《防雷接地系统简介》课件

开路电视存在的问题 1 电视接收产生阴影区 注意阴影区并非弱场强区域 续 2 产生多径接收 有线电视行业发展面临的挑战 1 网络电视 IPTV 动摇着有线电视的垄断地位 网络电视作为一种新型的视频节目传输形态在全球迅速发展 对有线电视来说 有狼来了的感觉 2 互联网动摇着电视第一媒体的地位 互联网集报纸 广播 电视三大媒体的优势和双向互动的优势于一身 深受人们的欢迎 而有线电视目前提供的服务仍是广播式单向的电视传输 已满足不了用户的需求 3 有线电视网络公司营业收入来源单一 抗风险能力低 三网融合的结合点 三网融合是指电信网 计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造 能够提供包括语音 数据 图像等综合多媒体的通信业务 三网融合 在概念上从不同角度和层次上分析 可以涉及到技术融合 业务融合 行业融合 终端融合及网络融合 目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议 用IP优化光网络就是新一代电信网的基础 是我们所说的三网融合的结合点 系统的组成和分类一 组成 系统组成一 系统组成二 HFC网方框图 系统组成的简述 有线电视系统主要由信号源 前端 干线传输和用户分配网络组成 信号源接收部分的主要任务是向前端提供系统欲传输的各种信号 它一般包括开路电视接收信号 调频广播 地面卫星 微波以及有线电视台自办节目等信号 系统的前端部分的主要任务是将信号源送来的各种信号进行滤波 变频 放大 调制 混合等 使其适用于在干线传输系统中进行传输 系统的干线传输部分主要任务是将系统前端部分所提供的高频电视信号通过传输媒体不失真地传输给分配系统 其传输方式主要有光纤 微波和同轴电缆三种 用户分配系统的任务是把从前端传来的信号分配给千家万户 它是由支线放大器 分配器 分支器 用户终端以及它们之间的分支线 用户线组成 系统的组成 1 前端系统 包括两部分 a 信号源部分 电视接收 线 天线 卫星 面 天线 微波天线 摄像机 录像机 字幕机 计算机 导频信号发生器 控制台 监示器柜 机架等 作用 给系统提供各种各样的信号 续 b 信号处理部分 天线放大器 频道放大器 解调器 调制器 卫星接收机 制式转换器 微波接收机 信号处理器 混合器 光发射机 光接收机 分配器等 作用 对信号源提供的信号进行必要的处理和控制并输出高质量的信号给干线传输系统 续 2 干线传输系统 把前端提供的高质量的信号 保质保量 的传送给用户分配系统 它包括 干线放大器 电缆或光缆 干线分支 分配器 斜率均衡器 电源供给器 电源插入器等 3 用户分配系统 把干线传输来的信号分配给系统内所有的用户 它包括 分配放大器 系列 分支器 系列 分配器 用户终端 机上变换器 机顶盒 等 有线电视系统的分类 有线电视系统的分类方法众多 我的观点是按 系统的工作频带宽度系统的网络结构方式这种分类概念清晰 简洁明了 常见的分类一 供参考 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 1 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 2 按使用器材分有全同轴电缆和光纤同轴电缆混合网络 HFC FTTH FiberToTheHome光纤到家庭 FTTC 光纤到路边 FTTB 光纤到大楼 FTTSA 光纤到服务区 3 按传输手段分有光缆 电缆和微波网 FM AML MMDS和LMDS 4 按网络结构分有链型 星型 环型 网型和混合型 5 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等等 常见分类二 按系统规模大小分类 可分为 A类 用户数10000户以上 传输距离1Km以上B类 用户数2000 10000户以上 传输距离500 1000m以上C类 用户数300 2000户以上 传输距离500m以下D类 用户数300户以下 单幢楼无干线系统 按频道范围分类 可分为 VHF频段共用天线电视系统 仅限于VHF频段1 12频道相间隔传输 全频道共用天线电视系统 仅限于VHF UHF频段内的电视信号传输 300MHz内邻频传输系统 仅限于VHF频段内1 12频道邻频传输 300MHz内增补频道间置传输系统 增补A B两个波段 860Mhz邻频传输系统 按传输方式分类 可分为A 同轴电缆单向传输 B 同轴电缆双向传输 C 用光缆传输信号 按传输网络结构分类 可分为 A 按树枝形结构布线 连接用户方便 较经济B 按星形结构布线 由中心向四方传输 有利于计算机控制 星形结构一般采用光纤传输 而且双向传输提供了更大的灵活性 C 按树 星混合结构布线 既考虑了目前正在建设的电缆电视系统的需要 同时也为今后更新改建为光缆传输 双向传输 数据传输提供方便 今后若需改建 只要更换某一段干线就可以了 中国电视频道频率配置表 续 续 有线电视系统的设计基础 一 电视信号的产生与传播 简要 1 电视信号的产生主要内容 视频图像信号的产生视频图像信号的处理射频电视信号的形成数字彩色电视摄像机工作原理将景物的光图像分解成红 绿 蓝三幅光图像 分别聚焦在三个摄像器件的光敏面上 然后由摄像器件进行光电转换 并通过扫描得到三个基色信号 最后经过信号处理电路和编码电路 形成分量信号或全电视信号输出 数字彩色电视摄像机上世纪90年代初 彩色电视摄像机开始向数字化过渡 摄像器件全部采用电荷耦合器件CCD Charge coupledDevice 由于CCD是模拟器件 摄像机的数字化只能从信号处理电路开始 严格的讲 数字摄像机应该称为数字信号处理 DSP 摄像机 一般将数字信号处理电路占整个电路70 以上的摄像机称为数字摄像机 北京理工大学与台湾敏通公司 一组用于紫外线影像处理用的CCD CCD 英文全称 Charge coupledDevice 中文全称 电荷耦合元件 可以称为CCD图像传感器 CCD是一种半导体器件 能够把光学影像转化为数字信号 CCD上植入的微小光敏物质称作像素 Pixel 一块CCD上包含的像素数越多 其提供的画面分辨率也就越高 CCD的作用就像胶片一样 但它是把图像像素转换成数字信号 CCD上有许多排列整齐的电容 能感应光线 并将影像转变成数字信号 经由外部电路的控制 每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容 三基色原理 基理 根据人眼的视觉特性及分辨率 进而由主观评价来对系统进行评审验收 三基色是指红 绿 蓝三色 人眼对红 绿 蓝最为敏感 大多数的颜色可以通过红 绿 蓝三色按照不同的比例合成产生 同样绝大多数单色光也可以分解成红绿蓝三种色光 这是色度学的最基本原理 即三基色原理 红绿蓝三基色按照不同的比例相加合成混色称为相加混色 除了相加混色法之外还有相减混色法 可根据需要相加相减调配颜色 彩色全电视信号 信噪比与载噪比1 信噪比 S N 信噪比的定义信噪比与图像质量的关系 S N dB 2为了得到 级以上的图像质量 要求信噪比指标高于36 6dB 无线电波的特点 1 电磁波的产生电视信号是以电磁波形式传播的 电磁波即无线电波 电磁波是由交变电场与交变磁场的相互转换进行传送的 无线电波的特点 2 电磁波在空间的传播传播方式有地面波 空间波和天波三种 续 3 无线电波的波段无线电波不同波段 用途不同 4 电磁波极化方式 1 线极化 垂直极化 水平极化 2 圆极化 左旋极化 右旋极化 椭圆极化5 无线电波的场强定义 电磁波在某点的电场强度称为该点的场强 单位 mv m或 v m 有线电视系统中常用分贝微状 dB v 来表示电视信号的强度 规定 1 v m的场强 0dB v 电视信号的传播 续 1 视距传播无线电波的传播途径有地面波 空间波和天波 电视广播所用频段均划在超短波以上 因此电视信号主要由空间波来传播 属于视距传播 如下式 2 3 所示 其中ht表示发射天线高度 hr表示接收天线高度 发射与接收之间的距离为r 可用近似的公式来表示 工程实践是现场实测 通常是晚7点后 电视信号的传播 续 2 超视距传输电离层的反射作用 主要是对超短波 微波范围的电视信号具有反射作用 这样就使得电视信号的传输距离大大增加 但其是属于不可靠接收 是要具备一定的电离层条件的 工程实践举例 曾经在合肥调试天线时就接收到南京的电视台发射的信号 属于非正常接收 电视信号的传播 续 3 多径传输建筑物 山丘及铁塔等都是反射源 是形成多径传输的原因 另外低频率的射频电视信号与障碍物时会产生绕射 这也属非正常接收 电视信号的带宽 图像信号采用残留单边带式发送 减小频道占用的频带 伴音采用调频 FM 双边带发送 每一个电视频道带宽为8MHz 伴音载频fS比图像载频fp高6 5MHz 隔频传输电视信号频谱 邻频传输电视信号频谱 增益 dB 的定义 功率增益 输出功率 输入功率 倍 功率增益 相对增益 电压增益 输出电压 输入电压 倍 功率增益 相对增益 分贝的定义 载噪比 绝对 分贝 载噪比 C N 载波功率 噪声功率 倍 分贝表示 图像质量等级的主观评价标准P10表2 1 载噪比 系统内的噪声包含两个方面 1 电阻产生的热噪声 通常用噪声源电压表示 2 放大器中的晶体管的器件产生的噪声 用噪声系数表示 一 热噪声 HeatNoise 源电压热噪声是由导体中载流子的随机热运动引起的 任何处于绝对零度以上的导体中 电子都在作随机热运动 电阻R中的热噪声电压均方值Uno2为其中k为波尔兹曼常数 1 38 10 23J K T为绝对温度 K fp为图像的噪声频带宽度 Hz PAL D制为5 75MHz R为噪声源内阻 该电阻已是无噪声的理想电阻 CATV系统为75 工程上注意 系统内所有器件的输入输出阻抗均为75 热噪声的谱密度S f 为S f 4kTR可见热噪声的谱密度与工作频率f无关 属于白噪声 热噪声特性 热噪声电压均方值与绝对温度T成正比 温度越高 导体内自由电子的热运动越激烈 噪声电压就越高 温度降低 可以消弱热噪声 热噪声电压还与工作频带成正比 与电阻阻值成正比 由于放大器本身就有噪声 输出端的信噪比和输入端信噪比是不一样的 为此 使用噪声系数来衡量放大器本身的噪声水平公式表示为 噪声系数NF 输入端信噪比 输出端信噪比 单位常用 dB 该系数并不是越大越好 它的值越大 说明在传输过程中掺入的噪声也就越大 反应了器件或者信道特性的不理想 8 噪声 各种干扰的总称 其表现为 雪花 或干扰条纹及杂音噪声产生的原因 各种电子器件及空间干扰 衡量的指标 信噪比 信噪比 视频信号功率 噪声功率 S N单靠提高电平不能提高图像质量 载噪比 载噪比 载波功率 噪声功率 C N载噪比与信噪比之间的关系 S N C N 6 4 dB 国家规定系统载噪比大于43dB即载波功率要比噪声功率大20000倍或载波电压要比噪声电压大141倍 噪声系数 输入载噪比 输出载噪比 噪声系数 F 放大器的噪声系数定义为 输入载噪比与输出载噪比之比 信噪比和噪声系数 信噪比 信噪比 衡量一个信号质量优劣的指标 它是在指定频带内 同一端口信号功率 当用分贝表示信噪比时 有 信噪比越大 信号质量越好 噪声系数 噪声系数定义 线性四端网络输入端的信噪比与输出端的信噪比之比值 是负载 噪声系数 或用dB表示为 噪声系数通常只适用线性网络 因为非线性电路会产生信号和噪声的频率变换 噪声系数不能反映系统的附加噪声性能 则噪声系数可以改写为 在输出端产生的噪声功率 若设线性网络的功率增益 和线性网络本身的噪声在输出端产生的噪声功率 之和 即 为了更清楚地了解网络产生的噪声 对信噪比的影响 噪声系数又可表示为 故为无噪声的理性网络 越大 越小 由上式可以得出下述结论 这说明为了降低网络的噪声系数应设法增大线性网络的功率增益 为了使信号源有最大输出功率 对于图8 3 2所示的网络 必须使放大器的输入电阻 因而额定输入信号功率为 额定输入噪声功率 为了计算和测量的方便 噪声系数也可以用额定功率 RatedPower 和额定功率增益的关系来定义 所谓的额定功率是指信号源所能输出的最大功率 由上两式知 不管信号源内阻如何 它产生的额定噪声功率是相同的 其大小只与电阻所处的环境温度T和系统带宽B有关 是为什么接收机采用低内阻天线的原因 放大器的额定功率增益是指放大器 或线性网络 的输入端和输出端分别匹配 率增益 即 和线性网络本身的噪声在输出端产生的额定噪声功率 将额定输入噪声功率式代入可得 假如 有两个四端网络级联 如图所示 它们的噪声系数 额定功率增益 噪声带宽分别为 二 多级放大电路的噪声 分组成 第二级网络的内部噪声输出端的噪声额定功率 可将前两级看做第一级 后面一级看做第二级 则可得到 为 同理 对n级电路组成的网络 总的噪声系数为 若各级噪声系数小而额定功率增益大 级联电路的 由以上公式可得出如下结论 越是靠近前面几级的噪声系数和额定功率增益对总的噪声系数影响越大 因此级联电路中最主要的是前面的第一 二级 最关键的是由第一级放大器的噪声系数 三 等效噪声温度 把网络的内部噪声折算到其输入端时 使噪声源电阻所升高的温度称为等效噪声温度 由于噪声源在网络输出端的额定噪声功率为 内部噪声在网络输出端的额定功率为 噪声温度的定义是 所以 等效噪声温度为 减小噪声系数的措施 在放大或其它电路中 电子器件的内部噪声起着重要作用 因此 改进电子器件的噪声性能和选用低噪声的电子器件 就能大大降低电路的噪声系数 二 正确选择晶体管放大级的静态工作点三 选择合适的信号源内阻四 选择合适的工作带宽五 选用合适的放大电路 根据上面讨论的结果 可提出如下减小噪声系数的措施 一 选用低噪声元 器件 一台放大器的载噪比C N 记忆 教材该公式很实用 给出了放大器输出端的载噪比与放大器输入电平之间的关系 看一看是制约什么关系 多 n 台放大器串接时的载噪比C N 上式是倍数的倒数之和 用分贝数来表示 教材更正P12 一 N台放大器 无规律 串接时总的载噪比与各级载噪比有如下关系 放大器等间隔设置级联方式 零增益设计方式 总的载噪比 注意 这里要求n台放大器的技术参数相同 总的噪声系数为 载噪比的分配 现代有线网络概况及发展 一 有线网络演变及有线网络基础知识二 广电城域网的基本构架三 有线CM CableModem 宽带系统四 数字电视 有线网络概况及发展 一 有线网络演变及有线网络基础知识1 1 有线电视网络的演变及发展概况1 2 有线电视网络的组成结构及主要设备1 3 有线电视网络的技术指标体系二 广电城域网的基本构架三 有线CM CableModem 宽带系统四 数字电视 有线电视网 有线电视网初期是指以电缆 光纤为主要传输媒介 向用户传