有线电视系统原理.ppt

1,有线电视网络的组成和应用四川南充鸿业广播电视网络传输有限责任公司技术部唐荣,2,有线电视网络的组成和应用,一、有线电视网络的组成二、有线电视网络的分类和设计三、有线电视网络的安装、调试和维护四、有线数字电视五、有线数字电视系统与应用,3,一、有线电视网络的组成,1、有线电视的发展概述有线广播无线广播、电视有线电视共用天线闭路电视有线电视73年中国第一个共用天线系统在北京饭店建成84年广西第一个闭路电视在南宁饭店建成86年中国第一个有线电视试验网湖北建成80年代末、90年代初有线电视飞速发展时期世界有线电视第一大国，拥有9000多万用户,4,早期的有线电视网络主要采用隔频传输，全频段VHF-L、VHF-H、UHF分波段，。卫星电视和光纤传输技术发展促进有线电视传输技术发展。宽带网络采用300MHz（28个频道）、450MHz（47个频道）、550MHz（59个频道、750MHz（84个频道）、860MHz（98个频道）邻频传输技术。全同轴电缆网HFC网全光网有线电视、计算机、通讯网络三网融合。,5,一、有线电视网络的组成,2、电磁波无线电波300GHz以下、1mm以上，常用于广播、电视或其它通信。红外线300GHz-400THz、1mm-750nm，常用于医学上的物理治疗或红外线加热等。目前广播电视、通信的光纤传输的光源860nm、1310nm、1550nm也在此范围内。可见光384THz-769THz、781-390nm，它能引起人们的视觉。频率更高的还有：紫外线800THz-300KTHz常用于消毒、杀菌X射线300KTHz-50MTH金属探伤、透视射线1018Hz-1022Hz,6,一、有线电视网络的组成,电磁波可分为线极化波和圆极化波。线极化波又可分垂直极化波和水平极化波。垂直极化波多用于中波广播、移动通讯、卫星电视广播等。水平极化波大多用于短波广播、地面电视广播、调频广播、卫星电视广播等。圆极化波广泛应用于卫星通信中,7,8,一、有线电视网络的组成,3、电视信号的传输（1）广播电视信号的组成声音信号人耳的感觉50Hz-10KHz左右，电讯传输标准为100Hz-3.4KHz；广播电视标准为10Hz-20KHz。图像信号PAL-D的彩色全电视信号为0-5.75MHz，包括亮度、色度、同步和消隐信号,9,（2）彩色全电视信号视频信号0-5.75MHz、音频副载波6.5MHz、彩色副载频4.43MHz音频调频信号2f+Fmax)=2(50KHz+15KHz)=130KHz（3）电视信号的传输电视信号可分为基带传输和频带传输基带传输是近距离传输，将A、V信号分别传输。A/V，R、G、B+A，Y、U、V+A，Y/C+A等。频带传输是远距离传输，将A/V信号合成后调制传输。有调频、调幅和数字传输。,10,彩色电视全电视信号：残留边带调制电视射频信号：,11,隔频传输电视信号频谱：,12,邻频传输电视信号频谱：,13,（4）广播电视频道的划分早期的频道安排主要考虑空中频率利用和干扰问题，GB/T6510-86规定：88年GB/T6510增加了增补频道16个。92年在GY/T106-92中补充规定了450MHz系统的频道。Z17-Z3598-99年又在GY/T5063-98和GY/T106-99中相继制定和完善了750MHz、860MHz系统的频道划分。,14,4、有线电视系统的主要指标（1）分贝表示法在广播电视和微电子技术应用中，小信号的电功率、电压、电流的值差别很大，运算起来非常不便，所以我们采用分贝来表示；统称电平。、相对电平：是指被测量电平与指定基准电平的比值。P=10lg(Wx/Wo)（dB）Wx、Ux为测量点的功率和电压Pu=20lg(Ux/Uo)(dB)Wo、Uo为指定点的功率和电压、绝对电平：在相对电平中，指定为1mW、1mV或1V作为基准电平来计算某点的传输电平时，其结果称绝对电平。以分贝表示为dBmW或dBm、dBmV和dBV。,15,（2）信噪比和载噪比电视信号在传输过程中，噪声和干扰是影响图像质量的主要因素。来自内部产生的连续随机杂波对有用信号的影响，我们称为噪声，用噪声系数NF或F表示。外界信号侵入和有源器件产生的谐波及杂波的影响我们称为干扰。外界的干扰有很多种，其中影响电视节目收看质量的主要有：滚道干扰50Hz-几百Hz的市电和电源干扰。网状干扰几KHz几十MHz的中、短波信号、BP机、手机、游戏机和空中无线电信号干扰。雪花和横线干扰由日光灯、发动机和高频设备产生。,16,信噪比表示视、音频信号的功率与噪声功率的相对强度，是恒量音、视频信号的质量的重要指标；用S/N表示。S/N=Ps/Pn或（S/N）dB=10lgPs/Pn=PSdBPndB载噪比表示高频载波与噪声的相对强度，是恒量射频信号通道传输质量的重要指标，也是反映音、视频信号经过传输解调后的信号质量。用C/N表示。C/N=Pc/Pn或（C/N）dB=10lgPc/Pn=20lgUc/UnPAL制（视频带5.75MHz)传输系统的载噪比与解调后的信噪比之间关系为：S/N=C/N+6.4dB,17,有线电视系统的载噪比（C/N）与放大器的输入电平、噪声系数和放大器的串连级数有关。放大器的输入电平每降低1dB，载噪比劣化1dB。单台放大器（C/N）单=Vi-NF-2.4dBn台相同放大器级联（C/N）N=（C/N）单10lgndB,18,（3）电视信号的图像质量等级根据国家标准GB7041规定图像质量主观评价的五级损伤制为：S/N=23-Q+1.1Q2,19,（4）非线性失真非线性失真可分交扰调制比CM和载波互调比IM。交扰调制比CM是一个信号被另一个信号的振幅调制，并落在调制载波的同一个频道内，形成两个信号的相互干扰。它没有产生新的频率。俗称为“雨刷干扰”或“鬼影干扰”。CM=20lg载波互调比IM是多个信号的载波互调后，落入某一个电视频道中对视频信号形成斜纹干扰，条纹的疏密与干扰频率离被干扰的频道的图象载频的远近有关（近稀远密），称“网纹干扰”。IM=20lg,已调载波峰-峰值附加调制峰-峰值,载波电平有效值互调产物有效值,20,互调干扰可适当地选择安排频道减轻，但是很有限；交调干扰是无法靠改变工作频道消除的。在载波互调产物中影响最大的是二阶和三阶互调产物。组合二次差拍CSO二次谐波和二次互调产物的总合称；组合三次差拍CTB三次谐波和多信号载波互调产生的三次项总和统称。非线性失真的大小与网络中传输频道数、放大器的输出电平和放大器的串连级数n密切相关。CMN=CM单15lgn20lg(N1)CSON=CSO单15lgn20lg(N1)CTBN=CTB单20lgn20lg(N1)输出电平每提高1dB，非线性失真就劣化12dB。,21,5、有线电视系统的基本组成有线电视系统主要由信号源、前端、干线传输和分配网络等四部分组成。信号源是提供传送广播电视信号节目的源头前端系统是位于信号源与干线传输系统之间的信号处理和转换设备。干线传输系统是有线电视系统的重要组成部分，它担负向分前端及用户分配网络高质量地传送信号的功能。用户分配网的任务是把干线传输来的电视信号经分配系统均匀地送到千家万户。,22,23,二、有线电视网络的分类和设计,1、有线电视系统的分类有线电视系统按带宽、使用器材、传输手段和结构类型等的不同可分成许多不同的种类。按频道带宽分有邻频系统（300、450、550、750、860MHZ）和隔频系统（全频道分段调节系统）。按使用器材分有全同轴电缆和光纤同轴电缆混合网络（HFC），FTTSA、FTTC、FTTB、FTTH。按传输手段分有光缆、电缆和微波网（FM、AML、MMDS和LMDS）按网络结构分有链型、星型、环型、网型和混合型。按其它方式分有单向和双向、低分隔和中分隔、分散供电和集中供电,24,2、有线电视系统常用设备与器材主要设备和器材：接收天线、接收机、解调器和解码器（适配器）、调制器、信号处理器、混合器、放大器、分支分配器、用户终端盒、同轴电缆、光缆、光发射机、光放大器、光接收机，光隔离器等。其它设备和器材：导频信号发生器、视音频分配器、视音频矩阵、制式转换器、加扰器、帧同步器、滤波器、供电器、稳压电源（或不间断电源UPS）,25,（1）放大器放大器是有线电视系统中最重要的器件之一，其作用是把信号放大以补偿在传输过程中的损耗，保证用户端电平足够高、失真和噪声尽可能小。按使用场合分：天线放大器、前置放大器、干线放大器、延长（支干）线放大器和分配（楼栋）放大器。按传输带宽分：频道放大器、频段放大器、宽带放大器（300、450、550、750、860MHz）。按导频信号分：MGC、AGC、ALC放大器。MGC传输电长度100dB、1km左右，小型网络。AGC传输电长度250dB、5km左右，中型网络。ALC（AGC/ASC）传输电长度500dB、10km以上，大型网络。,26,按不同种类分：单模块、双模块、多模块放大器。单向、双向放大器。单输出、双输出、多输出室内、野外型（机架式或机壳式）高增益、中增益、低增益分散、集中供电型（220V/60V）放大器的性能指标：G、Vomax、Vo、F、CM、CSO、CTB、带宽及带内平坦度。,27,（2）同轴电缆同轴电缆是有线电视系统的重要器材之一，是传输射频信号的主要媒介。由内导体、外导体、绝缘介质和外护套四部分组成。按尺寸大小分：国产-5、-6、-7、-9、-12、-13、-15、-17，RG6、RG11。国外MC-440、500、650、750，QP-540、565、860、1英寸。按介质材料分：实心、化学发泡、纵孔、物理发泡和竹节电缆。按外导体材料分：全屏蔽网、屏蔽网+铝膜（双屏蔽和四屏蔽）、铝带纵包、焊接铝管和拉伸铝管等。按内导体材料分：全铜、铜包铝、铜包铁等。同轴电缆的主要性能指标有：特性阻抗、衰减常数、屏蔽系数、温度系数、直流回路电阻、最小弯曲半径。,28,（3）分支、分配器分支、分配器的作用是把一路信号按线路需要分成多路信号，以满足不同线路和用户需要。室内、室外型。过流、非过流型。普通、高隔离度。指标：分配损耗，相互隔离度，反射损耗，带内平坦度，插入、分支损耗，反向隔离度。*特别要注意的是接头和匹配。,29,（4）用户终端盒用户终端盒是有线电视系统和用户电视机联接的桥梁。明装、暗装用户盒，塑料壳、金属壳。单孔、双孔用户盒TV/FM，阴、阳头。终端型、串接型用户盒。隔直流型、非隔离型。混合型用户盒RJ-45、F头、TV/FM。*建议采用终端隔直流型用户盒,30,3、有线电视系统的设计有线电视系统的设计主要有网络建设总体规划和工程技术设计方案两部分。总体规划主要是根据当前科学技术的发展、社会需求和经济实力等因素，制定一段时期内当地广播电视网络发展的目标，确定当前网络建设的规模、分阶段实施步骤和今后发展的方向。工程技术设计主要是根据总体规划的要求，针对不同阶段的网络建设模型，进行设计和计算，为网络建设工程提供设计原则和准确数据。总体规划和技术设计两部分密切相关。,31,（1）前期调查与规划了解服务区域的城市建设规划。了解广播电视事业的发展规划，并预测今后510年内事业发展情况。了解当地开路电视信号及其反射波和其它干扰源。了解当地的气候条件。勘察服务区的地形、地貌，调查可利用的供电点、地沟、电杆等了解当地建筑物的类型，搜集有关建筑物的平面图和立体图等。了解现行国家、行业技术标准和规范，以及网络应用技术的使用情况。搜集国内外主要设备说明书、价格表，了解其性能、特点和用户使用情况；以及设备外形尺寸、安装方法等。,32,（2）网络系统的规模和模式确定系统规模根据传输容量、内容、覆盖地域和经济情况，确定所采用网络模型和应用技术。目前比较适合我国情况的邻频传输方式主要有300MHz系统、450MHz系统、550MHz系统、750MHz系统等。经济发达、节目源数量较多和规模较大的地区，可采用550MHz，750MHz光缆、电缆系统；反之，则可采用300MHz或450MHz或隔频系统。大型或特大型有线电视网络还可采用增量相关载波（IRC）和谐波相关载波（HRC）频率配置方案，其非线性失真指标可提高约6-9dB。,33,前端位置的选择主前端应选择在靠近服务区的中心，以减少干线架设长度。还应考虑便于传输电缆的敷设。远离强干扰源，如发电厂、发射台和工矿区等辐射、干扰大的地区，以保证前端信号的高质量。选择具有可靠电力电源供应的地方，最好是双路电力电源供电，条件允许还配备应急发电机和不间断电源（UPS），以保障前端系统的信号正常工作。卫星电视接收天线应选择在视野开阔，且干扰较少的地方，尽量低架，利用地物避开当地电讯、电力和其它微波传输链路的干扰。,34,开路接收天线应安装在场强大、干扰小、反射弱的地区，注意避开公路上汽车干扰和电气杂波的干扰。若天线位置离本地前端较远，则应在该处设立一个远地前端，把天线上接收到的信号经过初步处理后再送往主前端。对大型、超大型网络或多个大的用户区分散的网络可能会有多个远地前端和分前端。应把服务范围分成若干个小区，在每一个小区的中心设置分前端，把从主前端传来的信号做必要的处理后继续往下传。,35,一个系统最好只建立一个前端，只需购买一套设备和建立一座机房，便于维护管理，减少人力物力的投入，使系统的可靠性提高。应用光纤技术可使网络的覆盖范围更大；1310nm的调幅光发射设备，可建立覆盖半径30km以内的网络；如果服务范围较大，则可采用包括l3级光纤放大器的1550nm调幅光纤设备，可建立覆盖半径在70-80km的网络。更大的系统则需要通过调频光纤、数字光纤和微波传输系统传输信号，建立多个分前端系统来实现。对于县有线电视网络在广大农村联网，可采取多级1550nm、1310nm和同轴电缆混合的网络或多路微波（FM、AML、MMDS）等方式因地制宜地建设有线电视网络。,36,用户电平分配,37,（4）系统技术指标分配和验算系统指标的分配在系统设计时，主要考虑的是系统通道指标，非线性失真和载噪比。而视频指标则取决于信号质量和仪器测量。系统传输频道数较少时，系统指标主要用载波调制比CM和载噪比C/N来进行计算；系统传输频道数超过20个时，则系统指标主要用载波组合三次差拍比C/CTB和载噪比C/N来计算。一般来说，只要以上两项射频指标能满足要求，其它的射频指标均能满足要求。对于光缆传输系统，还应考虑载波组合二次差拍比C/CSO的影响。,38,气候温度对网络影响的考虑在常温（24C）下-12电缆在550MHz时衰减系数为6.4dB/100m，若采用增益为27dB的干线放大器，则每级干放距离最大为：(27-2)6.4/100m=390m在广西各地年最低气温为0C，年室外最高气温为50C。则年最大温度变化范围为2426C。气温变化对电缆衰减系数的影响：6.4/100m260.002=0.3328dB/100m放大器的自动增益和自动斜率控制范围3-4dB，那么控制电缆长度范围为：30.3328/100m=900m则由此可得每隔2级放大器设置1台AGC或ALC放大器。,39,三、有线电视网络的安装、调试和维护,1、有线电视系统的安装施工质量的好坏是有线电视系统能否正常工作的关键，也是保证系统长期稳定的重要环节。因此在施工中一定要精心组织、加强管理、统一规范和严格验收，确保工程质量合格。（1）工程施工前的准备工作组织和挑选施工队伍，做好岗前培训。调查施工地点情况，精心绘制施工图纸，标明线路走向和设备器材型号、安装位置，注明施工要求；办理工程施工审批手续。严格按设计图纸要求组织和清点施工设备器材，确保施工设备器材的质量完好无损。,40,（2）工程施工管理每个工程的设计施工都应配备一名施工技术管理人员，以便处理和协调施工中出现的问题，并随时检查每一段工程的施工质量。严格按照施工设计图纸和施工规范的要求施工，不得随意更改设计方案和图纸。碰到特殊情况需要修改设计方案和图纸时，必须重新设计和计算，并经审核批准后方可施工。施工工程完工后，由施工技术管理人员先行调试开通；工程调试合格，应准备好图纸、资料报技术管理部门验收，工程验收合格方可签字移交；图纸和资料一并移交给技术管理和维护，以便存档和维护使用，维护部门接手进入正常维护工作。,41,（3）工程施工的一些基本要点天线安装底座要与地面（或屋面）水泥基础紧密连接，并做好防雷接地措施，外露铁件要做好防锈处理。机房设备要机架连接紧固，设备之间留有一定的间距，以便散热；机架要有良好的接地措施，机架的接地不得与防雷接地系统高位联接。机房供电系统要安全可靠，要求配备备用电源（含发电机）和稳压电源，有条件的应配备不间断电源UPS。信号设备系统供电要统一，防止供电相位和电位差不一致，干扰正常信号质量。强、弱电系统要做好屏蔽隔离，分开走线，以免引起干扰，影响信号质量。,42,户外架设电缆、光缆必须使用钢绞线和挂钩。挂钩间距为0.5-0.6m。不得使电缆、光缆直接受力。与电力线要保持一定距离。1KV以上2.5m，1KV以下1.5m，户内明线0.3m。电缆弯曲度不小于线径的40倍。在转弯处和钢绞线固定处要留有余量。-7以上电缆联接需使用转换接头，户外接头必须做好防水处理；有条件的户外电缆均采用铝管电缆，电缆接头采用5/8英寸的防水接头。户外放大器和分支、分配器应采用防水型，并要保证不被水浸泡。架空电缆和墙壁电缆引入地下时，要采用2.5m以上的钢管保护，钢管埋入地下0.3-0.5m。电缆直埋深度不得小于0.8m。,43,架空电缆、光缆跨越交通要道高度不得低于4.5m，特殊地段不得低于6m。带放大器的放大器不得带用户，带用户的放大器不得带放大器。主干线、支干线应尽可能传输最远，线路开口最少。用户盒应采用隔直流型，以防市电串入引起干扰或伤人。有源器件必须要有良好的防雷接地措施，特别是干线放大器和光站。,44,2、有线电视系统的调试（1）调试前的准备工作调试人员应具备一定的理论基础和实践经验，熟悉仪器使用和常见故障处理。阅读、熟悉有线电视系统的设计图纸和资料，掌握设计要点。阅读所要调试设备的说明书，掌握设备特性和使用要求。配备必要的设备、仪器如场强仪、万用表、电视机及相关工具配件等。,45,（2）信号源的调试使用场强仪调整接收天线的方向，使接收天线的电视频道场强最大；并用电视机监看图像质量有无杂波干扰和重影；天线信号电平低于60db的可考虑使用低噪声天线放大器。根据所接收卫星方位参数，使用场强仪、卫星接收机和电视机调整卫星天线的仰角、方位角，使所需接收信号的接收场强最大和图像质量最好且稳定。,46,（3）前端设备的调试根据设计方案的要求配置各电视频道调制器，并调整所有调制的输出电平基本相一致，视频调制度为87.5%，图像载波电平与伴音载波比（A/V）为-17dB（标准为1324dB）。调整调频调制器的输出电平与电视伴音载波相一致（也可稍低于图像载波），并调整信号频偏为75kHz。调整频道处理器的输入、输出频道（捷变频处理器），使输入和输出频道与接收信号频道及转换的频道相一致。并调整输入电平在7075dB之间，输出电平和A/V比与其它频道基本相同。,47,调整导频信号发生器与电视调制器的输出电平，并做好记录，以便今后检查、测试。若采用电视调制器作导频信号发生器时，应采用图像载波比较稳定的高挡调制器，使有无信号调制时的载波变化值在0.5dB以内，保证干线系统的正常工作。前端系统输出或前置放大器输入的调整，主要是根据系统输出口或前置放大器输入口的设计要求，微调各频道调制器载波使各频道电平在输出口的电平相一致或增加分路器、衰减器使信号电平达到设计要求。,48,（4）干线系统调试检查干线供电器（或不间断电源UPS）和电源插入器连接是否正确，测量电源供电是否正常。并检查各干线放大器的电压、电流是否满足正常工作要求。按设计方案要求调整干线放大器的输入、输出电平。一般有三种调整工作方式：平坦输出方式、全倾斜输出方式、半倾斜输出方式。,49,平