大学课程设计-HFC课程设计.docVIP

课题一：HFC网络技术指标的分配一、任务：按照国家标准和行业标准规定，参照HFC网络典型860MHz系统设计和指标分配规律，具体对CNR、CTB和CSO三大指标在前端、两级光纤链路和同轴电缆传输网之间进行合理的分配，并留出1dB的余量。二、设计要求：我设计的系统大概覆盖范围是前端周围15km的一个区域。前端一共传66套节目，其中模拟电视节目30套，数字电视节目36套，这其中包含卫星节目，自办节目以及省SDH网络传输的节目。前端通过混合器输出到光发器经由分光器输出各个光节点，每个光节点带一个小区，小区规模不大。根据这样的要求设计，具体指标设计如下：三、系统分配指标HFC指标CNRCTBCSO额定(%)指标(dB)额定(%)指标(dB)额定(%)指标(dB)国标435454设计标准445555规律功率叠加算术叠加减算的算术叠加表1.1 系统指标表具体分配指标如下：HFC指标CNRCTBCSO额定(%)指标(dB)额定(%)指标(dB)额定(%)指标(dB)前端205210751070光链路205228663462分配网络604662595660合计10044.110055.610055.5表1.2 具体指标分配表二、具体计算过程：1、前端指标分配（1）前端CNR分配初步设定前端CNR的占比为20%，根据公式44-10lg20%=52dB，算出前端的CNR=52dB。a) 前端CTB分配初步设定前端CTB的占比为10%，根据公式55-20lg10%=75dB，算出前端的CTB=75dB。b) 前端CSO分配初步设定前端CSO的占比为10%，根据公式55-15lg10%=70dB，算出前端的CSO=70dB。2、光链路指标分配a) 光链路CNR分配根据指导书上要求光链路的CNR=50dB，取52dB，根据公式44-10lga=51dB,算出a=20%。b) 光链路CTB分配根据所选设备要求光链路的CTB=65dB，取66dB，根据公式55-20lga=66dB，算出a=28%。c) 光链路CSO分配根据指导书上要求光链路的CSO=61dB，取62dB，根据公式55-15lga=62dB，算出a=34%。3、分配网络指标分配a) 分配网络CNR分配 分配网络CNR所占份额为1-20%-20%=60%，根据占比公式算出CNR指标为46dB。b) 分配网络CTB分配分配网络CTB所占份额为1-10%-28%=62%，根据占比公式算出CTB指标为60dB。c) 分配网络CSO分配分配网络CSO所占份额为1-10%-34%=56%，根据占比公式算出CSO指标为61dB。总结C/N=-10lg(10-(C/N)/10) C/CTB=-20lg(10-C/CTB/20) C/CSO=-15lg(10-C/CSO/15)根据上述指标分配和相应的合计公式算出CNR、CTB和CSO的合计分别为：44.1dB、55.6dB和55.5dB，均符合设计标准。课题二：前端系统设计任务：传输节目套数为30套模拟电视，36套数字电视节目这次课程设计860MHz系统，包模拟电视和数字电视输出。主要内容： 1.信号源卫星节目：主要接收亚洲3S卫星和中星6B卫星的电视节目。本地节目（省、市SDH）杭州市电视节目： HTV-1综合频道、HTV-2西湖明珠频道、HTV-4影视频道、HTV-3生活频道、HTV-5少儿频道、HTV-6导视频道浙江省电视节目：浙江电视台钱江都市频道、浙江电视台民生休闲频道、浙江电视台经视、浙江电视台教育科技频道、浙江电视台影视娱乐频道。 2.频率配置原则频道配置原则:从信号源能够提供的所有节目中作出合理规划,优选出一批信号质量好.节目内容丰富的开路或卫星电视节目,一定不要把信号很弱.接收效果较差的节目注入到有线电视系统中.自办节目开办的频道数量应视节目制作能力和资源丰富程度而定.为了避免出现前重影和同频干扰,应避开当地强开路电视信号所使用的频道.同样,也应避开当地调频广播的干扰. 有线电视系统的波段划分如下表波段频率范围MHz业务内容波段频率范围MHz业务内容R5-65上行业务FM87-108广播业务X65-87过渡带A108-1000模拟电视、数字电视、数字业务 模拟电视节目安排在111550MHz频率范围内，数字电视节目安排在550MHz以上的频道内（每频道传6套数字电视节目）。由于有足够频道可供选择，因此应该按本地实际情况尽可能优选出被干扰较小的频道进行节目编排。尽量不使用与航空导航、通信业务频率重叠的频道，如Z-1(111119MHz)、Z-21(327335MHz)、Z-2、Z-3和Z-4等。尽量避免使用可能受固定、移动通信业务干扰的频道，比如Z-5、Z-6、Z-15、Z-22Z-27等3.设备选择：为提高信号质量，前端设备的选型非常重要。选择前端设备应遵循高质量、高效益、高性价比。卫星接收机选用PBI DVR1000工程专用卫星数字电视接收机，视频输出电平1.0V20mVp-p，音频信噪比70dB。调制器选用PBI 2500MB-860标准型860MHz多制式固定频道邻频调制主机，采用中频调制，860MHz以内邻频传输，采用高可靠性中频残留边带声表面波滤波器，带外寄生输出抑制度大于 60dB，视频信噪比55dB，音频信噪比57dB。编码器用泰德公司的E5780 HD编码器，SNR60dB。模拟电视频道配置表频道节目号节目名称频率范围（MHz）节目来源备注Z-71浙江卫视159.0167.0中星6B垂直极化(V)DS-62上海东方卫视167.0175.0中星6B水平极化(H)DS-73福建东南卫视175.0183.0中星6B水平极化(H)DS-84湖南卫视183.0191.0中星6B水平极化(H)DS-95CCTV高清191.0199.0中星6B垂直极化(V)DS-106中国教育电视台-1199.0207.0中星6B水平极化(H)DS-117江苏卫视207.0215.0中星6B垂直极化(V)DS-128天津卫视215.0223.0中星6B垂直极化(V)Z-89北京卫视223.0231.0中星6B垂直极化(V)Z-910重庆卫视231.0239.0中星6B垂直极化(V)Z-1011安徽卫视239.0247.0中星6B垂直极化(V)Z-1112甘肃卫视247.0255.0中星6B垂直极化(V)Z-1213山东卫视255.0263.0中星6B垂直极化(V)Z-1314山西卫视263.0271.0中星6B垂直极化(V)Z-1415河南卫视271.0279.0中星6B垂直极化(V)Z-1616华娱卫视287.0295.0亚洲3S水平极化(H)Z-1717阳光卫视295.0303.0亚洲3S水平极化(H)Z-1818宁夏卫视303.0311.0中星6B垂直极化(V)Z-1919陕西卫视311.0319.0中星6B垂直极化(V)Z-2020江西卫视319.0327.0中星6B垂直极化(V)Z-2821河北卫视383.0391.0中星6B垂直极化(V)Z-2922湖北卫视391.0399.0中星6B水平极化(H)Z-3023青海卫视399.0407.0中星6B水平极化(H)Z-3124內蒙古卫视407.0415.0中星6B水平极化(H)Z-3225四川卫视415.0423.0中星6B水平极化(H)Z-3326浙江钱江都市频道423.0431.0省SDHDS3适配器Z-3427浙江民生休闲频道431.0439.0省SDHDS3适配器Z-3528浙江经视439.0447.0省SDHDS3适配器Z-3629浙江教育科技频道447.0455.0省SDHDS3适配器Z-3730浙江影视娱乐频道455.0463.0省SDHDS3适配器数字电视频道配置表复用器频道节目号节目名称节目来源备注01DS-2331HTV-1市SDHDS3适配器32HTV-233HTV-334HTV-435HTV-536HTV-602DS-2437CCTV-1综合中星6B水平极化(H)38CCTV-2经济39CCTV-7军事农业40CCTV-10科学教育41CCTV-11戏曲42CCTV-12法制43CCTV-音乐03Z-3844CCTV-3综艺中星6B水平极化(H)45CCTV-5体育频道46CCTV-6电影47CCTV-8电视剧48CCTV-新闻49CCTV-少儿04Z-3950CCTV-9英语中星6B水平极化(H)51CCTV-国际52中国气象频道中星6B垂直极化(V)53法律服务54家有购物05Z-4055广东卫视中星6B水平极化(H)56广西卫视57深圳卫视58贵州卫视中星6B水平极化(H)59有线卫视新知台亚洲3S水平极化(H)60莲花卫视06Z-4161凤凰卫视资讯台亚洲3S水平极化(H)62凤凰卫视中文台63星空卫视64V 音乐台65东风亚洲台亚洲3S水平极化(H)66香港无线8频道说明：以上规划表中，CCTV-1/2/7/10/11/12/音乐，CCTV-3/5/6/8/新闻/少儿，CCTV-9/国际，TVB8与东风亚洲台，凤凰卫视资讯台/中文台、星空卫视及V音乐台，有线卫视新知台与莲花卫视，广东/广西/深圳卫视，中国气象频道、法律服务及家有购物，都是复合信号流，分别使用一台卫星接收机接收。其他卫星节目每频道用一台卫星接收机接收。共需要34台卫星接收机。4.有线电视前端示意图RFHTV-2HTV-3HTV-4HTV-5HTV-6HTV-1Z-16Z-41凤凰资讯/中文/星空/VCCTV-3/5/6/8/新闻/少儿广东/广西/深圳卫视CCTV-1/2/7/10/11/12/音垂直中国气象、法律、购物水平福建东南卫视Z-11Z-9DS-12DS-11Z-10Z-33DS3适配器省SDH卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器调制器浙江卫视安徽卫视江苏卫视天津卫视北京卫视甘肃卫视山东卫视山西卫视河南卫视宁夏卫视陕西卫视江西卫视调制器调制器调制器调制器调制器钱江都市民生休闲浙江经视教育科技影视娱乐Z-34Z-35Z-36Z-37Z-7Z-12Z-13Z-14Z-18Z-19Z-20卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机十二功分器上海东方卫视DS-6DS-7调制器调制器调制器调制器调制器调制器卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机调制器调制器调制器复用器湖南卫视中国教育-1DS-8DS-10湖北卫视青海卫视内蒙古卫视Z-29Z-30Z-31四川卫视Z-32八功分器中星6B垂直河北卫视Z-21CCTV高清DS-9重庆卫视Z-9四功分器卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机六功分器水平CCTV-9/国际复用器Z-39调制器调制器DS-24复用器调制器Z-38贵州卫视卫星接收机卫星接收机卫星接收机卫星接收机新知台、莲花卫视复用器调制器Z-40东风、TVB8复用器调制器调制器调制器华娱卫视阳光卫视Z-17六功分器亚洲3SDS3适配器市SDH复用器调制器混 合 器DS-23课题三：HFC光纤链路的常规设计分为A、B、C、D四个片区，共分16个光节点（OR1 OR16），下行用4台光发射机（OT1 OT4），并通过6个光分路器（OS1 OS6）连接到各光节点来覆盖整个城区。同时，光缆路由也已选定。下行传输电视频道数q=40。光缆干线传输系统分配指标为：CNRT(dB)50dB， CTBT(dB)65dB，CSOT(dB)6ldB。设光接收机的输入光功率电平为-2dBm（0.63mW）输出端光电平为：10lgPi=10lgP0+Li相应的输出光功率为：Pi=P0*100.1aLi输出端光电平：A1=-2+0.4*10=2A2=-2+0.4*8=1.2A3=-2+0.4*8=1.2A4=-2+0.4*15=4A5=-2+0.4*15=4A6=-2+0.4*16=4.4A7=-2+0.4*16=4.4A8=-2+0.4*10=2A9=-2+0.4*15=4A10=-2+0.4*14=3.6A11=-2+0.4*8=1.2A12=-2+0.4*12=2.8A13=-2+0.4*12=2.8A14=-2+0.4*15=4A15=-2+0.4*9=1.6A16=-2+0.4*8=1.6输出光功率：P1=1.26*100.1aL1=1.58P2=1.26*100.1aL2=1.32P3=1.26*100.1aL3=1.32P4=1.26*100.1aL4=2.51P5=1.26*100.1aL5=2.51P6=1.26*100.1aL6=2.75P7=1.26*100.1aL7=2.75P8=1.26*100.1aL8=1.58P9=1.26*100.1aL9=2.51P10=1.26*100.1aL10=2.29P11=1.26*100.1aL11=1.32P12=1.26*100.1aL12=1.91P13=1.26*100.1aL13=1.91P14=1.26*100.1aL14=2.51P15=1.26*100.1aL15=1.45 P16=1.26*100.1aL16=1.45输出总功率为31.41mW，有4个光发射机，所以每个发射机的光发射功率为7.8525mW。所以OT1接OR1、OR2、OR4、OR5，7.92mWOT2接OR3、OR8、OR10、OR14，7.7mWOT3接OR6、OR7、OR9，8.01mWOT4接OR11、OR12、OR13、OR15、OR16，7.78mW。分光比：A区：K1=1.58/7.92=19.9%K2=1.32/7.92=16.7%K4=2.51/7.92=31.7% K5=2.51/7.92=31.7%B区：K3=1.32/7.7=17.1%K8=1.58/7.7=20.5%K10=2.29/7.7=29.7% K14=2.51/7.7=32.6%C区：K6=2.75/8.01=34.3%K7=2.75/8.01=34.3%K9=2.51/8.01=31.3%D区：K11=1.32/7.78=17%K12=1.91/7.78=24.6%K13=1.91/7.78=24.6% K15=1.45/7.78=18.6%K16=1.45/7.78=18.6%光链路拓扑图芯数、段长统计表段号段长（Km）芯数181222835445458166212748824915810141114128201318143415181634位置总功率(mW)光点长度(Km)光缆损耗(dB)熔接点数量(个)熔接损耗(dB)分光比(%)分光损耗(dB)附加损耗(dB)活动接头损耗(dB)系统设计余量(dB)链路损耗(dB)所需光功率(mW)接收功率(dB)D区11.2OR1181.20017-7.700.450.50.52.651.84-2OR12122.80024.6-6.090.450.50.54.252.66-2OR13122.80024.6-6.090.450.50.54.252.66-2OR1591.60018.6-7.300.450.50.53.052.02-2OR1691.60018.6-7.300.450.50.53.052.02-2A区11.07OR11020019.9-7.010.40.50.53.452.21-2OR281.20016.7-7.770.40.50.52.651.84-2OR41540031.7-4.990.40.50.55.453.51-2OR51540031.7-4.990.40.50.55.453.51-2B区10.38OR381.20017.1-7.670.40.50.51.651.46-2OR81020020.5-6.880.40.50.53.452.21-2OR10143.60029.7-5.270.40.50.55.053.20-2OR141540032.6-4.870.40.50.55.453.51-2C区11.21OR7164.40034.3-4.650.30.50.55.853.85-2OR91540031.3-5.040.30.50.55.453.51-2OR6164.40034.3-4.650.30.50.55.853.85-2从上表中可以得出，A、B、C、D四个区的光发射机都要求至少输出12mW。所以设备的选择极其具体参数如下如下：BV-4000LT型光发机参数BV-SOR700型光接收机参数课题四：同轴电缆传输网常规设计1、 确定电缆传输线路基本结构（1）确定采用延长放大器型号，列出主要参数；型号:通兴公司LA系列延长放大器主要技术指标：标称增益：G=22 噪声系数F=69dB载波复合二进次差拍比：62dB 标称输出电平:102dBuV 供电（AC 50Hz）: 60V AC集中供电或220VAC单独供电 标称输入电平:Si=72dBuV 功耗18VA(2)电缆型号：型号：sywv-75-12电缆损耗系数 a=6.6dB/100m （fmax=862MHz） 预留10dB放大器间距:Smax= (G-10)/ a 100 =（12/6.6）100=182m 放大器串接级数n=D/ S=300/182 取2级；（3）估算电缆传输线路的指标。电缆干线CNR：常温下：取输入电平Si =72 dBmV 单级放大器的 CNR1= Si - F -2.4 = 72-8 - 2.4 =61.6dB 2级放大器的 CNR2= CNR1 10lg2= 61.6-3=58.6 dB温度对电缆衰减的影响 温度系数 =0.2%/C；温度差DT=25 C 电平差DL= （D/100 ）a DT =3 6.6 0.002 （ 25）= 0.99 dBCNR在高温时最差CNR= 58.6 0.99=57.61 dB （特别应当考虑在炎夏时候CNR最差）电缆干线CNR的占比：CNRT(dB) = CNRD(dB) -10lgaT =电缆分配网CNR总指标-10lg（电缆干线占比）=49- 10lgaT =57.61 10lgaT = 49-57.61 得aT =13.8%电缆干线CTB：取常温下输出电平So = Si +G = 72+22=94dBmV单级放大器实际的 CTB1要进行电平折算和频道折算: CTB1 = CTBR +2（ SR- So ） -20Lg（q/qR ） = 69+ 2（102 - 94 ）-20lg （q/qR ） = 69 85- 20lg（ 40/93）= 92.33dB 2级放大器的 CTB2= CTB1 20lg2=76.87 - 6 =86.31dB在低温时CTB最差，由于电缆损耗变小，造成输出电平上升DL= 0.99 dB最差CTB = CTB2 2 DL= 86.31 2 0.99 = 84.33 dB (必须考虑在严寒时候的CTB最差)干线CTB的占比:CTBT(dB) = CTBD(dB) -20lgaT =60- 20lgaT =68.89dBaT =36%2 确定楼幢用户分配放大器楼幢放大器采用通兴公司LA7200系列楼栋放大器额定参数：G=35dB；NF=8dB；CTBR=68dB；LOR=102dBmV；qR=93CH；功耗20W 工作电压30V。(1)确定最远端楼放的允许指标（所应达到的指标）噪声指标：（占比之和为1 ） CNR占比aB =1- aT =1-13.8%=86.2%（楼放CNR应达到的最低指标） CNRB = CNRD 10lgaB =49- 10lg86.2% =49.64dB失真指标：（占比之和为1 ） CTB占比aB =1- aT =1-36% =64%（楼放CTB应达到的最低指标） CTBB = CTBD 20lg aB =60- 20lg 0.64=63.89dB（2）确定最远端楼放的工作电平常温下输出电平（电平修整和频道修整）Lo = LR -（1/2）CTBB CTBR +20lg（ q/qR）=102-（1/2）68.89-84.33+20lg(40/93) =113.38dBmV考虑电平温度变动DL= 0.99dB，修整输出电平实际楼放的输出工作电平取Lo（实际）= 112.39dBmV实际楼放的输入电平Li（实际） = Lo（实际）-G= 112.39-35=77.39dBmV（3）计算楼放的实际工作指标常温下CNRB=77.39-8-2.4= 66.99dB高温下，楼放CNR最差CNRBmin= 61.33- DL=66.00dB低温下，楼放CTB最差CTBRminCTBB=CTBR - 20lg(q/qR) + 2(LR Lo) -2 DL=68 - 20lg(40/93) + 2 (102-112.39)- 2 0.99= 52.57dB（频道修整，输出电平修整，由于温度变化电平波动修整）（4）计算电缆分配网（延长放大器干线和楼放）的实际合成指标噪声指标合成公式CNRD= -10lg 10-CNRT /10 + 10 -CNRB /10 =-10lg 10-57.61/10 + 10 60.34/10 =55.75dB49dB失真指标合成公式CTBD= -20lg 10-CTBT /20 + 10 -CTBB /20 =-20lg 10-68.89 /20 + 10 63.89/20 =60.01 dB60dB 3 楼幢设计图楼幢设计示意图课题五：用户分配网常规设计任务：按照“正推法”和“倒推法”，对用户分配放大器后的用户无源分配网进行具体设计。具体设计任务：按照城市单体楼房的一般结构，设计860MHz双向HFC网络楼幢放大器以后的无源用户同轴电缆分配网标准模板。楼内分配形式可在集中分配方式和三层一分支分配方式中选择一种；单体楼房结构可在一体1户、一体2户、一体3户和一体4户中选择一种；楼房层数定为最高为12层。此处选取多蓝水岸小区的其中一幢楼:单元1单元2单元楼层765432此楼分两个单元，每个单元6层，每层2户（1层是商业用房）。楼层高度为3m选择杭州万隆的分配器：选用宁波市江东胜宇线缆：结构型号Type内导体 mm绝缘外径 mm绝缘电阻M.km特性阻抗 电容Cappf/m衰减常数 dB/100m参考重量kg/km50MHz200MHz800MHz纵孔绝缘SYKV-75-51/1.004.85000753605.310.822.950SYKV-7