有线电视网络组成.docx

1、有线电视系统主要组成部分及作用
有线电视系统主要由信号源、前端、干线传输和用户分配网络组成。下图是一个有线电视系统组成的方框图。
信号源接收部分的主要任务是向前端提供系统欲传输的各种信号。它一般包括开路电视接收信号、调频广播、地面卫星、微波以及有线电视台自办节目等信号。
系统的前端部分的主要任务是将信号源送来的各种信号进行滤波、变频、放大、调制、混合等，使其适用于在干线传输系统中进行传输。
系统的干线传输部分主要任务是将系统前端部分所提供的高频电视信号通过传输媒体不失真地传输给分配系统。其传输方式主要有光纤、微波和同轴电缆三种。
用户分配系统的任务是把从前端传来的信号分配给千家万户，它是由支线放大器、分配器、分支器、用户终端以及它们之间的分支线、用户线组成。
2、分贝比与电平
在有线电视系统和卫星接收系统中各点的电压和功率相差很大。例如，从电视接收天线上得到功率的数量级可小到0.01微瓦而高输出放大器的输出功率却能达到10000微瓦，两者相差100万倍，计算起来相当不方便。为了简化这种运算，人们采用分贝比来表示系统的两个功率（或电压）大小的区别。
两个功率P1和P2分贝比定义为 : 10lg (P1/P2)
其单位用分贝dB来表示。利用分贝比可以表示有线电视系统的增益、衰减、交调比、载噪比等。
当需要表示系统中的一个功率（或电压）时，无法用分贝比，则可利用电平来表示。
系统中某一点的电平是指该点的功率P（或电压U）对某一基准功率 P0(或电压U0)的分贝比：
10lg (P/P0)= 20lg (U/U0)
对同一功率P（或电压U），选用不同的基准功率P0（或电压U0）所得的电平数值不同，因此后面需要加上不同的单位以示区别。
实际应用中，基准功率P0常选做1W、1mW基准电压U0常选取做1mV、1uV，它们所对应的电平单位分别记做dBW(分贝瓦)、dBm（分贝毫瓦）、dBmV（分贝毫伏）和dBuV（分贝微伏）。
dBW、dBm、dBmV、dBuV之间的换算关系
新单位
原单位
dBW
dBm
dBmV
dBuV
dBW
0
+30
+78.75
+138.75
dBm
-30
0
+48.75
+108.75
dBmV
-78.75
-48.75
0
+60
dBuV
-138.75
-108.75
-60
0
3、分配器
分配器是用来分配高频信号的部件，它能将一路输入信号均等地分成几路输出，它具有一个输入端和几个输出端。在使用分配器时，不使用的分配输出端，一定要接终端负载，以免造成反射。
不同类型分配器的符号:

分配器主要技术参数：
分配损失是指在各输出端良好匹配的情况下，传输信号在输入端与输出端的电平之差。
分配损失实际值、理想值与分配输出端数n之间的关系
N
2
3
4
6
8
理想值（dB）
3．01
4.73
6.02
7.78
9.03
实际值（dB）
3.5±0.4
5.5±0.5
7.5±0.5
9±1
11±1
分配器的输入阻抗定义为输入端电压与电流的比值，输出阻抗定义为输出端电压与电流的比值。为了与电缆等匹配，分配器的输入阻抗和输出阻抗都是75Ω。
相互隔离度是指在指定频率范围内，从某输出端加入一个测试信号，其电平与其他输出端的输出电平之差称为该分配器的相互隔离度。一个分配器的相互隔离度越大，各输出口之间的相互干扰就越小。按行标GY/T106-1999的要求，分配器的相互隔离度至少应在22dB以上，邻频传输时要求更高，应达到30dB以上。
驻波比与反射损耗表示分配器与前后电缆阻抗匹配的程度。驻波比一般在1.1—1.7之间，对应的反射损耗为13dB—26dB。对于邻频传输系统，要求大于16dB以上。
频率特性是描述分配损失等参数随频率变化的情况。在使用频率范围内，要求各参数的变化尽可能越小越好。
4、分支器
将干线或分支线的一部分信号馈送给用户终端盒的装置称为分支器。其中不需要用户线直接将分支器与用户终端合在一起的分支器称为串接单元。
分支器由一个主路输入端、一个主路输出端以及若干个分支输出端构成。其中分支输出端只得到主路输入信号的一小部分，大部分信号仍沿主路输出，如图:

分支器的电路代表符号:

分支器的电气性能：
插入损耗：插入损耗用于描述主路输出端能量的损失情况，定义为主路输入端电平与主路输出端电平之差。
分支损耗：分支损耗是描述分支器的分支输出端电平比主路输入端电平减少的情况，定义为主路输入端电平与分支输出端电平之差。
分支隔离度：分支隔离度是指分支器各分支输出口之间相互影响的程度。在测量时也是从一个分支输出端加进去一个测试信号，测量其电平与其他分支输出端电平之差。
反向隔离度：反向隔离度定义为从主路输出端加入的信号与分支输出端测得的电平之差。反向隔离越大，分支损失越小，说明分支器的定向耦合性能越好。反向隔离度越大越好，一般应大于40dB。
带内平坦度：为了保证整个系统的带内平坦度，要求分支器的带内平坦度小于0.5dB。
过流大小：规定端口能够通过的电流安培数。
5、分支器与分配器的异同及使用注意事项
分配器与分支器的作用都是把主路信号馈送给支路信号，但它们的线路不同，性质也有较大的区别。
分配器的几个输出端大体平衡，分成不同路数的分配器具有不同的分配损耗：二分配的分配损耗约3DB～4DB三分配的分配损耗约5DB～6DB，四分配的分配损耗约7DB～8DB。而分支器则没有这样的对称性。一般说来，主路输出信号比分支输出信号要大得多。不同分支器的分支损耗在8DB～24DB之间，主路信号的插入损耗约1DB～3DB。
如果分配器中一路开路，则会破坏其对称性，在隔离电阻R中流过电流，使系统阻抗不匹配，容易形成反射波影响整个系统的性质。同时，因为分配器无反向隔离本领，支路信号容易对主路造成干扰，因此在使用中一定不能使任一支路开路。分支器中分支输出的能量较小，开路后对主路影响不大，故用户电视机可以不接在分支器上。但其主路输出端最末端的电阻也不能开路。在用户分配网络中，分支器一般连成一串，而分配器常采用树枝型连接。
6、同轴电缆
同轴电缆由内导体、外导体、绝缘介质和防护套四部分组成。内导体的任务是传输高频电流。由于高频电流在导体中流过时存在趋肤效应，因而导体可以做成空心金属管。外导体除了传输高频电流外，还担负着屏蔽的任务。为了增强电缆的屏蔽特性，有的电缆采用多层外导体。绝缘介质的作用是阻止沿径向的漏电电流，同时对内外导体起支撑作用，使整个电缆构成稳定的整体。绝缘介质的介电常数越小，电缆的衰减量和温度系数也越小。
同轴电缆的特性阻抗有50Ω、75Ω和100Ω等几种规格，其中75Ω同轴电缆的损耗最小，在有线电视系统中都采用75Ω电缆。
当温度升高1℃，电缆衰减的相对增加值被定义为温度系数。一般电缆的温度系统大约为0.2%/℃，即温度升高1℃时，电缆衰减量增加0.2%。
屏蔽性能：电缆中传输的信号最好不受外界杂波的干扰，也不会干扰外界的电磁场。电缆的屏蔽性能主要取决于外导体的密封程度。一般来说，金属管状的外导体具有最好的屏蔽特性，采用网状编织层时，其密度越大、层数越多，屏蔽性能越好。
反射损耗：为避免信号反射造成的重影对图像的影响，一般要求电缆的反射损耗应大于20dB.
机械性能：同轴电缆应具有良好的机械性能，耐折弯。否则，电缆变形后破坏其对称性，使电磁波的传输受到影响。
7、衰减器
在有线电视系统中，当输入或输出电平超过规定的范围，就会影响接收效果，使用衰减器可适当调节输入、输出端电平，使其保持在合适的范围内。通常衰减器串接在放大器的输入或输出端。
衰减器的种类：

衰减量指其输入端与输出端的电平差。
8、均衡器
均衡器是用来补偿电缆衰减倾斜特性的，即补偿信号经过一段距离传输后高低频段的信号电平差以保证输出电平的稳定性。均衡器为无源器件，能使低频段信号电平得到较大衰减，使高频段信号电平得到较小衰减。工作频段内下限频率与上限频率点间衰减量之差称为均衡量。国际规定固定均衡器的均衡量按3dB分档，为：6、9、12、、15、18、21和24（dB）允许偏差分别为:±1±1.5±1.5 ±1.5±2±2和±2(dB). 均衡器与衰减器不同，衰减器对各频率信号的衰减大体相同，均衡器则对低频衰减大，对高频衰减小，正好与电缆的衰减特性相反。
9、混合器
在有线电视系统中，把两个或两个以上的输入信号混合在一起馈送到一根电缆的设备称为混合器。
对混合器的基本要求：一是具有滤除干扰和杂波的能力，二是要能实现系统设备之间及设备与电缆之间的阻抗匹配。
混合器分有源混合器和无源混合器。
在有线电视系统中还有另外一种器材，称之为分波器，其作用是把一路信号分成不同频率的几路信号。分波器与混合器的原理相同，只要把混合器的输出、输入端互换，就变成了分波器。
10、保安器
保安器又称避雷器，用于对接收天线和传输分配网络的避雷防护。保安器中的关键器件是放电二极管，当有异常高电压加到二极管一端时，二极管迅速导通、泄放雷电电荷，异常电压消失后，二极管迅速恢复到不导通的初始状态。
保安器电路图如下：

11、放大器
放大器是有线电视系统中最重要的部件之一，广泛用于系统的前端、传输部分和用户分配网络。其作用是把输入端的弱信号放大，供给用户电平足够高、失真和噪声尽可能小的电视信号，其性能的优劣直接影响到系统的质量。
放大器的主要技术指标：
一、放大倍数
放大器的放大倍数有电压放大倍数Au、电流放大倍数Ai和功率放大倍数Ap之分，其中电压放大倍数应用广泛，而功率放大倍数仅应用于功率放大器中。
①.电压放大倍数Au
放大器的输出电压与输入电压和变化量之比，称为该放大器的电压放大倍数，即

式中：Uo、Ui—放大电路的输出、输入正弦电压的有效值。
②.电流放大倍数Ai
放大器的输出电流与输入电流的变化量之比，称为该放大器的电流放大倍数，即

式中：Io、Ii—放大电路的输出、输入正弦电流的有效值。
③.功率放大倍数Ap
放大器的输出信号功率Po与输入信号功率Pi之比，称为该放大器的功率放大倍数，即

放大倍数又称增益，一般用G表示，在有线电视系统中，一般用最高频道的输出、输入电平之差来表示放大器的增益，其值约20-40dB。一般单频道放大器的增益约35dB。
二、输出电平So、最大输出电平与最大输出幅度
①.输出电平So
放大器输出电压用dBmV或dBuV来表示的数值称为放大器的输出电平So。有线电视系统中的宽带放大器，常用其工作频带内最高频道的输出电平来代表放大器的输出电平。
②.最大输出电平
对单频道放大器来说，其最大输出电平是指频道内载波互调比为54dB时的输出电平；对宽带放大器来说，是指工作频道内最高两个频道间的三音交调比为60dB时的输出电平。
③.最大输出幅度
表示放大器所能供给的最大输出电压（或输出电流），一般指有效值，以Uomax（或Iomax）表示 。
三、噪声系数
由于放大器内部产生噪声，其结果是使放大器的输出噪声功率扩大了F倍（与无噪声的理想放大器相比较），则倍数F称为该放大器的噪声系数。
噪声系数越低，放大器性能越好，放大器的噪声系数一般要求小于10dB天线放大器要求小于7db以下，最好是3dB左右。
用于干线的放大器称之为干线放大器。
干线放大器的特点：
一、因为干线放大器对所有频道信号都要进行放大，所以它必须是一个宽带放大器。干线放大器的带宽就是有线电视系统的带宽，在所要求的频率范围（即有线电视系统的频率范围）内有尽可能平坦的输出特性。
二、干线放大器的任务是弥补电缆上的信号损失，其增益不能太大也不能太小。否则，增益太小，弥补不了电缆损失，信号电平越来越小，不能满足分配要求；增益太大，使信号电平越来越大，放大器过载工作，会产生更为严重的非线性失真。为了使增益既不过大也不过小，应该使放大器的增益可调，这通常可通过插入衰减器来解决。、
三、由于干线线路长，电缆衰减随温度和频率等的变化可能逐渐积累到使整个有线电视系统无法正常工作的程度。因而要求干线放大器能具有自动增益控制和自动斜率控制的能力。
四、在双向传输系统中，需要干线放大器内有双向放大（或正向放大、反向直通）的功能。
五、为了能适时分出信号供给支路，有时需要具有桥接功能的放大器，即干线分配放大器和干线桥接放大器。二者的区别是，干线分配放大器由于分配损失，其支路输出电平比主路输出电平要低；干线桥接放大器由于增加了桥接放大模块，其支路输出电平比主路输出电平要高。
六、为了增加传输距离，要求放大器有较低的噪声系数和优良的非线性失真指标。
七、因为干线放大器大都在露天安装，需要有防水、防晒、防腐蚀、屏蔽性能好的特点，并能通过传送高频电视信号的电缆实现遥远供电。
干线放大器电平的调整：
对某一条干线，应按从前端到用户的顺序逐台设备进行调整，也就是说首先调整离前端最近的一台放大器，然后依次向后逐台进行调整，最后调整干线末端的干线放大器。
调整时，首先将电平表接至干线放大器输入电平监视端，测量最高频道信号输入电平值是否与设计值一致，如过高则按超出的dB数调整放大器输入衰减，使实际进行放大器的信号电平为设计值，如过低则应检查线路电源连接是否牢靠或有无短路现象。
如设计中未特别注明，进入放大器的最高频道信号和最低频道信号电平不应相差过大（一般小于2dB），如因电缆衰减特性造成较大差别，应调整放大器内均衡器插片或可变均衡器，使其达到一致。
干线放大器输出电平的调整方法如下：
将场强计或电平表接到被调整放大器的输出监测端（对无输出监测端的放大器可直接接到放大器的输出端）。场强计或电平表的接收频率调到本系统传输的最高频道，调节放大器的增益控制钮或输入衰减器插件，使放大器的最高频道输出电平等于设计值。接着改变场强计或电平表的接收频率，到本系统传输的最低频道，调节放大器的斜率控制钮，使放大器的最低频道输出电平等于设计值，继而反复测量并微调相应控制钮，直至放大器在最高和最低两个频道的输出电平均等于设计值，而又无需再微调增益和斜率控制钮为止。
在天气寒冷条件下，输出电平和斜率的调整可略超出设计值；在天气炎热条件下，则可略低于设计值。此调试差值视调试时环境温度而定，一般输出电平不超过1.5dB，斜率不超过1dB。
分配系统的调整：
分配系统的调整同干线系统的调整类似，主要包括两个方面的内容：一个是供电系统，另一个是线路延长放大器的输入、输出临时性平，具体调整方法也可相互参照，而两者的不同点有：
（1）.分配系统延长放大器级联个数较少，一般不超过3级，且放大器不带AGC，因此调整起来比较容易。由于延长放大器增益较高，因调试环境温度不同，调试差值可取的略大一些。
（2）.放大器调整完毕后，应在各个分配区选取一、二个有代表性的用户点，同时输入高、中、低频道信号，测量系统输出口电平，包括各个频道信号电平及它们之间的电平差是否符合国家标准或合同规定值。如果有问题应检查；
①.采用的各种部件和电缆质量是否有问题；
②.电缆接头是否牢靠或短路；
③.设计是否有需要修改之处。
（3）.在有代表性的用户点调测完毕后，再测试所有输出口的信号电平（此时一般可只测量最高频道）。这个测试过程是对系统通道是否畅通的一次大检验，测试时应对输出口逐个测量，逐个解决问题。
（4）.在测试各个系统输出口信号电平的过程中，还应同时用电视机收看图像，检查收看质量，进行主观评价。如果电平符合设计要求，图像中有明显干扰和雪花，应进行分析，找出原因，予以解决。
12、用户终端盒
用户终端盒通常固定在用户电视机所在房间的墙上，通过一根电缆（用户线）和分支输出端相连。
单输出孔的终端盒只有一个电视插孔。双输出孔的终端盒有电视（TV）和调频广播（FM）两个插孔。电视插孔接在主路输出端，信号衰减很小；调频广播插孔接在分支输出端，信号衰减较大。TV口对电视信号大约为2dB，FM口对电视信号衰减约为10dB，TV口和FM口≥22dB。
13、系统输出口电平
系统输出口，就是连通用户线和接收机引入线的接口装置。有的是单孔型，即只有一个电视插孔，通过它与电视相连；有的是双孔型，即不断有一个电视插孔（用TV标记），还有一个调频收音机插孔（用FM标记）。
系统输出口电平就是系统输出口输出的的高频载波信号功率用分贝来表示的值，常用分贝微伏（dBuV）作单位。随着视频信号的不同，高频已调载波功率是不同的，我们选择同步头顶部载波功率来代表这个电平。
行标GY/T106-92规定，系统输出口电平应在60-80dBuV之间。太大容易引起电视机过载，出现交调、互调、三次差拍等非线性失真，引起辐射和相邻频道干扰；太小则会降低载噪比，使接收机本身的噪声显现出来，在屏幕上形成雪花状干扰，甚至于不能同步或不能出现彩色，但这个规定实际是对非邻频传输系统所做的规定，对邻频传输系统，系统输出口电平最好在60-75dBuV之间。
为了避免伴音对图像的干扰，伴音电平比图像电平（即同步头顶部载波电平）要低些。在非邻频传输系统中，伴音电平比图像电平低10dB，与电视发射机国家标准同。在邻频传输系统中，要求伴音电平比图像电平低15-20dB。否则，伴音电平太高会使下邻频道伴音干扰上邻频道的图像。但伴音电平太低，与图像电平之差大于20dB时，接收机伴音的音质将变坏。
一般说来，不同频道的系统输出口电平是不同的。如果它们相差太大，高电平频道的信号就容易干扰低电平频道，出现非线性失真，损伤图像质量，故国标规定，在任意频道的电平差应小于10dB，相邻频道电平差则应小于3dB。
14、有线电视系统的指标要求
对有线电视系统质量的评价，除了依靠人眼对图象的主观评价外，还应该有一些客观的标致。行标GY/T106-92对有线电视下行传输系统所达到的指标见下表：
下行传输系统主要技术参数
序 号
项 目
电 视 广 播
调 频 广 播
1
系统输出口电平(dBuV)
60～80
47～70（单声道或立体声）
2
系统输出口
频道间
载波电差
任意频道间（dB）
≦10
≦(任意图60MHz
内)
≦8
（VHF）
相邻频道间（dB）
≦3
≦6（任意600内）
伴音对图像（dB）
-17±3（邻频传输系统）
-7～-20（其他）
—
3
频道内幅度/频率特性（dB）
任意步道幅度变化范围为±2（以载频加工1.5MHz频率范围内，幅度变化不大于0.5）
任何频道内幅度变化不大于2在载频的75kHz频率范围内变化斜率10kHz不大于0.2
4
载噪比（dB）
≧43(B=5.75MHz)
≧41(单声道)
≧51（立体声）
5
载波互调比（dB）
≧57（对电视频道的单频互调干扰）
≧54（电视频道内单频互调干扰）
≧60（频道内单频干扰）
6
载波复合三次差拍比（dB）
≧54
—
7
交扰调比（dB）
≧46+10㏒（N-1）
（式中N为电视频道数）
—
8
载波交流声比（%）
≦3
—
9
载波合二次差拍比（dB）
≧54
—
10
色度/亮度时延差（ns）
≦100
—
11
回波值（%）
≦7
—
12
微分增益（%）
≦10
—
13
微分相位（度）
≦10
—
15、噪声
所谓噪声，是来自外界和由系统内部产生的紊乱、断续、随机的电磁振动，出现在屏幕上表现为雪花状的，杂乱无章的干扰。来自外部的噪声，主要是通过接收天线进入的，它包括来自宇宙的噪声，大气噪声以及来自地面的工业噪声等。内部产生的噪声主要包括由电阻等无源器件产生的基础热噪声和晶体管产生的各种噪声。
16、噪声系数F
若放大器输入端的噪声功率仅为基础热噪声Pno，但由于放大器内部产生噪声，其结果是使放大器的输出噪声功率扩大了F倍（与无噪声的理想放大器相比较），则倍数F称为该放大器的噪声系数。
不管放大器的输入噪声功率是多少，该放大器的产生的噪声折合到它输入端的噪声功率为（F-1）Pno。
用dB表示噪声系数FdB为
FdB=10lgF
15、载噪比 （dB）
载噪比定义为图像或声音载波电平与噪声电平之比。即

由分贝表示为

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。
根据我国行业标准GY/T106-1999规定，在噪声带宽为 5 .75MHz时，载噪比 （C/N）应大于或等于 43dB。
17、信噪比
一、定义
信噪比是衡量有线电视系统质量的一个重要的参数，单靠提高信号电平是不能保证用户收看节目的质量的，如果信噪比达不到要求，即使用户信号电平合适，收到的也只是一幅充满雪花点的干扰图像。因此图像质量主要是由信号强度和信噪比两个参数来决定的。
信噪比定义为视频信号功率与噪声功率之比，即