能设置多一点的输出斜率，只有这样做，系统的失真指标才有可能与C/N指标同时都达到设计值。如例题1两种放大器，在96dBμV和102dBμV平坦输出情况下，CTB指标分别为75dB（KCTB=0.10）和63dB（KCTB=0.398）;若它们的增益G分别为24dB和30dB、噪声系数为8dB，在平坦输出时的C/N指标（C/N）96、（C/N）102为：（C/N）96=So-G-NF-2.4-f=96-24-8-2.4-0=61.6（dB）（C/N）102=So-G-NF-2.4-f=102-30-8-2.4-0=61.6（dB）查KC/N表得，KC/N96=0.0174，KC/N102=0.0174，即仅仅只占用1.74%的C/N指标。如果设置输出斜率f为6dB，那么CTB指标分别增加到81dB（KCTB=0.05）和69dB（KCTB=0.20）。C/N指标各降低6（dB），指标值为55.6dB，指标占用系数KC/N分别为0.0692。就是说，在平坦输出的情况下，两种放大器各占用1.74%的C/N指标和分别占用10%、39.8%的CTB指标，两类指标的占用量相差悬殊；设置输出斜率f为6dB以后，两种放大器各占用6.92%的C/N指标和分别占用5.0%、20.0%的CTB指标，两类指标的占用量差距大为缩小。通常，用于驱动光发射机的总前端和分前端的放大器，斜率f可设置为2～3dB，通过分支、分配器以后以基本平坦的信号送进光发射机；干线放大器斜率f可设置为4～6dB，用户放大器和某些双模块放大器斜率f可设置为6～10dB；不允许将所有放大器的斜率f都设置为10dB；更不允许为了缩小远程分配时用户高低端电平差而在总前端预先设置大的斜率。不过，放大器（包括光接收机末级电放大器）设置斜率的数值必须通过设计计算得出，以免过度劣化系统的C/N指标。对放大器质量指标评议时应注意的问题[11]对放大器质量指标分析评议时应注意：对于失真问题，应以放大器的输出电平来评议；对于C/N问题，应以放大器的输入电平来评议。比如说：“放大器的输出电平愈高，失真指标愈差；输出电平愈低，失真指标愈好”；又如：“放大器的输入电平愈高，则C/N指标愈高；输入电平愈低，则C/N指标愈低”。如果把以上两句话中的“输出电平”和“输入电平”对调一下，结论就不可靠了。比如，两个同类放大模块放大器的输入电平分别是72dBμV和80dBμV，我们能够肯定判断出后者的C/N指标高于前者，但不能判断它们的失真指标谁优、谁劣，必需加上增益算出输出电平才能知道。比如说它们的增益已分别是33dB和20dB，那么它们的输出电平分别是105dBμV和100dBμV，显然后者的CTB指标比前者要高出10dB！但是在一些书刊的文章中，常常可以见到“反其道而行之”的事例，在近期举办的技术培训班中，有学员提出：“以放大器的输出电平来评议放大器的失真指标，那岂不是放大器的输入电平与失真指标就没有关系了？我们书刊中和在实际工作中发现，放大器的输入电平过高也会引起（饱和）失真阿！”、“以放大器的输入电平来评议放大器的C/N指标，那岂不是放大器的输出电平与C/N指标就没有关系了？我们在书刊中和实际工作中发现，放大器的输出电平提高也会使C/N指标提高啊！”我们可以用以下方法来分析、解释前面议论中提到的问题。用放大器的输出电平来分析评议放大器的失真指标的一个结论是：⑴、“放大器的输出电平So提高1dBμV，则CTB指标就降低2dB”。由于“输出电平So=输入电平Si+增益G”，因此前面这句话可改成：“放大器的（输入电平Si+增益G）提高1dBμV，则CTB指标就降低2dB”。这样又可从中得出两个等效结论⑵、⑶：⑵、“在输入电平Si固定不变（或者说相同）的条件下，放大器的增益G提高1dB，则CTB指标就降低2dB”；⑶、“在增益G固定不变（或者说相同）的条件下，放大器的输入电平Si提高1dBμV，则CTB指标就降低2dB”。这就说明，结论⑴、⑵、⑶是等效的，用它们之中任何一个来评议放大器失真指标的时候，实际上都已经把输出电平、输入电平、增益G与失真指标的关系全部包含在内了。因此，前面三个结论都可以单独用来评议失真指标，只不过是如果用输入电平来评议放大器的失真指标的时候，必须提出一个先决条件：“增益G固定不变（或者说相同）”，这显然是很不方便的，如果在评议时没有提及先决条件，可能会造成评议失准。用放大器的输入电平来评议放大器的C/N指标的一个结论是：⑷、“放大器的输入电平Si提高1dBμV，则C/N指标就提高1dB”。由于“输出入平Si=输出电平So-增益G”，因此前面这句话可改成：“放大器的（输出电平So-增益G）提高1dBμV，则C/N指标就提高1dB”。这样又可从中得出两个等效结论⑸、⑹：⑸、“在输出电平So固定不变（或者说相同）的条件下，放大器的增益G降低1dB，则C/N指标就提高1dB”⑹、“在增益G固定不变（或者说相同）的条件下，放大器的输出电平So提高1dBμV，则C/N指标就提高1dB”。这就说明，结论⑷、⑸、⑹是等效的，用它们之中任何一个来评议放大器C/N指标的时候，实际上都已经把输出电平、输入电平、增益G与C/N指标的关系全部包含在内了。因此，前面三个结论都可以单独用来评议C/N指标，只不过是用输出电平来评议放大器C/N指标的时候，必须提出一个先决条件：“增益G固定不变（或者说相同）”，这显然是很不方便的，如果在评议时没有提及先决条件，可能会造成评议失准。所以，我们在分析评议放大器的失真指标高低的时候，一定要以放大器的输出电平来评议（如现实中放大器或放大模块的失真指标都是以某一输出电平值时的失真指标量值来表示）；我们在分析评议放大器的C/N指标高低的时候，一定要以放大器的输入电平来评议。这样，不管放大器的增益如何，结论都是正确的。在特殊情况下需要改变这种评议方法的时候，一定要记住并提出“增益G固定不变（或者说相同）”这个先决条件。正确掌握对放大器质量指标的评议方法，有利于正确分析、设计放大器的质量指标和调试好放大器的工作状态。第四节有线电视放大器的净增益曲线[12]分析、研究单元网络射频净增益特性，特别是有线电视放大器的净增益特性，是评判放大器的频响特性、调节特性和探讨解决有线电视系统中段电平凸起（俗称“鼓包”）问题的有效措施。.单元网络射频净增益和净增益曲线图“单元网络射频净增益”，是指将整个有线电视系统划分成若干个单元，某单元射频输出端口电平值（So口）减去输入端口电平值（Si口）所得出的差值，叫做该单元射频净增益G净。在直角坐标系中，以横轴表示频道顺序号，以纵轴表示净增益G净，所绘制出来的曲线图就叫做“单元网络射频净增益曲线图”。单元网络的划分根据需要可大可小，例如可以将一级光链路或几级光链路合起来作为一个单元，也可以将一个放大器、一个分支器或一段电缆分别划分为一个单元，也可以将整个电缆网络甚至整个系统作为一个单元。因此单元网络射频净增益数值的高低或正、负，在大多数情况下无需我们去注意，或者甚至是没有什么实际意义的，我们通常只是研究它的曲线形状来判别该单元是不是产生了中段电平凸起、以及凸起的程度。方法是这样的：单元网络射频净增益曲线不管它的倾斜程度如何，如果是一条(近似的)纯直线，那么该单元就没有发生系统中段电平凸起；如果直线的中段向上凸起，就说明该单元发生系统中段电平凸起；如果直线的中段向下凹陷，就说明该单元发生系统中段电平向下凹陷。某些有线电视设备和器件的射频净增益曲线可以用扫频仪等设备测量出来，没有上述设备时，也可以用捷变频电视信号调制器和场强仪测量计算出来，具体测量方法是，用一台没有调制视、音频信号（可使场强仪电平读数的十分位保次较长时间稳定）的捷变频电视信号调制器作为信号源（图1.4-1），在其信号输出口先接一个可调衰减器，再接一个2分配器，2分配器的一个出口接待测单元设备的信号输入口，另一个出口用于测量接待测设备的信号输入口电平Si口（不测量时接75Ω负载电阻）；再用同一台场强仪（可减少测量误差）轮流测量待测设备的信号输入口电平Si口和输出口电平So口，记录并算出净增益；测好一个频道后再换另一个频道。图1.4-1用无视、音频信号调制的电视信号测量净增益特性接线图有线电视电缆的射频净增益曲线图图1.4-2是-12物理发泡电缆百米增益曲线图（其它型号电缆的增益曲线图与此相似），因为电缆会造成电视信号衰减，所以它的射频净增益曲线是负值。从这个图中可以看出，电缆的增益曲线图是略带微小弧形的近似直线，而且弧形是下陷的，即中段衰减量至比两端略大，因此正常的电缆只可能造成系统中段电平的微小下陷、不会引起中段电平凸起。图1.4-2KYWY-75–12物理发泡电缆百米净增益曲线图分立元件放大器净增益曲线图作者测试过网络更新时从系统中拆下后至今存放在仓库中的多台450MHz分立元件放大器，发现它们的净增益曲线普遍存在中段凸起现象，即使是标示其频响达到±1.0dB以内的分立元件放大器，它只在某一个工作模式时可能基本上达到这个指标；但当它的ATT（输入衰减）和EQ（均衡）旋钮调整、改变工作模式以后，频响曲线可能发生急剧变化，净增益曲线变形、中段凸起，导致系统中段电平凸起的后果。图1.4-3是一款1994年出厂的450MHz分立元件放大器的净增益曲线图，当高端净增益在24dB时，曲线的整体偏差基本上在±1.0dB之内，中段10频道的凸起程度略超1dB（曲线②）；而当高端净增益在28dB时，10频道的凸起程度接近3dB（曲线①）；当均衡量达10dB时，净增益曲线中段凸起很明显，其中10频道的凸起程度达4dB多（曲线③）。其它几台放大器测出曲线中段凸起程度更大。分立元件放大器净增益曲线中段凸起很明显，与同轴电缆基本平直的衰减特性曲线不相吻合，因而引起系统中段电平凸起。所以在使用分立元件放大器的时期，系统中段电平凸起的最主要原因是由于“放大器的均衡特性和电缆的频率衰减特性不能完全吻合”。图1.4-3450MHz分立元件放大器在不同工作模式时的净增益曲线图目前使用的模块放大器射频净增益曲线图目前使用的放大器通常都是由专用的放大模块来制造，而放大模块的频响指标相当好，通常在±0.2至±0.5dB之间；因此用放大模块制造的有线电视放大器的频响指标也会相当好，通常在±1.0dB以内，而且在斜率和净增益大幅度变化的各种工作方式时基本不变。图1.4-4采用专用放大模块制造的放大器之射频净增益曲线图图1.4-4是笔者测量得出的一款用进口放大模块制造的有线电视干线放大器净增益曲线图，其中曲线①、③、⑤分别是放大器的净增益为25dB、15dB和5dB时的曲线，可见它们都是偏差在±1.0dB以内的（近似）平坦直线，中间没有凸起；而曲线②、④则分别为衰减0dB、固定插片均衡6dB和衰减0dB、可调均衡15dB时的曲线图，可见用放大模块制造的有线电视放大器一般不会引起系统中段电平凸起。本品牌放大器内置的均衡器属于“非线性均衡器”，由它均衡后放大器净增益曲线中段明显下陷，厂家的意图是用于纠正系统电平中段凸起现象。作者也测量过其他厂家放大器的净增益曲线，结果基本上都是和上述放大器相同。只不过有些厂家的放大器内置的均衡器属于“线性均衡器”，由它均衡后放大器净增益曲线是一条倾斜的直线，中段没有下陷现象。由于用场强仪作以上测量时难以完全排除反射信号叠加的影响，不能得出平滑曲线。第五节放大器输出电平设计和质量指标核算公式虽然国内的有线电视发展历史还不长，但是已经经历了“初期”和“近期”两大发展时期，每个时期又各分两个阶段；在每个时期都有一套当时特定的、规范的放大器输出电平设计计算公式，而在同一时期的各个发展阶段中，计算公式又略有差别。因此总共产生了两套、4种放大器输出电平设计计算公式。由于有不少有线电视工作者没有注意到放大器输出电平计算公式会随着有线电视发展时代变迁而改进和变换，把自己当初学习有线电视基础理论时掌握的放大器输出电平计算公式一直运用至今，也有些同仁在学习有线电视技术时采用了过时的书刊，只知道所读书刊介绍的那一种设计算式，导致各人所用放大器输出电平设计算式各不相同，致使当前书刊文章中4种放大器输出电平计算公式常常混杂出现；也有些书刊作者，在同一本书或同一篇文章中不加区别和说明，将适用于不同阶段的几种算式同时推出来供读者使用，而且也都会得到一些同仁的肯定。由于以上这些原因，造成了业界“尚无统一规范的放大器输出电平计算公式”的假象，影响有线电视系统指标的设计和放大器的运用、调试。因此每个读者都应当清楚当地有线电视是处于哪一个发展阶段、适用哪一套设计计算公式，必须做到算式“专时专用”。现在就把有线电视的发展时期、阶段和各时期、各阶段的计算公式简单介绍一下。各阶段放大器输出电平设计和质量指标核算公式[9][10]国内有线电视发展的初期，没有实施卫星传送电视节目，各地有线电视系统的频道数目仅仅为10个左右，因此采用放大器最大输出电平Somax和交调比CM指标的有线电视放大器输出电平第一套设计算式。这个时期又分两个阶段，设计算式又略有不同：⑴第一阶段——无干线的同轴电缆网络阶段也是国内有线电视发展过程的第一阶段，是无干线的同轴电缆网络阶段，即共用天线系统和小型独立前端系统阶段（上世纪八十年代初、中期），那时系统中既没有干线放大器，更没有光缆，只有n级用户放大器串联（见图1.5-1），而且系统中的节目套数N少于20套，因此采用放大器最大输出电平Somax和交调比CM指标来计算放大器的输出电平，由于系统中100%失真指标都由n级串联用户放大器占用，因此无需进行“指标分配”，可以直接用下列公式计算放大器的输出电平So：So=Somax-10lgn-7.5lg（N-1）（1.5-1）当放大器的输出电平为So时，失真指标CM的计算公式是:CM=48+2（Somax-So）-20lgn-15lg（N-1）（1.5-2）图1.5-1无干线同轴电缆网络示意图必须注意！（1.5-1）式是“无干线的同轴电缆网络阶段”专用的计算公式，运用（1.5-1）式计算放大器输出电平的先决条件有两个：第一，n级放大器要占用全系统的100%的（失真）CM指标；第二，全部放大器要平均占用指标，即每只放大器的输出电平相同、指标相等，任何一个条件不具备，就不能应用这个计算公式。因此，当系统中有干线放大器或者有光链路以后，干线放大器或用户放大器都不可能占用全系统100%的失真指标，就绝对不能再使用这个计算公式来计算干线放大器或用户放大器的输出电平了！⑵第二阶段