有线电视光缆传输系统指标及分析与设计.docx

有线电视光缆传输系统指标的分析与设计摘要介绍了有线电视网中AM光缆干线传输综合指标的分析与设计。由于DFB激光器间的非线性有较大差异，故引入了光链路这一参数。当把这一参数引入有线电视光缆干线设计时，可根据有线电视光缆系统不同传输距离、光接点的分配指标和光缆干线传输系统的实际情况，计算光链路损耗，以确定光端设备的选型，从而进一步确定光缆干线传输系统的设计，使得有线电视总系统指标给以保证。关键词AM光纤；光链路损耗；C/N；CTB；CSO；调制指数m中国图书资料分类法分类号TN 943.6The Analysis and Design of Cable Trunk Target in Cable TV SystemSun YouxiangDu ZhitaoJiang YuguoDivision of Science and Technology,Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang，050054AbstractThe analysis and design of AM cable trunk target in close circuit TV system is discussed in the paper.Because of the nonlinear difference of DFB lasers, a parameter called “lightlink” was introduced to make things clear.In order to select the proper type of the lighted apparatus.The lose of lightlink should be decided according to the different transmission distance and the real circumstances of cable transmission system.Once the cable transmission system is correctly established, the TV system index can be guaranteed.Key wordsAM cable;lightlink lose;C/N;CTB;CSO;modulation index m由于同轴电缆传输损耗大，频率响应不平坦以及损耗随温度变化等原因，所以要在系统内串接多级放大器、均衡器、温度补偿或自动电平控制器。但放大器的使用又会导致噪声、频响的不平度和非线性失真沿传输线积累，使得全系统的性能指标逐级下降。且频率越高，问题就越突出。然就目前的技术水平而言，使用具有自动温度补偿方式的放大器的串联级数不宜超过15级，既使使用具有自动电平控制的放大器也不宜超过25级。所以使得同轴电缆系统的最大传输距离限制在了10 km之内。有线电视系统是以行政区域为其规模和界限的，10 km不是它的最大半径。就是说，撇开经济和技术因素，电缆传输的方式未必能实现整个行政区域的覆盖。近几年发展起来的有线电视光缆传输技术，不但使有线电视的覆盖半径成倍地延伸，而且提高了有线电视系统的经济技术指标。由于光缆作为有线电视的干线和超干线传输同电缆相比具有诸多优点，目前其设备、器件的价格也有较大幅度下降。因此，光缆传输在有线电视系统的应用已进入实用阶段。本文就光缆干线传输设计的有关问题和电缆分配系统的相互关系、指标分配、质量等级等方面作一论述。1光纤传输原理和技术指标分析所谓有线电视的光纤传输，就是把有线电视系统内全部射频信号调制成波长为1 310 nm的激光信号，经光纤传输后再还原成射频信号的过程，如图1所示。图1光纤传输CATV原理图光发送机把前端送来的，按副载波残留边带调幅方式组合起来的多路射频电视信号调制成光信号，经光纤传输后，被光接收机解调还原为多路射频电视信号。从光发送机到光接收机之间的通道被称为光链路。有线电视系统内部全部射频信号通过光链路后并不改变自身的形态和相互关系。光路和电路的转换仅是更换不同的载体。光链路的两端是光端机(光发送机和光接收机)，因此光链路的技术指标主要由光端机确定。其主要参数载噪比C/N，复合二次互调比C/CSO，合成三次差拍比C/CTB等与光调制指数m，频道数N和进入光接收机的平均光功率Pr之间有下列关系：(1)(2)(3)C/N载波电平噪波电平比CTB组合三次差拍CSO复合二次互调由(1)式可知，为了获得适当的载噪比，必须选用合适的调制指数并保证接收端的光功率Pr达到设计值；为了降低失真，根据(2)、(3)式就需减少频道数目或选取较小的调制指数，通常m=5%。大型系统的超干线为了达到较高的性能指标，往往采取多纤并用的方法以减少每纤传送的频道数。因此，光纤可以传送几千兆赫的频宽和几百个频道的容量是一回事，光端机经发送和接收能够达到什么样的参数指标又是一回事。因此，评价光端机的技术指标时必须以频道容量和衰减量这两点为前提条件。一般条件是C/CSO60 dB,C/CTB62 dB,C/N48 dB。显然，前两项参数取决于发送端，后一项取决于接收端。2光链路的设计计算表1CATV系统各部分的性能参数(dB)参数前端传输分配终端载噪比C/N52484643复合二次互调比C/CSO61616254合成三次差拍比C/CTB65636354交扰调制比C/CM65634746注：此表参数引自GB50200-94，终端的参数指标就是全系统的指标，由国家标准确定。(CM交扰调制) 本系统采用光传输方式，因此前端的载噪比取决于调制器，交流参数则取决于光发送机，选用适用的设备即可。由图2可知，传输系统的光链路的载噪比取决于链路光功率的损耗。光链路中除了光发送机和接收机外，再没有会产生非线性失真的有源设备，因此，传输系统的交流参数由光链路的一对光端机所确定，显然，它们和前端一样。光链路图是表征光路各种参数的综合图表，也是进行工程设计的依据。图2是飞利浦宽带网络公司MAGNAVOK2150TX/RX光端机的链路图，进行分析计算：图22105Tx/Rx的光链路图表22105Tx/Rx光链路参数频道频宽(MHz)典型输入信号电平(dBmV)CTBCSO4054330+1165626054450+965627754550+86558我们以MAGNAVOX的2105TX发送机和2205RX接收机所构成的光链路为例，进行分析计算。根据图2，表2，2105光端机在550 MHz系统中可传送NTSC标准的77个电视频道，CTB=65 dB，CSO=58 dB，CM=65 dB，而在PAL-D标准时只能容纳60个电视频道，相应的失真指标可修正为CTB=68 dB，CSO=61 dB，CM=68 dB，显然，这些交流参数都超过或等于表1规定的值，不必再计算。需要计算的参数只剩下载噪比一项。查图2，光端机的输入功率不低于4.5 dBm时，载噪比C/N48 dB。换言之，光链路的计算的基本任务，就是使每个光节点的输入功率都大于4.5 dBm。设本系统共有5个光节点，传输长度分别是#1,2 km;#2,3 km;#3,5 km;#4,7 km;#5,12 km。计算直接把光传送到5个节点所需的发送机功率。各光链路所需的光功率按下式计算： (4)式中：Pti输入第i路光纤的功率(dBm)Pr光接收机的输入功率(dBm)，本例Pr=4.5 dBmSi第i路光纤的长度(km)L光的传输损耗，取0.5 dB/km，(包含了光纤的熔接损耗0.1 dB/km)Lo光纤活接头的损耗，取0.25 dBm/个，每根光纤有2个活接头。根据(4)式，可以依次算出6路光纤各需的输入功率：Pt1=4.520.5=20.25=3.0 dBmPt2=2.5 dBmPt3=1.5 dBmPt4=0.5 dBmPt5=0.20 dBm则总的发送功率Pt为：可选用6 mW,即7.8 dBm的发送机。功率利用率为：尚有30%的功率储备。光分路器是可以按不等分功率输出设计制造的，本例可设6分路器(一个备用)。各路的输出功率占总功率(7.8 dBm)的比例为：#6是备用的，若直接传送出去，则比#5(12 km)传得更远。3结论依据本文对有线电视系统光纤干线分析与设计，我们协助河北省电子技术研究所设计了石家庄市栾城县方村乡有线电视光纤干线传输系统。形成以乡政府为中心，将下行多路电视范围以光纤传输方式，分别送达每个村内，组成一个星树型的光缆网。有效解决了同轴电缆网传输损耗大、随温度变化、级数多等造成的频率响应不平和非线性失真沿传输线积累，同轴电缆系统电性能指标较低等诸多不足。有线电视光纤干线传输系统传输距离远，损耗小，具