有线模拟电视知识新编第二章系统指标占用系数分析法

1有线模拟电视基础知识新编第二章系统指标占用系数分析法目录第一节系统指标占用系数分析法的基本原理……………………………………42.1.1系统指标占用系数分析法的基本原理2.1.2查阅系统指标占用系数和对应指标值的“K法表”2.1.3用K法与常规方法计算指标方法比较2.1.4全系统指标占用系数总K值大小的含义第二节用K法计算干线放大器最大可串联级数…………………………………132.2.1干线放大器可串联级数计算公式2.2.2干线放大器最大可串联级数计算举例2.2.3.电缆最大传输距离的计算第三节用K法核算放大器在不同使用条件下质量指标…………………………172.3.1两种放大器在各种使用条件下的质量指标分析2.3.2结果分析2.3.3多级用户放大器串联网络的调整第四节用K法计算双模块放大器的质量指标……………………………………212.4.1放大模块质量指标的换算2.4.2双模块放大器质量指标的核算第五节用K法作有线电视系统指标设计的基本方法……………………………272.5.1用K法作有线电视系统指标设计的基本步骤和基本方法2.5.2关于简算折算率的说明第六节用K法作有线电视电缆网络指标设计举例………………………………322.6.1采取全部用户放大器串联方式时的设计示例2.6.2采取干线放大器串联加末级用户放大器方式时的设计示例2.6.3.用一级光缆延伸加放大器时的指标设计2第七节用K法详解有线电视质量指标设计计算题………………………………38第八节有线电视系统质量指标的极限裕量分析…………………………………431.8.1有线电视系统质量指标极限裕量的基本概念和标示方法1.8.2系统指标“上裕量”和“下裕量”的测量方法1.8.3系统指标“上裕量”降低原因分析1.8.4系统指标“下裕量”降低原因分析1.8.5提高系统指标“上裕量”和“下裕量”的方法和几条工作原则1.8.6小结第九节用系统指标占用系数分析法优选提高质量指标措施的方法………49本章附件附件1“K法表”………………………………………………………………………58C/N——K值速查表“KC/N表”CTB——K值速查表“K20表”CTB、CSO——K值速查表“K15表”CTB、CSO——K值速查表“K10表”第二章系统指标占用系数分析法“系统指标占用系数分析法”，简称“K法”，是笔者于1998年设计出来的一种有线电视系统指标分析、指标核算和指标设计的简易便捷方法，并于1999年在《中国有线电视》杂志第4期发表[1]，已经过多年的应用开发和推广，收到比较好的成效，现将此法的基本原理和实际应用方法介绍给大家参考。第一节系统指标占用系数分析法的基本原理相对于“系统指标占用系数分析法”即“K法”来说，传统的有线电视系统指标设计方法可以称之为“系统指标分配法”，简称“P法”。3应用传统的“系统指标分配法”做系统指标设计时，设计人员首先将有线电视全系统的某项指标总份额1（即100%），以不同的“系统指标分配比例系数K值”分配给前端、光链路和电缆分配网络等单元网络，再据分配比例系数K值换算出各单元网络的“指标分配值”。“系统指标分配比例系数K值”简称“指标分配系数K”，是以小数表示的百分比值，就表示某单元网络分配到的指标份额，占全系统指标总份额的百分之几。打个比方说，“指标分配系数K”就像政府财政预算中计划安排给某方面经费占总预算经费的百分比数值，而“指标分配值”就好像预算安排的具体经费数值。不过两者的计算方法是不相同的，计算所得结果数值的大小与分配比例系数大小的关系也是不相同的。财政预算比例愈大，安排给予的经费愈多；而某单元“指标分配系数K”愈大，表示对这个单元质量要求愈低，“指标分配值”也就愈低；“指标分配系数K”愈小，表示对这个单元质量要求愈高，“指标分配值”也就愈高。比如，分配给某单元网络C/N指标的指标分配系数KC/N=0.5，就表示该单元分配到占全系统50%的C/N指标，分配到的指标值C/N=47dB；如果分配给某单元网络C/N指标的指标分配系数KC/N=0.05，就表示该单元分配到仅占全系统5%的C/N指标，分配到的指标值C/N=57dB。后者的指标分配量仅占前者的十分之一，而指标值却要比前者高10dB。就是说，分配到的K值愈小，要求的指标值愈高；分配到的K值愈大，要求的指标值愈低。根据各单元网络的指标分配系数K值计算各单元网络的指标分配值的算式如下：C/N分配值=44-10lgKC/N分配值（dB）CTB分配值=55-20lgKCTB分配值（dB）CSO分配值=55-15lgKCSO分配值（dB）表2.1-1为具有一级光链路的HFC系统指标分配系数K值和指标分配值计算举例。随着有线电视事业的发展，对系统质量指标要求的不断提高，“系统指标分配法”在实际运用过程中暴露出一些不足之处[3]，主要有以下几个方面。表2.1-1一级光链路HFC系统指标分配举例项目C/NCTBCSO系统设计指标值(dB)445555前端指标分配系数K0.10.10.1指标分配值(dB)54.07570一级光链路指标分配系数K0.300.300.30指标分配值(dB)49.265.562.8电缆分配网络指标分配系数K0.600.600.6指标分配值(dB)46.259.458.3第一，新分配的指标，难以和已经客观存在单元网络的实际指标相符合。在有线电视网络建设初期，系统一片空白，全系统的指标任凭设计者分配安排，不存在4什么问题。近年，系统的局部或大部已经建成，在对局部网络的新建或进行更新改造时，也对全系统来一次“指标分配”，并使分配的K值总和为100%。这样设计出的系统质量指标表面上保证能附合相关标准，但实际上重新分配给已经客观存在单元的指标难以与其实际指标相等，通常又没有人去核算一下是否相等，即使不相等，通常也没有调整和解决的办法。因此，用这种方法设计出来系统，其质量指标就很难得到保证。第二，系统的实际指标与系统设计指标容易发生不相符合的现象。从书刊的文章中和所接触到的实际网络中发现，采用“指标分配法”设计和安装的网络，容易发生系统的实际指标与系统设计指标不相符合的现象。究其原因，首先是由于主观摊派分配的指标往往不能与实际需要相符合、不能与早已客观存在的单元网络实际指标相符合。其次是分配指标时容易遗漏了一些占用指标的器件，如分前端的放大器和光接收机末级电放大器等；另外,像系统中失真指标占用比例最大的器件——用户放大器，往往没有专门考虑安排分配指标，容易造成指标失控。再者是指标分配法只讲大块单元网络的指标分配，没有强调将指标落实到每一个器件并逐一计算出它们的工作方式，最终使设计的指标难以落实。第三，计算相对复杂、难懂，影响“指标分配法”的推广和设计参数的落实。传统的有线电视指标设计，要使用对数和值数幂运算，算式难懂、计算复杂、不直观，难于让基层人员熟练掌握和运用，影响“指标分配法”的推广和设计参数的准确落实。系统指标占用系数分析法，就是为了适应当前对网络质量指标的高要求，针对传统设计方法的不足之处，设计出的一种精度相对较高的系统指标分析、指标核算和指标设计的简易便捷方法，它还是器件和调试方法比较和选优的利器，可用以找出最佳的器件和调试方法。2.1.1系统指标占用系数分析法的基本原理当前的有线电视新建或更新改造工程，一般都是局部的网络，不是整个系统，因此在设计时没有必要对全系统来一次全面的“指标分配”。所以用系统指标占用系数分析法设计系统指标的第一步，就是测量或者分析、核算现存单元网络或网络中某个器件的某项指标值，根据这个指标值计算出它“实际占用”全系统该项指标份额的百分比数值（通常用小数表示），即“系统指标占用系数K值”，简称“指标占用系数K”。可见，“指标占用系数K”与前述“指标分配系数K”是量值相等、意义相近的两个参数，前者是网络的实际占用指标份额或实际可容许占用指标份额占全系统指标总额的百分比值，后者是人为主观分配给网络的指标份额占全系统指标总额的百分比值。比如，经测试或者分析、计算得出某单元网络的C/N指标为54dB，那么它的C/N“指标占用系数KC/N”为0.1，即占用全系统10%的C/N指标；如果另外事例中分配给某单元网络的C/N“指标分配系数KC/N”为0.1，那么它的C/N指标分配值为54dB，不过今后建成这个单元网络以后它的C/N指标是不是54dB，这是一个未知数。由于目前各地的有线电视系统通常都实行满载设计，即使某些单元网络器材还没有安装到位，也可以很方便地根据它的满载指标值换算出指标占用系数K值，因为产品说明书所表5示的质量指标值，通常都是系统满载时的数值。比如光链路，通常可以按说明书标示的要求设定运行参数、按说明书标示的系统满载时的指标值，换算出CTB指标占用系数KCTB光的数值；至于光链路的C/N指标，说明书通常标示出接收光功率为0dBm或-1dBm时的指标值，在确定光接收机的输入光功率以后也可以核算出光链路的C/N指标值，再换算出C/N指标占用系数K值。用系统指标占用系数分析法设计系统指标的第二步，计算出剩余的指标占用系数K值（=1-已建或已知部分K值总和），并将其安排给新建单元中每一个器件，然后根据各器件可占用的指标占用系数K值，设计计算出它的各项工作参数。只要在安装施工的调试中，将各器件的工作参数按设计值调试，那么整个系统的实际质量指标值就会与设计指标值相等，会达到相当高的精度。简言之，两种指标设计方法的特点和差别是：传统的“系统指标分配法”即“P法”，就是将全系统的指标份额，按设计人员自己的主观要求，人为地划分比例（分配系数K）分配给网络中的各个单元，然后计算出各单元的“分配指标值”。有一些设计文书，指标设计工作到此为止；也有些设计文书，虽然再进一步做单元网络的工作状态设计，但往往不是严格地按“分配指标值”来做，很少能够做到与“分配指标值”挂起钩来，或者紧紧地挂起钩来。容易造成系统实际质量指标与设计指标值严重相脱离的后果。“系统指标占用系数分析法”即“K法”，就是分析、计算网络中各个器件实际占用的“指标占用系数K值”，以及容许占用的“指标占用系数K值”，然后根据其容许占用的“指标占用系数K值”通过计算的方法来设计它的具体工作状态数据。只要按照设计出来的工作状态数据调试，可以使系统的实际指标与设计指标相等。为了将系统指标占用系数分析法推广到基层去，让基层有线电视工程人员都能灵活自如应用，作者在设计此法的同时设计了以查“K法表”和+、－、×、÷四则运算来代替对数和指数幂运算的方法，运算简便，算式直观明了，即使技术水平和文化水平不很高的乡镇站工程人员也能一学就会。信号通过放大器以后（通过光链路亦同），质量指标会遭受不同程度的劣化，因为放大器不仅会放大有用的电视信号，也会放大噪声、并且会产生新的失真产物，使载噪比指标和失真指标劣化。这两项指标劣化的严重程度，和放大器这两项指标的指标占用系数正相关，或者说“相等”，指标占用系数愈大，指标的劣化愈严重。因此，放大器某项“指标占用系数”“K值”，也可以看做是某项“指标劣化系数”“K值”。只不过，系统中所有串接器件“K值”总和为1、即“指标劣化系数”总量为100%时，系统的指标刚好达到设计标准；“K值”总和大于1、即“指标劣化系数”总量大于100%时，则指标低于设计标准。因此，我们在系统设计、调试时都必须力求指标占用系数为最小值、即指标劣化系数为最小值，以使系统的质量指标为最佳值。6推广运用系统指标占用系数分析法的现实意义，不仅仅在于让基层有线电视工程人员熟练掌握有线电视系统指标设计方法，更重要是掌握分析计算有线电视各器件质量指标数值的技能，了解各器件运行状态变化对质量指标的影响规律，树立器件指标占用的观念，懂得器件的指标占用系数K值愈小、即质量指标劣化愈小、质量指标愈好，指标占用系数K值愈大、即质量指标劣化愈大、质量指标愈差的道理，进一步提高理论水平和操作技能，从而将有线电视系统的质量指标设计、调试出最好的水平。2.1.2查阅系统指标占用系数和对应指标值的“K法表”用于查阅系统指标占用系数和对应指标值的“K法表”总共有四