有线电视技术

第一部分：有线电视技术原理“有线电视的系统分类及构成”接收机有线电视系统的基本结构框图频率变换器频道变换器图像伴音调制器图像伴音调制器卫星地面站微波站广播电视接收摄、录像机音像设备调制器频道放大器频道放大器频道放大器频道放大器混合器干线桥接放大器干线放大器终端分配放大器分配放大器线路延长放大器分配器接收信号源射频前端干线传输系统用户分配系统分支线计算机控制一、信号源：有线电视系统的接收信号源可分为两类：一类是从空间收集来的信号；另一类是有线电视台的自办节目信号。1、空间收集信号：（1）广播电视信号：是指当地电视台和电视差转台发射的电视信号，也称为开路电视信号，其工作频道都是标准电视频道，即VHF、UHF电视信号。开路信号容易受到各种因素的干扰，例如空间电波的干扰、地形的影响、城市中高层建筑的阻挡与反射等等，会产生信号衰落。重影等现象，在接收点较远时（即弱场区），影响的程度会更大。（2）卫星电视信号：是指利用人造地球卫星作为中继站来进行转发的电视信号。由于卫星电视信号为调频信号，且大部分时间在大气层以外的宇宙空间中传输，而宇宙空间接近真空状态，不易受到自然条件和人为干扰的影响，因此，传输质量很高（仅在飞机飞过接收方向时，有几秒钟的遮挡），所以信号质量非常好。特点：覆盖面积大，频带宽，传输容量大，工作稳定可靠。（3）微波电视信号：微波电视信号可以是调频电视信号、调幅电视信号和数字电视信号。由于调幅电视信号不存在电视制式转换的问题，因此，得到了广泛的应用。微波信号是视距传输，受地表曲率影响；最远只能传输50～60KM，在此范围内传输是很稳定，在远则需要利用中继站进行接力传输。特点：微波信号的质量比卫星电视信号差，但比开路电视信号好。2、自办节目信号自办节目是指当地电视台利用摄像机、录像机、影碟机、激光唱机、编辑机、特技机、计算机动画制作系统等各种音像设备制作编辑和播放的节目，它大大增加了用户所能看到的节目套数。自办节目设备输出的信号为视频和音频信号，利用射频前端的调制器将其变为射频电视信号，然后进入传输系统。二、射频前端原理和定义：射频前端是把天线接收来的开路电视信号、卫星电视信号、微波信号和自办节目设备送来的信号进行必要的处理，转换为射频电视信号，并使输出电平和载噪比达到规定的要求，然后再把全部信号混合成一路送到干线传输系统。注：射频前端是整个系统的核心部分，也简称为前端。前端的功能：1、频率转换：把卫星电视信号和微波电视信号转换到射频频段的某一标准频道或增补频道上。2、调制：把自办节目设备送来的信号调制为射频频段的某一标准频道或增补频道上。3、频道转换：由于同轴电缆对UHF频段的电视信号损耗较大，因此，一般将UHF频段信号从UHF频道转换为VHF频段上的某一标准频道或增补频道上。4、放大：将各频道信号分别放大到一定的电平，以满足系统对信噪比的要求。由于所接收的各个频道信号强弱不一样，加之干扰噪声的存在，因此，最好选用专用频道放大器进行放大和调整，这样可滤去部分干扰和噪声。若接收信号很强，则需要使用衰减器，不用放大器。5、混合：将各频道电视信号的电平调整到大致相同的合适值，经混合器混合成一路信号（包括所用电视节目的多频道宽带射频信号）。6、分配：将混合后的多频道电视信号经分配器分为多路，然后输出至传输干线和监视器。三、干线传输系统原理和定义：干线传输系统是把前端输出的射频电视信号，传输给用户分配系统的一系列传输媒质和传输设备。传输设备主要有各种类型的干线放大器和无源器件。干线系统的传输媒质主要有三类：同轴电缆、光缆和微波。干线传输系统的功能介绍1、同轴电缆：同轴电缆传输媒质。由于其对信号有较大的衰减作用，因此，每隔一段距离要加干线放大器，以补偿信号的损耗，放大器会对信号产生非线性失真，从而限制了传输距离，所以同轴电缆现在只用于用户分配系统和小型有线电视系统的干线传输中。注：系统类型的划分：目前对系统的划分主要分A、B、C、D四种类型。A：是指1万户以上的系统，称为大型系统；适于城市有线电视网。B：是指1万户以下2千户以上的系统，称为中型系统，适于住宅小区、大型企业生活区。C：是指2千户以下500（或300）户以上的系统，称为中、小型系统，适于城市大楼。城镇生活区。D：是指500（或300）户以内的系统，称为小型系统，适于居民住宅、公寓楼。2、光缆：光导纤维（简称光纤）是近年来新兴的一种传输媒质，它是以光波为载体传送信号的。把若干根光纤绞合成一股，就构成了光缆。光缆对信号的损耗非常小，因此，传输距离可以做到很远；而且，光纤的通信容量巨大，不受电磁干扰，抗干扰性强，信号质量好，保真度高。同时还具有尺寸小，重量轻，便于运输和施工，制造原料在地球上蕴藏丰富，所以得到了广泛的应用，成为当前有线电视系统干线传输的主要手段和发展方向。四、用户分配网络：用户分配网络是有线电视传输系统的最后部分。如果把整个传输系统形象地比作一棵树的话，那么干线传输系统可看作树干，用户分配网络就好比是树枝。当干线送至某一居民区时，用分支器分出一条支路送至该居民区的用户分配网络，通过分配网络把信号传送给千千万万台电视机，供用户收看。目前，我国有线电视系统的分配网络都是电缆传输，主要设备包括线路延长放大器、分配放大器、分支器、分配器以及系统输出口等。用户终端即用户终端盒和电视机。用户终端盒输出阻抗一般为75欧。3、微波：微波传输适用于地形复杂（例如跨越河流和山脉等）、建筑物和街道的分布使得架设光缆困难的地区，这时可以采用微波传输技术实现电视广播覆盖。同时微波传输还具有投资少、建网时间短。便于维护等特点。现在大多数有线电视系统采用光缆和同轴电缆混合传输（HFC）,其中光缆用于干线传输，一般是星形结构；电缆用于分配系统，一般是树形结构。还有的系统用微波和同轴电缆混合传输的，这时在前端输出端设有光发射机和微波发射机，在接收端设有光接收机和微波接收机。第二部分：常用工程技术第一节、常用的工程器材（件）1、放大器的种类、用途及特点：1-1、放大器的种类：常用放大器主要有；干线放大器、桥接放大器、分配放大器、线路延长放大器和分支放大器（楼洞放大器）等几种；它们统称为电缆放大器。干线放大器：用途：干线放大器用于补偿干线电缆队电视信号的衰减。桥接放大器：用途：桥接放大器一般用于干线站中作为分配点。分配放大器：用途：分配放大器则作为一个单独部件，直接安装于分配点，激励一条或几条支线电缆。线路延长放大器：用途：线路延长放大器用于补偿支线电缆的损耗，可以2～3级相连。楼洞放大器：用途：楼洞放大器用于线缆传输的最后一级放大器，在它的后面是无源的分配网络。另外：它们按传输的上限频率不同，又可分为330MHz、550MHz、750MHz等，还有一种用于全频道（1～56频道）系统（隔频传输）的干线放大器，其上限频率为860MHz，称为全频道放大器。隔频传输的全频道放大器虽然工作频带宽，但其它性能和技术指标较差，仅适合用于短距离传输。还有注意的地方是干线放大器的输出形式也不完全相同；它们大致有3钟。第一种：平坦输出型：指的是干线放大器的输入端加电缆全部均衡量的均衡器，在干线放大器的输出端各个频道输出电平相等。第二种：全倾斜型干线放大器：指的是放大器输入端各个频道电平虽然相等，但输出端电平随着频率的增高而增高。第三种：半倾斜干线放大器：指的是干线放大器输入端加电缆部分均衡量的均衡器，在干线放大器输出端电平随着频率增高而增高。2、常用射频电缆传输特性及参考损耗量：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：频率电缆型号50MHZ（100米）200MHZ（100米）750MHZ（100米）QR5401.5db3.2db6.07dbSYWV-75-54.7db9db18dbSYWV-75-92.4db5db9.5db由于不同厂家生产的电缆其传输特性也不尽相同，有时差异还很大，所以我们在工程施工当中最好对将要使用的电缆进行一下百米衰减值测量工作，以便于在系统设计时掌握放大器的使用量。3、分配系统：分配系统实际上是一个信号有线分配网络，由有源器件延长放大器、分配放大器和无源器件；如分配器、分支器、终端盒以及电缆等组成。在分配系统中，分支、分配线路多采用星型呈放射状分布，其特点是行程短，放大器少，覆盖效率高，经济合理。分配系统的一般方式：3－1、分配－分配方式：定义：如果电缆的长度相同，则各输出电平也相同。这种分配方式的优点是信号损失小，缺点是当某一路出现空载时对其它几路信号的影响较大。3－2、分之方式（又称串接方式）为了使各用户端的电平相等，靠近放大器的分支器选分支损耗大一点的，靠近终结电阻的分支器损耗要小一点的。3－3、分支－分配方式：这是上述两种方式的组合。3－4、分配－分支方式：这种系统由于在各条干线终端接有75Ω的匹配电阻，因此对于每一条干线来说，基本上信号可以保持匹配。它一般用于竖线，施工方便，且不怕用户空载，适用于高层建筑。3－5、分支－分支方式：这种分配方式走线施工较为方便，既可以从上往下分配，也可以从2楼向上分配，最后的一级可使用分配器，且用户有空载时对支线和干线影响不大。它适合一般的家属型楼房。总结：目前最常用的是分配＝分支方式，每个分支器根据需要可负载1～4个用户，由于分支器允许用户空载，因此被广泛用于系统的最末端，而分配器一般不允许接在系统的最末端作为出口，如确实需要接入末端，应注意搞好匹配负载。下面是简单的分配系统结构示意图：分配系统结构示意图干放支线延长放大器延长放大器分支器分支器分配放大器住户第二节、施工中我们必须做的工作一、根据用户数估算所需的推动电平：在进行系统设计时，往往要计算出最后一级放大器的输出电平，以下是已知用户数估算所需要的推动电平的方法：以最简单的二分配器组成分配－分配方式为例，如图由于二分配的实际分配损耗为4db（U频段），因此当分配器2（或者分配器3）输出64dbμV为基础，两个用户需要68dbμV，4个用户需要72dbμV，8个用户需要76dbμV……即每增加4db，用户数加倍。由此可得估算公式：（Us-Uo）/Ud可带动用户数＝2式中：Us——推动电平（放大器输出电平）Uo——用户设计电平Ud——用户数加倍需要的电平按照这样计算，96dbμV可带动户数＝2的8次方＝256，显然这是不可能的，原因是没有考虑电缆的损耗和实际分配方式，因此，需要根据用户分布情况对上式进行修正。仍按照1户64dbμV估算，当用户比较集中时，按每增加5.5db用户数加倍；当用户比较分散时，按每增加6.5db用户数加倍。则：96dbμV可带动用户数＝2的8次方＝64户90dbμV可带动用户数＝2的4.7次方＝26户二、用户端电平的确定原则：设计用户电平的范围应是系统要求的用户电平减去一年四季用户电平的波动值，再留有一定的裕量。按照国标要求的电平范围为70±10dbμV，考虑到邻频传输系统的特殊性，并预留3dbμV老化裕量后，应为69±6dbμV；考虑到一年四季最大波动值为±2dbμV留有1dbμV裕量，则邻频传输系统用户分配部分的用户可按常温下69±3dbμV进行设计；全频道系统则可按70±6dbμV进行设计。在确定用户端具体电平时，还应考虑以下几点。1.根据用户所在地空中电视信号场强的大小来确定。（即：距离电视台较近的地区，用户端电平应选择得高一些；对于距离电视台较远的地区，用户端电平可以选择得低一些。）2.根据建筑物性质来确定。（如钢筋混凝土建筑或大规模建筑，由于其屏蔽性能较强，故该类建筑内的用户端电平可相对低一些；而对于普通砖木结构建筑内的用户端电平，则应该相对高一些）3.根据外来干扰信号的大小来确定。（对于干扰较强地区，用户端电平可适当高一些；反之，用户端电平可低一些。）4.根