有线电视光缆传输系统指标的分析与综合设计.docx

有线电视光缆传输系统指标分析和设计
摘　要　介绍了有线电视网中AM光缆干线传输综合指标分析和设计。因为DFB激光器间非线性有较大差异，故引入了光链路这一参数。当把这一参数引入有线电视光缆干线设计时，可依据有线电视光缆系统不一样传输距离、光接点分配指标和光缆干线传输系统实际情况，计算光链路损耗，以确定光端设备选型，从而深入确定光缆干线传输系统设计，使得有线电视总系统指标给以确保。
关键词　AM光纤；光链路损耗；C/N；CTB；CSO；调制指数m
《中国图书资料分类法》分类号　TN 943.6
The Analysis and Design of Cable Trunk Target in Cable TV System
Sun Youxiang　Du Zhitao　Jiang Yuguo
Division of Science and Technology,
Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，050054
Abstract　The analysis and design of AM cable trunk target in close circuit TV system is discussed in the paper.Because of the nonlinear difference of DFB lasers, a parameter called “lightlink” was introduced to make things clear.In order to select the proper type of the lighted apparatus.The lose of lightlink should be decided according to the different transmission distance and the real circumstances of cable transmission system.Once the cable transmission system is correctly established, the TV system index can be guaranteed.
Key words　AM cable;lightlink lose;C/N;CTB;CSO;modulation index m
　　因为同轴电缆传输损耗大，频率响应不平坦和损耗随温度改变等原因，所以要在系统内串接多级放大器、均衡器、温度赔偿或自动电平控制器。但放大器使用又会造成噪声、频响不平度和非线性失真沿传输线积累，使得全系统性能指标逐层下降。且频率越高，问题就越突出。然就现在技术水平而言，使用含有自动温度赔偿方法放大器串联级数不宜超出15级，既使使用含有自动电平控制放大器也不宜超出25级。所以使得同轴电缆系统最大传输距离限制在了10 km之内。有线电视系统是以行政区域为其规模和界限，10 km不是它最大半径。就是说，撇开经济和技术原因，电缆传输方法未必能实现整个行政区域覆盖。近几年发展起来有线电视光缆传输技术，不仅使有线电视覆盖半径成倍地延伸，而且提升了有线电视系统经济技术指标。因为光缆作为有线电视干线和超干线传输同电缆相比含有很多优点，现在其设备、器件价格也有较大幅度下降。所以，光缆传输在有线电视系统应用已进入实用阶段。本文就光缆干线传输设计相关问题和电缆分配系统相互关系、指标分配、质量等级等方面作一叙述。
1　光纤传输原理和技术指标分析
　　所谓有线电视光纤传输，就是把有线电视系统内全部射频信号调制成波长为1 310 nm激光信号，经光纤传输后再还原成射频信号过程，图1所表示。

图1　光纤传输CATV原理图
　　光发送机把前端送来，按副载波残留边带调幅方法组合起来多路射频电视信号调制成光信号，经光纤传输后，被光接收机解调还原为多路射频电视信号。从光发送机到光接收机之间通道被称为光链路。有线电视系统内部全部射频信号经过光链路后并不改变本身形态和相互关系。光路和电路转换仅是更换不一样载体。
　　光链路两端是光端机(光发送机和光接收机)，所以光链路技术指标关键由光端机确定。其关键参数载噪比C/N，复合二次互调比C/CSO，合成三次差拍比C/CTB等和光调制指数m，频道数N和进入光接收机平均光功率Pr之间有下列关系：
　(1)
　(2)
　(3)
　　　C/N——载波电平／噪波电平比
　　　CTB——组合三次差拍
　　　CSO——复合二次互调
　　由(1)式可知，为了取得合适载噪比，必需选择适宜调制指数并确保接收端光功率Pr达成设计值；为了降低失真，依据(2)、(3)式就需降低频道数目或选择较小调制指数，通常m=5%。大型系统超干线为了达成较高性能指标，往往采取多纤并用方法以降低每纤传送频道数。所以，光纤能够传送几千兆赫频宽和几百个频道容量是一回事，光端机经发送和接收能够达成什么样参数指标又是一回事。所以，评价光端机技术指标时必需以频道容量和衰减量这两点为前提条件。通常条件是C/CSO≥60 dB,C/CTB≥62 dB,C/N≥48 dB。显然，前两项参数取决于发送端，后一项取决于接收端。
2　光链路设计计算
表1　CATV系统各部分性能参数(dB)

参　　　　数
前端
传输
分配
终端
载　　噪　　比C/N
52
48
46
43
复合二次互调比C/CSO
61
61
62
54
合成三次差拍比C/CTB
65
63
63
54
交扰调制比C/CM
65
63
47
46

　　注：此表参数引自GB50200-94，终端参数指标就是全系统指标，由国家标正确定。(CM—交扰调制) 　　本系统采取光传输方法，因以前端载噪比取决于调制器，交流参数则取决于光发送机，选择适用设备即可。由图2可知，传输系统光链路载噪比取决于链路光功率损耗。光链路中除了光发送机和接收机外，再没有会产生非线性失真有源设备，所以，传输系统交流参数由光链路一对光端机所确定，显然，它们和前端一样。
　　光链路图是表征光路多种参数综合图表，也是进行工程设计依据。图2是飞利浦宽带网络企业MAGNAVOK2150TX/RX光端机链路图，进行分析计算：

图2　2105Tx/Rx光链路图
表2　2105Tx/Rx光链路参数

频道
频宽(MHz)
经典输入信号电平(dBmV)
CTB
CSO
40
54～330
+11
－65
－62
60
54～450
+9
－65
－62
77
54～550
+8
－65
－58

　　我们以MAGNAVOX2105TX发送机和2205RX接收机所组成光链路为例，进行分析计算。
　　依据图2，表2，2105光端机在550 MHz系统中可传送NTSC标准77个电视频道，CTB=－65 dB，CSO=－58 dB，CM=－65 dB，而在PAL-D标按时只能容纳60个电视频道，对应失真指标可修正为CTB=－68 dB，CSO=－61 dB，CM=－68 dB，显然，这些交流参数全部超出或等于表1要求值，无须再计算。需要计算参数只剩下载噪比一项。
　　查图2，光端机输入功率不低于－4.5 dBm时，载噪比C/N≥48 dB。换言之，光链路计算基础任务，就是使每个光节点输入功率全部大于－4.5 dBm。
　　设本系统共有5个光节点，传输长度分别是#1,2 km;#2,3 km;#3,5 km;#4,7 km;#5,12 km。计算直接把光传送到5个节点所需发送机功率。
　　各光链路所需光功率按下式计算：
　(4)
式中：Pti——输入第i路光纤功率(dBm)
　　　Pr——光接收机输入功率(dBm)，本例Pr=－4.5 dBm
　　　Si——第i路光纤长度(km)
　　　L——光传输损耗，取0.5 dB/km，(包含了光纤熔接损耗0.1 dB/km)
　　　Lo——光纤活接头损耗，取0.25 dBm/个，每根光纤有2个活接头。
　　依据(4)式，能够依次算出6路光纤各需输入功率：
　　Pt1=－4.5＋2×0.5=2×0.25=－3.0 dBm
　　Pt2=－2.5 dBm
　　Pt3=－1.5 dBm
　　Pt4=－0.5 dBm
　　Pt5=0.20 dBm
　　则总发送功率Pt为：

　　可选择6 mW,即7.8 dBm发送机。
　　功率利用率η为：

　　还有30%功率贮备。
　　光分路器是能够按不等分功率输出设计制造，本例可设6分路器(一个备用)。各路输出功率占总功率(7.8 dBm)百分比为：

　　#6是备用，若直接传送出去，则比#5(12 km)传得更远。
3　结　论
　　依据本文对有线电视系统光纤干线分析和设计，我们帮助河北省电子技术研究所设计了石家庄市栾城县方村乡有线电视光纤干线传输系统。形成以乡政府为中心，将下行多路电视范围以光纤传输方法，分别送达每个村内，组成一个星树型光缆网。有效处理了同轴电缆网传输损耗大、随温度改变、级数多等造成频率响应不平和非线性失真沿传输线积累，同轴电缆系统电性能指标较低等很多不足。
　　有线电视光纤干线传输系统传输距离远，损耗小，含有较高性能价格比，用光缆替换同轴电缆传输已成肯定趋势。
第一作者介绍：男，1951年出生，高工
作者单位:杜之涛　工作单位：河北科技大学现代教育技术中心
　　　　　孙由祥　蒋玉国　河北科技大学科技处　石家庄　050054
参考文件
1　张天民,张晓波著.光缆在有线电视信号传输中应用.有线电视技术，1995，2(4):29～35
2　蓝建南,陈奇猛著.有线电视传输干线指标核实方法.有线电视技术，1995(4):35～38