第13讲分配网络的设计

第13讲分配网络的设计《有线电视》一、教学内容主要无源设备二、教学目的1、了解同轴电缆网络的无源设备2、熟练掌握分配器、分支器的性能与参数三、教学重点和难点重点：分配器、分支器的性能与参数。难点：分配器、分支器的性能与参数。一、同轴电缆分配网无源器件概述分配器分支器均衡器系统输出口接插件衰减器滤波器1、分配器分配器：将一路输入信号电平（功率）均匀地分配给若干个输出端的无源器件。分配器主要指标：①分配损耗（分配损失）=理论分配损耗+内部插入损耗=分配器输入口电平-某一分配器输出口电平=10lg（分配路数）+分配器内部附加插损②相互隔离（隔离度）=某一分配口输入电平-另一分配口输出电平③输入阻抗和输出阻抗：75欧姆2、分支器分支器：把一路输入射频信号分成一个主路和几个支路输出的无源器件。分支器主要指标：①分支损耗（分支耦合损失）=分支器输入口电平-某一分支输出口电平②插入损耗（接入损失）=分支器输入口电平-分支器主输出口电平③反向隔离度=某一分支口输入电平-主输出口电平④相互隔离度=某一分支口输入电平-另一分支口输出电平3、均衡器均衡器：对电缆所产生的负斜率进行补偿的无源器件。均衡器主要指标：①均衡量：表示工作频带内下限频点与上限频点间均衡量的差，以dB表示；②反射损耗：衡量端口匹配程度好坏的指标，反射损耗越大，端口匹配程度越好。③均衡偏差：工作频段内，规定频点处的实际均衡值与理论均衡值之间的差值。④接入衰减：上限频率衰减量。4、其他系统输出口：提供有线电视系统与用户设备连接接口的无源器件。接插件：将网络中的各种设备、器件和电缆连接在一起的装置。衰减器：对电平进行衰减的装置。滤波器：让有用信号通过、滤除不需要信号的器件。电源插入器：将电源供电器60V交流电源馈入同轴电缆的器件。楼栋放大器分配器延长放大器楼栋放大器光接收机用户电缆用户分配系统示意图楼栋放大器分配器分支器楼栋放大器分配器分支器（a）（b）用户分配网络示意图输入输出分支输出分支输出输入输出输出输入输出60V电源输入输入带通滤波器输入输出高通滤波器低通滤波器输入输出输入输出输入输出分配器分支器均衡器负载电源插入器分配网络常用无源器件图符衰减器均衡器均衡器A1A2电源-20dB检测输入输出-20dB检测典型放大器工作原理图典型线路延长放大器方框图二、电缆分配网的设计1、确定设计要素2、确定采用延长放大器型号3、确定采用电缆型号和放大器级数n4、计算干线CNR5、计算干线CNR的占比6、计算干线CTBT二、电缆分配网的设计7、计算干线CTB的占比8、确定楼幢放大器9、确定最远端楼放的工作电平10、确定最远端楼放的工作电平11、计算楼放的实际工作指标12、计算电缆分配网（干线和楼放）的实际合成指标1、确定设计要素区域面积、用户数量、系统上限频率、传送频道数、电缆分配网的指标、干线路由、最远传距等设某小区面积0.5×1km，光节点位于小区中心，用户数量约1000；传送频道数q=40CH；上限频率fmax=750MHz；最远传距D=500m；指标要求：CNRD(dB)49dB，CTBD(dB)60dB；2、确定采用延长放大器型号采用HGF-750A延长放大器；放大器基本参数：增益G=30dB；噪声系数NF=8dB；组合三次差拍CTBR=57dB（当输出电平LR=110dBV；qR=77CH时）3、确定采用电缆型号和放大器级数n采用SYWLY-7-9电缆；电缆损耗系数：=11.5dB/100m（fmax=750MHz）放大器间距：Smax=G/×100=（30/11.5）×100=260m；取整：S=250m；放大器串接级数：n=D/S=500/250=2级；4、计算干线CNR（1）常温下：取输入电平Li=72dBV单级放大器的CNR1=Li-NF-2.4=72-8-2.4=61.6[dB]2级放大器的CNR2=CNR1–10lg2=61.6-3=58.6[dB]（2）温度对电缆衰减的影响温度系数T=0.2%/ºC；温度差T=±25ºC电平差L=（D/100）××T×T=5×11.5×0.002×25=2.88[dB]（3）高温时最差CNR2minCNR2min=58.6-2.88=55.72[dB]5、计算干线CNR的占比CNRT(dB)=CNRD(dB)-10lgaT=49-10lgaT=55.72dB10lgaT=49-55.72=-6.72aT=10-(6.72/10)=0.26、计算干线CTBT取常温下输出电平Lo=Li+G=72+30=102dBV单级放大器实际的CTB1要进行电平折算和频道折算CTB1=CTBR+2（LoR-Lo）=57+2（110-102）-20lg（q/qR）=57+16-20lg（40/77）=73-20lg0.52=73+5.7=78.7[dB]2级放大器的CTB2=CTB1–20lg2=78.7-6=72.7[dB]在低温时，由于电缆损耗变小，造成输出电平上升L=2.88[dB]最差CTB2min=CTB2–2×L=72.7–2×2.88=72.7–5.76=66.94[dB]7、计算干线CTB的占比CTBT(dB)=CTBD(dB)-20lgaT=60-20lgaT=66.94dB20lgaT=60-66.94=-6.94aT=10-(6.94/20)=0.458、确定楼幢放大器楼幢放大器采用HGF-750B；额定参数：G=30dB；NF=8dB；CTBR=57dB；LOR=110dBV；qR=77CH9、确定最远端楼放的允许指标CNR占比aB=1-aT=1-0.2=0.8CNRB=CNRD–10lgaB=49-10lg0.8=50dBCTB占比aB=1-aT=1-0.45=0.55CTBB=CTBD–20lgaB=60-20lg0.55=60+5.2=65.2dB10、确定最远端楼放的工作电平常温下输出电平Lo=LR-（1/2）[CTBB–CTBR+20lg（q/qR）=110-（1/2）[65.2-57+20lg(40/77)]=108.7dBV考虑电平温度变动L=2.88[dB]实际楼放的工作电平取Lo（实际）=105[dBV]实际楼放的输入电平Li（实际）=Lo（实际）-G=105-30=75[dBV]11、计算楼放的实际工作指标常温下CNRB=75-8-2.4=64.4dB高温下最差CNRBmin=64.4-L=64.4-2.88=61.72dB低温下最差CTBRminCTBB=CTBR-20lg(q/qR)+2(LR-L)-2×L=57-20lg(40/77)+2×(110-105)-2×2.88=57+5.68+10-5.76=66.92dB12、计算电缆分配网（干线和楼放）的实际合成指标CNRD=-10lg[10-CNRT/10+10-CNRB/10]=-10lg[10-55.72/10+10–61.72/10]=55.75dB49dBCTBD=-20lg[10-CTBT/20+10-CTBB/20]=-20lg[10-66.92/20+10–66.92/20]=60.92dB60dB可见噪声和失真指标均满足设计的要求。13、电缆分配网设计结果CNR(dB)：干线指标，楼放指标，合成指标，要求指标55.7261.7254.7549CTB(dB)：干线指标，楼放指标，合成指标，要求指标66.9266.9260.9260楼内设计方法（1）倒推法：从分配网络的最末端—用户终端开始，以最后一个用户电平为基础，电平范围一般取66dBμV到74dBμV之间。逐级往前加上电缆损耗、分支分配器损耗，最后计算出楼栋放大器的输出电平。（2）正推法：以最后一级放大器输出电平为基础，从前往后逐步减去电缆损耗、分支分配器损耗，最后得到用户电平。正推法和倒推法一般结合使用，在设计中可以相互验证计算结果。双向无源用户分配网设计要点双向无源用户分配网组成和分配误差双向无源用户分配网由分组分配和分支器组两个部分组成。双向无源用户分配网的总体分配误差为±3dB；其中，分组分配和分支器组分配误差各占±1.5dB左右。无源分配的基本要领尽量采用星形分配，尽量减少串接分支器的数量。用无源分配器保证均等分配，均衡主要取决于电缆。尽量多采用等功率分组分配方式，不等功率分组分配必须合理选用无源器件和电缆。尽量多采用集中分支器组，减少串接分支器组中分支器数量。设计文档在设计完成后，应该绘制分配网络的施工平面图及系统原理图。如果涉及到线路地埋，还必须绘制管线图。图纸上需标明线路走向、器件规格、型号、数量和各器件的安装位置；并标明线路中各主要部位（放大器、野外分支分配器、楼栋输入点等）的工作电平，便于安装调试。完整设计过程还需要提供有关工程经费的概预算。在施工完成后，应该结合施工情况及时绘制竣工图，提供包括决算在内的竣工资料。并做好资料的存档工作。思考题1.同轴电缆的电气性能参数包括哪些？2.电缆主要有哪三方面的特性？3.试述放大器的三种工作方式。4.试归纳放大器的调整步骤。5.试总结电视机屏幕现象与传输性能指标的关系。6.供电器有哪些主要指标？使用供电器应注意什么事项？7.说明供电器主要故障现象和解决的方法。8.总结归纳电缆施工中的主要要领。思考题9.试归纳电缆分配网的基本设计步骤。10.楼内有哪两种设计方法？11.电缆分配网的设计文档有哪些？12.试述无源分配的基本要领。13.根据工作实践，你所遇到的一般干扰现象有哪些？分别说明解决干扰的主要办法。