CATV课程设计论文.doc

目 录摘要2关键词2一 设计内容5二 设计原始资料及要求5三 方案的论证及确定5四 系统各部分的设计6 4.1前端系统的设计与选择6 4.2干线传输系统的设计与选择9 4.3用户分配系统的设计 10 4.4温度的影响 15 4.5CATV系统的防雷设计 15 五 系统综述及总结 16 参考文献17 摘要有线电视在我国已获得了极大的发展和广泛应用，越来越多的用户通过有线电视系统来收看众多高质量的电视节目。随着社会的发展进步，特别是交互电视网的建成，有线电视网已成为中国信息高速公路的组成部分。有线电视已经并将极大的改变人们的工作方式和生活方式。CATV网由有线电视公司运营,提供广播业务,包括电视,图文电视等,CATV网采用模拟传输方式,是一种模拟网络有线电视。CATV是以电缆来连接电视台及电视机。它具有传送宽带带域讯号的特性，一般常用的同轴电缆约可传送70至270百万赫兹(70270MHz)的频率，因此可以同时传送许多频道。该CATV系统采用邻频传输方式。邻频传输使系统频道传输容量大，稳定性高，非线性失真小。其前端所用器件主要有：电视天线，卫星天线，调制解调器，多路射频信号混合器等。传输系统主要用光缆进行信号传递。用户分配系统主要用光缆进行分配传输，把信号传递到各家各户，从而实现了设计题目的要求。本系统卫星电视节目总数量有6路开路信号，8路卫星电视信号以及3套自办节目。此次设计旨在了解有线电视系统设计的方法与原则，通过完成课程设计任务，加强对有线电视系统的认识和理解，提升分析问题、解决问题的能力。关键词 CATV系统 前端网络 干线传输 用户分配 发射接收机 天线 一、 设计内容及要求1确定系统模式和网络结构形式，整个系统设置6个光节点，距离前端分别为5 km，7 km，3 km，6 km，10 km，15 km,各个光节点的接收功率要求为-3dBmw以上。2前端系统接收5个频道的开路信号，两颗卫星各4路卫星信号和2套自办节目。对前端设备进行选型、电平计算、技术指标计算。3传输分配系统设计，干线传输采用光缆；以A小区和B小区分别为其中的两个光节点，选择光发射机和光接收机和光分路器等，根据用户规模和分布情况，选择合理的分配网络，计算各点电平值、验算技术指标。4CATV系统的防雷设计，主要考虑天线的和主干线的防雷设计。二、 设计原始资料住宅小区楼群布局自己设计。A小区距离前端5 km，有6层的多层建筑2栋，12层的点式高层建筑2栋；B小区距离前端7 km，共有18 层的点式高层建筑4栋。6层的多层建筑为3单元、每单元每层3户，住宅楼外形15米80米25米；高层建筑为每层6户，外形30米30米42米，层间间距均为3米，各个楼间距自己设计。开路信号接收8、10、19、22、35频道，接收场强分别为75、68、78、86、82dB。技术指标： 载噪比C/N44dB；CM46 dB 或CTB54 dB；用户电平6572dB。气温变化量：30； 常温20。三、设计完成后提交的文件和图表1 计算说明书部分CATV系统设计方案概述。前端各个频道电平计算、C/N计算，光分路器的分光比传输分配系统各主要点的电平计算（只计算系统最低和最高工作频率下的电平值）、用户电平计算（每个楼只计算一组电平）、C/N计算，CM或CTB计算。温度变化对用户电平的影响（只计算最长户外电缆的影响）。天线的防雷设计。2 图纸部分：CATV系统图小区楼群布局及有线电视信号在楼宇之间的分配示意图。四、进程安排1 参考资料查阅。2 CATV系统方案设计。3 绘制系统图。4 系统各个部分的设计计算。五、主要参考资料1有线电视工程设计与新技术应用 科学出版社 20062有线电视工程设计、安装与调试 人民邮电出版社 20043. 有线电视实用技术与新技术 西安电子科技大学出版社 20101、 设计内容及要求 1确定系统模式和网络结构形式，整个系统设置6个光节点，距离前端分别为5 km，7 km，3 km，6 km，10 km，15 km,各个光节点的接收功率要求为-3dBmw以上。 2前端系统接收5个频道的开路信号，两颗卫星各4路卫星信号和2套自办节目。对前端设备进行选型、电平计算、技术指标计算。 3传输分配系统设计，干线传输采用光缆；以A小区和B小区分别为其中的两个光节点，选择光发射机和光接收机和光分路器等，根据用户规模和分布情况，选择合理的分配网络，计算各点电平值、验算技术指标。 4CATV系统的防雷设计，主要考虑天线的和主干线的防雷设计。二、设计原始资料 住宅小区楼群布局自己设计。A小区距离前端5 km，有6层的多层建筑2栋，12层的点式高层建筑2栋；B小区距离前端7 km，共有18 层的点式高层建筑4栋。6层的多层建筑为3单元、每单元每层3户，住宅楼外形15米80米25米；高层建筑为每层6户，外形30米30米42米，层间间距均为3米，各个楼间距自己设计。开路信号接收8、10、19、22、35频道，接收场强分别为75、68、78、86、82dB。技术指标： 载噪比C/N44dB；CM46 dB 或CTB54 dB；用户电平6572dB。气温变化量：30； 常温20三、方案的论证及确定 该有线电视系统采用领频传输方式，其设计主要分为前端系统，干线传输系统和用户分配系统三部分。前端：本有线电视系统采用邻频传输，优点是频道容量大、稳定性高、非线性失真小。邻频前端系统主要由各种接收天线、接收机、调制器、解调器、多路射频信号混合器组成。传输：目前我国有线电缆电视系统体制主要有三种：电缆传输系统、光缆传输系统和MMDS传输系统三种方式。本系统采用光缆传输。分配：有线电视分配系统通过分配网络（有分配器、分支器、用户分配放大器和射频电缆组成）给系统的每一个用户终端提供一个适当的电视信号。本系统采用分配-分支的形式传送信号。防雷：雷电常常使有线电视设备严重损坏，如果CATV系统没有良好防雷措施，一旦遭受雷击就会产生严重破坏，甚至瘫痪。所以防雷、避雷与接地问题是有线电视系统设计不可忽略的重要问题。本系统将对如何做好相关网络的防雷措进行说明。 目前我国的有线电缆电视传播媒介主要有电缆、光缆和微波传输三种方式，该CATV系统采用电缆传输。系统频率范围为：110750MHZ。有线电视分配系统主要通过分配网络（由分支器、分配器、用户分配放大器和射频电缆组成）给系统的每一个用户终端提供一个适当的电视信号的系统。本系统采用分配分支形式从用户的分配放大器输出的信号先经过分配器分成几路，每一路再分配且经过不同的分支器向终端用户提供合适的信号。系统主要分配指标参数设计值本地系统指标分配项目系统设计要求 前端 干线传输 分配网络分配系数dB值分配系数dB值分配系数dB值C/N (dB)444.5/1046.54.5/1046.51/1053CM (dB)462.5/10582.5/10585/1052四、系统各部分的设计4.1前端系统的设计与选择4.1.1前端系统配置图 图41前端采用邻频传输，前端设计配置图图4-1所示。该系统一共接收15个频道（5个开路信号，8个卫星信号和2个自办节目），则二十四路混合器的剩余输入端接75匹配电阻，留做裕量。4.1.2 前端设备的选择及各天线输出电平计算本设计要求接收5个频道的开路信号，两颗卫星各4路卫星信号和2套自办节目。8频道天线 ，10频道天线，19频道天线，22频道天线，35频道天线。本系统初步前端设备选择如下：馈线：SYWV-75-12（高发泡电缆），馈线衰减常数为：，解调器：MIC-2003（其输入电平标称为5080dB），调制器: MIC-2000（其输入频率范围为48870MHz，调制器载波输出电平113dBV），U/V混合器：设其插入损耗为20dB，则剩余输入端口接以75的匹配电阻，作为预留。本次设计为110MHz550MHz的系统。8频道载波频率为184.25MHz，20lg=4.23；G取10dB；馈线衰减常数为a=3.25 dB/100m，LA（dB）=al/100=0.65dB；10频道载波频率为200.25MHz，20lg=3.51；G取10dB；馈线衰减常数为a=3.67 dB/100m，LA（dB）=al/100=0.734dB；19频道载波频率为519.25MHz，20lg=-4.77；G取15dB；馈线衰减常数为a=5.66 dB/100m，LA（dB）=al/100=1.132dB；22频道载波频率为543.25MHz，20lg=-5.16；G取16dB；馈线衰减常数为a=6.09 dB/100m，LA（dB）=al/100=1.218dB；35频道载波频率为687.25MHz，20lg=-7.20；G取16dB；馈线衰减常数为a=7.05 dB/100m，LA（dB）=al/100=1.41dB；由得：上述天线的输出电平分别为：70.58 dB；62.78 dB；68.01 dB；77.62dB；71.39 dB经过解调器，调制器，U/V混合器输出电平U(dB)=115-20=95dB。4.2干线传输系统的设计与选择4.2.1 干线系统的基本组成本系统要求信号传输到A、B两个小区，因此需要光分路器。一般的光缆传输系统主要由衰减器、光发射机(包括下行光发射机和上行光发射机)、光分支器、光缆、光接收机（包括下行光接收机和上行光接收机）、光中继站、光配线盒、光接线盒（熔接点）,由于前端距离分配网络5km，所以本系统只包括衰减器、光发射机、光缆、光接收机。4.2.2 设备的选择和计算 光发射机：选择MIC-OT-860I，其频率范围为47862MHZ，输出光波长为131020nm，CTB65dB，射频输入电平为7585dB。混合器输出电平为95dB,不能直接进入光发射机，因此选用衰减器对混合器输出电平进行衰减，使其满足光发射机的射频输入电平值范围。其最大衰减量为20dB，插入损失:20dB。在此选择其衰减量为15dB，则发射机输入电平为（95-15）dB=80dB，即75dB80dB85dB，满足要求。 光接收机：选择MIC-OR-860BR-2，输入光波长12901600nm，射频输出电平 104dB，CTB65dB。其频率范围为47862MHZ。光功率输入范围为-6+3dB4.2.3 分光比及光链路损耗计算 光链路总损耗=光纤损耗+分光损耗+插入损耗+设计裕量。单模光纤在1310nm方式下损耗为0.35dB/km,将光熔接点的损耗包括在内，按0.4dB/km计算。为保证载噪比的要求，根据光接收机光链路C/N取载噪比C/N=50dB。则取光接收机的输入功率为-1dBm光通路1：光分路器至A小区，其光纤和接头损失为Loss1=0.41+20.5+（-1）=0.4dB则PA=1.096mW光通路2：光分路器至B小区，其光纤和接头损失为：Loss2=0.40+20.5+(-1)=0dB则PB=1.00mW计算A的分光比=PA/(PB+PA)=1.096/(1+1.096)100%=52.2%取55%计算B的分光比=PB/(PB+PA)=1.00/(1+1.096)100%=47.7%取45%故选择分光比为45/55的光路器，其插入损耗为3.5dB。所以总的光链路损耗为Loss总=0.45+0.52+0.4+0+3.5+3.5=10.4dB。则光发射机的输出功率为10.4dBm=10lgP，则光发射机输出功率P=10.96mW, 留一定裕量，取光发射机功率为12mW。根据光发射机光链路C/N表取载噪比C/N=52.5dB，满足要求。干线中光发射机和光接收机为有源器件，则利用总载噪比计算公式：则干线的总载噪比C/N=48.06dB,满足设计要求。干线的CTB:光发射机CTB65dB，取65dB,光接收机机CTB65dB，取65d则利用如下公式计算：可得：干线上的总CTB=60.4854dB(设计要求指标)，满足设计要求。MIC-OR-860BR-2光接收机的射频输出电平104dB，设定其输出电平为110dB。4.3用户分配系统的设计CATV系统图A小区用户分配系统B小区用户分配系统4.3.1 A住宅小区用户分配系统设计 设置光接收机的射频输出电平为110dB，将光接收机至于2号楼和3号楼的中间位置。进户传输线选用SYWV-75-9高发泡电缆，系统最低频率（110MHZ）的衰减常数为=3.22dB/100m,最高频率（750MHZ）的衰减常数为=9.32dB/100m。分配器：三分配器型号：HSP774，其频率范围：47800MHZ,插入损耗7.8dB，相互隔离度24dB。二分配器型号：HSP772，其频率范围：47800MHZ,插入损耗3.8dB，相互隔离度25dB。分支器：分支器型号为HDC-172-20，插入损耗=0.8dB，分支损耗为201dB；分支器型号为HDC-173-18，插入损耗=2.0dB，分支损耗为181dB。 用户放大器：选择SB7530-MZ1楼栋放大器，频率范围为：45750MHZ,标称增益为30dB，最大输出电平117dB，噪声系数：F7dB。1，2号楼（有50m的线缆损耗）：1层用户端电平=91.85-0.11-22=69.75（分支器分支损失为22dB）2层用户端电平=91.85-0.12-1-22=68.65（分支器分支损失为22dB）3层用户端电平=91.85-0.13-1-1-20=69.55（分支器分支损失为20dB）4层用户端电平=91.85-0.14-1-1-1.2-20=68.25（分支器分支损失为20dB）5层用户端电平=91.85-0.15-1-1-1.2-1.2-18=68.95（分支器分支损失为18dB）6层用户端电平=91.85-0.15-1-1-1.2-1.2-1.4-16=69.45（分支器分支损失为16dB）3，4号楼（有50m的线缆损耗）：1层用户端电平=93.52-0.11-26=67.42（分支器分支损失为26dB）2层用户端电平=93.52-0.12-0.7-24=68.62（分支器分支损失为24dB）3层用户端电平=93.52-0.13-0.7-0.7-24=67.82（分支器分支损失为24dB）4层用户端电平=93.52-0.14-0.7-0.7-0.7-22=69.02（分支器分支损失为22dB）5层用户端电平=93.52-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=67.72（分支器分支损失为22dB）6层用户端电平=93.52-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=68.42（分支器分支损失为18dB）7层用户端电平=93.88-0.11-26=67.78（分支器分支损失为26dB）8层用户端电平=93.88-0.12-0.7-24=68.98（分支器分支损失为24dB）9层用户端电平=93.88-0.13-0.7-0.7-24=68.18（分支器分支损失为24dB） 10层用户端电平=93.88-0.14-0.7-0.7-0.7-22=69.38（分支器分支损失为22dB）11层用户端电平=93.88-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=68.08（分支器分支损失为22dB）12层用户端电平=93.88-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=68.78（分支器分支损失为18dB） 由上述计算可知，对于邻频系统用户端均电平在6572dB以内，符合设计要求。A住宅小区分配网络载噪比C/N验算 分配网络所用楼栋放大器均为同一型号，性能指标均相同，因此输入电平最小，对应载噪比也最小，则用户分配放大器的载噪比： （C/N）1=Ui-Nf-2.4=82.43-7-2.4=73.03dB （C/N）2=Ui-Nf-2.4=81.94-7-2.4=75.54dB则利用总载噪比计算公式：得（C/N）min=71.10dB54dB（设计要求分配网络标准)，所以满足要求。4.3.2 B住宅小区用户分配系统设计B小区所使用的分支器，用户放大器，分配器同A小区。（1）1，4号楼（有50m的线缆损耗）：1层用户端电平=93.52-0.11-26=67.42（分支器分支损失为26dB）2层用户端电平=93.52-0.12-0.7-24=68.62（分支器分支损失为24dB）3层用户端电平=93.52-0.13-0.7-0.7-24=67.82（分支器分支损失为24dB）4层用户端电平=93.52-0.14-0.7-0.7-0.7-22=69.02（分支器分支损失为22dB）5层用户端电平=93.52-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=67.72（分支器分支损失为22dB）6层用户端电平=93.52-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=68.42（分支器分支损失为18dB）7层用户端电平=93.88-0.11-26=67.78（分支器分支损失为26dB）8层用户端电平=93.88-0.12-0.7-24=68.98（分支器分支损失为24dB）9层用户端电平=93.88-0.13-0.7-0.7-24=68.18（分支器分支损失为24dB） 10层用户端电平=93.88-0.14-0.7-0.7-0.7-22=69.38（分支器分支损失为22dB）11层用户端电平=93.88-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=68.08（分支器分支损失为22dB）12层用户端电平=93.88-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=68.78（分支器分支损失为18dB）13层用户端电平=94.24-0.11-26=68.04（分支器分支损失为26dB）14层用户端电平=94.24-0.12-0.7-24=69.34（分支器分支损失为24dB）15层用户端电平=94.24-0.13-0.7-0.7-24=68.54（分支器分支损失为24dB） 16层用户端电平=94.24-0.14-0.7-0.7-0.7-22=69.74（分支器分支损失为22dB）17层用户端电平=94.24-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=68.44（分支器分支损失为22dB）18层用户端电平=94.24-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=71.14（分支器分支损失为18dB） （2）2，3号楼（有30m的线缆损耗）：1层用户端电平=93.94-0.11-26=67.84（分支器分支损失为26dB）2层用户端电平=93.94-0.12-0.7-24=69.04（分支器分支损失为24dB）3层用户端电平=93.94-0.13-0.7-0.7-24=68.24（分支器分支损失为24dB） 4层用户端电平=93.94-0.14-0.7-0.7-0.7-22=69.44（分支器分支损失为22dB）5层用户端电平=93.94-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=68.14（分支器分支损失为22dB）6层用户端电平=93.94-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=68.93（分支器分支损失为18dB）7层用户端电平=93.30-0.11-26=67.20（分支器分支损失为26dB）8层用户端电平=93.30-0.12-0.7-24=68.40（分支器分支损失为24dB）9层用户端电平=93.30-0.13-0.7-0.7-24=67.60（分支器分支损失为24dB） 10层用户端电平=93.30-0.14-0.7-0.7-0.7-22=68.80（分支器分支损失为22dB） 11层用户端电平=93.30-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=67.50（分支器分支损失为22dB）12层用户端电平=93.30-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=68.20（分支器分支损失为18dB）13层用户端电平=93.65-0.11-26=67.55（分支器分支损失为26dB）14层用户端电平=93.65-0.12-0.7-24=68.75（分支器分支损失为24dB）15层用户端电平=93.65-0.13-0.7-0.7-24=67.95（分支器分支损失为24dB） 16层用户端电平=93.65-0.14-0.7-0.7-0.7-22=69.15（分支器分支损失为22dB）17层用户端电平=93.65-0.15-0.7-0.7-0.7-1.2-22=67.85（分支器分支损失为22dB）18层用户端电平=93.65-0.16-0.7-0.7-0.7-1.2-1.2-18=67.31（分支器分支损失为18dB） B住宅小区分配网络载噪比C/N验算： 分配网络所用楼栋放大器均为同一型号，性能指标均相同，因此输入电平最小，对应载噪比也最小，则用户分配放大器的载噪比： （C/N）1=Ui-Nf-2.4=85.69-7-2.4=76.29dB （C/N）2=Ui-Nf-2.4=84.96-7-2.4=75.56dB则利用总载噪比计算公式：得（C/N）min=72.90dB54dB（设计要求分配网络标准)，所以满足要求。楼栋放大器的CTB64dB,取64dB计算，则利用如下公式计算得分配网络的CTB=59.4854dBdB,满足要求。系统总载噪的验算： 前端C/N=54.36dB 干线C/N=48.06dB 用户分配网络(C/N)min=71.10 则利用总载噪比计算公式：得系统的载噪比C/N=47.1344dB(设计要求指标)满足设计要求。4.4温度的影响温度系数表示一年四季温度变化对同轴电缆损耗值的影响大小。同轴电缆的衰减系数会随着温度的变化而变化，温度增加，电缆损耗增加；温度减低，电缆损耗降低。一般同轴电缆的温度系数为0.2dB%/，现只计算温度对最长户外电缆的影响。已知气温变化量T=30，最长电缆为50+160+18=228m=LaT=228(6.09/100)0.2%（30）=0.84dB(C/N)Tmin=C/N=56.80.84）=55.96dB53dB，满足系统分配的指标的要求。此时系统总载噪比为：C/N总(dB)= -10lg10- C/N前(dB)/10+10- C/N干(dB)/10+ 1