住宅小区有线电视系统设计.doc

. 课程设计任务书题 目 住宅小区有线电视系统设计 学院(部) 电子与控制工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学生姓名 学 号 6 月 13 日至 6 月 19 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 一CATV系统设计方案概述 有线电视系统的设计主要有前端系统、干线传输系统和用户分配系统三大部分。 本有线电视系统采用邻频传输，采用邻频传输使系统频道容量大、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、调制器、解调器、多路射频信号混合器组成。目前我国有线电缆电视传播媒介主要有电缆传输、光缆传输和微波传输三种方式，本有线电视系统采用光缆传输。有线电视分配系统是通过分配网络（有分支器、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，每一路再分配并且通过不同的分支器向终端用户提供符合要求的信号。每年夏季，由于雷雨较多，气候异常，是有线电视系统发生故障的高峰季节。雷电对有线电视系统的危害十分强烈，所以防雷、避雷与接地问题，就成了有线电视系统设计不可忽略的重要问题。本系统就如何做好相关网络的防雷措施有所说明。二前端系统设备与设计前端系统作为有线电视传输的开端，是有线电视系统最重要的一个环节，是有线电视系统的心脏。前端信号质量的高低直接影响到用户端信号的好坏。前端采用邻频传输，前端设计配置图如下图：1 前端设备的初选前端设备主要包括信号源部分，如各种接收天线、接收机、自办节目源等；信号处理部分，如调制器、解调器、混合器、分配器、导频信号发生器等；馈线部分,同轴电缆或者光缆。本系统初步前端设备选择如下：馈线： SYWV-75-12高发泡电缆解调器：C6D-V/D调制器: STX-199混合器：HD16-1（无源）4频道天线：V4LH5T 增益：6.8dB8频道天线：V8LH12T增益：6.5dB10频道天线：V10LH12T增益：11dB19频道天线：U20LH17T增益：16dB35频道天线：U34LH20T增益：17dB40频道天线：UQLH14T增益：7dB2 前端系统技术参数的设计天线输出电平的计算：假设馈线长度为20m，4频道载波频率为77.25MHz，1=C/f=3x108/77.25x106=3.88m馈线衰减常数为a=2.10dB/100m8频道载波频率为184.25MHz，2=C/f=3x108/184.25x106=1.63m馈线衰减常数为a=3.25dB/100m10频道载波频率为200.25MHz，3=C/f=3x108/200.25x106=1.50m馈线衰减常数为a=3.39dB/100m19频道载波频率为519.25MHz，4=C/f=3x108/519.25x106=0.58m馈线衰减常数为a=5.45dB/100m35频道载波频率为687.25MHz，4=C/f=3x108/687.25x106=0.44m馈线衰减常数为a=6.27dB/100m40频道载波频率为727.25MHz，4=C/f=3x108/727.25x106=0.41m馈线衰减常数为a=6.45dB/100m4频道接收场强 75dB V4LH5T 天线增益：6.8dB4频道输出电平：U0=75+6.8+20lg3.88-La-18=75.16dB8频道接收场强 65dB V8LH12T 天线增益：8.5dB8频道输出电平：U0=65+8.5+20lg1.63-la-18=59.09dB10频道接收场强 78dB V10LH12T 天线增益：11dB10频道输出电平：U0=78+11+20lg1.50-la-18=73.84dB19频道接收场强 86dB U20LH17T 天线增益：16dB19频道输出电平：U0=86+16+20lg0.58-la-18=78.18 dB35频道接收场强 82dB U34LH20T 天线增益：17dB35频道输出电平：U0=82+17+20lg0.44-la-18=72.62dB40频道接收场强 72dB UQLH14T 天线增益：9dB40频道输出电平：U0=72+9+20lg0.41-la-18=53.97 dB由于C6D-V/D解调器的输入电平标称为5080 dB，所以满足要求，可以选用。STX-199调制器频率范围为47-860MHz，满足要求，调制器载波输出电平为110dB,设置其输出电平为120dB,信噪比S/N=60dB.单频道载噪比：C/N1=S/N+6.4=66.4dB前端总载噪比验算：C/N总=C/N1-10lgN=60.02dB所以C/N总45.5dB（国家标准前端系统分配指标值），满足要求。三光缆传输系统的设备选择与设计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4km，所以本系统只包括衰减器、光发射机、光缆、光接收机。光缆传输系统组成结构图如图：1光缆传输系统设备初选衰减器：JZCK20I光发射机：MIC-07-750光接收机：MIC-OR-750 BR-4光缆：GYTG-Z-12各种设备技术参数与选择依据(1)衰减器JZCK20I频率范围：40860MHz最大衰减量：203dB插入损耗：2dB衰减量可调选择依据：由于前端发出的信号为120dB，而光发射机的最大输入电平为78dB，衰减量为42dB，所以选用衰减器先将前端发来信号进行衰减，为减少设备选择次数，选择衰减量可调的JZCK20I衰减器。(2)光发射机MIC-07-750射频输入电平：电视78dB数据 70dB带宽：47750MHz波长:12901580nm光输出功率：420mW(3)光接收机MIC-OR-750 BR-4光波长：12901600nm频率范围：47750MHz输出斜率：10dB（024dB可选）光功率输入范围：-5-1dB射频输出电平：106dB工作温度：-25+55光链路C/N表光功率/dBm10-1-2-3C/N (dB)5453525150(4)光缆GYTG-Z-1工作波长：1310，1550nm应用：架空或管道使用温度/：-30+50光纤芯数：28结构特征：刚带纵包铠装损耗常数/(dB/km)：0.35，0.40，0.50.选择依据：在光纤传输的三个波长中，850nm波长损耗较大，不宜在有线电视系统中使用；1310nm波长损耗较低，色散最小，价格也比较便宜；1550nm波长损耗最小，可以采用光纤放大器进行中继放大，应用于远距离传输，色散较大，价格较高，现有技术不是很成熟。在本系统中由于传输距离较小，所以选用1310nm光波长进行传输。3光缆传输系统电平计算 光发射机输出功率的计算对于一级光纤传输系统，输入光接收功率取值为-3dB。根据对于1310nm，光纤衰减系数=0.4dB/km光纤长度D=4km所以，光链路损耗：Z=D+0.1+0.52=0.404+0.1+0.52=2.70dB光发射机的输出功率：P=10(3-3)/10=1mW（2）衰减器计算前端输出的信号电平为120dB，而光发射机的最大输入电平为78dB，衰减量为42dB。第一级衰减器整定衰减量为21dB，第二级衰减器衰减量为21dB，忽略电缆传输损耗。所以有光发射机输入电平值为：Ui=120-21-21=78dB78dB，满足要求。（3）光发射机参数整定与校验前端信号经衰减器衰减后输出电平为78dB，满足光发射机输入电平要求，由上述光发射机输出电平的计算，设置光发射机光输出功率为0.76mW。（4）光接收机的参数整定由于前端信号已满足器输入电平要求，根据C/N光链路表可知载噪比C/N=50dB.设定其输出电平为120dB,斜率为10dB，接收机射频输出电平为120（110）dB。四用户分配系统的设计1分配网络设计内容用户分配系统采用分配-分支的分配形式。其分配网络如下：从用户分配放大器输出的信号先经由总分配器分成2路，一路经过六分配器分配给16号楼，另一路经过四分配器分配给710号楼。16号楼经分配器分成3路分别给3个单元的一层，再经分支器给每一层的每一用户进行输送信号。710号楼则经过置于6层的分配器分成2路分别给1-6层和7-12层，经分支器向下向上给每一个用户传送信号。2 用户分配系统各点电平计算设定光接收机、总分配器设定在2号楼与5号楼中间，又设定六分配器也放置于2号楼与5号楼中间，四分配器放置于5号楼后面，单元分配器放置在2单元一层，分配器的输出端距离1、3单元1层分支器为10m。为计算方便，在2单元的分配器与2单元1层分支器之间留出10m电缆的裕量，所以单元分配器至每一单元的距离相等，26号楼也和1号楼同样布线。710号楼分配器置于每号楼的6层。总分配器到六分配器的距离是0m，到四分配器的距离是150m，六分配器至1，3，4，6号楼的单元分配器距离为167m，至2号楼和5号楼的距离是48m，四分配器到8,9号楼距离是109m，到7,10号楼的分配器距离为190m。总分配器选用国产WFP-204高隔离度分配器其技术参数：插入损耗(max)/dB:3.6频率：5550MHz相互隔离度：22dB电磁屏蔽（min）：80dB（树脂）六分配器选用国产WFPX-610高隔离度分配器其技术参数：插入损耗(max)/dB:9.2频率：5550MHz相互隔离度：25dB电磁屏蔽（min）：120dB（锡封）四分配器选用国产WFP-408高隔离度分配器其技术参数：插入损耗(max)/dB:7.2频率：5550MHz相互隔离度：22dB电磁屏蔽（min）：80dB（树脂）单元分配器选用WFP-306高隔离度分配器其技术指标：插入损耗：5.8dB工作频率：5550MHz相互隔离度：22dB电磁屏蔽（min）：80dB（树脂）16号楼2分支器选用WFZX-2高隔离度分支器其技术指标如下项目分值损耗标称值/dB810121416182022242628插入损耗（max）/dB3.52.52.21.51.51.20.80.80.80.80.8反向隔离（min）/dB2323252729303030303030频率范围5550MHz相互隔离22710号楼的6分支器选用WFZX-6高隔离度分支器项目分值损耗标称值/dB1416182022242628303234插入损耗（max）/dB3.83.02.51.51.51.21.21.01.01.01.0反向隔离（min）/dB2727273032353230353535频率范围4550MHz相互隔离20由于系统为邻频系统，频率范围为55550MHz，支线电缆采用SYWV-75-9电缆，其在信号频率高、低端的衰减量分别为7.73dB/100m和2.25dB/100m。从分支器到用户端采用SYWV-75-5电缆，其在信号频率高、低的衰减量分别为14.72dB/100m和4.40dB/100m。光接收机射频输出电平为120（110）dB总分配器插入损耗为3.6dB其输出电平116.4（106.4）dB16号楼总分配器输入电平=116.4-07.73=116.4dB（106.4-02.25=106.4dB）16号楼总分配器输出电平=116.4-9.2=107.2dB （106.4-9.2=97.2dB）对1号楼1单元各层个用户的电平值计算如下，括号内为频率低端电平。每层分支器距离该层用户的距离为10m，层间距为3m。1号楼单元分配器输入电平=107.2-1.677.73=94.29dB (97.2-1.672.25=93.44dB) 1号楼单元分配器输出电平=94.29-5.8=88.49dB (93.44-5.8=87.64dB) 由于分配器的输出电平较小，因此在信号进入分配器前使用用户放大器进行信号放大。用户放大器选用SB-7530MZ1楼栋放大器。SB-7530MZ1楼栋放大器技术参数频率范围45750MHz标称增益30dB建议输入电平72dB最大输出电平117dB增益调节范围020dB斜率调节范围018dB噪声系数7dB设定分配放大器的输出电平为105dB，斜率为5dB。1号楼单元分配器输入电平=105（100）dB 输出电平=105-5.8=99.2dB （100-5.8=94.2dB）一层分支器的分支输出电平=99.2-28=71.2dB （94.2-28=66.2dB）一层用户端口电平=71.2-0.114.72=69.73dB（66.2-0.14.40=65.76dB）二层分支器的输入电平=99.2-0.8-0.0314.72=97.96dB（94.2-0.8-0.034.40=93.27dB）二层用户端口电平=97.96-28-0.114.72=68.49dB（93.27-28-0.14.40=64.83dB）三层分支器的输入电平=97.96-0.8-0.0314.72=96.72dB（93.27-0.8-0.034.40=92.34dB）三层用户端口电平=96.72-24-0.114.72=71.25dB（92.34-24-0.14.40=67.90dB）四层分支器的输入电平=96.72-0.8-0.0314.72=95.48dB（92.34-0.8-0.034.40=91.41dB）四层用户端口电平=95.48-24-0.114.72=70.01dB（91.41-24-0.14.40=66.97dB）五层分支器的输入电平=95.48-0.8-0.0314.72=94.24dB（91.41-0.8-0.034.40=90.48dB）五层用户端口电平=94.24-24-0.114.72=68.77dB（90.48-24-0.14.40=66.04dB）六层分支器的输入电平=94.24-0.8-0.0314.72=93.00dB（90.48-0.8-0.034.40=89.55dB）六层用户端口电平=93.00-24-0.114.72=67.53dB（89.55-24-0.14.40=65.11dB）2号楼单元分配器输入电平=107.2-0.487.73=103.49dB (97.2-0.482.25=96.12dB) 输出电平=103.49-5.8=97.69dB （96.12-5.8=90.32dB） 为计算方便，可以在信号进入分配器前使用用户放大器进行放大，同样选用SB-7530MZ1楼栋放大器，设定与1号楼分配放大器相同的输出电平值，由于1、2号楼布线相同，所以1、2号楼每个单元计算过程完全相同，同理3，4，6号楼与1号楼相同，5号楼与2号楼相同。对7号楼的各点电平计算如下，括号内为低频率端电平。每层分支器距离该层的每一用户8m。710号楼总分配器输入电平=116.4-1.57.73=104.81dB（106.4-1.52.25=103.03dB）710号楼总分配器输出电平=104.81-7.2=97.61dB (103.03-7.2=95.83dB)7号楼单元分配器输入电平=97.61-1.687.73=82.92dB (95.83-1.902.25=91.56dB) 由于分配器的输出电平太小，在信号进入分配器前应使用用户放大器进行信号放大。同样用户放大器选用SB-7530MZ1楼栋放大器，参数同上。 设定分配放大器的输出电平为105dB，斜率为5dB。7号楼分配器输入电平=105（100）dB 输出电平值=105-5.8=99.2dB (100-5.8=94.2dB)六层分支器的输入电平=99.2dB （94.2dB）六层层每一用户的端口电平=99.2-30-0.0814.72=68.02dB（94.2-30-0.084.40=63.85dB）由于五层七层相对六层对称，所以两者计算结果相同，其他对应楼层同理。五、七层分支器的输入电平=99.2-0.0314.72=98.76dB（94.2-0.034.40=94.07dB）五、七层每一用户的端口电平=98.76-28-0.0814.72=69.58dB（94.07-28-0.084.40=65.72dB）四、八层分支器的输入电平=98.76-1.0-0.0314.72=97.32dB（94.07-1.0-0.034.40=92.94dB）四、八层每一用户的端口电平=96.32-28-0.0814.72=67.14dB（92.94-28-0.084.40=64.59dB）三、九层分支器的输入电平=97.32-1.0-0.0314.72=95.88dB（92.94-1.0-0.034.40=91.81dB）三、九层每一用户的端口电平=94.88-26-0.0814.72=67.70dB（91.81-26-0.084.40=65.46dB）二、十层分支器的输入电平=95.88-1.2-0.0314.72=94.24dB（91.81-1.2-0.034.40=90.48dB）二、十层每一用户的端口电平=94.24-24-0.0814.72=69.06dB（90.48-24-0.084.40=66.13dB）一、十一层分支器的输入电平=94.24-1.2-0.0314.72=92.60dB（90.48-1.2-0.034.40=89.15dB）一、十一层每一用户的端口电平=92.60-24-0.0814.72=67.42dB（89.15-24-0.084.40=64.80dB）十二层分支器的输入电平=92.60-1.2-0.0314.72=90.96dB（89.15-1.2-0.034.40=87.82dB）十二层每一用户的端口电平=90.96-22-0.0814.72=67.78dB(87.82-22-0.084.40=65.47dB)由上述计算可知，对于邻频系统用户端口电平在6272dB以内，符合设计要求。 3. 分配系统指标验算由于有线电视系统的频道数较少，所以分配系统的非线性失真指标的验算可以忽略，对分配系统的验算主要是载噪比C/N的验算。用户分配放大器的载噪比：（C/N）min=Ui-Nf-2.4=79.62