有线电视--第四章

第四章前端系统的组成与主要设备4.1前端类型及其组成隔频传输有线电视系统:前端采用直传式，其设备少、成本低、频道容量少、非线性失真大，目前已很少使用。邻频传输的有线电视系统:频道容量大、稳定性高、非线性失真小。未来，邻频、双向传输还是最基本的形式。4.1.1邻频前端系统概述1.邻频前端系统的组成邻频传输常用两种类型：（1）频道处理型用于开路信号的接收，适用于小型系统（2）调制解调型用于来自视频设备的信号和卫星电视接收机输出信号的接收；信号质量好，一般适合大型系统采用邻频传输型前端的典型组成框图2.邻频前端系统的技术要求（1）边带特性边带抑制比大于50dB。（2）带外抑制比应达到60dB以上。要求使用严格的残留边带滤波器。（3）载波频率稳定度图像和伴音两个载波的频差应严格保持在6.5MHz，其绝对频率偏差不能超过20kHz。（4）伴音、图像载波功率比（A/V）可调一般A/V可在23~17dB之间调整。（5）前端设备输出电平的稳定性（6）要有宽频带、高隔离度的混合器4.1.2邻频前端系统的设计方案1．了解服务区基本情况，确定前端位置2．根据用户要求，确定前端功能3．确定邻频系统带宽，合理安排电视频道4．根据用户要求，选择最佳信号源5．前端设备的选型6．绘制出邻频前端系统配置图4.1.3邻频前端系统设计配置图设备的选取，可根据系统要求及经济实力来综合考虑，一般大型系统可选用高档设备；而中小型系统可选用既满足技术要求又较为便宜的设备。4.1.4前端系统技术参数的设计参数设计计算的项目主要有：载噪比或信噪比、非线性失真、干扰和重影。1．天线输出电平的估算随着场强和天线增益的提高，天线输出电平变大，而随着信号频率的变高，天线的输出电平降低。【例4.1】2频道场强为80dB，天线增益为9dB，馈线衰减2dB；21频道场强为80dB，天线增益为15dB，馈线衰减6dB，求前端输出电平的大小。18lg20AaLGES2．射频通道载噪比射频信号通过有源设备时的载噪比：多级有源设备级联后总的载噪比：【例4.2】某天线放大器的输入电平为50dB，噪声系数为3dB，增益为25dB，调制器噪声增益为8dB，求前端单路载噪比。4.2FaNSNC]101010lg[1010/10/10/21nNCNCNCNC3．多频道混合后前端输出口载噪比4．前端输出电平的确定前端的输出电平应比最大输出电平低3~5dB，通常在110dB左右。5．干扰和重影减少干扰和重影的主要方法是尽量提高有用信号的强度，在前端的输入端加滤波器和陷波器以滤除干扰；采用方向性好的天线及调整天线的高度、位置以避免出现重影。nNCNClg10－单频道4.2前端主要设备前端是有线电视系统的核心，它的前面是信号源，后面是光发射机、光缆、同轴电缆等。它的输入信号频率范围从几十Hz到1GHz，包括视频、音频、电视频道信号等，它的输出频率范围从几MHz到1GHz。前端需完成的功能很多，主要有调制、解调、频率变换、信号处理、低噪声放大、抑制非线性失真和寄生输出、中频处理、混合、监测和控制、人工调整、完成频道配置等。根据前端的重要性和具备的功能，在选择前端设备时，必须充分注意其性能、参数、应用场合，注重性价比的合理性。4.2.1解调器与调制器对于接收的开路电视信号，目前的有线电视前端多采用解调器—调制器的信号处理方式来实现对开路信号的处理，使之满足邻频传输条件。另外，由于采用了解调器，所有的输入射频信号都被还原成了视频、音频信号，为节目的编辑带来了方便。如：可以用视、音频开关容易地实现各频道之间的相互切换；可加入特技、字幕、进行模数转换等。又由于采用了调制器，使得更换图像载波频率使其相互相关变得比较容易实现。与频道处理型方式相比，调制解调型虽然价格有所提高，但是性能更加优秀，是现阶段有线电视前端首选的方式。4.2.1解调器与调制器解调器是用来接收本地开路电视信号（主要是V段和U段信号）的设备，其作用是将来自于V段天线或U段天线的电视射频信号，通过解调器内部的滤波、检波、图像分离等电路，解调为视频、音频信号输出给系统。输入电平范围为60~90dBV。电视解调器需要与电视调制器配合使用，才能完成信号处理的功能。在双向传输的有线电视系统中，解调器还用来解调用户端反向传输回来的电视信号和数据信号。4.2.1解调器与调制器调制器是有线电视系统中将视频信号（V）、音频信号（A）调制成电视射频信号的设备，它的输入端直接与摄像机、录像机、影碟机、卫星接收机、电视解调器等设备连接，输出端通常接入多路混合器。调制器根据对信号的处理方式，可分为:高频直接调制器、中频处理方式调制器。高频直接调制器虽然也可做成残留边带调制器，但各项指标特别是视频性能比较差，不能满足邻频传输条件，只有在一些小规模的系统中为了降低成本才采用这种调制器，属于淘汰产品。中频处理方式调制器性能好，生产方便，在邻频传输的有线电视系统中，均采用这种调制器。电视频道调制器电视频道调制器是前端设备中使用数量最多的一种，直接与摄像机、录像机、卫星接收机等配合使用。1．中频调制器这种调制器具有固定频道输出，它不能捷变输出频道。输出信号频谱调制器原理方框图2．广播级频道调制器它是目前有线电视系统使用比较普遍的调制器。特点：调制后的信号频率非常稳定、准确，同时，利用可编程开关，实现频道捷变。3．调制器的主要技术指标1）视频指标（1）视频输入信号幅度（2）调制度（3）带内平坦度（4）带内载噪比和带外载噪比2）音频指标（1）音频输入信号幅度（2）最大频偏（3）失真度（4）带内平坦度（5）信噪比3）射频指标（1）图像、伴音载频间距（2）图像/伴音功率比（3）频率准确度和频率稳定度（4）输出电平稳定性（5）射频反射输出损耗（6）带外寄生输出抑制4.2.2频率变换器和频道处理器1．频率变换器在有线电视系统中，频率变换技术的应用由来已久，传统的方式是采用频道变换器来完成，将接收天线输出的开路电视台某一频道的射频信号转换成另一频道的射频信号输出，如U/V、V/V、V/U、U/U等。4.2.2频率变换器和频道处理器1．频率变换器作用：在不改变原频道的频谱结构的前提下，改变电视信号的载频。2．频道处理器（电视信号处理器）但是由于频道变换器自身的性能参数不能满足邻频有线电视传输的条件，仅适用于非邻频系统，已经逐步被淘汰。在邻频前端电路中，可采用频道处理器来实现频率的变换。功能：自动增益控制、图像伴音功率比调整、图像和伴音的邻频处理及频道变换等，能对各种不同的空间信号进行处理，使其达到邻频传输的要求。应用：一般用于大、中型有线电视系统。下变频器输入中放分离中放中放射随放大SAWFSAWF限幅中放A/V调整混和静噪上变频器输出AV中频信号处理器38MHz2．频道处理器（电视信号处理器）主要技术指标：（1）邻频道抑制。（2）带外杂散输出。（3）伴音控制特性。（4）边带抑制。（5）带内和带外载噪比。（6）带内平坦度。（7）最大输出电平。（8）图像伴音载频电平比的可调范围。4.2.3多路射频信号混合器前端调制器、信号处理器等输出的射频电视信号，各自工作在不同的频率范围，混和器利用频分复用技术，将多路射频信号（不同频道）混合成一路复合信号，实现通过一根同轴射频电缆同时传送几十套电视信号的功能。从电路结构方面可分为两类：滤波器式由若干个带通滤波器并联而成，带通滤波的个数要与混合的频道数相同。宽带传输线变压器式每一路输入都是宽带的，不需要区分哪一个频道必须接入哪一路，多用于邻频前端的信号混合。它具有较大的隔离度和反射损耗，其缺点是插入损耗大。1．频段混合器由一个低通滤波器和一个高通滤波器组成，作用是将某一频段的信号与另一频段的信号混合成一路输出。优点：插入损耗小，互换性能好。缺点：抗干扰性能差，相互隔离度低。2．频道混合器每一个输入端均由L、C滤波器构成，只工作在某一相应的频道内，作用是将两个频道以上的电视射频信号混合成一路输出。优点：掺入损耗小，抗干扰能力好。缺点：相互隔离度低，互换性能差。频道混合器频段混合器滤波器式混和电路依据工作频段的范围可分为频段式滤波器和频道式滤波器两种，但是由于这两种滤波器相互隔离度较低，一般适用于非邻频前端。3．传输线变压器式混合器图中所示为宽带传输线变压器式混和电路，每一个输入端都采用了相同的定向耦合器，因此，每一个输入端都是宽带的，可以进行任意频道的混合，即互换性好。由于定向耦合器将输入信号向某一固定方向耦合输出，因此，各输入端之间影响很小，即相互隔离度大。又由于在这种混和器之前均设置了滤波性能很好的信号处理器、解调器和调制器等频道型器件，它们组合在一起抗干扰性能很高。这种混和器的缺点是插入损耗大。在有线电视邻频前端中，一般都采用这种混和器。4．混合器性能参数（1）工作频率每一个型号的混和器只能正常工作在一定的频率范围内，在此频率范围内，各项电气性能指标均能满足一定的要求。（2）插入损耗混合器（无源）串联在前端电路中，总是要消耗一定的功率的。混和器的输入端电平与输出端电平之差为混合器的插入损耗，用分贝表示。通常混合路数越多，插入损耗越大。（3）相互隔离度相互隔离度是指在某一输入端加入一信号电平，该信号电平与其他输入端出现的该信号电平之差。在有线电视前端中，多路混和器的输入端同时加入很多电视信号，希望任意一个输入信号不要在其他输入端出现，或出现的信号很微弱，以免相互影响，当某一输入端开路或短路时，这种影响也应将为最低。因此，混和器的相互隔离度越大，各输入端之间的影响就越小，一般要求大于20dB，邻频系统要求大于30dB。（4）带外衰减和带内平坦度带外衰减是指频带外信号的衰减值，该值越大说明混合器受带外频道的干扰越小，一般要求大于20dB。带内平坦度要求1dB或2dB。（5）反射损耗混合器输入、输出阻抗匹配程度用反射损耗表示，一般要求应不小于10dB。混合器输入路数扩展连接