有线模拟电视基础知识新编.doc

有线模拟电视基础知识新编林挺逵 近来，论坛里有许多新手网友不断提出模拟电视基础知识方面的问题，而且网友工头在2008年5月28日还发出急求：模拟550m网络设计培训教材帖子。因此笔者认为，论坛里除了要适应当前国内有线电视发展形势的需要，把重点放在数字电视和多功能开发方面之外，对模拟电视基础知识、特别是对模拟电视知识的更新方面亦要有一定程度的重视，所以特地把自己发表在省级及省级以上广播电视技术刊物上80篇论文的相关内容，以及发表在“中国有线电视技术论坛”上的7800多个帖子中的相关内容，整理汇编成有线模拟电视基础知识新编，分章陆续发在论坛里，仅供新手网友参考，也请大家指正。本帖是第四章。第四章 有线模拟电视前端和分前端目 录第一节 有线电视的波段和频道 34.1.1 残留边带方式射频电视信号的频带特性4.1.2 有线电视的波段划分4.1.3 有线电视的频道表第二节 有线模拟电视前端的基本组成和主要设备 84.2.1 前端拓扑图4.2.3 模拟电视调制器4.2.4 信号混合器4.2.5 前端放大器第三节 独立前端的配接和调试 20第四节 乡镇分前端的配接和调试 254.4.1 乡镇分前端尽量不设置放大器4.4.2 乡镇分前端如果要设置放大器，应采用低增益的单模块放大器附件1至5： 捷变频调制器拨码表28附件6至7： 本章参考文献和编写本章内容的依据论文33有线模拟电视基础知识新编林挺逵 第四章 有线模拟电视前端和分前端系统性地介绍有线模拟电视前端知识的书籍和文章很多，因此本章不对有线模拟电视前端和分前端知识进行全面系统的介绍，仅仅介绍和讨论网友们很关心的热点问题，以及笔者在有线电视技术刊物发表的论文和在论坛帖子中提出的一些新见解，供作参考和讨论，并祈求指正。第一节 有线电视的波段和频道4.1.1 残留边带方式射频电视信号的频带特性电视的视频（图像）信号的带宽是06mhz，即最高频率是6mhz，它是采用“幅度调制（am）”的方法调制到图像载波fc上的，调幅后就会在图像载波频率fc的上、下方形成各6mhz带宽的“上边带”和“下边带”，即fc6mhz，因此图像载波的频带总宽度为12mhz。由于12mhz带宽的信号在频道的设置、发送和接收设备的设计制造上都是非常不经济的，因此采用“残留边带传输技术（vsb）”，就是传送上边带6mhz的全部、下边带0.75mhz加0.75mhz到1.25mhz逐渐衰减到0部分。因此图像载波的实际带宽是7.25mhz。另外，模拟电视的伴音是采用“频率调制（fm）”的方法调制到伴音载波fs上的，带宽为fs0.25mhz，即0.5mhz。由于伴音载波fs比图像载波fc高6.5mhz，带宽为0.5mhz，这样，包括图像和伴音在内的一个电视频道的频带宽度为8mhz（见图4.1-1）.图4.1-1 残留边带方式射频电视信号的频带特性图下面的图4.1-2展示ds-1至ds-3三个频道的实际频谱特性和主要几个频率数值。图4.1-2 ds-1、ds-2、ds-3频谱特性用普通场强仪频谱分析方式分析模拟电视信号时，通常只能够显示数值稳定的图像电平、伴音电平和“彩色副载波”，亮度信号由于波动变化太快而不能全面显示。图4.1-3是模拟电视和数字电视频谱比较图，其中上图是针式打印机打印图，下图是网友提供的照片。图4.1-3 模拟电视和数字电视频谱比较4.1.2有线电视的波段划分无线电频谱是有限的自然资源。为了充分、合理、有效地利用无线电频谱，保证各种无线电业务的正常运行，防止各种无线电业务、无线电台站和系统之间的相互干扰，根据中华人民共和国无线电管理条例，参照国际电信联盟2004年出版的最新无线电规则，结合我国无线电业务的发展现状，中华人民共和国信息产业部2001年11月12日发布中华人民共和国无线电频率划分规定，其中规定了供电视广播使用频率范围，在这些频率范围里设置的电视频道，称作“标准电视频道”，频道顺序号前通常冠以“ds-”（取汉语拼音dianshi两个音节的第一个字母）。这些频道既可用作开路电视广播，也可供有线电视使用。标准电视频道所有各频段的频率都在958mhz以下，在958mhz以下的频率范围里还有专供通讯、导航、测控等方面使用的频段，在这些频段里绝对不能设置开路电视广播频道，但是可以设置“有线电视频道”，因为有线电视信号在封闭的环境里传播，不会影响空中的无线电讯号。在这里设置的有线电视频道称作“有线电视增补频道”，简称“增补频道”，频道顺序号前通常冠以“z-”（取汉语拼音zengbu的第一个字母）.有线电视频段划分见表4.1-1.表4.1-1.有线电视频段划分波段性质和说明频率范围业务内容r5.030.0电视及非广播业务标准电视，甚高频，v波段48.592.0电视fm调频广播87.0108.0声音a1增补频道a1111.0167.0电视标准电视，甚高频，v波段167.0223.0电视a2增补频道a2223.0295.0电视b1增补频道b1295.0447.0电视标准电视，特高频，u波段447.0566.0电视b2增补频道b2566.0606.0电视标准电视，特高频，u波段606.0958.0电视说明：“标准电视频道”是分配给电视专用的频道，允许开路电视（和有线电视）使用，在频道编号前冠以汉语拼音字母“ds”（电视dianshi），计有ds1至ds68，划分为i、iii、iv和v几个波段。i、iii、iv和v分别是罗马数字1、3、4和5。原本分配给通信、导航等其他用途的无线电频段内，在有线电视中（因为在电缆中传输，不会干扰空中的信号），也可以设置电视频道，就是“有线增补电视频道”，在频道号前冠以汉语拼音字母“z”(增补zengbu)。“增补电视频道”单独编出顺序号z1至z42。“电视频道”ch，是英文channel的缩写，泛指“标准电视频道”和“增补电视频道”。电视机选台时屏幕上会相继显示出的“v”波段和“u”波段。“v”波段即是甚高频vhf，是英文very-high-frequency的缩写，其中又分为两部分：“vl”，通常包括i和a-1波段，l为英文“low低”的第一个字母；“vh”，通常包括iii和a-2、b-1波段，h为英文“high高”的第一个字母。“u”波段，即特高频uhf，是英文ultra-high-frequency的缩写，通常包括iv和v波段。4.1.3 有线电视的频道表有线电视总共有68个标准电视频道和42个增补电视频道，详见表4.1-2.其中ds5处于调频广播的频率范围之内，一般不再采用。准备搞双向传输的地方，ds1至ds5通常作为回传频带，不设置下行电视节目频道。4.1-2有线电视频道表波段频道图像载频伴音载频中心频率频带(mhz)ids149.7556.2552.548.556.5ds257.7564.2560.556.564.5ds365.7572.2568.564.572.5ds477.2583.7580.076.084.0（ds5）85.2591.7588.084.092.0fm87108nm108111a-1z1112.25118.75115111.0119.0z2120.25126.75123119.0127.0z3128.25134.75131127.0135.0z4136.25142.75139135.0143.0z5144.25150.75147143.0151.0z6152.25158.75155151.0159.0z7160.25166.75163159.0167.0iiids6168.25174.75171167.0175.0ds7176.25182.75179175.0183.0ds8184.25190.75187183.0191.0ds9192.25198.75195191.0199.0ds10200.25206.75203199.0207.0ds11208.25214.75211207.0215.0ds12216.25222.75219215.0223.0a-2z8224.25230.75227223.0231.0z9232.25236.75235231.0239.0z10240.25246.75243239.0247.0z11248.25254.75251247.0255.0z12256.25262.75259255.0263.0b-1z13264.25270.75267263.0271.0z14272.25278.75275271.0279.0z15280.25286.75283279.0287.0z16288.25294.75291287.0295.0z17296.25301.75299295.0303.0z18304.25310.75307303.0311.0z19312.25318.75315311.0319.0z20320.25326.75323319.0327.0z21328.25334.75331327.0335.0z22336.25342.75339335.0343.0z23344.25350.75347343.0351.0z24352.25358.75355351.0359.0z25360.25366.75363359.0367.0z26368.25374.75371367.0375.0z27376.25382.75379375.0383.0z28384.25390.75387383.0391.0z29392.25398.75395391.0399.0z30400.25406.75403399.0407.0z31408.25414.75411407.0415.0z32416.25422.75419415.0423.0z33424.25430.75427423.0431.0z34432.25438.75435431.0439.0z35440.25446.75443439.0447.0z36448.25454.75451447.0455.0z37456.25462.75459455.0463.0ivds13471.25477.75474470.0478.0ds14479.25485.75482478.0486.0ds15487.25493.75490486.0494.0ds16495.25501.75498494.0502.0ds17503.25509.75506502.0510.0ds18511.25517.75514510.0518.0ds19519.25225.75522518.0526.0ds20527.25533.75530526.0534.0ds21535.25541.75538534.0542.0ds22543.25549.75546542.0550.0ds23551.25557.75554550.0558.0ds24559.25565.75562558.0566.0b-2z38567.25573.75570566.0574.0z39575.25581.75578574.0582.0z40583.25589.75586582.0590.0z41591.25597.75594590.0598.0z42599.25605.75602598.0606.0vds25607.25613.75610606.0614.0ds26615.25621.75618614.0622.0ds27623.25629.75626622.0630.0ds28631.25637.75634630.0638.0ds29639.25645.75642638.0646.0ds30647.25653.75650646.0654.0ds31655.25661.75658654.0662.0ds32663.25669.75666662.0670.0ds33671.25677.75674670.0678.0ds34679.25685.75682678.0686.0ds35687.25693.75690686.0694.0ds36695.25701.75698694.0702.0ds37703.25709.75706702.0710.0ds38711.25717.75714710.0718.0ds39719.25725.75722718.0726.0ds40727.25733.75730726.0734.0ds41735.25741.75738734.0742.0ds42743.25749.75746742.0750.0ds43751.25757.75754750.0758.0ds44759.25765.75762758.0766.0ds45767.25773.75770766.0774.0ds46775.25781.75778774.0782.0ds47783.25789.75786782.0790.0ds48791.25797.75794790.0798.0ds49799.25805.75802798.0806.0ds50807.25813.75810806.0814.0ds51815.25821.75818814.0822.0ds52823.25829.75826822.0830.0ds53831.25837.75834830.0838.0ds54839.25845.75842838.0846.0ds55847.25853.75850846.0854.0ds56855.25861.75858854.0862.0ds57863.25869.75866862.0870.0ds58871.25877.75874870.0878.0ds59879.25885.75882878.0886.0ds60887.25893.75890886.0894.0ds61895.25901.75898894.0902.0ds62903.25909.75906902.0910.0ds63911.25917.75914910.0918.0ds64919.25925.75922918.0926.0ds65927.25933.75930926.0934.0ds66935.25941.75938934.0942.0ds67943.25949.75946942.0950.0ds68951.25957.75954950.0958.0第二节 有线模拟电视前端的基本组成和主要设备前端机房是有线电视系统的核心，不管是同轴电缆网还是光缆传输网，如果前端信号处理不好，信号质量不高，线路传输、用户分配系统再优良也无济于事。因此，提高前端信号质量至关重要。前端信号的优劣是一个综合因素，牵扯到多个环节，既有设备因素，又有人为因素，就是说前端设备的正确设置和调试，对于提高质量指标的关系十分重大。本节就讨论这方面的问题。4.2.1 前端的基本组成前端的基本结构如图4.2-1所示模拟电视独立前端，通常要将卫星接收到的信号、用单频道高增益多单元鱼骨天线（八木天线）接收到的开路电视信号、以及各种自办节目信号，先转换成“视频信号”和“音频信号”，然后将同一个节目的视、音频信号送进某一台“模拟电视信号调制器”（简称“调制器”），调制成各个特定频道的“射频电视信号”。各台调制器输出的各频道电视信号，再送进多路信号混合器（常用的有12路、16路、20路和24路）混合。几台多路信号混合器输出的混合信号，再进行一次混合（通常用高隔离度分配器反接作混合器），成为包含全部频道的有线电视信号。当最终混合后的信号输出电平大于76db的时候，可以再用分配器分成几路72db左右的信号，用以驱动几台“前置放大器”，其输出信号分成多路，分别用以驱动“光发射机”、“干线放大器”和“用户放大器”，使有线电视的光信号、电信号通过光缆、电缆送进网络进行远距离传输或分配给附近用户。图4.2-1 有线模拟电视前端示意图4.2.2模拟电视调制器调制器是用来将电视中的视频信号、音频信号变成能够在系统中传输的各种频道的图像载波、伴音载波射频信号的设备，它是前端中的重要设备之一。按照频率处理变换方式的不同，模拟电视调制器可以分为“高频调制器”和“中频处理调制器”两类。（1）、高频调制器“高频调制器”是视频信号直接对某频道频率的高频信号直接进行调制，成为这个频道的图像载频；音频信号则首先调制成6.5mhz的调频信号，再和上述高频信号进行混频处理，成为比图像载频高6.5mhz的伴音载频。然后将两个信号相加混合成某频道的全电视信号，简略的原理方框图如图4.2-2.图4.2-2 模拟电视高频调制器简略原理方框图由于各个频道的图像载波频率都不相同，因此各频道的“残留边带滤波器”都必须专门分别设计制造，不易降低成本和提高质量，加上调制器内部电路的通带频率很高，质量指标也难以提高，所以它的质量指标相对较低。因此，这种调制器只能在早年的“隔频系统”（就是在系统中间隔设置频道，如设置ds-1、3、5、6、8、10、12等）中常用，近年的“邻频系统”（就是系统中相邻频道都可设置的系统）中都得采用“中频处理调制器”。（2）、中频处理调制器“中频处理调制器”是采用专门的集成电路先将视频信号处理成38mhz的中频图像信号、将音频信号处理成31.5mhz中频伴音信号，最后混合“变频”到设定的频道频率（此时伴音载频频率比图像载频频率高6.5mhz），经过放大和多级滤波成为某特定频道的全电视信号输出。这就是中频处理“固定频道调制器”的基本工作原理，其原理方框图见图4.2-3.由于任何频道的电视信号，都预先处理成统一固定的38mhz的中频图像信号和31.5mhz中频伴音信号，所用器材和制作工艺全都相同，特别是中频调制部分残留边带滤波器的中频频率相同，可以采用优质的“声表面滤波器”，加上这部分通路的频率又低，因此容易制作出质量指标很高的中频信号，使最后混频、放大、滤波得到的各种特定频道的射频电视信号达到很高的质量指标，适宜于邻频系统中应用。ca-98s中频处理固定频道调制器的主要技术指标如下：图像最大调制度：87.5%（视频信号输入峰峰值为1v时）微分增益（dg）：5% （微分增益的定义：当电视信号的亮度不同时，其上所叠加的色度信号的幅度，相对于色同步信号幅度发生变化的相对比例）微分相位（dp）:5（微分相位的定义：当电视信号的亮度不同时，其上所叠加的色度信号的相位，相对于色同步信号相位发生的变化）图4.2-3 中频处理固定频道调制器原理方框图视频信噪比：50db（调制度87.5%时）频率响应：1db（25hz5mhz）输出电平：113dbv输出电平调整：20db连续可调a/v比：1020db可调 （a/v比，就是“伴音电平图像电平”的差值）频率准确度：5khz频率总偏差：10khz(0c50c)图像伴音载频差：65005khz带外抑制比：60db输出阻抗：75中频处理调制器通常设置有中频信号输出接口和输入接口，用以插入控制、加扰信号，不使用插入功能时，可以直接用短电缆将两个接口连接起来，调制器出厂时，都配备这种连接电缆。（3）、捷变频调制器“捷变频调制器”也是一种中频处理调制器，只是它的“上变频器”的频率是可以变换的，因此能够根据使用者的需要，变换输出各种频率频道输出。由于它的电路结构复杂，价格要比固定频道调制器贵得多。但是，因捷变频调制器采用宽带滤波器输出，不能像固定频道调制器那样设置多级固定频道滤波器，因此输出信号的“带外抑制比”相对较低，有可能对相邻频道造成某种程度的干扰、降低信号的质量指标，论坛里就有因劣质捷变频调制器干扰劣化相邻频道信号事例的报告，所以在系统中尽量不要采用捷变频调制器，只作为备件保存，那台固定频道调制器坏了，随时用上去顶替。分前端的自办节目，通常在总前端送来信号的留空频道中设置，适宜采用捷变频调制器，当上级原来的留空频道变了，可以随时变更频道，以便将自办节目插入新的留空频道。捷变频调制器通常用拨码开关来设置输出频道，文末附件15是最常用的几种捷变频调制器的“拨码表”。4.2.3信号混合器将多个输入口上的信号馈送给一个输出口的装置称为“混合器”。在有线电视系统的前端中，调制器输出的各频道的有线电视信号，就用“下行信号混合器”混合，然后经前置放大器放大分送光发射机和电缆干线。通过电缆回传过来的“上行信号”，由于各条线回传过来的电平不同，可用设置可调衰减器的“上行信号混合器”混合。为了保证系统的技术质量指标，混合器必须满足以下要求：第一，良好的频率特性，各频道信号经过混合以后，要使频道内各种频率成分的比例保持不变，以免出现“频率失真”。第二，各频道之间的隔离度要高，各信号源之间的影响要小。有线电视前端常用的混合器有两大类：“滤波器式混合器”和“宽带混合器”。（1）、滤波器式混合器“滤波器式混合器”中有一种是“频道混合器”，它是由多路“频道滤波器”组成，每个频道滤波器的入口允许输进某个特定频道的信号，其他频道的的信号无法输进；另有一种是“频段混合器”，它是由多路“频段滤波器组成”，每一路可以输进属于该频段的一个频道的信号，或者已经混合好的属于该频段的混合信号，该频段以外的信号无法送进去混合。滤波器式混合器的特点是混合插损很低，但制造工艺复杂，调试麻烦，不适宜邻频信号的混合，目前已经基本上不用了。（2）、宽带混合器有线电视系统中的分配器和分支器都是宽带耦合器件，在信号分配系统中，它们是用来进行信号分配，当反向使用时，便可作为宽带混合器，各路输入口容许输入其频带范围内的任意频道的电视信号，当前邻频系统中普遍采用这种类型的混合器。这类混合器的缺点是插入损耗比较大。（3）、宽带混合器之“分配器式混合器”当前制造的高隔离度分配器，具有较高的隔离度（2分配器在28db左右），用它制成的“分配器式混合器”时，各输入端仍保持良好的隔离，因此这类混合器在邻频系统中使用相当广泛。由于分配器反接的“插入损耗”和正接时的“分配损耗”是一样的，所以，2路混合器的插入损耗是4db，4路混合器的插入损耗是8db，8路混合器的插入损耗是12db，12路混合器的插入损耗是14db,16路混合器的插入损耗是16db，偏差范围大约1db。图4.2-4是16路分配器式混合器的结构示意图。图4.2-4 16路分配器式混合器原理图下面给出康特公司下行信号混合器kth-16d和上行信号混合器kth-08r的参数。/chinese/shop/view.asp?id=37下行信号混合器kth-16d产品特点：kth-16d为低损耗、高隔离度、宽带混合器。16路无源混合，带输出监测口。 主要用于双向hfc网络前端各下行信号的混合。19英寸标准机箱。图4.2-5 下行信号混合器kth-16d技术参数：参数技术要求频率范围45860 mhz插入损耗45550mhz 15 db550750mhz16 db750860mhz17 db带内平坦度2 db相互隔离度30 db输出监测电平201 db反射损耗14 db输入、输出阻抗75上行混合器kth-08r产品特点：kth-08r为低损耗、高隔离度、宽带混合器。8路无源混合，每路输入均带监测口和可调衰减器。 专用于双向hfc网络前端各上行信号的混合。图4.5-6 上行混合器kth-08r技术参数：参数技术要求频率范围5300 mhz插入损耗13 db带内平坦度1.5 db相互隔离度30 db输入监测电平121 db输出监测电平121 db输入电平调节020 db反射损耗15 db输入、输出阻抗75由于从各条线路回传过来的上行信号电平参差不齐，因此专门用于回传信号混合的混合器，各路信号输入电路中都设有“可调衰减器”（注意：它适用的频率范围是5300mhz！）！显然，前端调制器下面的下行信号的混合，不需要、也不能用这种混合器。（3）、宽带混合器之“定向耦合器式混合器”分支器反接运用，可以成为“定向耦合器”，其情况分析见图4.2-7。当分支器反接运用，信号1从原分支口br输入通向原输入端in的衰减量较小（和正向运用时的“分支损耗”相同），而通向原输出端out方向的衰减量很大；信号2从原输出口out输入通向原输入端in的衰减量最小（和正向运用时的“插入损耗”相同），而通向原输出端out方向的衰减量很大。因此从分支口br、输出口out输入的信号很少可以互相到达对方（z110至z116的隔离度在25至35db之间），绝大部分从in输出。这就是分支器反接运用时的“定向耦合”特性，利用这个特性可以构成隔离度更高的“定向耦合器式混合器”，图4.2-7 分支器反接运用时的定向耦合特性分析图其结构示意图见图4.2-8.这种混合器的隔离度更高，质量更好。其缺点是插入损耗比“分配器式混合器”要大一些。从图4.2-6可以看出，这种12路的定向耦合器式混合器的插入损耗就达到20db。因此我们可以从混合器标定的插入损耗来判定是它是属于哪种类型了。图4.2-8 用定向耦合器构成的高档信号混合器下面给出采用定向耦合器的郑州英达通讯有限公司“专业级12路混合器”参数。/provide/detail,1259769593.html图4.2-9 专业级十二路无源混合器ca-8012无源混合器的混合单元采用定向耦合及微带传输电路设计，本机具有频带宽，插损小，高隔离，低反射，带内平坦好的特点，适用于5-8000mhz邻频系统；同时还具有多机并联之功能。采用19寸标准机壳，美观大方，便于配套安装、调试。参数技术要求频率范围5800 mhz插入损耗18 db带内平坦度2.5 db相互隔离度40 db噪声系数8db反射损耗13 db输入、输出阻抗75这种混合器的“相互隔离度”达到40db，比分配器式混合器的30db高出10db。4.2.4前端放大器早年，在前端中使用的放大器通常有两种：放大开路电视接收信号的“单频道”或“某频段”的“天线信号放大器”，信号混合器下面的“前端后置放大器”。近年，前端信号主要是卫星信号，很少用到开路电视信号，因此这里只讨论后者，并将其称之为“前端放大器”或“前置放大器”。有线电视在国内发展初期，网络上使用的放大器一般都是“分立元件放大器”，这些放大器的质量指标较低，难以胜任前端放大器应担负的重任，所以当时县市级的前端都千方百计花重金购买进口的前端放大器，那时这样做的确是很有必要的。现在打开这些放大器看一下，实际上不过是采用了当时比较稀有的、价格昂贵的“放大模块”而已，有些还不过是现在看起来质量指标不很高的“推挽放大模块”。现在，进口放大模块已经是平常物品，国内生产厂家很容易采用和国外厂家同样的放大模块来制造前端放大器，因此，笔者以为现在购买前端放大器，大可不必专盯着进口货了。目前国产的前端放大器，同样选用进口的放大模块，质量指标不会比进口差多少。关键是“增益”也即“标称输出电平”要选对、调试要正确。比如说，一种是增益20db左右、即标称输出电平为92db左右的单模块前端放大器；另一款是增益30db左右、即标称输出电平为102db左右的双模块前端放大器。无论如何折腾，后者的ctb指标都要比前者低20db左右啊。所以前端尽量选用低增益的放大器，这是关键所在，提高前端放大器的质量指标，这里的潜力最大啊。当然，低增益的前端放大器可带的光发射机数量少，不过可以采用多台放大器并接的方法解决，或者下面再串接一级也还很合算。现在，我们先来看一款进口的前端放大器pa-860。商家的说明书介绍说：pa-860前端后置放大器是在前端应用，安装在机架上的放大器。它的主要功能是补偿前端的综合损耗和提供合适的前端输出电平。pa-860的应用在50到860mhz频率带间。在所设计的通带内提供28db的工作增益和平坦响应。前置放大器是传统860mhz的混合物，而且是输出阶段是低失真、功率培增的混合物。前面板包括一个20db的定向耦合器测试点，用以监控放大器的输出。红色的led显示已接上电源，并不是提供给操作员控制的。后面板包括rf输入/输出和连接电源的端口。pa-860可适用于电压从85到264vac，频率从47到63mhz的市电，而无须调校以补偿市电的范围。图4.2-10图4.2-11笔者打开机壳看过，pa-860的放大电路是由两块功率倍增放大模块bgd814串联构成的（图4.2-12）,这要比用推挽放大模块其他某些进口品牌好得多了。功率倍增放大模块bgd814的主要指标参数是：频率范围40860mhz，噪声系数nf=7.5db，增益=20db，ctb104=64.6db。现试算一下输入电平为72db、输出电平为100db、输出斜率为0db时的载噪比c/n和失真指标ctb。图4.2-12 pa-860前端放大器的基本放大电路和线路放大器不同的是，前端放大器信号输入口与第一个放大模块之间，通常没有衰减器和均衡器，双模块的前端放大器则在两个放大模块之间设置固定的衰减器和均衡器，使放大器的总增益保持在某一个固定值，常见的增益范围是26至33db。这款pa-860前端放大器的增益为28db。当输入电平为72db时，前级放大模块的输出电平为92db，此时的指标为：c/n前=so-nf-2.4=72-7.5-2.4=62.1 (db), kc/n前=0.0155ctb前=ctb104+2（104-so）=64.4+2(104-92)=88.4 (db),kctb前=0.021当输入电平为72db时，放大器的输出电平、即末级模块输出电平为100db，末级放大模块的指标为：c/n后=so-g2-nf-2.4=100-20-7.5-2.4=70.1 (db), kc/n后=0.002ctb后=ctb104+2（104-so）=64.4+2(104-100)=72.4 (db),kctb后=0.135放大器的总指标为：kc/n总=kc/n前+kc/n后=0.0155+0.002=0.0175，c/n总=61.6 （db）kctb总=kctb前+kctb后=0.021+0.135=0.156，ctb总=71.2 (db)计算结果是，这款前端放大器在输出电平为100db时，它的c/n指标为61.6db，占用全系统1.75%的c/n指标；ctb指标为71.2db，占用全系统15.6%的ctb指标。表明它的c/n指标还不错，而ctb指标还是太低了，占用的系数太大了！如果将它的输出电平提高到102db，ctb指标降到67.3db，就会占用全系统24.4%的ctb指标；如果是推挽模块的话，此时的ctb指标只有61.8db,占用全系统45.8%的ctb指标。鉴于此，笔者在实际使用pa-860前端放大器的时候，将其中的第一个放大模块拿掉，将输入信号直通第二个放大模块，并使输出电平为92db，此时的质量指标为：c/n=so-g-nf-2.4=92-20-7.5-2.4=62.1.1 (db), kc/n后=0.0155ctb=ctb104+2（104-so）=64.4+2(104-92)=88.4 (db),kctb后=0.021计算结果表明，改为单模块放大器之后，c/n指标略有提高，而ctb指标提高17.2db，其指标占用系数仅仅是双模块运用状态的七点五分之一。就是说，在前端使用一台双模块的pa-860前端放大器，相当于串联设置7.5级改为单模块的前端放大器！可见，在前端采用低增益的单模块前端放大器，是提高前端失真指标的非常有效的措施。现在国产的前端放大器有低增益的单模块放大器，也有中、高增益双模块放大器，我们应当尽量选用低增益的单模块放大器！比如珠海柏卫宽带有限公司就有配备单块“功率倍增放大模块”的前端放大器，其增益为20db，标称输出电平为92db。详见：/hshow.asp?bigclassname=柏卫自产系列&newsid=197图4.2-12图4.2-13图4.2-14一位知名专家在1996年出版的书中说过这样一段话：“前端使用的宽带放大器与干线放大器类似，但有两点区别。一是输出电平高，一般在110db左右，而干线放大器在90db左右；二是一般不具备自动增益控制和自动斜率控制功能。”显然，这段话的前面部分已经过时了，但是由于这本书的影响面非常广，加上早年国外进口的前端放大器通常都是高增益的双模块放大器，因此在前端设置双模块高增益的前端放大器是很普遍的现象，几乎成了某些地区工程人员的习惯，要改变这种习惯思维和做法，恐怕会有一些困难，需费时日啊。第三节 独立前端的配接和调试对独立前端的配接和调试问题，这里不准备做全面、系统的介绍，仅仅对论坛网友提出疑问最多的几个问题谈几点要点。（1）、调制器输出电平的调试失真是进入放大器的多个频道的信号，在非线性条件下相互作用的引起的。调制器中的放大器由于只放大一个频道的信号，没有多频道相互作用的问题，因此失真问题可以忽略，输出电平可以尽量调高些，此时还可以提高一点c/n指标。由于调制器在使用一段时间以后最高输出电平值可能会降低一点，因此需要留点调节余量，实际调试的输出电平应比额定输出电平低5db左右。目前调制器的额定输出电平通常为110至113db，调试电平可取105至108db。（2）、前端信号的均衡有人发表论文和帖子，主张前端信号提前均衡，预先设置10db的斜率，让进入光发射机的信号带有10db的斜率、使下面光接收机的输出信号相应倾斜，方便分配。有数以千计的论坛网友赞同这个主张，罕有异议者！实际上，这个主张是非常错误的，因为这种做法会造成系统c/n指标严重恶化！具体原因分析，可见笔者撰写本书前面几个章节。由于光发射机需要平坦的射频信号输入，因此前端的信号应该按平坦方式调试。调试调制器时，要使混合器输出的各频道电平相等，最好如图4.2-15所示，在反接分配器p1混合信号后面接检测用分支器z2，调各台调制器的输出电平，使检测口的电平都是60db。前端放大器的输出电平按平坦调试。也可将输出斜率调在2db之内，这样，经过分配器进入光发射机的信号会接近平坦。如果前端有电缆干线输出，接在前端放大器下面的干线放大器（g=24db），调输出电平96db、斜率4db；如果前端附近有用户需要分配信号，接在前端放大器下面的用户放大器（g=30db），调输出电平102db、斜率610db。（3）、多路信号混合器的再混合器件目前系统设置的频道数比较多，前端往往需要用多个12路、16路或20路信号混合器，将这些混合器输出的信号进行再次混合，可以采用网络中使用的高隔离度分配器反接，不必刻意去寻找专用混合器。因为混合器本身就是分配器或分支器反接构成的，目前网络上使用的高隔离度2、3分配器的隔离度，和混合器的隔离度基本相等，从来没有碰到过使用后发生问题事件，也没有见到过发生问题的事例报告。图4.2-15 前端配接调试示意图（4）、系统增加少量频道时前端的处置如果前端需要增加少量几个频道，而信号混合器又已经满载，可以不必添置十几路的信号混合器，只要增设一个适当的分支器反接来充当信号混合器就行了。这个分支器的分支损耗和混合器的插入损耗相同、分支路数和需要增添的频道数相同，如图4.2-15中的z1。（5）、特殊信号的插入处理在工厂、学校、旅馆和深山农村的小型独立前端，可能会碰到非调制器输出的特殊信号插入问题。处理这个问题要遵循三个原则：第一，插入进去的电平和原来信号电平必须相等。第二，如果先用放大器放大需要插入的信号，那么无论插入点需要的电平如何低，放大器的输出电平都得调为“标称输出电平”。不能因为插入点要求的电平低、放大器的输出电平也调低些，否则，信号的c/n指标会劣化。第三，一般不要在多路混合器的空接口插入这种信号。因为这里要求的电平太高，用放大器将（多频道）信号电平放大的那么高，失真指标就会严重恶化；再者从这里插入信号会遭到无谓的大幅度衰减。例1、某学校有线电视台，需要将从校园外面引入机房的有线电视光接收机信号插入自己的前端之中，信号电平为88db，原设计方案是将这个信号先用放大器放大到105db，然后和各台调制器的输出信号一起送到16路信号混合器混合（图4.2-16蓝色图标），质量很差。图4.2-16 某学校前端修改设计图笔者将原设计方案改为不放大88db的光接收机信号，而是将其直接和16路混合器输出信号用2分配器反接混合（图4.2-16红色图标）。为什么必须要做这样的改动呢？因为前端需要向校园内延伸1、2、3三条干线电缆，中间要串接多级放大器，再接用户分配放大器分配信号，因此前端必须尽量少占用指标，才能保证校园网络的质量指标。原设计将从光接收机送来的信号放大到105db，就要占用30%以上的失真指标，对信号质量的劣化很严重，实际上这个信号只能直接分配给用户使用，下面不容许再接任何放大器！况且放大的信号通过16路混合器以后，电平照旧衰减下降到原先差不多的数值上，白白走了一趟冤枉路了，放大器的作用几乎等于0啊。改变设计后，将光接收机送来的信号用反接2分配器直接和16路混合器相混合，信号质量指标没有受到损伤，电平损耗也很小，符合线路的要求。这样的设计，可以使校园网络的质量指标达到尽可能好的水平。例2、某前端用3分配器反接混合3路信号，其中2路是16混合器的输出，一路是一组低电平信号经30db放大器放大以后接入，结果是用放大器放大的这组信号雪花点严重。图4.2-17 低电平信号经放大器放大以后的配接原来配接法存在的问题有两个：第一是放大器的输出电平根据第二混合器p1的89db输入电平来调，远比放大器的“标称输出电平”低，导致载噪比指标劣化；第二是所用放大器的增益太高，加剧了c/n指标的劣化。因为载噪比c/n=so-g-nf-2.4，调试的输出电平so低，所用的放大器增益g高，载噪比c/n就很低了。改进的接法是改用增益为24db的干线放大器，调输出电平为其“标称输出电平”96db。具体的接法有两种，一种是放大器输出口加接z106分支器，分支出口信号90db接到第二混合器p1，主出口接75欧姆负载电阻；另一种是在电平检测分支器z1下反接插入分支器z3，让放大器输出信号通过其分支口输入。这样改接以后，放大器输出的电平只有96db，失真指标劣化很轻微，而已经达到放大器的“标称输出电平”，载噪比指标劣化也很轻微，因此混合出来的信号质量指标就高。彻底排除了原来的故障。例3、某网友问，某单位的前端设置有有线电视台的光接收机，最高输出电平可以调到105db，是否可以将它送入16路信号混合器，和自办