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音像技术及应用教学课件 ppt 作者周遐 第六章 卫星电视接收系统与有线.ppt.ppt

音像技术及应用教学课件 ppt 作者周遐 第六章 卫星电视接…

希望
2019-09-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

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第六章卫星电视接收系统与有线电视系统第一节概述一、卫星电视接收系统常用名词同步卫星在地球赤道平面距离地面㎞的固定轨道上与地球同步旋转的人造卫星叫同步卫星。电视广播同步卫星具有接收和发送电视信号的功能它接收地面发射台的电视广播调制信号放大后再用另一频率发送回地面的设定区域相当于将电视发射塔移到太空中去理论上可以覆盖三分之一的地面。上行发射站向同步卫星发射信号的基地叫上行发射站。固定式上行发射站具有高增益大口径的定向天线对准同步卫星将调制(多为调频)载波信号送到卫星转发器。移动式上行发射站天线口径一般较小便于移动运输用于实况转播和军事通讯。下行接收站接收同步卫星发射回来信号并处理放大的基地叫下行接收站。通常有单接收站(TVRO)、集体单接收站(MATV)、有线电视(CATV)单接收站等。卫星电视转播站将TVRO站接收解调出的音频、视频信号再调制后送到差转机进行无线发射给用户的基地叫卫星电视转播站。卫星天线发射或接收卫星信号的装置叫卫星天线。卫星天线一般是抛物面微波天线这种天线能将平行送来极其微弱的信号聚焦于焦点的馈源上有很高的增益和极方向性。馈源将卫星接收天线接收的电磁信号收集转变为电压信号的器件叫馈源。它具有极化选择作用与高频头配合以区别卫星播出的同频信号。高频头将馈源送来的GHz(或更高)的信号进行放大并降频到~MHz变为第一中频信号送到卫星接收机处理的器件叫高频头(LNB)。卫星电视系统要求高频头的增益大于dB。卫星接收机将高频头送来的第一中频信号进行放大并再次降频第二中频经放大解调后输出音、视频信号供电视机接收的设备叫卫星接收机。它还能将音、视频信号再调制成某个频道的射频信号。二、卫星电视的基本原理一般地面无线电视台的有效服务半径最大在㎞左右的范围内为了提高覆盖率就必须设置大量的地面电视发射台或差转站即使这样要传送较远距离的电视节目还必须经过众多的地面微波中继站。显然这不仅建造和维修费用大而且由于经过中继站的多次传递和变换信号失真变得严重更为严重的是对于海洋、高山、湖泊、岛屿和沙漠等环境使用上述方法是相当困难甚至是不可能的。采用卫星电视系统是目前解决电视覆盖问题和传输(特别是远距离)高质量电视节目的最好办法。所谓卫星电视系统就是利用地球同步卫星来直接转发电视信号的系统其作用相当于一个空间电视转发站主发射机把电视信号以f的上行频率发射给卫星卫星收到该信号而经过变换和放大以f的下行频率向地球上预定的服务区发射信号。主发射台也接收这个信号作监视用有时也使用可移动的发射接收站(与固定的主发射站情况相似)它可专为某些特定的转播任务服务也可为特殊环境下作接收服务如奥运会、世界杯足球赛的实况转播、在山里收看电视节目等。专用接收站主要是提供收转站和电视台使用对其指标要求高。直接接收的接收站是一种简易的接收系统专供集团和家庭接收使用对它的指标要求不能太高选价便宜。我们可以说卫星电视系统的主要功能就是通过卫星这个空间转播站把主发射台的电视节目向地球上的预定服务区进行播送。为了保证稳定地发送和接收卫星这个空间站的电视信号必须要求卫星相对于地球是静止的。地球自身是以小时分钟秒的时间为周期在自转因此卫星也应以同样的时间为周期绕地球运动即两者的角速度相同或叫同步。而且要求卫星必须在地球赤道的上空这样卫星作圆周运动的离心力与地球对它的引力才可能在一条直线上方向相反大小相等使之保持相对平衡(可以求出同步卫星在赤道上空离地球的最佳距离为㎞)这样从地球上任何一点看卫星都是静止不动的。理论上三颗同步卫星就可以覆盖全地球因此目前世界上在太平洋、印度洋、大西洋上空位置有许多国际通信卫星在转播电视信号和邮电通信。当然也有区域同步卫星它的信号仅为地球上某个区域服务如亚洲一号卫星是覆盖整个亚洲的区域卫星。卫星电视系统有如下特点:()覆盖面积大相对投资少。()采用的载频高频带宽传输容量大。()通道特性稳定图像质量好。()卫星电视的信号很弱对接收天线及设备要求极高。(球面辐射以rsup衰减)由于卫星电视系统所具有的明显优点许多国家都在积极发展卫星电视系统。三、有线电视系统的主要特点有线电视系统是共用一组电视天线(含卫星电视天线)以接收广播电视信号为目的并将信号放大处理后以有线方式将电视信号分送到电视系统中的各个用户。这样就解决了无线接收电视信号由于反射而产生重影的问题改善了由于高层楼宇阻挡而形成电波阴影区处的接收效果。而且不占用非常紧张的无线电空间不干扰其他无线电系统也不容易受其他干扰。在智能建筑中人们并不满足于仅仅接收电视广播这种单一功能而要求它能传送其他信号如自动节目、通信、电脑信息、传输等特别是数字有线电视系统的建设使有线电视系统正在得到广泛应用和不断完善、不断发展、功能极大的提高。因为有线电视系统不向外界辐射电磁波以有线闭路形式传送电视信号所以也被人们称为闭路电视也可称为电缆电视(CableTelevision缩写CATV系统)。四、卫星接收系统的五种基本方式目前卫星电视接收系统按不同的地理条件和不同的应用范围可采用下面几种方式。CATV方式将接收到的卫星电视信号处理后送入有线电视系统这种方式适合于电视台、人口集中的小区、城镇居民区等收视能统一管理。TVRO方式这种方式的特点是一户一个天线可自由收看不同的卫星电视节目随着国家政策的逐步放宽我国会有越来越多的家庭兴建起后花园式的卫星地面接收站。SMARTV方式这种方式是卫星电视公共接收分配系统。其特点是多个用户共用一套卫星电视接收天线电视信号经分配、分支后送到各用户各用户自己配备卫星电视接收机自由选择频道收看本颗星所传送的各套电视节目。卫星电视接收收费系统这种方式是一种发展方向其特点是将接收到的信号加扰后才发送出去用户必须刷卡解码器进行解码后才能收看达到受费管理的功能。太阳能卫星电视接收系统这种方式的特点是利用太阳能给卫星电视系统供电特别适合于交流电没有到达的地区和野外工作人员收看电视节目。五、数字卫星及有线电视数字电视(DigitalTelevision简称DTV)是对模拟电视系统的一次革命全面提高了电视节目传输的可靠性和电视节目的质量提高了信道资源的利用率和发射效率。同时数字电视系统也成为了一个数字信号传输平台还可提供诸如数据广播、视频点播(VOD)、交互式电视(ITV)、多媒体杂志、信息咨询、电视购物等增值业务。目前这场电视技术的革命已席卷了全球在我国正处于普及和发展过程中。目前我国采用的有线数字电视传输标准是DVBC卫星数字电视传输标准是DVBS采用的都是欧洲的DVB标准该标准的主要参数如表-所示。表-欧洲DVB标准电视制式主要技术及特点按照我国数字电视规划时间表年电视广播将全面实现数字化年将停止模拟电视的播出完成从模拟电视向数字电视的过渡。第二节CATV系统的主要设备及主要电缆、光纤一、接收天线l.简介无线电视系统所使用的接收天线除卫星电视接收天线(将在本章第八节讲述)外与一般家用接收天线并无本质区别它接收载有图像和伴音信号的空中高频电磁波使之变为感应电压和电流并经过电缆传输到系统。天线的增益越高其输出的电平就越高系统的信噪比就越好。在信号场强较弱或干扰较大的地区应选用高增益、抗干扰能力强的天线。天线结构应牢靠并有足够的机械强度以承受高空风力负载应选用抗腐蚀、抗氧化重量较轻的材料。.接收天线的分类()按接收信号的不同分可分为卫星电视接收天线、微波传送接收天线和电视台发射信号接收天线。()按接收频率划分电视台发射接收天线大致可分为甚高频接收天线、超高频接收天线和甚高频超高频全频道接收天线等三类。VHF甚高频接收天线有:)VHF宽频带接收天线(~频道)。)VHF低频段接收天线(~频道)。)VHF高频段接收天线(~频道)。UHF超高频接收天线有:)UHF宽频带接收天线(~频道)。)UHF低频段接收天线(~频道)。)UHF高频段接收天线(~频道)。还有UHFmiddotVHF全频道接收天线。由于目前有线电视系统的大力快速发展在城市中自行架设无线接收天线(除卫星电视天线外)的小规模有线电视系统已基本没有所做的有线电视系统都是直接与有线电视台联网所以天线只作简单介绍。二、放大器有线电视信号要送到千家万户就必须有一个庞大的分配网络在这个网络中要保证每个终端有足够的信号电平还必须有各类放大器、混合器、分波器、分配器、分支器等设备和器件。放大器的作用是放大电视信号用于因电视电缆太长而需补偿线路损耗及分配器、分支器的损耗等。放大器有天线放大器、频道放大器、线路放大器、分配放大器等品种分别用于不同要求的场合。.天线放大器天线放大器位于天线与接收机之间。天线放大器常使用于距电视台较远或接收卫星电视信号等信号场强较弱的地方因为天线放大器是用来放大微弱信号的所以也称为低电平放大器。它的目的在于提高接收的信号电平减少杂波干扰。一般规定接收现场的磁场信号场强不得低于dBmuV/m场强可用场强仪测量(这是做有线电视工程的必要仪器)。场强在~dB范围内被视为低、中场强区当信号场强低于dBmuV/m时就应加天线放大器。天线放大器的输入电平为~dBmuV/m时噪声系数较低约为~dB如输入电平太低则噪声系数会大幅增加信噪比下降。天线放大器都用密封的防雨铁(铝)盒封装保护可装在天线杆上或屋顶上一般安装在距天线~m处效果较好。天线放大器由前端箱中的馈电盒供给V或V直流电压可用同轴电缆兼作电源线。天线放大器都设有防雷功能一般内装二极管可以对雷电等强浪涌起削波作用以保护放大器不被损坏。.频道放大器频道放大器位于接收机与电视机之间。频道放大器又分单频道放大器和宽频道放大器。()单频道放大器是用来放大某一频道全电视信号的放大器所以它的带宽只要求满足电视频道带宽MHz就可以了。它在系统的前端增益较高。它的自动增益控制一般是将输出信号的一部分由定向耦合器耦合起来经过适当的处理后送到放大器去提高增益。()宽频道放大器是把几个天线接收到的各频道信号经过混合器后一同放大。特点是频道范围宽节省了放大器的个数但是要求输入的各频道信号强度相差不要太大。当用户很多范围较大时线路损耗较大可用线路放大器提高增益。宽频带放大器的增益用最高频道的增益来表示。增益一般在dBmuV最高dBmuV以上。优良的放大器还有自动增益控制功能。常用简单的平均值式AGC电路即从放大器的末级经过定向耦合器取出一部分信号进行高放检波滤除高频成分得到平均值然后通过直流放大后去控制放大器的增益通常是控制放大器的第二级。这种控制一方面可以得到比较大的增益调整量另一方面又不会因自动增益影响放大器的各项指标。.干线放大器(线路放大器)干线放大器位于电视信号分配前的主干线上。干线放大器是用来放大补偿干线上的能量损耗的这种放大器也称为线路放大器。它的最高频道的增益一般为~dB。有时在干线上用多个放大器与电缆串接所以干线放大器应具有自动增益控制的功能。.分配放大器分配放大器位于电视信号分配网络之前或网络中。分配放大器是为了提高信号电平以满足分配器和分支器的需要电平而设置的放大器它是宽频带高电平输出的一种放大器它的输出电平约为dBmuV。分配放大器的增益是指任何一个输出端的输出电平和输入电平之差(dB值)。.线路延长放大器线路延长放大器是用于补偿支干线上分支器的插入损耗及电缆损耗的放大器。它只有一个输入端和一个输出端常常安装在支干线上而它的输出端不再有分配器所以线路延长放大器的输出电平一般只有~dBmuV。该种放大器一般位于分配网络的末端。国家标准对放大器性能的要求参见表mdash~表mdash。三、混合器与分波器.混合器在CATV系统中常常需要把天线接收到的若干不同频道的电视信号合并为一个再送到宽频带放大器中去进行放大。混合器的作用就是把几个信号合并为一路而又不产生相互影响而且能阻止其他信号通过即滤波型混合器。混合器也可以把多个单频道放大器输出的不同频道的电视信号合为一路再传输到各电视用户供选用使用中混合器有VHF/UHF混合、VHF/VHF混合、UHF/UHF混合、专用频道混合等四种形式。.分波器分波器与混合器的作用相反它是将一个输入端的多个频道信号分解成多路输出每一个输出端覆盖着其中某一个频段的器件。把混合器的输入及输出端反过来使用就成了分波器所以一般混合器与分波器是通用的关键是看怎样接入系统。以上介绍的都是无源混合器。另有一种有源混合器电路是由混合与放大两部分组成是非线性有源电路这种混合器就不能反过来使用。对于二混合器通常也可以用二分配器进行混合来代替。国家标准对混合器主要性能的要求参见表mdash。表mdash频道型天线放大器(GBmdash)表mdash宽带型天线放大器(GBmdash)表mdash宽频带放大器(包括频段放大器)(GBmdash)性能指标注:标称增益和最大输出电平应当合理组合以免输入电平过高或过低。(它们在表中不是一一对应的)表mdash频带放大器(GBmdash)性能指标注:标称增益和最大输出电平应当合理组合以免输入电平过高或过低。第项指标仅适合于具有AGC功能的放大器表mdash混合器主要性能指标(GBmdash)注:有频道输入的滤波器式混合器FM频段宽度可适当压缩。四、分配器在有线电视系统中分配器是用来分配高频电视信号电能的一种装置。其作用是把混合器或放大器送来的信号电平均匀分成若干份送给几条干线向不同的用户区提供电视信号并能保证各部分都得到良好的匹配同时保持各传输干线及各输出端之间的隔离度避免相互干扰(因为电视机本身的振荡辐射波或发生故障产生的高频自激振荡信号会对其他输出接收机都有影响所以要求隔离度在dB以上)。分配器本身的分配损耗约为dB频率越高损耗也越大在UHF超高频段约为dB。使用中按分配器的分配端数目分为二分配器、三分配器、四分配器及六分配器等最基本的是二、三分配器其他分配器是它们的组合有现成的产品也可根据需要自行进行组合使用。例如四分配器可以用三个二分配器组成六分配器可以由一个二分配器和两个三分配器组合而成。.二分配器二分配器的组成和工作原理如图mdash、图mdash所示。它要求分配器的输入及输出阻抗都是OmegaT是匹配变压器它构成阻抗匹配电路分配变压器T和电阻R组成分配电路。电视信号从A端输入经过变压器T之后到Q点再经分配变压器T平均地将信号能量分配给两个输出端B和C达到分配电视信号的目的。.三分配器三分配器的工作原理如图mdash所示T是匹配变压器T、T、T是分配变压器把从A端输入的电视信号均等地分配给B、C、D三个输出端。分配器按其适合于工作的频率划分有VHF频段分配器和UHF频段分配器。按安装场所划分有户内型和户外型。任何一种分配器反过来都可以当作宽频带混合器使用(但是选择性差抗干扰能力比带通滤波型混合器弱)也就是把输入与输出端互调使用而且可以在VHF或UHF频段工作在其输入端对频率不受限制。国家标准对分配器主要性能的要求如表mdash所示。图mdash二分配器的组成图mdash二分配器的原理图mdash三分配器工作原理图.分配器型号含义分配器型号含义如下:理想的二分配器的衰减约为dB实际使用中多在~dB左右理想的四分配器衰减为dB实际多为~dB左右。分配器的频率范围应包含~MHz。表mdash分配器主要性能参数(GBmdash)五、分支器分支器的功能是在高电平馈电线路传输中以较小的插入损耗从干线上取出部分信号分送给各用户终端。常用的是二分支器和四分支器。分支器的工作原理如图mdash所示。分支器通常由变压器型定向耦合器和分配器组成。变压器型定向耦合器的功能是以较小的插入损耗从干线取出部分信号功率经过衰减以后由分配器分配输出。图mdash分支器工作原理图国家标准对分支器性能的要求如表mdash和表mdash所示。二分支器的损耗通常有dB、dB、dB、dB、dB、dB等四分支器的损耗通常有dB、dB、dB、dB、dB、dB等。其作用是通过设计各楼层用不同的分支损耗以达到使各层楼的电视终端都能得到理想的基本一致的电平信号分支器本身的插入损耗是很小的约为.~dB左右。表mdash分支器主要性能参数(GBmdash)注:全频道的按最高频率点测量。在分支器的指标中反向隔离度也称反向衰减或反向损失是指当分支器出现无用信号倒流时则在输出形成干扰。反向隔离度越高越好表示抗干扰能力强。分支器的工作频率范围要求与分频器完全相同其种类也与分配器相似。表mdash一分支器和串接单元主要性能参数(GBmdash)分支器在接入CATV系统后会有插入损耗用字母Kch表示。它是指从分支器的输入端输入的信号电平转移到输出端后信号的损失如图-所示。分支器型号含义如下:输入损耗:表示损耗dB表示损耗dB。图mdash中电视信号从A端进入分支器从主干线B端输出C是分支端输出。大部分信号是从B输出小部分分给C端输出至用户插座。在一分支的支路输出端接上二分配器就可成二分支器接上四分配器就可成为四分支器。分支器的频带宽度应为~MHz当考虑到UHF频段时则带宽应为~MHz。分支器的插入损耗如果输入、输出电平分别用电压和表示则图mdash例某CATV系统中的一个分支器线路如图例mdash所示。从放大器送来的电视信号电平为dBmuV已知电缆支线SYVmdashmdash长度均为m干线SYVmdashmdash长度均为m其损耗为dB/m。二分支器的插入损耗是dB分支衰减是ldB。求A点的电平是多少解:六、用户插座用户插座是用户电视机得到有线电视信号的插座对用户电平一般设计在(plusmn)dBmuV安装高度一般距地面m或m与电源插座相距不要太远。它是用户唯一能看得见的CATV系统器件颜色要协调美观在用户插座面板上有的还安装有接收调频广播的插孔(FM)电视插孔用TV指示。七、串接单元串接单元又称一分支器或分支终端器它一般与用户插座合为一体。它在系统分配网络中是一个、一个串入支线中的故称一分支器。它的特点是价格低安装方便可靠性往往不如分支器系统。串接单元还有一种称为二分支串接单元也称二分支终端器。它本身自带一个插座还能分出一路接另一个用户插座。实际应用中应注意:一分支器不宜串联很多它的输出、输入端不能接反电气概算定额中它和用户插座的单价基本一样。八、频率变换器、电视调制器、避雷器频率变换器、电视调制器、避雷器的主要性能参数见表mdash~表-。表mdash频率变换器性能参数(GBmdash)表mdash电视调制器性能参数(GBmdash)表mdash高频型避雷器性能参数(GBmdash)表mdash避雷器性能参数(GBmdash)九、同轴电缆.同轴电缆的作用同轴电缆是有线电视系统中使用最多的重要电缆它的作用是在CATV系统中传输电视信号。同轴电缆由同轴的内外两个相互绝缘的导体组成最外边有绝缘保护层。内导体多为单股实心铜导线外导体为金属(铜)编织网作屏蔽网。内外导体之间充有高频绝缘介质外面是塑料保护层。目前常用型号有SYVmdashmdash、SYVmdashmdash、SYVmdashmdash等前者用于干线后者用于支线。定额中还有一种被称为藕芯的同轴电缆由于这样电缆损耗较大有一定的缺陷目前已很少使用。同轴电缆型号中的mdash、mdash、mdash是指屏蔽网内的直径为mm、mm、mm其他类推。.同轴电缆的特性阻抗同轴电缆的阻抗可用下式计算式中Dmdashmdash铜网的内径(mm)dmdashmdash芯线的外径(mm)epsilonmdashmdash导体间绝缘介质的介电常数。上式表明同轴电缆的特性阻抗与导体的直径、导体的间距及绝缘材料的介电系数有关而与馈线的长度、工作频率以及馈线终端负载的大小等因素无关。例如SYVmdashmdash、SYVmdashmdash的铜网(屏蔽网)内径分别为mm和mm芯线的外径分别为mm和mm为计算它们的特性阻抗。SYVmdashmdash:SYVmdashmdash:我们都称它们的特性阻抗为Omega。同轴电缆的优点是电视信号衰减较小温度系数较小抗干扰能力强即尽可能不接收杂散的干扰信号机械弯曲特性好价廉。另一种电视电缆是扁平馈线即SBVD型Omega扁平馈线其损耗大MHz信号通过m长的这种馈线将衰减一半左右。若使用这种馈线还需加阻抗变换器(OmegaOmega)故不常使用。对于同轴电缆的基本要求是损耗要低即对CATV系统内的电视信号衰减要小传输效率要高。衰减常数随电缆的长度、信号频率的增大而增加随线芯的线径增加而减少。因此设计时应合理布局。如果忽略电缆介质材料及结构上的不均匀性的影响在工程计算时可近似认为同轴电缆在某一频率(MHz)下的衰减常数为:式中amdashmdash电缆在MHz时的衰减常数(dB/m)fmdashmdash计算频率(MHz)。CATV常用同轴电缆的类型与特性见表mdash、表-、表mdash和图-。表mdashCATV常用同轴电缆的类型与特性表mdashCATV常用同轴电缆的只要参数表mdash某厂的SYKVmdash型产品性能图mdashSYKVmdash型电缆的衰减常数十、光纤传输.光纤的特点同轴电缆传输对于短距离是完全可行的效果也非常好但随着传输距离的增加电缆传输损耗增大(特别是对于超高频信号)。同轴电缆长距离传输中还必须使用一连串放大器其结果必将影响到系统的信噪比(噪声的累积)、频率响应下降等传输质量难以保证。通常在保证系统指标的前提下同轴电缆作干线传输时其最大距离不应超过km左右且干线放大器的个数也不要超过个。为了解决超长干线传输的问题目前一般都采用光缆传输的方式。光纤传输具有损耗低、频带极宽的显著特点其平均衰耗小于dB/km(几乎是目前最好的同轴电缆的百分之一)且光缆安装方便不受电磁干扰可提高系统的可靠性改善信号质量使信号高质有效地传输到用户端。.光缆CATV系统方案与传输方式光缆CATV系统方案一般有三种一是光缆与同轴电缆混合方式即主干线用光缆传输分配系统用同轴电缆。二是全光缆系统即从主干线到分配系统全用光缆。三是光缆HUB方式(按需要方式)该方式基本上是全光缆系统所不同的是增设有中继站。光缆传输方式又分为模拟传输和数字传输两种。模拟传输还可分为AM光缆传输方式和FM光缆传输方式。数字传输有很多优点目前正在普及推广。()AM光缆传输方式这种方式是直接按副载波残留边带方式组合起来的多路射频信号去调制光源经光缆传输后的光波再被光接收机的光检测器还原为多路射频信号是一种残留边带调幅的方式这种方式的优点是简捷和传输容量大经光接收机还原出来的信号可以直接通过同轴电缆送到用户而不须经过任何转换。因此目前国内外光缆CATV网络主要是采用这种传输方式。但该方式对光源要求高为了达到一定的载噪比和交互调比光源必须具备功率大、线性好、光谱纯和频带宽的特点。()FM光缆传输方式这种方式是将多路视频、音频信号先分别对不同的频率的副载波调频后混合起来再去调制光波的强度经光缆传输后的光波先被光检测器还原为多路调频信号然后分路恢复出视频和音频信号。该方式的优点是接收机灵敏度高传输距离远。缺点是调频制式与现在电视接收机不兼容必须经过FM/AM转换才能变成调幅射频信号传输给用户。另外调频波占有带宽是调幅波的四倍以上所以传输频带受到一定的限制。()数字光缆传输方式这是一种差分脉冲编码调制技术把视频、音频信号调制成数字化然后用数字信号去调制光源强度的传输方式。随着科学技术的发展和成熟这是一种很有前途的方式。.光缆CATV传输系统的设计光缆CATV传输系统设计与同轴电缆传输系统一样主要是根据传输节目数量、系统质量等级、线路长度和网络布局以及线路敷设方式、技术条件等进行综合考虑。设计中同时也要兼顾到实用性、经济性和今后的发展等以期得到较好的性能价格比。()确定传输方式及工作波长)传输方式的选择。光缆CATV系统的传输方式有模拟和数字传输方式考虑到我国目前CATV实际情况多数是用光缆做主干线传输信号所以一般选用与目前同轴电缆CATV系统兼容的单模调幅残留边带(AMmdashVSB)传输方式。以后根据发展情况再向全光缆数字传输系统过渡。)系统波长的选择目前光缆系统选用的波长lambda=mum和mum其模式有多模和单模。综合多种因素一般工程上多用mum的单模光缆。之所以选用该波长首先是损耗小(dB/km)这对延长传输距离提高系统指标有着重要意义。其次是目前有关波长的光发射机、接收机等器件比较成熟。()选择光缆的结构光缆结构分为:层绞式、骨架式和束管式等芯线有单股和多股。光缆结构的选择要依据总体网络布局路由和敷设方式来选择适合于自己网络要求的结构规格另外光缆芯线有股数的选择要注意留有足够的备份和多功能的应用等余地。()光端机的选择在光缆传输系统中的核心设备是光端机即光发射机和光接收机。它们的性能和质量的好坏直接影响到系统传输质量和传输距离。光端机的选择为了满足系统指标的使用要求要依据下列原则对光端设备进行综合考虑:)各项电性质指标包括视频的几项重要指标、伴音指标和传输容量等。)为了保证上述电性能指标所要求的光路指标根据光发射机的发射功率(入纤功率)和光接收机的接收灵敏度核算是否满足线路的光损耗。)外部使用条件主要考虑对供电的要求和环境条件的要求等。根据总体技术要求工程中要选择技术指标高可靠性好维护方便适合于安装环境的光端机同时还要兼顾到经济性。一般情况下光端机除了电气指标符合技术标准外很重要的mdash个光学指标就是光发射机的输出功率要大于-dBmW并且光接收机的灵敏度要高于-dBmW。()光缆CATV传输系统的网型选择光缆有线电视传输系统的网型基本可分为两大类:)前端mdashmdash光缆干线传输mdashmdash光缆分配系统。)前端mdashmdash光缆干线传输mdashmdash同轴电缆分配系统。第一种为全光缆系统第二种实质上是利用光缆作点对点的干线传输信号。目前由于设备器材昂贵和技术上的难度等因素全光缆系统在国内还未普及。当然随着形势的发展技术上的进步全光缆是发展的趋势尤其是多功能的应用唯有全光缆系统才能完成。第二种方案对于我国目前CATV系统的实际情况对于远距离传输系统是一种较为理想的方案在设计时我们应该优先考虑。.光缆CATV系统的技术指标在光缆CATV系统中视频、音频技术指标要求可参照ldquo电视节目短程光缆传输系统技术要求(GYmdash)rdquo进行。目前采用的光缆mdashmdash同轴电缆混合型的技术指标要求和分配原则基本上只要考虑到光缆的特性就可以了。CATV传输光缆系统的部分指标参见表mdash。在考虑指标分配时光缆干线末端(光节点)值一般的经验值为信噪比C/NgedB光路损耗(AMmdashVSB)ledB。若光缆节点值不满足上述经验值的要求要重新设计光缆干线和指标分配。表mdashCATV传输光缆部分指标注:超干线一般指传输距离在㎞以上的干线。第三节CATV系统的分类、组成与频道有线电视(CATV)系统是一种有线分配网络因此在这个网络中配备一定的设备就可以同时传送调频广播可以转播卫星电视节目还可以配备电视摄像机经过视频信号调制器进入系统构成保安闭路电视配上电视放像机还可以自办电视节目等因而在智能建筑中得到广泛应用。随着双向电视传送技术的进步和各种信息技术的迅速发展有线电视系统必将走出电视信号的单一传输形式而成为社会的信息交换网络。一、CATV系统的分类.按系统规模大小分类)大型系统:终端户以上也叫A类系统。)中型系统终端~户也叫B类系统终端~户也叫B类系统。)中小型系统:终端mdash户也叫C类系统。)小型系统:终端户以下也叫D类系统。.按工作频率分类按传输的工作频率不同可分为全频道系统、MHz邻频传输系统、MHz邻频传输系统、MHz邻频传输系统和MHz邻频传输系统参见表mdash。表mdash按工作频率分类的CATV系统二、CATV系统的组成有线电视系统一般由前端、干线和分配分支三个部分组成如图mdash所示。图mdashCATV系统的组成.前端部分前端部分包括电视接收天线、UHF-VHF变换器、频道放大器、导频信号发生器、自播节目设备、调制器、混合器以及传输电缆、接插件等有的系统还有卫星电视接收设备。CATV系统的前端部分主要有以下作用:()将各种天线接收到的各种频道电视信号分别变到一定电平然后经混合器混合后送入传输干线。()必要时将某一频道的电视信号变换成另一频道的信号然后对这一频道的信号进行第()点的处理。()向干线放大器提供用于自动增益控制和自动斜率控制的导频信号。()将自播节目通过调制器后成为某一频道的电视信号后送入混合器。()将卫星地面站接收的电视信号也和自办节目一样通过调制器后成为某一频道(或某几个频道)的电视信号再送到混合器相应的输入端。()将各频道电平大致相等的电视信号混合成一路送入干线进行传输。.干线部分干线是指在室外将前端部分的电视信号进行远距离传输的线路它可以把一个信号中心与较远的几个接收群联结起来。干线越长信号的衰减便越大。随着环境温度的变化电缆的衰减量也会变化。为了保证末端信号有足够的电平需要加入干线放大器以补偿传输过程中电平的衰减。电缆对电平的衰减还与传输的信号频率有关衰减量基本上与信号频率的平方根()成正比。因此传输干线上还应设置均衡器来补偿频谱特性(干线放大器的自动斜率控制特性也可补偿部分的频谱特性)确保干线末端的各种频道信号电平都基本相等。.分配分支部分CATV系统的分配分支部分主要包括分配放大器、线路延长放大器、分配器、分支器、支线和输出终端(用户座)这一部分的主要作用如下:()将干线送来的信号放大到足够分配的电平在CATV系统中用信号的电压值与标准电压(以muV或mV)之比的分贝数来表示信号强度记作dBmuV或dBmV。干线电缆的输出信号通常只有~dBmuV考虑到线路损耗和信号分配的需要因而要进行适当的放大分配放大器和线路延长放大器就可以起到这种作用。信号的强度可用一种叫做场强仪的仪器进行测量。()向所有用户提供电平大致相等的信号信号电平太低信噪比不够接收机屏幕上就会出现雪花点图像模糊不清背景也会出现杂乱无章的干扰信号。输入接收机的信号电平太高则会在接收机内产生交扰调制。送入用户终端的信号电平应在dB左右。()由于CATV系统各部件输出端具有隔离特性因而各接收机之间互不干扰。()借助于部件输入、输出端具有的隔离特性可以保证系统和接收机之间具有良好的匹配。现代智能建筑中有线电视将成为一个综合性、多功能的信息服务系统工程它所具备的功能将有:双向通信、传递可视电话、进行图文传输、进行单路载波电话通信电视购物、股票交易、防盗监视报警、传递各种信息并可以家用终端进行电脑联网(宽带网)。未来的有线电视系统将朝着大型化、多功能化的方向发展成为社会信息的重要传播媒体和手段。随着ldquo信息高速公路rdquo的发展多媒体技术的应用使有线电视系统具有更加广阔的发展前景。我们今后在设计CATV系统时一定要注意新技术、新功能的采纳和应用。三、数字有线电视系统随着电视技术的不断发展目前数字有线电视系统已经在大规模普及下面对数字有线电视系统的基本组成和原理进行一些介绍。.系统结构我国有线数字电视传输系统目前所采用的是欧洲的DVBC标准具体技术参数见表-该系统的整体结构如图-所示。图-数字有线电视系统结构图整个系统由前端系统、干线传输系统和用户分配系统三个部分组成。前端系统的功能与卫星电视类似只是最后经过放大的信号不是发送到卫星而是送入有线传输网络。干线传输系统的功能是把前端输出的电视信号高质量地传输给用户分配系统同时还将系统末端的回传信号传输给前端干线传输的主要传输介质是同轴电缆和光纤。用户分配系统是有线电视系统的最末端其任务是把从干线传输系统传来的电视信号比较均匀地分配给千家万户。.QAM调制技术QAM即正交幅度调制是在QPSK调相的基础又加入了调幅也就是一种调幅调相结合的调制技术。由于它把载波相位数量增加同时在同一相位上还可调幅因此调制效率很高。QAM的矢量图及其调制原理如图-和-所示。在图-中我们可以看到这是一个QAM的调制信号利用调幅和调相结合靠一个载波就可传送种状态的调制信号因此调制效率很高。QAM的调制原理如图-所示我们可以看到需传送的串行数字电视信号首先通过串并转换器转换成为路速率为Rb的并行信号通过L电平变换器将信号电平变换为RblogL经过低通滤波器LPF后分别与两个正交的载波相乘再相加后就可产生调制数为m的QAM调制信号。QAM调制的调制效率高但抗干扰能力相对较差因此广泛运用在干扰相对较少的数字有线电视系统中。图-QAM调制星座图图-QAM调制原理图四、电视频道的基本概念分贝概念的应用分贝数(dB)是一个数学概念由于引入了这个概念给系统的计算带来很大的方便。在CATV系统里由于信号在传输过程中有增益量、衰减量这本是倍数概念即乘、除法但是即使是最简单的系统对信号电平的计算采用乘、除法都将是十分复杂的。引入了ldquo分贝rdquo这个概念后将复杂的乘、除法化简为加、减法大大简化了计算因而对工程设计有着十分重要的意义。在计算时要给出一个参考电平在CATV系统内的参考电平规定:)对电场的表示。定为dB=lmuV/m俗称dBmu/m。)对输入、输出电平的表示。定为dBmu=lmuV俗称dBmu即lmuV电压为dB那么muV电压为lg=dBmu。)对增益和衰减的表示。dB=dB为正值表示为增益若则dB为负值故为衰减。对增益和衰减而言它是一个比值故只能用dB而不能用dBmu。根据对数原理我们可看出对于电压增益dB为倍即dB值=若=则dB=g=。对于功率增益dB为倍即:dB值==引入dB值后对于一个系统的计算就只要运用加、减法的运算即可以了。例如一个系统输入为dBmu经过dBmu的衰减又经过一个增益为dBmu的放大器其最终输出电平为dBmumdashdBmudBmu=dBmu场强的有关知识()场强场强的全称是电磁场强度是衡量空中传播电磁波强度的一个物理量用表示其单位为muV/m取对数表示时则为dBmu/m。某一点的场强是指有效长度为lm并处于谐振的半波振子天线感应出的电压数值即为该点的场强。如lm长半波振子在谐振时感应出的电压为muV供给馈线该点的场强即为muV/m如换算成分贝值则为lgdBmuV/m。要注意场强与天线输出电平的区别场强是描绘空间电磁场强度的一个量纲其单位是dBmuV/m或muV/m空间某点一旦确定则该点场强就基本确定(当然还与气候条件有关)。而天线输出电平则有所不同尽管天线架设点确定但使用天线不同其天线的输出电平也不同它的单位是dBmuV或muV。另外还要注意一个概念并不是使用任何半波振子天线感应的空间某点的电压值就是该点的场强值而必须是lm长的半波振子。因此任何半波振子感应的电压值必须加上该波长修正值才为其真正场强值。因此用场强仪测量指示的场强值还要加一修正值其数值可查修正值表(场强仪一般都配有修正值表)最后得真实场强。()场强与距离的关系自由空间的电场强度公式为:式中mdashmdash发射天线有效辐射功率(W)mdashmdash发射天线与接收天线之间的距离(m)。考虑到地面反射影响的电场强度公式为:式中mdashmdash发射天线和接收天线的高度mdashmdash发射天线工作波长。由上述公式可以计算出场强与距离的关系与的关系不是简单单调衰减而是有规律的起伏这就是受地面反射的影响也就是说场强随距离增长而减弱的关系是要经过某一定距离后才是单调的此距离又随信号频率的增高而加长。在近距离内有时离发射台近的点比远的点场强反而弱这就是地面反射影响所造成的。实际上由于高层建筑的乱反射这种规律性又有所破坏因此场强值应以实测为准。()场强与接收天线高度的关系由前面公式可看出在确定功率、距离、发射天线高度及工作波长后接收天线高与场强有如下关系:①随着接收天线升高场强值从小到大又从大到小再从小到大起伏变化(类似正弦函数)。②距离d越近场强起伏变化的次数越多距离越远变化次数将减少。③在此起伏变化中出现了极大值与极小值。④场强随高度增加而增加的关系是在距离较远时才成立在近距离时接收天线架高该点场强可能反而减弱这种现象在高频道尤为突出。因此在近距离内天线并不是架得越高越好有一个最佳值只有在远距离时尽可能架高天线可以获得更高场强。这是我们工程中应注意的实际问题。()墙壁对场强的影响我们前面所讲述的是室外场强情况当电磁波通过建筑物时大部分将被反射回去只有很少一部分穿过墙壁如电磁波通过一道砖墙时将减弱到/~/(对muV/m单位而言)换算成分贝值约衰减~dB假设某处室外场强为dB则室内场强则只有~dB。又如电磁波通过一道大模板墙时将减弱到/~/约衰减~dB假设此地室外场强为dB则室内场强便只有约~dB。所以将电视机放于屏蔽笼内接收效果很差(有线电视系统就能很好解决这个问题)。根据经验一般可以将高层建筑上面部分的场强视为室外场强的/(衰减=gdB)底部几层的场强则视为室外场强的/(衰减=lgdB)。如果有窗户对着发射天线则其影响程度要小些。在高层建筑的背面会形成场强很弱的阴影区一般阴影区为楼高的~倍。我国电视频道的划分电视频道的划分各个国家或地区有所不同因为采用的制式不一致。我国采用的视频带宽为MHz因此在电视频道上规定每MHz为一个频道所占的频带。伴音载频和图像载频相隔为MHz。目前已规定在ldquoIrdquo频段划分个频道ldquoⅢrdquo频段划分个频道ldquoⅣrdquo频段划分个频道ldquoVrdquo频段划分个频道。总共在甚高频(VHF)频段内有个频道在超高频(UHF)频段内有个频道。ldquoⅡrdquo频段划分给调频广播和通信专用频率波段在~MHz具有一段与V频段交叉(V频段带宽~MHz)应引起注意。无线电波波段分类及各波段的主要用途及传播方式见表mdash和表mdash。我国电视频道划分详见图mdash和表mdash所示。表mdash电波波段的分类表表mdash各波段的主要用途及传播方式表图mdash电视频道配置图表mdash我国电视频道划分表

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