有線電視傳輸系統(tǒng)

1、衛(wèi)星電視與有線電視系統(tǒng)第 7 章 有線電視傳輸系統(tǒng)有線電視系統(tǒng)中的傳輸部分是把前端的高頻電視信號不失真地穩(wěn)定地傳送給用戶分配系統(tǒng)的傳輸設(shè)備,它處于前端和分配系統(tǒng)之間,是有線電視系統(tǒng)的重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)大容量、遠(yuǎn)間隔、高質(zhì)量傳輸,傳輸部分普通采用設(shè)計(jì)合理的星型或星-樹型的傳輸網(wǎng),分配干線、超干線采用同軸電纜、光纖和微波等媒介。主要內(nèi)容7.1 同軸電纜傳輸系統(tǒng)7.2 光纜傳輸系統(tǒng)7.3 微波傳輸系統(tǒng) 7.1 同軸電纜傳輸系統(tǒng)同軸電纜傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成同軸電纜傳輸系統(tǒng)用同軸電纜線同軸電纜傳輸系統(tǒng)用放大器同軸電纜傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成同軸電纜傳輸系統(tǒng)目前在國內(nèi)外仍占有主要位置,以下圖是該系統(tǒng)的典型組成方式。干

2、線電纜來自混合器的復(fù)合信號12分支干線放大器支干線電纜橋接放大器干線放大器電纜傳輸系統(tǒng)的根本構(gòu)造表示圖N同軸電纜傳輸系統(tǒng)的組成要素干線傳輸系統(tǒng)由多級具有自動電平控制(ALC)的干線放大器、橋接放大器和干線電纜組成。為了提高信號傳輸質(zhì)量，彌補(bǔ)由于電纜對高頻道信號衰減與對低頻道信號衰減的不同而構(gòu)成的電平差，除了要求選用低損耗、高性能的優(yōu)質(zhì)電纜外，還需選器具有平衡和溫度補(bǔ)償功能的干線放大器。當(dāng)然，干線上所接放大器的數(shù)目是有限制的。普通來說，300MHz的傳輸系統(tǒng)可以串接20個放大器；800MHz的傳輸系統(tǒng)只能串接6-8個放大器。而橋接放大器，不僅要放大干線信號，還要分出幾個支路信號到支干線上。同軸電

3、纜傳輸系統(tǒng)用同軸電纜線同軸電纜的構(gòu)造有線電視同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣體、外導(dǎo)體屏蔽層和護(hù)套組成。同軸電纜組成部分的作用內(nèi)導(dǎo)體是用銅管或銅棒、鍍銅的鋁線或鋁捧，或是鍍銅(甚至是鍍銀)的鋼絲制成的，它的作用是傳輸高頻電流；絕緣體(位于內(nèi)導(dǎo)體與外導(dǎo)體之間)或叫絕緣介質(zhì)，也叫電介質(zhì)，是用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等資料制成的，它的作用是阻止沿徑向的漏電流和支撐內(nèi)外導(dǎo)體，使電纜構(gòu)成穩(wěn)定的整體；外導(dǎo)體(位于絕緣體與護(hù)套之間)叫屏蔽層，較細(xì)的電纜采用鋁塑復(fù)合膜加疏編銅網(wǎng)，較粗的電纜采用元縫鋁管或感應(yīng)焊接鋁管等，它的作用是傳輸高頻電流，使電纜內(nèi)的電磁場不受外界影響，同時也不干擾外界的電磁場；護(hù)套(包在屏蔽層的外面

4、)是用塑料制成的，它的主要作用是加強(qiáng)電纜的抗機(jī)械磨損和抗化學(xué)腐蝕的才干。同軸電纜的特性1(1)特性阻抗：是指同軸電纜終端匹配的前提下，電磁波沿同軸電纜傳播時所呈現(xiàn)的阻抗。其阻抗的大小取決于電纜構(gòu)造尺寸和介電常數(shù)。普通來說，同軸電纜的特性阻抗有50、75、100等幾種規(guī)格，在有線電視系統(tǒng)中都用損耗最小的75電纜。(2)損耗特性：由于電纜的內(nèi)外導(dǎo)體都有一定的電阻，且在絕緣介質(zhì)中也存在一些漏電流，這些要素都會導(dǎo)致電纜發(fā)熱而損耗一部分能量。其損耗大小直接與電纜的構(gòu)造尺寸、介電常數(shù)和任務(wù)頻率有關(guān)。通常，電纜的運(yùn)用期限在7年以上。同軸電纜的特性2(3)溫度特性：同軸電纜的損耗值隨溫度的變化而變化，其比例為

5、0.2dB，即溫度升高1時，電纜損耗值添加0.2。(4)屏蔽特性：為使電纜傳送的信號既不受外界雜波干擾，也不干擾外界的有關(guān)電氣設(shè)備，就要采用屏蔽特性好的金屬網(wǎng)和雙重鋁塑帶作電纜的屏蔽層。(5)反射損耗：為防止反射波呵斥重影而影響圖像質(zhì)量，要求反射損耗大于20dB。同軸電纜的特性3(6)防水防潮：電纜進(jìn)水或受潮后，就會破壞絕緣介質(zhì)的絕緣性能，使內(nèi)外導(dǎo)體遭到腐蝕而添加損耗，故需留意防水和防潮間題。(7)防污染：為防止污染，不宜采用有毒的聚氯乙烯塑料來作電纜的護(hù)套。(8)機(jī)械特性：電纜的機(jī)械性能要好，要耐彎折，不易變形。同軸電纜的選用1根本原那么：為使電纜傳輸分配系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)到達(dá)最正確形狀，又要做到經(jīng)濟(jì)

6、合算，應(yīng)根據(jù)不同的運(yùn)用場所和不同級別的產(chǎn)品來選擇電纜。用于天饋線方面的電纜，大多項(xiàng)選擇用彎曲性能好、密封程度高、傳輸損耗小的泡沫型電纜、藕狀電纜或螺旋套管型電纜。用于遠(yuǎn)間隔傳輸?shù)母删€電線，應(yīng)選用直徑較大、損耗較小、密封程度高的雙護(hù)套防水型電纜、墊片電纜和藕芯電纜等。同軸電纜的選用2分支線、用戶線及室內(nèi)安裝用的一些電纜，可用直徑不大的藕狀電纜、螺旋套管型電纜或泡沫電纜等。接頭不常挪動的分支線，或彎折時機(jī)不多的地方，可以選用墊片電纜和鋁薄外導(dǎo)體電纜。埋入地下的電纜，應(yīng)選用鎧裝電纜和雙護(hù)套防水型電纜等。同軸電纜傳輸系統(tǒng)用放大器概述放大器的主要作用在于補(bǔ)償信號經(jīng)過傳輸電纜時所呵斥的損失。由于電纜的衰減

7、特性與信號頻率和溫度有關(guān)，加之為滿足各種不同場所的需求，人們消費(fèi)出了多種方式的干線放大器。僅從控制方式來看就有：手動增益斜率平衡放大器、手動增益/斜率平衡加溫度補(bǔ)償?shù)姆糯笃?、自動增益控制放大器、自動電平控制放大器和前饋放大器等。手動增?斜率平衡放大器手動增益斜率平衡放大器由一個平衡器和一個平坦型放大器所組成，如以下圖所示。放大器的增益和平衡器的平衡特性可以經(jīng)過手工調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對傳輸信號幅度與頻譜斜率的補(bǔ)償。這種放大器隨溫度變化而使其補(bǔ)償效果變差，因此僅適用于短間隔的小規(guī)模干線系統(tǒng)。方框圖平衡器入出平坦型放大器手動增益斜率平衡加溫度補(bǔ)償?shù)姆糯笃髟谑謩釉鲆?斜率平衡放大器的根底上加上溫度補(bǔ)償電路(

8、見以下圖)之后，便在一定程度上抑制了因溫度變化而引起的電纜上的信號衰減變化。溫度補(bǔ)償電路圖PIN管入出R1R2CR3比較放大器參考電壓R4控制電壓RT溫度補(bǔ)償電路根本原理分析因圖中虛框內(nèi)的R1、R2、C、PIN二極管組成一個可變衰減器；虛框外的R3、R4、RT和放大器組成一個比較電路。當(dāng)溫度上升時，熱敏電阻RT的阻值變小在其上的電壓降隨之降低放大器的輸出電壓降低流過PIN管的電流減小可變衰減器的衰減量減小輸出增大，從而補(bǔ)償了由于溫度上升電纜衰減量的添加。假設(shè)當(dāng)C減小到一定程度，可變衰減器便成為一個與頻率有關(guān)的電路，即PIN管電流添加時，PIN管的等效高頻電阻減小，高頻衰減量添加，在一定范圍內(nèi)調(diào)

9、整了電路的頻響，起到了一定的斜率控制造用。留意這類放大器比第一類放大器的性能有所改善，但因放大器與電纜所處的環(huán)境不能夠完全一樣，所以這種補(bǔ)償在客觀上也不能夠完全反映溫度對電纜的影響自動增益控制(AGC)放大器為了使可變衰減器可以跟上電纜因溫度變化而引起的信號電平變化，利用在電纜中傳送一個約110MHz的導(dǎo)頻信號，來到達(dá)對放大器增益進(jìn)展自動控制的目的。當(dāng)溫度升高時，電纜的溫度隨之升高，從分支器分出的信號與導(dǎo)頻信號同樣遭到衰減，那么比較放大器輸出的信號電壓隨之降低，可變衰減器的衰減量隨之減小，從而使干線電平根本維持不變。AGC放大器根本原理可變衰減器帶通濾波器低通濾波器平衡器入放大器放大器分支器出

10、導(dǎo)頻放大器比較放大器參考電壓檢波器濾波電容 自動電平控制ALC放大器AGC放大器只能控制其增益，而不能控制頻譜斜率的變化。因此，為了填補(bǔ)這個缺陷，在AGC放大器的根底上添加一個自動斜率控制放大電路(見以下圖)，便可到達(dá)AGC與ASC雙控的目的。ALC放大器根本原理圖可變衰減器低導(dǎo)頻帶通濾波器平衡器入放大器放大器分支器出 可變平衡器參考電壓比較放大器參考電壓比較放大器檢波器放大器高導(dǎo)頻帶通濾波器檢波器放大器濾波電容濾波電容ALC放大器根本原理分析由圖可見，分支器分出的信號(包括兩個被傳送的導(dǎo)頻信號)分別送入低、高導(dǎo)頻帶通濾波器，由此分別出低導(dǎo)頻信號和高導(dǎo)頻信號，經(jīng)過放大、檢波、比較放大后，其中低

11、導(dǎo)頻信號去控制可變平衡器，使高低頻之間的頻譜斜率堅(jiān)持不變；高導(dǎo)頻信號去控制可變衰減器，使高頻信號增益堅(jiān)持不變，從而自動地將干線電平控制在穩(wěn)定的形狀。此類放大器性能較好、功能較多，適用于大型有線電視網(wǎng)絡(luò)。前饋放大器前饋放大器由主放大器、誤差放大器、定向耦合器(DClDC4)、衰減器和延遲線(Ldl、Ld2)等器件組成，如以下圖所示。實(shí)際證明：采用這種電路方式(即前饋技術(shù))，可以減小放大器的非線性失真，使傳輸?shù)男盘栙|(zhì)量得到提高。前饋放大器原理圖衰減器Ld2Ld1入出DC2DC4主放大器誤差放大器DC3DC1前饋放大器原理分析從以下圖可見，輸入信號經(jīng)定向耦合器DCl分成兩路：一路經(jīng)主放大器放大，輸出

12、一個幅度較高、失真較大的信號；另一路經(jīng)延遲線Ldl延遲一定相位后加到定向耦合器DC3。其信號幅度、相位剛好與從DC2耦合(并經(jīng)衰減)來的信號幅度相等、相位相反，彼此抵消掉有用信號，只剩下主放大器的誤差失真信號。該信號經(jīng)誤差放大器放大后送往DC4，與從Ld2來的信號進(jìn)展減法運(yùn)算，從而抵消掉主放大器產(chǎn)生的失真。由此可見，消除失真的必要條件是保證DCl輸出的兩路信號幅度相等、相位相反，這就要求設(shè)法使主放大器和誤差放大器處于一樣的任務(wù)形狀。分配分支放大器分配放大器處于干線或支線傳輸?shù)哪┒?。其作用是將主路信號分成兩路或多路輸出。普通來說，分配放大器由一個寬帶放大器、分配器(可以是二分配或三分配等)、可變

13、平衡器和可變衰減器組成，它設(shè)有AGC和ASC功能，其增益和斜率是經(jīng)過手動來調(diào)整的。分支放大器的構(gòu)造與分配放大器類似，只需將分配器換成分支器就可以了。它除提供一路主信號輸出外，還提供一路或多路電平不等的支路信號輸出。為了能帶更多的用戶，分配分支放大器的增益通常都做得很高(普通在115120dB)。這一點(diǎn)，與干線放大器的低增益情況恰恰相反。7.2 光纜傳輸系統(tǒng)光纜是一種傳輸媒體，它以一定波長的光和被調(diào)制的電視信號在其中傳播。光纜傳輸具有損耗低、間隔遠(yuǎn)、頻帶寬、容量大、信號質(zhì)量好、保真度高、可靠性高、抗干擾力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故而有著寬廣的運(yùn)用前景。光纜傳輸系統(tǒng)的根本原理光纜傳輸系統(tǒng)的主要設(shè)備和器材光纜傳輸

14、系統(tǒng)的根本原理有線電視光纜調(diào)制，是經(jīng)過所傳的電視信號副載波去改動發(fā)光器件的光強(qiáng)度來到達(dá)調(diào)制目的的。其主要調(diào)方式有三種：一為調(diào)頻調(diào)制方式，二為調(diào)幅調(diào)制方式，三為數(shù)字調(diào)制方式。調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng)用多路視音頻信號對70MHz的中頻副載波進(jìn)展調(diào)頻，再經(jīng)上變頻器將其變換為不同的電視高頻信號，然后混合起來去調(diào)制光信號的強(qiáng)度。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是傳輸?shù)膱D像質(zhì)量高、傳輸間隔遠(yuǎn)超越40公里后，其信噪比仍達(dá)60dB以上、光接納機(jī)的靈敏度高。缺陷是所占頻帶較寬，且光接納機(jī)輸出的信號不能被電視機(jī)直接接納，需求經(jīng)過FM/AM轉(zhuǎn)換為殘留邊帶調(diào)幅信號，才干送入用戶分配網(wǎng)。調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng)表示圖視頻音頻調(diào)頻調(diào)制器170MHz混 合

15、 器視頻音頻調(diào)頻調(diào)制器n70MHz調(diào)頻光發(fā)射機(jī)光接納機(jī)EDF視頻音頻調(diào)頻解調(diào)器170MHz分 配 器視頻音頻調(diào)頻解調(diào)器n70MHz調(diào)頻摻餌光纖(EDF) 調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng)的組成調(diào)頻光纜傳輸系統(tǒng)大致由調(diào)頻調(diào)制器、多路混合器、光發(fā)射機(jī)、光接納機(jī)、分配器和調(diào)頻解調(diào)器等器件組成。調(diào)幅光纜傳輸系統(tǒng)用殘留邊帶調(diào)幅的方法將多路視音頻信號調(diào)制到不同的高頻副載波上，并經(jīng)混合器混合得到一寬帶高頻信號，再用此信號去調(diào)制光信號的強(qiáng)度。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于能傳輸較多的電視節(jié)目信號，缺陷是光接納機(jī)的靈敏度較低，傳輸間隔不遠(yuǎn)30公里左右。調(diào)幅光纜傳輸分配系統(tǒng)的根本構(gòu)造光發(fā)射機(jī)用戶分配網(wǎng)光分路器光中繼站光接納機(jī)高頻電視信號調(diào)幅

16、光纜傳輸分配系統(tǒng)原理分析由前端混合器輸出的高頻電視信號經(jīng)過光發(fā)射機(jī)調(diào)制為光信號送入光分路器，由光分路器分成多路注入多芯光纜進(jìn)展傳輸；假設(shè)傳輸間隔超越35公里以上，那么參與光中繼站放大后再進(jìn)展傳輸，直至送到光接納機(jī)解調(diào)為電信號，然后由用戶分配網(wǎng)進(jìn)展分配。數(shù)字光纜傳輸系統(tǒng)數(shù)字光纜傳輸系統(tǒng)由視音頻處置器、信源編碼器、時分復(fù)用器、光發(fā)射機(jī)、光接納機(jī)、解復(fù)用器和信源解碼器組成。數(shù)字光纜傳輸系統(tǒng)的構(gòu)造視頻音頻視音頻處置器信 源編碼器時 分復(fù)用器信 源解碼器解復(fù)用器調(diào)制器光發(fā)射機(jī)光接納機(jī)用戶分配網(wǎng)高速數(shù)字視音頻低速數(shù)字音頻低速數(shù)字視頻電視高頻低速數(shù)字音頻視頻視頻音頻音頻低速數(shù)字視頻高速數(shù)字視音頻光纜數(shù)字光纜

17、傳輸系統(tǒng)原理視音頻信號經(jīng)過視音頻處置器(由放大、濾波、整形等電路構(gòu)成)的放大、濾波、整形等處置送入信源編碼器，由編碼器將其變?yōu)镻CM脈沖數(shù)字信號，經(jīng)過時分復(fù)用器將多路(兩路以上)低速數(shù)字信號合成為一路高速數(shù)字信號送光發(fā)射機(jī)，進(jìn)展數(shù)字調(diào)制后變?yōu)楣庑盘?；此信號?jīng)過光纜傳輸?shù)焦饨蛹{機(jī)，由光接納機(jī)將光信號變?yōu)殡娦盘?高速數(shù)字視音頻信號)送解復(fù)用器，由解復(fù)用器把一路高速數(shù)字信號分接成多路低速數(shù)字信號，經(jīng)信源解碼器解碼復(fù)原為模擬視音頻信號，再經(jīng)調(diào)制器調(diào)制為電視高頻信號，然后送入用戶分配網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展分配。光纜傳輸系統(tǒng)的主要設(shè)備和器材光纜傳輸系統(tǒng)涉及到許多光器材、設(shè)備，為全面掌握光纜傳輸系統(tǒng)知識，了解這些器材和設(shè)

18、備的性能、作用，是非常必要的。光纖和光纜光纖是導(dǎo)光玻璃纖維的簡稱，是用來傳輸光信號的媒介，它由纖芯、包層和涂覆層等組成。光纜是由多根光纖及加強(qiáng)芯和外護(hù)套構(gòu)成。 光纖的分類11按傳輸光波的方式不同分為多模光纖和單模光纖。光在光纖介質(zhì)中傳播，它的電磁場在光纖中將按一定的方式分布，這種分布方式稱之為方式。單模光纖是指只允許一種電磁場分布存在的光纖。多模光纖是指允許多種電磁場分布方式同時存在的光纖。 2按二次被覆構(gòu)造的不同分為緊包光纖和松套光纖。 3按纖芯折射率分布類型不同分為突變型光纖和漸變型光纖。對多模光纖而言，其傳輸特性與橫截面積上的折射率分布有很大關(guān)系，其折射率分布有突變型和漸變型兩種。光纖的

19、分類24按任務(wù)波長不同可分為如下三類： 短波長窗口光纖：指任務(wù)在0.85m波長的光纖，只適宜于多模光纖。 長波長窗口光纖：指任務(wù)在1.31m或1.55m波長的單模光纖。 雙窗口光纖：對多模光纖，指既能任務(wù)在短波長窗口0.85m，又能任務(wù)在長波長窗口1.31m的光纖；對單模光纖，指既能任務(wù)在1.31m波長，又能任務(wù)在1.55m波長的光纖。光纖的構(gòu)造和用途1光纖的構(gòu)造 光纖是由纖芯、包層、一次覆層和二次覆層組成，纖芯和包層由高純度的二氧化硅組成。 2光纖的用途 1原始光纖芯線：普通作為機(jī)內(nèi)布線用。 2光纖軟線：用于室內(nèi)設(shè)備之間的布線。 3光纖成纜后用于遠(yuǎn)間隔傳輸有線電視信號及通訊等。光纜光纜是由纜

20、芯和護(hù)套兩大部分組成，圖4.3所示為幾種常見光纜構(gòu)造橫截面表示圖。光纜的接續(xù)1固定銜接 1熔融銜接。 2粘接銜接。光纜的接續(xù)2活動銜接 活動銜接器產(chǎn)品有光纖跳線、跳線光纜、尾纖光纜、扇出尾纖。3光纖活動接頭光纜的接續(xù)4光接續(xù)盒、光配線箱、光終端盒光纜的主要技術(shù)目的1光纜傳輸損耗；2色散與帶寬； 3截止波長； 4光纖強(qiáng)度由于光纖中所傳信號的不同頻率成分，或信號能量的各種方式成分，在傳輸過程中，因各自的傳播速度不同而相互散開，引起傳輸信號波形失真，脈沖展寬的物理景象稱為色散。光路器件在對光信號進(jìn)展處置時，需求對光信號進(jìn)展耦合、分配、分支、隔離、濾光、合波、分波等處置，這些功能都由相應(yīng)的器件來完成。

21、光發(fā)射機(jī)、光接納機(jī)及光放大器 7.3 微波傳輸系統(tǒng) 所謂微波，就用于傳輸電視信號來說，是指頻率為970MHz300GHz范圍的電磁波(近年來，人們常用2GHz以上的微波頻段來傳輸電視信號)。而對微波傳輸分配系統(tǒng)而言，它包括多路(多頻道)微波傳輸分配系統(tǒng)和定向微波傳輸分配系統(tǒng)。多路微波傳輸分配系統(tǒng)定向微波傳輸分配系統(tǒng)多路微波傳輸分配系統(tǒng)多路微波傳輸分配系統(tǒng)(稱MMDS系統(tǒng))由發(fā)射部分和接納部分組成。MMDS發(fā)射部分主要包括中頻調(diào)制器、發(fā)射機(jī)、頻道合成器、傳輸饋線和發(fā)射天線塔等幾個部分。節(jié)目源的A/V信號加到中頻調(diào)制器，然后將已調(diào)中頻信號送到MMDS發(fā)射機(jī)中，經(jīng)上變頻器至微波頻段，經(jīng)帶能濾波器后，送給鼓勵放大器和功率放大器，再饋給頻道合成器，將多部發(fā)射機(jī)的信號合成后，經(jīng)傳輸饋線加到發(fā)射天線發(fā)射出去。MMDS系統(tǒng)接納部分的中心是下變頻器，它是采用群變