有线电视前端设计方案样本.doc

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中州酒店有线电视前端系统

设

计

方

案

河南先科信息网络工程有限公司
10月

一、 前言
随着人们物质生活和精神生活的提高, 对身边的琐碎事情要求日渐苛刻, 电视文化也不外乎其中。丰富的电视节目内容, 清晰的画面品质成了百姓日常生活不可缺少的视觉和精神享受。
根据贵单位的要求, 整个系统共计50套电视节目, 并在2颗卫星天线接收, 节目内容丰富。
二、 设计思路
依据有线电视网络发展方向, 提高信号品质, 丰富节目内容、 降低网络故障, 保证正常收看电视的前提下, 确保有线网络先进、 实用、 安全的设计思路
三、 设计依据
规划和设计应该依照国家现行有关标准规范, 技术参数应优于标准规定值。
1、 GB6510-86: 《30MHz-1GHz 声音和电视信号的电缆分配系统》;
2、 GBJ -92: 《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》;
3、 GY106-92 : 《有线电视广播糸统技术规范》;
4、 GB50200-94: 有线电视系统工程技术规范》
5、 GY/T114-94: 《建筑智能化系统工程设计标准》
6、 GYJ41-89: 《卫星广播电视地球站设计规范》
7、 GB50057-94: 建筑防雷设计规范
8、 GBJ120-88: 工业企业共用天线电视系统
9、 广电总局文件: 《关于有线电视现阶段网络技术体制的意见》(修订稿)
10、 GY5075- :《城市有线广播电视网路设计规范》
11、 GY5075- :《有线电视网路工程施工及验收规范》
12、 河南郑州中州酒店有线电视系统工程设计要点
四、 系统概述
根据酒店工程有线电视系统设计要点的要求及有线电视系统的发展趋势, 综合考虑酒店工程的潜在需求和国内有线电视系统的发展现状, 系统总体技术和装备应达到当前已成熟技术的先进水平, 有线电视系统选用高质量广播级860MHz邻频调制前端, 传输网络设计为单向860MHz邻频传输方式, 最大可传输99套电视节目( DS1-DS57, Z1-Z42) , 本方案实际使用50个频道。 节目套数是本系统方案设计的基本参数, 它是决定网络传输频带宽度, 选择干线传输方式等技术问题的依据。系统中选用高质量、 低衰减的物理高发泡同轴电缆, 以后可扩展到1000MHz带宽, 能满足贵酒店的当前工作需要, 又能适应今后五年到十年的技术发展变化。
根据设计要求, 系统传输共50套节目, 本方案拟接收亚州-3S、 中星６B、 电视节目50套。根据酒店有线电视工程的特点和实际需要, 系统设计为主干线型无线电视系统, 分配系统采用分配分支方式, 该方式线路简明清晰, 特别适合于楼群用户分配系统。
本工程按有线电视系统工程技术规范规定属A类, 系统应满足下列设计性能指标:
载 噪 比 ≥ 44dB
交扰调制比 ≥ 47dB
载波互调比 ≥ 58dB
五、 方案介绍
1、 概述根据有线电视系统设计要求, 贵酒店工程的有线电视系统带宽按860MHz邻频系统设计, 实现多功能、 多节目、 高性能的图像, 语言, 数据等的实时传输, 适应中国信息产业发展的长期需要, 适应贵酒店工程先进性的要求。 860MHz邻频传输系统为当前普通大、 中型城市有线电视网所采用, 其特点: 技术成熟, 可选的产品较多, 传输容量大, 最多可传输99个电视频道( DS1—DS57, Z1—Z42) , 传输的图像及信号质量好等特点。
根据贵酒店工程有线电视接收系统设计要求, 拟接收下列电视节目内容( 具体节目可由业主自行选择, 下列节目供参考) :
( 1) 卫星天线接收电视节目为:
①亚州-3S( E105.5) 12套节目( 任选) :
1、 华娱卫视
2、 亚洲新闻
3、 TVB8
4、 东风亚洲
5、 凤凰资讯
6、 凤凰卫视
7、 星空卫视
8、 Channel V
9、 莲花卫视
10、 有线新知
11、 时装(亚洲) 法国
12、 阳光卫视
②中星6B( 115.5°E) 共计47套节目( 任选) : :
1、 福建东南
2、 湖南卫视
3、 金鹰卡通
4、 CCTV-4(亚洲)
5、 CCTV-9
6、 CCTV-法语
7、 CCTV-西班牙语
8、 CCTV-俄语
9、 CCTV-阿拉伯语
10、 四川卫视
11、 贵州卫视
12、 重庆卫视
13、 炫动卡通
14、 东方卫视
15、 浙江卫视
16、 山东卫视
17、 CCTV-1
18、 CCTV-2
19、 CCTV-7
20、 CCTV-10
21、 CCTV-11
22、 CCTV-12
23、 CCTV-音乐
24、 山西卫视
25、 河南卫视
26、 宁夏卫视
27、 陕西卫视
28、 陕西农林卫视
29、 CCTV-少儿
30、 CCTV-新闻
31、 山东教育
32、 江西卫视
33、 江苏卫视
34、 甘肃卫视
35、 安徽卫视
36、 天津卫视
37、 广东卫视
38、 广西卫视
39、 深圳卫视
40、 北京卫视
41、 卡酷动画
42、 中国教育-1
43、 湖北卫视
44、 青海卫视综合
45、 内蒙卫视(蒙语)
46、 河北卫视
47、 辽宁卫视

( 2) 自办节目2套, 如上所述, 本方案共接收卫星电视、 酒店有线电视系统共接收节目节目50。
2、 技术要求系统方案需符合GB6510 30MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统的技术性能要求,及860MHz邻频传输的技术要求及有关国家标准的要求。频率配置采用低频分割法, 下行可传输99个频道电视信号。根据规范中的前端信号源入网标准, 信号源质量达不到四级图像标准时不予入网。本方案中前端入网信号源质量达到或超过4.0级, 系统终端输出口图像主观评价达到4级。
3、 总体方案系统频率配置示意如下:
5～45MHz: 数据上行;
45～85MHz: 1 CH～5CH;
88~108 MHz: 调频广播;
112～160 MHz: ｚ１～ｚ６;
168～216 MHz: 6 CH～12CH;
224～456 MHz:Z8～Z37;
471～559 MHz:13～24CH;
567～599 MHz:Z38～Z42;
607～863 MHz:25～57CH
860MHz 系统中具体频道安排, 考虑避开外界的同频干扰、 通讯设备( 如对讲电台) 干扰, 有线电视台现有的模拟、 数字节目所占频道及数据下行所占用的频率资源, 从而保证本系统来自不同信号源的电视图像都能够得到高质量传输。
4、 系统指标的分配与计算:
一个优质的有线电视系统与合理的分布是分不开的, 由于大楼仅仅存在前端设备与分配网络, 是一个无干线的传输系统, 根据电缆电视系统工程技术规范, 系统分配指标: 信噪比C/N,互调比IM,交扰调制比CM, 组合二次差拍失真CSO, 组合三次差拍失真CTB, 五项指标的国家标准和本方案确定的标准作为方案设计的依据, 见下表:
项 目
C/N
IM
CM
CSO
CIB
国标值( dB)
43
57
46
57
57
设计值( dB)
44
58
47
58
58
本大楼为独立前端无干线系统, 根据规范系统中的分配系数见下表:
项 目
C/N
IM
CM
CSO
CIB
前端
0.8
0.2
0.2
0.2
0.2
设计
0.2
0.8
0.8
0.8
0.8
有关计算公式见下: C/N = (C/N)S-10Lga CM = (CM)S-20Lgb IM = (IM)S-15Lgc CSO = (CSO)S-20Lgd CIB = (CIB)S-20Lge 系统各部分指标的实际计算结果如下表, 其值均优于标准规定值:
项 目
C/N
IM
CM
CSO
CIB
前端值( dB)
45
68.5
61
64.9
72
分频网络值( dB)
51
59.5
49
59
60
中心前端设备是有线系统工程的心脏, 是保证系统信号质量的关键, 作为邻频传输前端设备和上述分配计算结果, 在选择前端设备时必须满足:
C/N ≥ 45dB; CSO ≥ 64.9dB ; IM ≥ 68.5dB ; CIB ≥ 72dB ; CM ≥ 61dB ;
大楼的分配网络的技术指标从计算中能够看到必须满足:
C/N ≥ 51dB ; CSO ≥ 59dB ; IM ≥ 59.5dB; CIB ≥ 60dB; CM ≥ 49dB ;
由于分支分配器不占用系统指标, 故大楼分配网络的技术指标主要是由楼层放大器决定的, 从用户分配网看仅有1级放大器, 用户分配网络的指标即为大楼分配网络的技术指标。
六、 系统组成:
根据贵单位的要求, 本系统有四部分组成:
1、 卫星电视:
卫星电视是由高频头、 卫星天线、 功分器、 卫星接收机、 调制器、 混合器等设备组成;
2、 自办节目: 由节目源( 如: DVD、 录像带、 VCD等) 调制器组成;
3、 分配网路: 放大器、 传输电缆、 分支器、 用户终端盒。
七、 方案设计及设备选型 :
1、 卫星地面站址选择、 卫星天线直径、 高频头、 功分器的选型:
1.1、 在站址选择上应减少和避免干扰、 噪声的影响, 特别要注意地面微波的微波通道对卫星接收信号的干扰, 必须在建站前了解当地和附近是否有4GHZ频段的中继站, 并在现场测干扰信号场强, 信号和干扰信号场强之差大于或等于要求的保护率, 则表示不会受到微波信号的影响, 信号与干扰信号的频偏越大, 保护率越小; 频偏越小, 保护率越大, 频偏与保护率关系见下表:
频偏MHz
0
-8
-15
-30
+10
+25
+28
保护率dB
30
30
20
0
30
50
0
上表为英、 法、 德等国家经过实验得出的典型场合下的保护率, 这个保护率是高标准的, 在站址选择上由于微波干扰发生困难时, 可适当降低保护率要求。站址选择应不影响天线主波率方向和视界, 并有足够仰角差(不应小于5度),尽量将站址选择在群楼和地面。站址的选择还要考虑气象与地质条件。如将站址选在屋顶, 必要时进行微波干扰的测试。
1.2、 接收天线反射体几何尺寸计算:
天线几何尺寸的大小是根据等效全向辐射功率、 机房与天线之间的距离、 传输线缆等因素来确定( 为节省篇幅, 仅举1例) 。
亚洲3ｓ的主要参数如下:
①轨道位置 105.5°E
②C频段行波管放大器功率 55W
③最大有效全向辐射功率(EIRP) 41dbW
④Ku频段行波管放大器功率 140W
⑤最大有效全向辐射功率(EIRP) 54dbW
根据前端载噪比指标(C/N=46db), 计算天线所需的增益G, 用G求天线口径。
G=C/N-EIRP+10lg(Tα+Tο)+14.8
=46-41+10lg53+14.8
=37.04(db)
Tα: 天线噪声温度, 取28K Tο: 高频头噪声温度, 25K
将G换算成倍数: G=10\3.704=5058倍
求天线口径D:
D=λ/π(√G/η)=0.0859/3.14(√5058/0.65
=0.022×88。21
=2.2(米)
选于2.4米天线, 图像质量达到4级以上(最高5级)。
考虑到天线到机房距离和天气影响, 本系统采用国内知名品牌”斯维克牌”; 2.4米( C波段) 接收亚3S; 1.2米( MMDS) 接收MMDS; 2.4米( C波段) 接收中星6B的卫星节目, 其最大特点是强度大、 抗风性能好、 寿命长、 增益高、 性能稳定、 设计新颖, 安装调整简便、 抗腐能力强。
其技术参数如下:
电气特性
C-波段
Ku-波段
频率范围
3.4-4.2GHz
10.95-12.75GHz
电压驻波比
1.3:1
插入损耗
0.25dB
0.3dB
交叉极化隔离度
35dB
接口形式
WR229/F
WR75/F
3dB波束宽度
1.77°
0.597°
副瓣包络
52-10lg(D/λ)-25lgθ32-25lgθ
2°≤θ≤20 2°≤θ≤20°
第一旁瓣
≤-14dB
增益
 39.33( F=3.8GHz)
48.79(F=11.8GHz)
噪声温度
34°K@10°
48°K@10°
机械性能

天线形式
前馈立柱式天线
俯仰范围
0°to 90°
方位范围
0°to 360°
环境特性

抗风能力
45mph 72kmph 工作风速 (保精度)
60mph 97kmph 工作风速 (降精度)
125mph 200kmph 生存风速 (朝天锁紧)
温度
-45~70°C
湿度
0%~100%
抗震能力
0.3G’s horizontal 0.15 G’s vertical
1.3、 高频头: 是将4G的卫星信号降到第一中频的降频器, 本方案选用普斯17度C波段高频头; 即使在恶劣的气象条件下也能保证良好的收视效果, 均能保证前端的图像质量在4级以上。
1.4、 卫星信号功分器
由卫星天线的高频头( LNB) 送来的950~2050MHz信号。它包含有多个频道的电视节目 , 可提供多个卫星接收机选取所需节目。她们之间必须插入有源或无源功分器。将LNB送来的信号功率均匀的分配给众多卫星接收机。这样一来, 能够使多台卫星接收机共用一套天线和高频头, 不但节约大量投资, 也节省了天线占用的场地。
功分器可分为无源功分器和有源功分器两类。无源功分器具有一定损耗, 分支愈多, 损耗愈大。有源功分器内置宽带放大器, 能够补偿馈线及分支的损耗, 给卫星接收机提供更大的信号电平, 本系统采用珠海佳讯公司生产的有源功分器。具体技术参数如下:
( 1) 输入频率范围 950~50MHz
( 2) 增益 ＞4db
( 3) 输出路数 1×8路
( 4) 输入驻波比 ＜2
2、 前端设备选型
2.1、 调制器: 根据邻频传输系统的特点, 邻频前端频道处理设备无论是卫星收转还是开路电视节目, 必须经二次转换中频处理(即采用PLL频率合成和声表面滤波技术)即信号源先解调为视频及伴音, 然后再进行调制, 使视频载波和伴音漂移降到最小, 保证了载波频率的准确和稳定性以及严格的残留边带特性。
主要技术要求如下:
◎、 邻频抑制: 为防止上下邻频载波干扰及中频干扰, 要求带外抑制达到60db。
◎、 寄生输出抑制: 为防止频道寄生产物的干扰寄生输出抑制应达到60db以上。
◎、 信噪比 C/N ≥ 45
◎、 载频稳定性: 邻频系统各频道的载频总偏差应大于20KHz, 本频道图像伴音载波间距误差不大于10KHz。
◎、 相邻频道间电平差: 不大于1db。
◎、 各频道电平差: 要求相距9个频道间的载波电平差不大于2db。
◎、 A/V功率比: 应达到-17 db, 而且在-10~-20 db间可调。
◎、 通带特性: 要求-0.75MHz~+6MHz内幅度变化不大于±1db。
本方案提供前端设备为西安迈克MIC-9902系列普通型邻频调制器是一款经济型前端设备, 主要用于图像和声音信号的邻频调制。本产品采用专业调制电路和PLL锁相技术, 具有性能稳定、 安装调试方便等特点, 是组建中、 小型有线电视系统的前端设备, 也能够应用于安防监控系统。
◎、 特点如下:
*、 采用专业调制电路, PLL锁相技术和声表面滤波方式, 性能稳定, 带外抑制好;
*、 视频调制度、 音频调制度A/V和射频输出电平均可在前面板调解;
*、 MIC-9902为47～860MHz固定频道邻频调制器;
*、 19″1U标准机箱, 安装调试方便。
极好的音频及视频线性度其主要技术参数为:
◎、 射频特性: 频率范围 48~870MHz
◎、 调制度: ≥87.5
◎、 带内平坦度 : ≦±1dB
◎、 微分增益 : ≦5%
◎、 微分相位 : ≦5°
◎、 视频信噪比: ≥55dB
◎、 色度/亮度时延差: <45nS
◎、 音频载波最大频偏: ±50 KHz
◎、 失真度: ≦1﹪
◎、 音频信噪比: ≥60dB
◎、 反射损耗: ≥12Db
◎、 图像载频总偏差: ≦±5 KHz
◎、 输出电平: ≥110dBuV
◎、 图像/伴音功率比: 10~20dB连续可调
◎、 带外寄生输出: ≥ 60dB
◎、 图像/伴音间距: 6.5MHZ±3KHZ
◎、 环境温度: 0~+50℃
◎、 电源电压: AC220±10%
◎、 电源功率: 12W
2.2、 卫星电视接收机
卫星电视接收机式接收卫星电视必不可少的设备, 它的主要功能是将来自高频头的高频信号中选取一套电视节目, 经放大并解调出音/视频信号, 本系统采用珠海中大公司生产的专业广播级工程型数字卫星接收机支持MPEG-2视频解码, 中文数字卫星广播接收, 支持C、 KU波段上的SCPC和MCPC的接收, , 其稳定、 可靠, 图像清晰自然, 广泛应用于地市级有线前端。常见的指标:
1. 静态门限电平: 载噪比C/N一般为6~8db, 优质可≤4db。
2. 音频输出去加重 : 由50μs, 75μs, J17及PANDA-1系统。伴音副载频一般在5~8.5MHz可调, 优质者具有9个预置立体声和16个预置单声道频率可选。
3. 伴音中频宽带可选择: 150MHz或280MHz。
4. 用户能够设定并记忆的频道数量为200个, 最多的可达999个。
5. 如欲转播数字声音广播信号, 则需有基带输出接口, 以便接至NICAM728数字声广播接收机。
2.3、 混合器
将多个输入端的信号混合后馈送到一个输出口的装置称为混合器。混合器在有线电视系统也将开通视。混合后用一根同轴电缆传输, 以达到多路复用的目的。混合器具有滤除杂波干扰的作用, 和一定的抗干扰能力。
◎、 混合器主要电参数有:
( 1) 工作频率范围 48~550MHz
( 2) 插入损耗 表示混合器输入功率与输出功率之比
( 3) 输入端之间的相互隔离度 一般要大于20~40db
( 4) 带外衰减 一般要大于20db, 带内平坦度要求±1db
( 5) 反射损耗 反映混合器输入和输出阻抗的程度, 一般混合器反射损耗≥10~15db
( 6) 输入口 : 12路、 16路等
( 7) 输出电平 一般为110~120dbμV
( 8) 邻频混合器有的为有源部件, 输出级采用多级放大器, 可提供15~37db的增益。

3、 分配网络与设备选型
一个系统的好坏, 直接由输出口电平直接体现出来, 分配网络用户终端的主要技术参数, ( 按国家标准电视信号的电缆分配系统技术指标) 如下表:
输出电平dBmV
输出口频道载波电平差dB
伴音、 图像数值dB
相邻
任意
60-80
3
10
-14～23
本方案在系统分配网络设计计算中, 由于是邻频传输系统, 必须满足以下条件:
@、 相邻频道图像载波电平差控制在±2dB;
@、 用户输出电平设计控制在65±5dB;
@、 任意频道载波电平差控制在8dB;
@、 用户电平实际计算值在62～69dB之间, 任意频道载波电平差计算值小于5dB,
由此可见计算值满足分配系统技术指标的要求, 用户电平尚有1dB裕度, 任意频道载波电平差尚有3dB的裕度。
3、 分配系统器材的选择:
3.1、 主干线电缆要求电缆损耗低, 高频屏蔽性能好, 阻抗特性好, 密封性能好, 有较好的机械强度。大楼内垂直干线、 水平干线采用杭州佳能牌物理高发泡射频电缆9C-FB和7C-FB, 引至输出口的支线采用低损耗物理高发泡射频电缆5C-FB, 该产品损耗低, 机械性能好, 防潮性好, 使用寿命长, 衰减周期长, 不易老化。
其物理性能见下表:
型号
5C-FB
7C-FB
9C-FB
特性阻抗Ώ
75
75
75
回波损耗dB
VHF/20
VHF /20
VHF /20
UHF/ 18
UHF/18
UHF/ 18
衰减常数dB/100m
50MHz/4.8
200MHz/ 9.7
800MHz/ 20.3
50MHz /3.2
200MHz/ 6.4
800MHz/ 13.3
50MHz/2.4
200MHz /5
800MHz /10.2
电容PF/m
56
54
53
绝缘电阻MW.Km
0
0
0
3.2、 楼内放大器放大器选用西安迈克860MHZ楼栋传输放大器, MIC-8030型技术参数:
工作增益 : 30dB
工作频带 : 45-860MHz
不平度 : ±0.75dB
工作输出电平: 105dB(典型)
工作输入电平 : 72dB ( CM 66dB CTB 73dB CSO 73.5dB)
最大输出电平 : 110dB
噪声系数 : 8dB
增益调整 : 0-20dB
反射损耗 : 14dB
工作频道: 99
信号交流声比 : >66dB
斜率调节: 0-20dB
从放大器指标看, 性能是比较好的,裕量较大。
3.3、 分支分配和用户终端分支分配器选用西安迈克公司双向传输5—1000MHz的高隔离度邻频传输用分支分配器, , 其反向隔离度>25dB, 相互隔离度20dB, 反射损耗入口/出口>20dB,支路>20dB
4、 工程施工
本工程前端施工要格外精心。卫星天线基础要保证水平, 卫星天线组装要保证精度。机房设备安装要一丝不苟, 严格按设计施工, 按规程操作。
本工程干线、 支于线沿弱电竖井敷设, 固定牢靠; 分配网络电缆走预埋金属管内。
1、 供电与接地
前端机房应采用独立供电回路, 配稳压净化电源。干线放大器由机房集中供电, 分配放大器在楼内就近取电源, 供电点必须稳定可靠。
2、 卫星天线的安装要求
( 1) 北半球地区天线指向若以正南为基准, 要求转向正负80度、 仰角与天线的夹角大于等于5度范围内无高山、 房屋、 树木、 铁塔等障碍物。若只是专门接收某一颗星, 那么在天线收视前方无遮挡即可。
( 2) 选择站址时应尽可能避开风口, 防止天线在风力荷载作用下损坏或颠覆。
( 3) 站址应尽量避免电磁场的干扰。C波段是与地面微波公用的频率, 注意防微波中继干扰, 建站前应作电磁干扰测试。
( 4) 站址的地址条件要求良好, 避免日后发生沉陷而导致天线指向错误。有条件的最好设置天线基础。
3、 系统的避雷及防护措施根据规范要求:
防雷接地电阻应小于4欧姆。架设在建筑物顶部的卫星天线, 采用立杆安装接闪器保护。接闪器、 天线的零电位点与天线杆塔在电气上应可靠地连成一体, 并与大楼的防雷接地系统相连。本工程接地线采用热镀锌25′4的扁钢直接与屋顶防雷网相连, 共用接地系统
防雷接地和系统接地严格分开, 系统设备如放大器、 分支器不能随便接地。
5、 验收标准, 测试内容和指标:
GB9379—88 《电视广播接收机主观试验评价方法》
GB/T15864—1995 《电缆电视接收机基本参数要求和测量方法 》GY/T106—92 《有线电视广播系统技术规范 》
GB6510—86 《30MHz—1GHz声音和电缆信号的电缆分配系统 》GB113182—89 《30MHz—1GHz声音和电视信号电缆分配系统设备与部件》性能参数应达到的要求:
1、 前端测试内容:
前端输出电平: 95dB±1dB;
相邻频道输出电平差: <2dB ,
声音图像比A/V : 17dB±1dB,
主要技术指标: C/N >45dB ; IM >60 dB ; CM >49 dB;
CSO >59.5 dB ; CTB >60 dB ;
调制度 : >85% ,
前端设备图像质量主观评价: 4级。
2、 终端测试内容:
用户电平: 65±5dB;
相邻频道电平差: ≦3dB ;
任意频道电平差: ≦8dB;
用户图像质量主观评价不低于3级:
主要技术指标: C/N ≥35dB ; CSO ≥58dB; IM ≥57dB ;
CTB ≥58dB; CM ≥46dB。
六、 人员培训培训分三阶段进行:
第一阶段: 系统介绍, 产品介绍;
第二阶段: 系统调试、 讲述系统调试方法与手段;
第三阶段: 操作和维护培训