建筑电气工程图设计(6)-有线电视系统设计课件.ppt

有线电视系统,一、概述,1.1有线电视系统的概念有线电视系统（CATV）：用射频电缆、光缆、多路微波及其组合来传输、分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统。,1.2有线电视系统的组成及各部分作用,1.2.1有线电视系统组成由信号源、前端设备、干线传输系统、分配网络、用户终端组成。,1.2.2各部分作用1、信号源：是指提供系统所需各类优质信号的各种设备。2、前端设备前端是系统的信号处理中心，它将信号源输出的各类信号分别进行处理，并最终混合成一路复合射频信号提供给传输系统。（接收、处理、混合）,3、干线传输系统作用：将前端输出的各种高频电视信号不失真地、稳定地传输给用户分配网络，同时把系统末端的回传信号回传给前端。4、分配网络作用：将干线输出的信号按一定电平均匀地分配给用户。位置：位于有线电视系统的最后一部分。5、用户终端用户终端是指接到千家万户的用户端口，与电视相连。用户端口包括：机顶盒、电缆调制解调器、解扰器等。,二、传输系统,传输系统位于前端和用户分配网络之间，其作用是将前端输出的各种信号稳定且不失真地传输至用户分配网络系统。传输系统的传输媒介主要包括：电缆、光缆和微波。,2.1.1外形结构,2.1射频同轴电缆,电缆是有线电视最早采用的传输媒介。目前，主要采用的是射频同轴电缆。,外导体（屏蔽层）：由铜丝编织网或镀锡铜丝编织网内加一层铝箔制成，也可采用金属管。对电磁干扰有屏蔽作用。,护套：保护电缆，常采用聚乙烯类材料。,内导体（芯线）：由铜线或镀铜铝线制成。,绝缘介质：支撑电缆，其电特性很大程度决定着电缆的传输和损耗特性。,2.1.2同轴电缆的型号命名,我国对同轴电缆的型号与规格实行了统一的命名，具体方法如图所示：,电缆名称代号含义,2.1.3射频同轴电缆的特性,1、有线电视系统中射频同轴电缆的标准特性阻抗为75，与整个系统特性阻抗保持一致。2、同轴电缆对电信号有衰减作用，且衰减量与信号频率的平方根成正比，即频率越高，衰减量越大；频率越低，衰减量越小。常用衰减常数来表示，其定义为单位长度（如100m）电缆对信号衰减的分贝数。,3、环境温度对电缆损耗值也有影响，通常温度升高，衰减量增大；温度降低，衰减量减小。4、为补偿同轴电缆的损耗，可在线路上安装放大器，进一步延伸传输距离。放大器放大信号的同时，也将引入非线性失真，当这种失真累积到一定程度时，将影响图像收视效果。,2.1.4电缆的铺设,电缆架空铺设时，应利用挂钩、挂带将电缆安装在钢绞吊线上。,电缆要留滴水弯，因为水分会使电缆的损耗急剧增大，同轴电缆要长期使用，防水、防潮性能尤为重要。,电缆从墙体打孔进入楼道时，孔内应有带防水弯的护管保护，以免雨水进入。墙体内暗线铺设也要加护管保护。护管可采用钢管或硬质塑料管。,电缆转弯处要注意电缆的弯曲半径要求。,电缆沿墙面明线铺设时，应采用电缆线卡固定电缆。线卡分为金属线卡和塑料线卡，间距一般在0.5m左右。,随着使用时间的推移，安装在室外的电缆会出现老化现象，各项性能参数会发生变化，电缆损耗增加，可更换新电缆。,缆线的弯曲半径应符合下列规定：1）非屏蔽4对对绞电缆的弯曲半径应至少为电缆外径的4倍。2）屏蔽4对对绞电缆的弯曲半径应至少为电缆外径的8倍。3）主干对绞电缆的弯曲半径应至少为电缆外径的10倍。4）2芯或4芯水平光缆的弯曲半径应大于25mm；5）光缆容许的最小曲率半径在施工时应当不小于光缆外径的20倍，施工完毕应当不小于光缆外径的15倍。其它芯数的水平光缆、主干光缆和室外光缆的弯曲半径应至少为光缆外径的10倍。,2.2光缆,2.2.1光缆的外形结构,光纤,松套管,护套,阻水层,钢丝加强件,铝/钢塑复合带,光缆中的传输信号是光信号而不是电信号，并且是一种特殊的光激光。光纤是由导光材料制成的纤维丝，是光波的传输介质。,2.2.2光缆传输的基本原理,由于电子设备只能接收电信号而不能接收光信号，因此，必须经过光电转换，光缆才能与电子设备和同轴电缆相连接。,光发射机：将电信号转换为光信号，送入光缆。,光中继站：主要对光信号进行放大。,光接收机：将光信号转换为电信号，送入电缆。,光发射机：将电信号转换为光信号，送入光缆。,光中继站：主要对光信号进行放大。,2.2.3光缆的优点,1、光的波长为微米（m）级，其绝对带宽相当宽，可容纳比同轴电缆多得多的频道。2、光纤的传输损耗非常小，不同波长的光传输损耗是不同的。在850nm、1310nm和1550nm三个值附近，光纤损耗有最小值，故称这三个波长为光纤通信的三个窗口。850nm波长的光损耗约为2.5dB/km；1310nm波长的光损耗约为0.35dB/km；1550nm波长的光损耗约为0.2dB/km。,3、在全部有线电视频道内，光纤具有相同的损耗（频率特性好），不需加入均衡器；此外，光纤损耗几乎不随温度变化。4、光纤的基本成分是石英，为非导体，它不受电磁场干扰，具有完全抗电磁性。5、光纤传输所需中继站极少，引入非线性失真很小，使信号传输质量大为提高。信号不易泄漏，保密性好。6、光纤比重小，重量轻，便于铺设。,2.2.4光缆的敷设,1）光缆敷设时最好以直线方式，如有拐弯，施工时应至少为其外径的20倍；2）放线时宜采用卷轴，牵引速度一般为15m/min，牵引点放在加强芯上，吊挂光缆的支点间距不应大于1.5m；3）光缆应与其他管线分管布放，或者在大管中设置子管布放。4芯以下，截面利用率为25%30%；12芯以上，直路时为50%60%，弯路时为40%50%；线槽截面利用率不超过50%。4）光缆布放时应留有冗余，室外光缆预留长度为510m左右，室内光缆在设备端应预留35m，预留光缆盘成环形。,2.2.5HFC网络,全光缆有线电视系统由于造价昂贵，目前还无法普遍使用。大中型有线电视系统通常采用光缆和电缆混合传输（HFC），其中光缆用于干线传输，一般是星形结构；电缆用于分配网络，与用户终端相连接，一般是树形结构。,HFC双向交互式网络,三、分配网络,3.1分配器3.2分支器3.3分配网络的其他器件3.4建筑物内分配系统的设计,3.1分配器,分配网络是有线电视系统中直接与用户终端相连接的部分，指从分配点至系统输出口（即用户终端）之间的传输网络。分配点是指从干线取出信号并馈送给支线和分支线的连接点。分配器、分支器都属于无源器件，即不需要供电的器件，广泛应用于电缆传输系统和用户分配网络系统中。,3.1.1分配器的外观、标识及图示符号,分配器通常有一个输入端和两个或两个以上输出端。根据输出端的多少可将其称为二分配器、三分配器、四分配器.以此类推。,二分配器,三分配器,“IN”表示输入端，“OUT”表示输出端，每一个输出端口都是相同的。,工作频率范围，51000MHz即为1GHz宽带型，可在整个有线电视频道内工作。,图示符号：,还可用以下符号表示：,3.1.2分配器的作用和常用技术参数,分配器主要作用是将一路输入信号电平平均地分成几路输出。分配损耗：用分贝表示，指输入信号电平与输出信号电平分贝数之差。如：某二分配器输入电平为60dBv，分配损耗为4dB，则每一路输出信号电平为：60-4=56（dBv）,3.1.3分配器的混合功能,若将“IN”端口作为输出端，“OUT”端口作为输入端，则可将多路信号混合成一路信号输出，即实现混合器功能。,3.2.1分支器的外观、标识及图示符号,分支器通常有一个主输入端、一个主输出端以及一个或多个分支输出端。根据分支输出端的多少将其称为一分支器、二分支器、三分支器、四分支器依此类推。,3.2分支器,2019/12/14,29,可编辑,“IN”表示主输入端,“OUT”表示主输出端,“TAP”或“BR”表示分支输出端，每一个分支端口都是相同的。,工作频率范围,一分支器二分支器,3.2.2分支器的作用,分支器的作用是将主输入端信号分成几路输出，但是各路信号电平不完全相等，大部分信号通过主输出端送至主干线，另一小部分信号则通过分支输出端进入支线。,3.2.3分支器的常用技术参数,插入损耗：主输入端信号电平与主输出端信号电平分贝数之差。分支损耗：主输入端信号电平与分支输出端信号电平分贝数之差。,如：某二分支器的插入损耗为2dB，分支损耗为10dB，主输入端信号电平为60dBv，则：主输出信号电平：60dBv-2=58dBv分支端信号电平：60dBv-10=50dBv,串接式分支器是分支器与用户终端的统一体，具有分支器和系统输出口的功能，也称为串接式输出口，可分为串接一分支器和串接二分支器。其分支输出端做成系统输出口，直接与用户电视机相连接；主输出端连接至下一个用户。利用串接式分支器可以很方便地将多个用户串联起来。,3.2.4串接式分支器,注意：分配器的输出端不应空出；分支器的分支输出端可以空出，但主输出端不可以空出。,3.3.1衰减器,衰减器大多用在放大器的输入端和输出端，调节输入、输出端信号电平，使其保持在适当的范围内。衰减器一般按衰减量是否可调节分为固定式和可调式。,3.3分配网络的其他器件,3.3.2均衡器,均衡器是用来补偿电缆衰减倾斜特性的。电缆对信号有衰减且衰减量与信号频率的平方根成正比，即信号高频段损耗比低频段损耗大，电缆的衰减-频率曲线是倾斜的。因此，即使前端输出的各频道信号电平是一致的，经过一段电缆传输后，各频道信号电平会变得不一致，邻频传输系统中这是不允许的。采用均衡器是一种常用的补偿方法。,均衡器实质上是一个衰减量随频率变化的衰减器，能较多地衰减低频部分而较少地衰减高频部分，衰减特性与电缆正好相反。均衡器分为固定均衡器和可调均衡器，可作为独立器件使用，也可制成插件直接安装在放大器内。,3.3.3有线电视信号放大器,放大器是有线电视系统中常用的一种有源器件（需要供电的器件），可安装在干线上，分为干线放大器、干线桥接放大器、分配放大器等；也可安装在用户分配网络中，分为线路延长放大器、楼栋放大器等。,干线放大器：安装在干线上，用于放大信号，补偿电缆对信号的损耗。,干线桥接放大器：放大器与分支器的组合，安装在干线上，除放大干线中的信号外，还分出几路支线信号送至分配网络。,分配放大器：放大器与分配器的组合，用于干线或支线末端，可提供几路分配信号输出。,线路延长放大器：用于支线放大。,楼栋放大器：最后一级放大器。,3.3.4系统输出口,系统输出口是有线电视系统与用户电视机之间的接口，也称为用户终端盒，按输出口数目分为单输出口（TV）和双输出口（TV、FM）。,建筑物内分配系统的设计目的主要是通过传输介质以及各种分支器、分配器的选取和组合，最终使用户终端（系统输出口）的电平设计值符合规范要求。国标规定：VHF波段（30300MHZ）用户电平范围为5783dBv；UHF波段（3003000MHZ）为6080dBv。一般情况下，非邻频系统选取705dBv；邻频系统选取684dBv。分配网络的设计应根据分配点输出功率、建筑结构、用户终端数目及具体分布情况来选取合适的组成形式，在保证用户电平前提下，所使用的部件数量最少。,3.4建筑物内分配系统的设计,常用的无源分配网主要有以下四种组成方式：全部采用分配器的“分配分配”方式。全部采用分支器的“分支分支”方式用于终端不空载、分段平面辐射形的用户分配，称为“分支分配”方式。用于用户端垂直位置相同、上下成串的多层与高层建筑，节省管线，称为“分配分支”方式。,3.4.1常用分配方式,图5.15分配器的分配方式（a）分配-分配方式,这种方式适用于以前端为中心向四周扩散的结构形式。如果各路电缆长度相等，则各路输出电平也都相等。这种系统的分配损失较小，整个分配系统的损失为二分配器与四分配器的分配损失之和再加上电缆的损失。其缺点是如果某一路空载，对其他几路影响较大，因此当某一路输出端暂时不用时，一定要接上一个75的匹配负载。这种方式多用于干线分配。,（2）分支-分配方式这种分配方式是在分支器的分支输出端再接分配器，如图所示。因此它具有分配-分配方式的特点，但终端不宜空载，适用于分段平面辐射形分配系统。,图5.15分配器的分配方式（b）分支-分配方式,图5.15分配器的分配方式（c）分支-分支方式,这种方式指系统全部使用分支器的分配方式，适用于结构分散、干线较长的情况。,图5.15分配器的分配方式（d）分配-分支方式,这种方式适用于高层建筑，用户数量多而且用户点的分布不规则，以及允许横向布线的场合。此外，这种方式使用、维修比较方便。,常用的住宅CATV系统：1、每户一条入户线接一个输出口,2、每户一条入户线接两个或以上输出口,3.4.2用户电平的计算,若已知分配器、分支器的参数，则可以计算出每个用户终端的信号电平，从而判断其是否满足国标要求。大多采用正推法，即从前向后计算，以最后一级放大器输出电平为基础，从前往后逐步减去电缆损耗及分配分支损耗，最后计算出用户电平。复杂系统用此法较好。除了正推法，还可采用倒推法进行计算，即从后往前计算，以分配网络最后一个用户电平为基础，从后往前加上电缆损耗及分配分支损耗，最后计算出放大器的输出电平。常用于较简单的系统。,用户电平的计算公式为：SnSoLdL式中，Sn第n个分支器或第n个系统输出口电平（dBV）；So分配放大器的输出电平（dBV）；Ld分配器的分配损耗、分支器的插入损耗、分支损耗等（dB）；L电缆衰减损耗，衰减常数长度（dB）。,在用户电平的设计计算时，需注意下列问题：（1）分配线路。计算时，首先选择距离分配放大器最远、用户最多、条件最差的分配线路进行设计与计算。（2）高频端与低频端。当系统传输全频段信号时，应将UHF、VHF频段电平分别计算；当系统传输宽带信号时，应将最高端（如750MHZ）和最低端（如50MHZ）电平分别计算，以高频端电平、低频端电平的方式表示。由于各厂家生产的分支、分配器和电缆等，在技术参数标称方面有些差别，对高频端与低频端技术参数的选择参考，也可以是一个区域，如750800MHZ，5070MHZ。,（3）分支损耗。根据分支器的特点，一般是从前往后的顺序串接的，前面用分支损耗大的分支器，往后依次