有線電視光纜傳輸系統(tǒng)指標(biāo)的分析與設(shè)計(jì)

1、有線電視光纜傳輸系統(tǒng)指標(biāo)的分析與設(shè)計(jì)摘 要 介紹了有線電視網(wǎng)中 AM光纜干線傳輸綜合指標(biāo)的分析與設(shè)計(jì)。 由于 DFB激光器間的非線性有較大差異，故引入了光鏈路這一參數(shù)。當(dāng)把這一參數(shù)引入有線電視光纜干線設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)有線電視光纜系統(tǒng)不同傳輸距離、光接點(diǎn)的分配指標(biāo)和光纜干線傳輸系統(tǒng)的實(shí)際情況，計(jì)算光鏈路損耗，以確定光端設(shè)備的選型，從而進(jìn)一步確定光纜干線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得有線電視總系統(tǒng)指標(biāo)給以保證。關(guān)鍵詞AM光纖；光鏈路損耗；C/N；CTB； CSO；調(diào)制指數(shù)m中國圖書資料分類法分類號(hào)TN 943.6The Analysis and Design of Cable Trunk Target in

2、Cable TV SystemSun YouxiangDu ZhitaoJiang YuguoDivision of Science and Technology,Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang， 050054AbstractThe analysisand design of AMcabletrunktargetin closecircuitTV system is discussedinthe paper.Becauseofthe nonlineardifferenceof DFB lasers,a parame

3、tercalled“l(fā)ightlink”was introducedto make thingsclear.Inorderto selectthe propertype of the lightedapparatus.Theloseof lightlinkshould be decidedaccordingto the differenttransmissiondistanceand the realcircumstances of cable transmission system.Once the cable transmission system is correctly establi

4、shed, the TV system index can be guaranteed.Key wordsAM cable;lightlink lose;C/N;CTB;CSO;modulation index m由于同軸電纜傳輸損耗大，頻率響應(yīng)不平坦以及損耗隨溫度變化等原因，所以要在系統(tǒng)內(nèi)串接多級放大器、均衡器、溫度補(bǔ)償或自動(dòng)電平控制器。但放大器的使用又會(huì)導(dǎo)致噪聲、頻響的不平度和非線性失真沿傳輸線積累， 使得全系統(tǒng)的性能指標(biāo)逐級下降。且頻率越高， 問題就越突出。 然就目前的技術(shù)水平而言，使用具有自動(dòng)溫度補(bǔ)償方式的放大器的串聯(lián)級數(shù)不宜超過15 級，既使使用具有自動(dòng)電平控制的放大器也不宜超過 2

5、5 級。所以使得同軸電纜系統(tǒng)的最大傳輸距離限制在了10 km之內(nèi)。有線電視系統(tǒng)是以行政區(qū)域?yàn)槠湟?guī)模和界限的，10 km 不是它的最大半徑。就是說，撇開經(jīng)濟(jì)和技術(shù)因素，電纜傳輸?shù)姆绞轿幢啬軐?shí)現(xiàn)整個(gè)行政區(qū)域的覆蓋。 近幾年發(fā)展起來的有線電視光纜傳輸技術(shù)，不但使有線電視的覆蓋半徑成倍地延伸，而且提高了有線電視系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。由于光纜作為有線電視的干線和超干線傳輸同電纜相比具有諸多優(yōu)點(diǎn)，目前其設(shè)備、器件的價(jià)格也有較大幅度下降。因此，光纜傳輸在有線電視系統(tǒng)的應(yīng)用已進(jìn)入實(shí)用階段。本文就光纜干線傳輸設(shè)計(jì)的有關(guān)問題和電纜分配系統(tǒng)的相互關(guān)系、指標(biāo)分配、質(zhì)量等級等方面作一論述。1光纖傳輸原理和技術(shù)指標(biāo)分析所謂

6、有線電視的光纖傳輸，就是把有線電視系統(tǒng)內(nèi)全部射頻信號(hào)調(diào)制成波長為1 310 nm 的激光信號(hào)，經(jīng)光纖傳輸后再還原成射頻信號(hào)的過程，如圖1 所示。圖 1 光纖傳輸 CATV原理圖光發(fā)送機(jī)把前端送來的，按副載波殘留邊帶調(diào)幅方式組合起來的多路射頻電視信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)，經(jīng)光纖傳輸后，被光接收機(jī)解調(diào)還原為多路射頻電視信號(hào)。從光發(fā)送機(jī)到光接收機(jī)之間的通道被稱為光鏈路。有線電視系統(tǒng)內(nèi)部全部射頻信號(hào)通過光鏈路后并不改變自身的形態(tài)和相互關(guān)系。光路和電路的轉(zhuǎn)換僅是更換不同的載體。光鏈路的兩端是光端機(jī)( 光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)) ，因此光鏈路的技術(shù)指標(biāo)主要由光端機(jī)確定。其主要參數(shù)載噪比C/N，復(fù)合二次互調(diào)比C/CSO，

7、合成三次差拍比C/CTB等與光調(diào)制指數(shù)m，頻道數(shù)N 和進(jìn)入光接收機(jī)的平均光功率Pr之間有下列關(guān)系：(1)(2)(3)C/N載波電平噪波電平比CTB組合三次差拍CSO復(fù)合二次互調(diào)由 (1) 式可知， 為了獲得適當(dāng)?shù)妮d噪比，必須選用合適的調(diào)制指數(shù)并保證接收端的光功率Pr達(dá)到設(shè)計(jì)值；為了降低失真，根據(jù)(2) 、(3) 式就需減少頻道數(shù)目或選取較小的調(diào)制指數(shù)，通常m=5%。大型系統(tǒng)的超干線為了達(dá)到較高的性能指標(biāo)，往往采取多纖并用的方法以減少每纖傳送的頻道數(shù)。因此，光纖可以傳送幾千兆赫的頻寬和幾百個(gè)頻道的容量是一回事，光端機(jī)經(jīng)發(fā)送和接收能夠達(dá)到什么樣的參數(shù)指標(biāo)又是一回事。因此，評價(jià)光端機(jī)的技術(shù)指標(biāo)時(shí)必須

8、以頻道容量和衰減量這兩點(diǎn)為前提條件。一般條件是 C/CSO60 dB,C/CTB62 dB,C/N 48 dB。顯然，前兩項(xiàng)參數(shù)取決于發(fā)送端，后一項(xiàng)取決于接收端。2 光鏈路的設(shè)計(jì)計(jì)算表 1CATV系統(tǒng)各部分的性能參數(shù)(dB)參數(shù)前端傳輸分配終端載噪比 C/N52484643復(fù)合二次互調(diào)比 C/CSO61616254合成三次差拍比 C/CTB65636354交擾調(diào)制比 C/CM65634746注：此表參數(shù)引自GB50200-94，終端的參數(shù)指標(biāo)就是全系統(tǒng)的指標(biāo)，由國家標(biāo)準(zhǔn)確定。 (CM交擾調(diào)制 )本系統(tǒng)采用光傳輸方式，因此前端的載噪比取決于調(diào)制器，交流參數(shù)則取決于光發(fā)送機(jī)，選用適用的設(shè)備即可。由

9、圖2 可知，傳輸系統(tǒng)的光鏈路的載噪比取決于鏈路光功率的損耗。光鏈路中除了光發(fā)送機(jī)和接收機(jī)外，再?zèng)]有會(huì)產(chǎn)生非線性失真的有源設(shè)備，因此，傳輸系統(tǒng)的交流參數(shù)由光鏈路的一對光端機(jī)所確定，顯然，它們和前端一樣。光鏈路圖是表征光路各種參數(shù)的綜合圖表，也是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。圖2 是飛利浦寬帶網(wǎng)絡(luò)公司 MAGNAVOK2150TX/RX光端機(jī)的鏈路圖，進(jìn)行分析計(jì)算：圖 22105Tx/Rx的光鏈路圖表 22105Tx/Rx光鏈路參數(shù)頻道頻寬 (MHz)典型輸入信號(hào)電平 (dBmV)CTBCSO4054 330+1165 626054 450+965 627754 550+865 58我們以 MAGNAVOX

10、的 2105TX 發(fā)送機(jī)和2205RX接收機(jī)所構(gòu)成的光鏈路為例，進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)圖 2，表 2，2105 光端機(jī)在 550 MHz 系統(tǒng)中可傳送NTSC標(biāo)準(zhǔn)的 77 個(gè)電視頻道， CTB= 65 dB， CSO=58 dB ，CM=65 dB ，而在 PAL-D標(biāo)準(zhǔn)時(shí)只能容納 60 個(gè)電視頻道，相應(yīng)的失真指標(biāo)可修正為 CTB=68 dB ，CSO=61 dB ，CM=68 dB ，顯然，這些交流參數(shù)都超過或等于表1 規(guī)定的值，不必再計(jì)算。需要計(jì)算的參數(shù)只剩下載噪比一項(xiàng)。查圖 2，光端機(jī)的輸入功率不低于4.5 dBm時(shí)，載噪比C/N48 dB。換言之，光鏈路的計(jì)算的基本任務(wù)，就是使每個(gè)光節(jié)點(diǎn)的

11、輸入功率都大于4.5 dBm 。設(shè)本系統(tǒng)共有5 個(gè)光節(jié)點(diǎn)，傳輸長度分別是#1,2 km;#2,3 km;#3,5 km;#4,7 km;#5,12 km計(jì)算直接把光傳送到5 個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的發(fā)送機(jī)功率。各光鏈路所需的光功率按下式計(jì)算：(4)式中： Pti輸入第i 路光纖的功率(dBm)Pr光接收機(jī)的輸入功率(dBm) ，本例Pr= 4.5 dBmSi 第i 路光纖的長度(km)L光的傳輸損耗，取0.5 dB/km，( 包含了光纖的熔接損耗0.1 dB/km)Lo光纖活接頭的損耗，取0.25 dBm/個(gè)，每根光纖有2 個(gè)活接頭。根據(jù) (4)式，可以依次算出6 路光纖各需的輸入功率：Pt1= 4.5

12、2×0.5=2×0.25=3.0 dBmPt2= 2.5 dBmPt3= 1.5 dBmPt4= 0.5 dBmPt5=0.20 dBm則總的發(fā)送功率Pt 為：可選用 6 mW,即 7.8 dBm 的發(fā)送機(jī)。功率利用率 為：尚有 30%的功率儲(chǔ)備。光分路器是可以按不等分功率輸出設(shè)計(jì)制造的，本例可設(shè)出功率占總功率(7.8 dBm) 的比例為：6 分路器 ( 一個(gè)備用 ) 。各路的輸#6 是備用的，若直接傳送出去，則比#5(12 km) 傳得更遠(yuǎn)。3結(jié)論依據(jù)本文對有線電視系統(tǒng)光纖干線分析與設(shè)計(jì)，我們協(xié)助河北省電子技術(shù)研究所設(shè)計(jì)了石家莊市欒城縣方村鄉(xiāng)有線電視光纖干線傳輸系統(tǒng)。形成

13、以鄉(xiāng)政府為中心，將下行多路電視范圍以光纖傳輸方式，分別送達(dá)每個(gè)村內(nèi)，組成一個(gè)星樹型的光纜網(wǎng)。有效解決了同軸電纜網(wǎng)傳輸損耗大、隨溫度變化、級數(shù)多等造成的頻率響應(yīng)不平和非線性失真沿傳輸線積累，同軸電纜系統(tǒng)電性能指標(biāo)較低等諸多不足。有線電視光纖干線傳輸系統(tǒng)傳輸距離遠(yuǎn)，損耗小，具有較高性能價(jià)格比，用光纜替代同軸電纜傳輸已成必然趨勢。第一作者簡介： 男， 1951 年出生，高工作者單位 : 杜之濤工作單位：河北科技大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心孫由祥蔣玉國 河北科技大學(xué)科技處石家莊 050054參考文獻(xiàn)1 張?zhí)烀?, 張曉波著 . 光纜在有線電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用. 有線電視技術(shù)，1995， 2(4):29 352

14、 藍(lán)建南 , 陳奇猛著 . 有線電視傳輸干線指標(biāo)核算方法 . 有線電視技術(shù)， 1995(4):35 38出師表兩漢：諸葛亮先帝創(chuàng)業(yè)未半而中道崩殂， 今天下三分， 益州疲弊， 此誠危急存亡之秋也。然侍衛(wèi)之臣不懈于內(nèi)，忠志之士忘身于外者，蓋追先帝之殊遇，欲報(bào)之于陛下也。誠宜開張圣聽，以光先帝遺德，恢弘志士之氣，不宜妄自菲薄，引喻失義，以塞忠諫之路也。宮中府中，俱為一體；陟罰臧否，不宜異同。若有作奸犯科及為忠善者，宜付有司論其刑賞，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使內(nèi)外異法也。侍中、侍郎郭攸之、費(fèi)祎、董允等，此皆良實(shí)，志慮忠純，是以先帝簡拔以遺陛下：愚以為宮中之事，事無大小，悉以咨之，然后施行，必能裨補(bǔ)闕漏，有所廣益。將軍向?qū)櫍孕惺缇?，曉暢軍事，試用于昔日，先帝稱之曰“能 ”，是以眾議舉寵為督：愚以為營中之事，悉以咨之，必能使行陣和睦，優(yōu)劣得所。親賢臣，遠(yuǎn)小人，此先漢所以興隆也； 親小人， 遠(yuǎn)賢臣，此后漢所以傾頹也。 先帝在時(shí)，每與臣論此事， 未嘗不嘆息痛恨于桓、 靈也。侍中、尚書、長史、參軍，此悉貞良死節(jié)之臣，愿陛下親之、信之，則漢室之隆，可計(jì)日而待也。臣本布衣，躬耕于南陽，茍全性命于亂世，不求聞達(dá)于諸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顧臣于草廬之中，咨臣以當(dāng)世之事，由是感激，遂許先帝以驅(qū)馳。后值傾覆，受任于敗軍之際，奉命于危難之間，爾來二十有一年