小区有线电视系统设计.doc

课 程 设 计 报 告 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 32040901 学生姓名 蒋秋华 学 号 3204090115 6 月 4 日至 6 月 10 日 共 1 周指导教师(签字) 孔丽 系 主 任(签字) 摘要此CATV系统采用邻频传输方式；系统前端所用器件主要有：电视天线，天线放大器，卫星接收天线，解调器，调制器，24路混合器。传输系统采用的是光纤传输主要器件有：光发射机，光纤，光接收机。用户分配系统主要用电缆进行分配传输，主要器件有分配器，分支器，线路放大器，把信号传递到各家各户，从而实现了设计题目的要求。系统卫星电视节目数量：6套本地开路电视节目，8套卫星电视信号以及3套自办节目。关键字：CATV 邻频传输 光纤目录第一章 引言4第二章 系统方案的论证及方案确定7第三章 前端系统的设计83.1前端设备的选择：83.2前端系统技术参数的设计83.2.1开路信号的接收：83.2.2卫星电视信号的接收：103.2.3解调器，调制器，混合器113.2.3前端的C/N和CM：113.4前端系统的总体设计方案图12第四章 干线传输系统124.1光缆传输系统的设备选择124.1.1设备选择：124.1.2各种设备技术参数与选择依据134.2光缆传输系统电平计算154.3干线传输部分总的C/N与CM15第五章 用户分配系统的设计165.1分配网络设计内容165.2 用户分配系统各点电平计算175.2.1 1至6号楼各用户电平的计算185.2.2 7至10号楼各用户电平的计算195.3配系统的交扰调制比CM和载噪比C/N21第六章 技术指标检验21第七章 天线的防雷设计22第八章 总结22原件明细表23系统图24参考文献24鸣谢24第一章 引言随着科技的不断发展，有线电视在人们的生活中越来越重要，特别是在我国经济不断向前发展的情况下，伴随三网合一的不断推进，有线电视的发展将更加迅速。因此有线电视系统的设计也越发显得重要，对技术的要求也越来越高。本系统详细介绍了小型有线电视系统的设计。设计内容及要求：一、 设计内容及要求1确定系统模式和网络结构形式。2前端系统距离住宅小区约6km，接收6个频道的开路信号，两颗卫星各4路卫星信号和3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，干线传输既可用同轴电缆也可用光缆；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示意图如图所示。1234567891016号楼是6层3单元、每单元每层2户的住宅楼，外形15米80米25米；710号楼是12层、每层6户的小高层住宅楼，外形30米30米42米，层间间距均为3米，各个楼间距约80米。开路信号接收4、8、10、19、35、40频道，接收场强分别为75、65、78、86、82、72dB。技术指标： 载噪比C/N44dB；CM46 dB 或CTB54 dB；用户电平6272dB。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。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。第二章 系统方案的论证及方案确定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。前端系统：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。干线传输系统：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，在本系统中由于前段到用户距离为6km；若用电缆传输，衰减大，需要多个放大器串联，而放大器过多又会影响系统信号，所以不用电缆传输方式；若采用微波传输方式则成本太大，而此系统的用户少，不宜采用；而光缆传输系统简单且衰减小，古在此系统中采用光缆传输方式。用户分配系统：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。在本系统中用户分布情况不同，而且没有查到六分支器的参数，故1至6号楼采用分配-分支形式；7至10号楼采用分配分支分配形式。为了计算方便，通过电缆的长度的控制使得1至6号楼个单元的情况完全一样，7至10号楼的1至6层和7至12层的情况完全一样。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。本系统采用在天线金属杆的顶端加长两米作为避雷针。整个CATV系统的总体方案如下图所示用户用户用户用户分配器分配器混合器光纤传输开路信号开路信号卫星信号开路信号自办节目开路信号第三章 前端系统的设计3.1前端设备的选择：馈线： SYWV-75-12高发泡电缆解调器：MIC-2003捷变型电视解调器调制器: MIC-2003专业级邻频调制器混合器：广东东莞佳得视广电信号24路混合器天线放大器：TF03（20dB）4频道天线：V4LH5T8频道天线：V8LH12T10频道天线：V10LH12T19频道天线：U20LH17T35频道天线：U34LH20T40频道天线：UQLH14T卫星电视接收天线：SRA6000-43.2 前端系统技术参数的设计3.2.1开路信号的接收：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=2.00dB/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=3.10dB/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=3.16dB/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=5.20dB/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=5.98dB/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=6.15dB/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=75.18dB8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=57.12dB8频道由于电平不到60所以选用天线放大器：TF03（20dB）根据其参数可知：C/N=90-5-2.4=82.6DbCM=60dB10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=73.89dB19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=78.23 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=71.85dB40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=54.03 dB40频道由于电平不到60所以选用天线放大器：TF03（20dB）根据其参数可知：C/N=90-5-2.4=82.6 dBCM=60dB3.2.2卫星电视信号的接收：选择SRA6000-4型卫星天线，其主要参数如下：工作频段C波段天线口径6.0m天线行式铝板抛物面频率范围（GHz）3.7 4.2增益（dB）46副瓣电平（dB）-14天线噪声温度-驻波比1.3轴比1.2极化圆极化/线极化任选馈电方式前馈3.2.3解调器，调制器，混合器由于MIC-2003捷变型电视解调器输入电平范围为6085dB，所以40频道的电平过低，需要天线放大器放大该频道电平。MIC-2003专业级邻频调制器频率范围为48870MHz,满足要求，调制器的输出电平113dB，设为115dB。混合器采用广东东莞佳得视广电信号24路混合器，其技术参数如下：频率范围5-860MHz插入损耗20dB1dB输入口之间相互隔离度30dB输入口反射损耗16dB输出口反射损耗16dB输入口/输出口阻抗75所以满足要求，设插入损耗为20dB，则混合器的输出电平为95dB。3.2.3前端的C/N和CM：由于天线放大器：TF03（20dB）根据其参数可知：则前端的C/N=90-5-2.4=82.6Db则前端的CM=60dB3.4前端系统的总体设计方案图第四章 干线传输系统4.1光缆传输系统的设备选择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4km，所以本系统只包括衰减器、光发射机、光缆、光接收机。4.1.1设备选择：光缆传输系统设备初选：衰减器：JZCK20I光发射机：MIC-0T-860I光接收机：MIC-OR-860BR-2光缆：GYTG-Z-14.1.2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95dB，而光发射机的输入电平为7585dB，衰减量为20dB，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-0T-860I的参数如下： (3)光接收机MIC-OR-860BR-2的主要参数如下： (4)光缆GYTG-Z-1工作波长：1310，1550nm应用：架空或管道都可以，在这里考虑到环境美观问题选用管道使用温度/：-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。4.2光缆传输系统电平计算（1） 衰减器计算前端输出的信号电平为95dB，而光发射机的输入电平为7585dB，衰减量为1020dB。衰减器整定衰减量为20dB，忽略电缆传输损耗。所以有光发射机输入电平值为：Ui=95-20=75dB，75Ui85dB，满足要求。（2）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=6km所以，光链路损耗：Z=0.4x6+1+0.5+1=5.9dB mW 其中1为光接收机的输入功率，0.4x6光纤损耗，1为裕量损耗，0.5为光接头损耗。由于光发射机的输出功率范围是420 mW，而光链路损耗；所以设置光发射机的输出功率： P=6mW（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75dB，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6mW。由光发射机的参数表知道，此时C/N=52dB（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=52dB.设定接收机射频输出电平为105dB。4.3干线传输部分总的C/N与CM干线传输部分总的C/N=-log10-5210+10-5210=49干线传输部分总的CM=56dB第五章 用户分配系统的设计5.1分配网络设计内容在分配网络中用到的电缆都为SYWV-75-12高发泡电缆。从光发送机出来的信号引致5号楼，在5号楼经三分配器分成三路，一路引致2号楼供给1至3号楼，一路引致5号楼供给4至6号楼，一路引致8号楼供给7至10号楼，考虑到楼间距离和楼本身宽度，为了计算方便设同轴电缆长度均为100米。在2号楼经三分配器分成三路，考虑到楼间距离和楼本身宽度，为了计算方便每路经150米同轴电缆分别供给1,2,3号楼；到了1号楼，再经过三分配器非为三路供给各个单元。到了各个单元的每一层再经二分支器分配给各个用户。从5号楼供给4,5,6号楼也援用上述方案。在8号楼经四分配器分为四路，再经200米同轴电缆分配给7,8,9,10号楼，到了各楼再经二分配器分为两路，分别供给1至6层和7至12层；到了各层，先经二分支器分出两路，每路再经三分配器分为三路供给每个用户。其分配网络如下：5.2 用户分配系统各点电平计算总分配器选用佛山无线电二厂的3SP分配器其技术参数：插入损耗(max)/dB=6频率：VU相互隔离度：1835dB四分配器选用佛山无线电二厂的4SP分配器其技术参数：插入损耗(max)/dB=8频率：VU相互隔离度：1835dB三分配器选用佛山无线电二厂的3SP分配器其技术参数：插入损耗(max)/dB=6频率：VU相互隔离度：1835dB二分配器选用佛山无线电二厂的2SP分配器其技术指标：插入损耗：4频率：VU相互隔离度：1835dB线路放大器选用WXF1820C其技术指标：交扰调制比：CM=60dB载噪比C/N=120-10-2.4=107.6dB二分支器：HDC-172-16其技术指标:插入损耗：1.5dB分支损耗：16dBHDC-172-20其技术指标:插入损耗：1 dB分支损耗：20dBHDC-172-24其技术指标:插入损耗：0.5 dB分支损耗：24dB均衡器选用：JH212其技术指标：频率范围：45700MHz均衡量：9dB5.2.1 1至6号楼各用户电平的计算1至6号楼各单元的二分支器1至3层的为HDC-172-20，其插入损耗为1dB，分支损耗为20dB，4至6层的为HDC-172-16, 其插入损耗为1.5dB，分支损耗为16dB。7至10号楼1至3和7至9层的二分支器为HDC-172-24，其插入损耗为0.5dB，分支损耗为24dB；4至6层和10至12层的二分支器为HDC-172-20，其插入损耗为1dB，分支损耗为20dB。由于1至6号楼个单元的电平分配情况完全一样，所以只需算1号楼的第一单元的电平情况。从前端来的电平为105dB，经三分配器减为99dB,由于同轴电缆对不同频率的衰减特性不同，四频道最低为0.02dB/m，四十频道的最高位0.0615dB/m，所以经100m的电缆衰减为97dB和93 dB，再经均衡器和放大器的作用到达2号楼变为108dB和115 dB，经三分配器后变为102dB和109 dB，再分配到各楼去，经150m电缆到达1号楼时电平衰减为99dB和100 dB，再进三分配器分配到个单元去，到达第一个分支器的电平为90.4 dB和90 dB一层分支器的分支输入电平=90.4 dB （90 dB）一层用户端口电平=90.4-20=70.4 dB（90-20=70 dB）二层分支器的输入电平=90.4-3*0.02-1=89.34dB（90-3*0.062-1=88.8dB）二层用户端口电平=89.34-20=69.34dB（88.8-20=68.8dB）三层分支器的输入电平=89.34-3*0.02-1=88.28dB（88.8-3*0.062-1=87.6dB）三层用户端口电平=88.28-20=68.28dB（87.6-20=67.6dB）四层分支器的输入电平=88.28-3*0.02-1=87.22dB（87.6-3*0.062-1=86.4dB）四层用户端口电平=87.22-16=71.22dB（86.4-16=70.4dB）五层分支器的输入电平=87.22-3*0.02-1.5=85.66dB（86.4-3*0.062-1.5=84.7dB）五层用户端口电平=85.66-16=69.66dB（84.7-16=68.7dB）六层分支器的输入电平=85.66-3*0.02-1.5=84.1dB（84.7-3*0.062-1.5=83.0dB）六层用户端口电平=84.1-16=68.1dB（83.0-16=67.0dB）5.2.2 7至10号楼各用户电平的计算由于7至10号楼1至6层，7至12层的电平分配情况完全一样，所以只需算7号楼的1至6层的电平情况。从前端来的电平为105dB，经三分配器减为99dB,由于同轴电缆对不同频率的衰减特性不同，四频道最低为0.02dB/m，四十频道的最高位0.0615dB/m，所以经100m的电缆衰减为97dB和93 dB，再经均衡器和放大器的作用到达8号楼变为108dB和115 dB，经四分配器后变为100dB和107 dB，经200m电缆到达7号楼时电平衰减为96dB和95 dB，再经放大器和三分配器分配给1至6层和7至12层，有20m的同轴电缆到达第一个分支器的电平为99.6 dB和95.8 dB一层或七层分支器的分支输入电平=99.6 dB （95.8 dB）一层或七层用户端口电平=99.6-24-6=69.6dB（95.8-24-6=65.8 dB）二层或八成分支器的输入电平=99.6-3*0.02-0.5=99.04dB（95.8-3*0.062-0.5=95.1dB）二层或八成用户端口电平=99.04-24-6=69.04dB（95.1-24-6=65.1dB）三层或九层分支器的输入电平=99.04-3*0.02-0.5=98.48dB（95.1-3*0.062-0.5=94.4dB）三层或九层用户端口电平=98.48-24-6=68.48dB（94.4-24-6=64.4dB）四层或十层分支器的输入电平=98.49-3*0.02-0.5=97.92dB（94.4-3*0.062-0.5=93.7dB）四层或十层用户端口电平=97.92-20-6=71.92dB（93.7-20-6=67.1dB）五层或十一层分支器的输入电平=97.92-3*0.02-1=96.86dB（93.7-3*0.062-1=92.5dB）五层或十一层用户端口电平=96.86-24-6=70.86B（92.5-24-6=66.5dB）六层或十二层分支器的输入电平=96.86-3*0.02-1=95.8dB（92.5-3*0.062-1=91.3dB）六层或十二层用户端口电平=95.8-20-6=69.8dB（91.3-20-6=65.3dB）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。5.3配系统的交扰调制比CM和载噪比C/N求分配系统的交扰调制比CM和载噪比C/N：由于分配系统最长的线路用了两个线路放大器所以：CM=-20log10-6020+10-6020=54dBC/N=-10log10-107.2610+10-107.2610=104dB第六章 技术指标检验系统要求的技术指标为：载噪比C/N44dB；CM46 dB 或CTB54 dB；用户电平6272dB。气温变化量：30； 常温20。各个部分的C/N和CM D的值：前端的C/N=82.6dB前端的CM=60dB干线传输部分总的C/N=49干线传输部分总的CM=56dB分配网络的CM=54dB分配网络的C/N=104dB由各部分的数据可进行技术指标的验证：验证载噪比C/N:系统总的C/N=-10log10-82.610+10-4910+10-10410=49dB验证CM:系统总的CM=-20log10-6020+10-5620+10-5420=46.78dB46dB满足要求。温度变化对用户电平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二变化，温度增加，电缆损耗增加；温度减低，电缆损耗降低。在分配系统中，户外电缆最大长度为8号楼到10号楼200m，计算值均按常温20计算，温差变化为常温下30。 L=26.15=13.3dB，a=LKtT=13.30.2%30= 0.8 dB考虑温度影响后的载噪比(C/N)总=C/N-a=49-0.8=48.2 44 dB综上所述，温度在30变化