有线电视2

有线电视有线电视Page　2第2章有线电视系统指标基本要求：了解非线性失真，掌握模拟与数字有线电视系统的性能参数以及模拟系统指标的叠加与分配主要内容2.1系统噪声2.2有线电视模拟传输系统的技术指标2.3有线电视数字传输系统的技术指标2.4系统指标的叠加与分配重点：有线电视数字传输系统的技术指标的概念与意义难点：有线电视数字传输系统的技术指标Page　32.1系统噪声2.1.1系统噪声的产生和分类噪声是指能使图像遭受损伤的与传输信号本身无关的各种形式寄生干扰的总称，它是一种紊乱、断续、随机的电磁振动，在电视屏幕上的主观视觉效果表现为杂乱无章的雪花状干扰。噪声按来源可分为外部噪声和内部噪声两大类。外部噪声是由系统外部串进来的各种形式的寄生干扰，如来自宇宙空间的噪声、大气噪声等。内部噪声是由系统内部设备和部件所产生的，又可以分为两种：一种是有可能被消除的，称为非固有内部噪声；另一种则是不可能被消除的，称为固有内部噪声。Page　42.1.2热噪声电子的无规则运动，在导体内形成许多小的电流流动，从而在导电体两端产生一小的波动电势，便形成了电路的热噪声源。热噪声大小用热噪声功率来衡量。其表达式为式中，Pn0为热噪声功率（W）；h为普朗克常数（6.62×10-34焦耳秒）；f为工作中心频率（Hz）；k为玻耳兹曼常数（1.38×10-23J/K）；T为绝对温度,常温20oC时为293K；△f为等效噪声带宽。Page　52.1.2热噪声等效噪声带宽的定义为：噪声功率分布曲线下的总面积除以其最大功率值，如图2-1所示。Page　62.1.2热噪声因为噪声功率的分布特性Pn(f)是一条曲线，曲线下面的面积为Pn(f)在0~∞的频率范围内求积分。则等效噪声带宽可写成：式中，Pnmax是噪声功率的最大值。显然,等效噪声带宽的物理意义是：实际分布下的噪声的总贡献可以等效折合为带宽为△f的等幅噪声（幅度为Pnmax）的贡献。Page　72.1.2热噪声根据我国电视制式标准，PAL—D的视频带宽为6MHz，转换成VSB—AM信号后视频部分所占带宽为7.25MHz。该信号被电视机接收后，进入到图像通道中进行处理，接收机图像通道的幅频特性为奈氏滤波器的幅频特性，如图2-2所示。Page　82.1.3噪声系数噪声系数的准确定义：网络输出总噪声功率谱密度S0（f）对仅有信号源内阻产生在输出端的噪声功率谱密度Si0(f)的比值，表示为：F（f）=S0（f）/Si0（f）(2-8)上式称为点噪声系数，它是频率的函数。Page　92.1.3噪声系数设有一个放大器，其功率放大倍数为Ｇ，在输入端的噪声功率仅是基础热噪声Ｐn0，若放大器本身不产生噪声，则其输出端的噪声功率为GPn0。但由于放大器内部产生噪声的结果，使放大器的输出噪声功率扩大了F倍。这个倍数F就称为该放大器的噪声系数。Page　102.1.3噪声系数实际中常常用分贝来表示噪声系数FdB＝10lgF在噪声系数较小时,常用噪声温度来表示放大器的噪声系数。因为放大器产生的噪声功率Ｐn＝（F－1）Pn0（2-9）可以用噪声温度表示为Ｐn＝kT△f（2-10）则与噪声系数对应的噪声温度T＝（F－1）Pn0/（k△f）＝293（F－1）k△f/（k△f）＝293（F－1）（2-11）Page　112.1.3噪声系数当噪声系数用分贝来表示时（2-12）反过来，已知噪声温度，也可求噪声系数FdB=10lg（1+T/293）(2-13)如噪声温度为20K时，相应的噪声系数为0.29dB，噪声系数为5dB时，相应的噪声温度为630K。)110(29310/dBFTPage　122.1.4信噪比与载噪比信噪比与载噪比均是衡量系统噪声对信号影响程度的重要参数，它们分别应用于不同的场合。1、信噪比（S/N）有线电视系统的好坏，最终要在图像质量上来检验，而图像质量则决定于视频输出级的信噪比。信噪比即信噪比的分贝值为信号电平与噪声电平之差。定义为高频信号解调后所得的视频信号功率与噪声功率之比，即S/N＝Ps/Pn若用分贝来表示，则上式变为（S／N）dB＝10lg（Ps/Pn）＝ＰsdB－ＰndB（2-14）Page　132、载噪比（C/N)载噪比定义:图像或声音载波功率与噪声功率之比。即C／Ｎ＝Ｐc/Ｐn（2-16）用分贝来表示为(C／N)dB＝10lg(Pc/Pn)＝20lg(Uc/Un）(2-17)因为10lgＰc即为载波电平，10lgＰn即为噪声电平，故用分贝来表示的载噪比(C/N)dB实际是载波电平与噪声电平之差。Page　14载噪比和信噪比都能用来衡量系统的噪声性能，他们之间存在着一定的内在联系。S/N=C/N-6.4载噪比是解调前高频载波电平与噪声电平之差；信噪比则是解调后的视频信号电平和噪声电平之差。Page　15对同一种调制方式，解调前高频载波的载噪比越高，解调后视频信号的信噪比也越高。但不同的调制方式，载噪比与信噪比的关系是不同的。如采用调频方式时，解调后的信噪比比解调前的载噪比要高（甚至可提高20dB以上），而采用调幅方式时，解调后的信噪比却比解调前的载噪比要低。Page　16设一个放大倍数为G，噪声系数为F的放大器，输入端的载波功率为Pc，噪声功率为Pn0，则输入端的载噪比为（C/N)i=Pc/Pn0输出端的载噪比为（C/N)o=GPc/(FGPn0)=(C/N)i/F则F=(C/N)i/(C/N)o（2-19）用分贝表示为FdB=10lgF=10lg(C/N)i—10lg(C/N)o=(C/N)idB—(C/N)odB即放大器的噪声系数等于输入噪声为基础热噪声时的输入载噪比和输出载噪比之差。Page　17若把放大器产生的噪声折合到输入端，亦即将放大器产生的噪声等效成由输入端的假想噪声源产生，此时放大器便可视为理想的无噪设备，其输入端的总噪声为Pn0+（F-1)Pn0=FPn0此时输入端的载噪比（C/N）i=Pc/FPn0与输出端载噪比相同。Page　182.1.5载噪比的计算当放大器的输入端只与无源网络连接时，其输入噪声仅有基础热噪声。如天线放大器，其输入端与天线相连，则输入噪声仅为基础热噪声Ｐn0，其电平为2.4dBμV，连同放大器自身产生的噪声，折合到输入端的总噪声功率为FPn0，其中F为放大器的噪声系数。Page　192.1.5载噪比的计算设输入载波功率为Ｐc，则该放大器的载噪比为C／N＝（Pc/FPn0）（2-20）用分贝来表示为（C／N)dB＝10lg(Pc/FPn0)＝10lgPc－10lgF－10lgPn0＝Si－FdB－2.4dB（2-21）其中，Si＝10lgPc为输入载波电平，FdB是用分贝来表示的放大器噪声系数，2.4dBμV是基础热噪声电平。Page　202.1.5载噪比的计算当放大器前面为有源电路时，输入噪声功率不仅有基础热噪声，还有上一级放大器产生的噪声，设二者之和为Pn，加上本级放大器产生的噪声（F－1）Pn0，折合到输入端的总噪声功率为Pn+（F－1）Pn0,故载噪比　C／N＝Pc/[Pn+（F－1）Pn0]（2-22）Page　212.1.5载噪比的计算当两个放大器相串联时，设输入信号功率为Pc，输入噪声功率为Pn，两放大器的放大倍数分别为G1和G2，噪声系数分别为F1和F2，则第一个放大器产生的噪声折合到其输入端为（F1－1）Pn0，第二个放大器产生的噪声折合到其输入端为（F2－1）Pn0。要求总的载噪比，还应把第二个放大器产生的噪声折合到第一个放大器的输入端，即用第二个放大器输入端的噪声（F2－1）Pn0，除以第一个放大器的放大倍数Ｇ1。Page　222.1.5载噪比的计算这样便可得整个系统输入端的总噪声功率为Ｐn＋（Ｆ1－１)Ｐn0＋（Ｆ2－１）Ｐn0/Ｇ1＝Ｐn＋[（Ｆ1－１）＋（Ｆ2－１）/Ｇ1]Ｐn0其中Pn是外界进入第一个放大器的噪声，(Ｆ1－１)Ｐn0是第一个放大器产生的噪声折合到输入端的值，（Ｆ2－１)Ｐn0/Ｇ1是第二个放大器产生的噪声折合到第一个放大器输入端的值。于是可得整个系统的载噪比　C/Ｎ＝Ｐc/{Ｐn＋[(Ｆ1－1)＋(Ｆ2－1)/Ｇ1]Ｐn0}（2-23）Page　232.1.5载噪比的计算将（2-22）式同（2-23）式进行比较，我们可以定义由两个放大器串联组成系统的等效噪声系数Ｆt＝F1＋（Ｆ2－１)/Ｇ1（2-24）若串联放大器的数量n＞2时，完全可把（2-24）式进行推广，得到整个串接系统的等效噪声系数为Ft＝F1＋(F2－1)/G1＋(F3－1)/(G1G2＋……＋(Fn－1)/(G1G2……Gn-1)（2-25）Page　242.1.5载噪比的计算利用（2-25）和（2-24）式，即可求得放大器串联系统的载噪比。例如，当第一级放大器输入端仅有基础热噪声时，整个系统的载噪比（C／N）dB＝Si－FtdB－2.4（2-26）其中FtdB是由（2-25）式求出的整个系统等效噪声系数的分贝值，即　FtdB＝10lg[F1＋(F2－1)/G1＋(F3－1)/(G1G2)＋……＋Fn-1/(G1G2……Gn-1)]（2-27）　由（2-25）式可以看出，当各级放大器的增益G1、G2、……Gn-1较大时，整个系统的噪声系数仅决定于前几级放大器，特别是第一级的噪声系数。Page　252.1.5载噪比的计算实际上，任何系统都不仅是由放大器组成的，还有连接电缆，衰减器，混合器，滤波器等无源器件，它们也会产生噪声，对系统总的噪声系数有贡献。一个损耗为LdB的无源器件，可以视为一个噪声系数为LdB、增益为－ＬdB的放大器，也应把它代入（2-25）式中进行叠加，以准确求出总的噪声系数。Page　262.1.5载噪比的计算设天线放大器的增益G1dB=30dB，噪声系数F1dB＝5dB,频道放大器的增益G3dB=35dB，噪声系数F3dB=10dB，从天线放大器到频道放大器之间的电缆衰减6dB，可视为一个增益G2dB=-6dB，噪声系数Ｆ2dB＝6dB的放大器。计算时先要将增益和噪声系数都换成倍数表示：G1＝1000，Ｆ1＝3.162278G2＝0.251189，F2＝3.981072G3＝3162.278，F3＝10利用（2-25）式求得Ｆt＝3.162278＋(3.981072－1)/1000＋(10－1)/(1000×0.251189)＝3.2011用对数表示为：ＦtdB＝5.053dBPage　272.1.5载噪比的计算在干线传输系统中，第i台放大器的增益GidB正好抵消和前一放大器之间的一段电缆的损耗，这一段电缆可视为增益为－GidB，噪声系数为GidB的放大器，则一个放大器加一段电缆的总增益为1倍（0dB)，噪声系数为Ｆi′＝Ｆi＋(Ｇi－１)/Ｇi整个干线系统可视为由n个放大倍数为１，噪声系数为Ｆi′的放大器组成，总噪声系数为Ｆt＝Ｆ1′＋(Ｆ2－1)/１＋(Ｆ3′－１)＋……　假定n台放大器都相同，其增益和噪声系数均为G和F，则Ft＝n[Ｆ＋(G—1)/G]-(n—1)＝nF＋(1-n/G)≈nF利用分贝表示为FtdB＝FdB＋10lgn（2-28）Page　282.2有线电视模拟传输系统的技术指标根据《有线电视系统技术规范》和《有线电视系统测量方法》的规定，将有线电视系统主要技术指标归纳成10项：载噪比(C/N)、载波复合三次差拍比（C/CTB）、载波复合二次差拍比(C/CSO)、交扰调制比(C/CM)、交流声调制(HM)、回波值、微分增益(DG)、微分相位(DP)、频道内频响和色度／亮度时延差(△τ)。Page　292.2.1载噪比噪声普遍存在于有线电视系统内部，危害很大。人们只能把它减少到允许的限度之内，而不能完全消除。噪声对有线电视系统来讲是连续随机噪波，由一系列无固定幅度的窄脉冲综合而成，其