有线电视原理(同轴电缆干线传输与分配网)(1)

同轴电缆干线传输与分配网络 广东有线电视网络公司工程部郭金生 第一部分 基础知识 同轴电缆的基础知识放大器的基本知识放大器的技术指标 同轴电缆干线传输 早期的同轴电缆干线传输示意图 HFC 光纤同轴电缆混合网 网络 TX RX HFC 光纤同轴电缆混合网 网络 前端 基础知识 干线传输方式同轴电缆干线传输 适于小系统 最大干线距离建议小于3km 光纤主干传输 适于中 大型有线电视系统 同轴电缆结构及选用 电缆由四层构成 内导体 传输高频电流外导体 除传输高频电流外 还具有屏蔽作用 绝缘介质 阻止沿径向的漏电流 同时对内 外导体起支撑作用 防护层 塑料做成 增强电缆的抗磨损 抗机械损伤 抗腐蚀的能力 同轴电缆结构及选用 续 频率衰减特性 已知某一频点f1衰减系数为 1 则可求出该电缆另一频点f2的衰减系数为 2 2 1 f2 f1 1 2 阻抗为75欧的电缆 单位长度对高频信号的衰减 阻抗特性 Z 138 1 2 lgD dD为外导体直径 d为内导体直径 为介电常数 有线电视系统采用75 电缆 同轴电缆的特性 例 已知MC2电缆在传输信号频率为100MHZ时单位长度的衰减量为 21 3dB km则它在300MHZ时的衰减为 实测为37 4dB km 误差为1 3 思考题 1 某同轴电缆在1250MHz时损耗为10dB 100m 则在50MHz时损耗为 公司目前主要使用电缆的衰减系数 同轴电缆结构及选用 续2 温度特性同轴电缆在温度低时衰减系数小 随着温度上升 衰减系数小不断变大 即存在一个温度系数 温度系数越小越好 例如 QR540电缆的温度系数为0 1 干线传输中 温度的变化引起系统衰减的变化主要靠干线放大器的自动电平控制 ALC 和自动斜率控制 ASC 的补偿 同轴电缆的其它特性 1 屏蔽性能 屏蔽性能好的电缆使信号不受外界干扰 网状层密度越大 层数越多 铝管越厚 屏蔽性能越好 2 结构反射损耗大 以免反射波造重影对图像干扰 一般要求大于20dB 3 机械性能好 即内外导体为一整体 耐折弯 不易变形 4 防水防潮性能好 电缆受潮后会破坏绝缘介质的绝缘性能 还会使电缆衰减增加 寿命降低 5 防污染 电缆外护套尽量不用有毒的聚氯乙烯 电感 电容 三极管 NPN 发射极 基极 集电极 干线放大器的基本电路 目前CATV系统应用的几乎都是集成电路型放大器 以提高指标要求 但集成电路型放大器都是由晶体三极管 电容 电阻 电感等组成 RL RC RB Vi Rg V0 见书151页 NPN vg 共射极 共基极 共集极 阻容耦合放大电路 输入 输出 E C1 C2 C3 C4 C5 R1 R2 RC1 R3 R4 R5 R6 RC2 VT1 VT2 负反馈放大电路 RL RF 输入 输出 C 输入端信号的相位与反馈信号的相位相同为正反馈 不同为负反馈 电压并联负反馈电路 其它放大电路 推挽放大电路 差分放大电路 复合放大电路 集成放大电路等 有线电视系统使用的放大器模块有推挽放大器 PP放大器 功率倍增放大器 由两个推挽放大器组成 PHD放大器 前馈放大器 FF放大器 干线放大器的增益和斜率控制 均衡器 1 均衡器 L2 C2 L1 C1 R1 R2 R3 R4 见书164页 均衡量 插入损失 手控增益和斜率均衡放大器 类放大器 dB 类A型放大器由一个固定均衡器 可变衰减器和平坦型放大器组成 造价低 指标低 信号电平随温度变化 类B型放大器在 类A型放大器基础上增加了手控斜率功能 带AGC的干线放大器 类放大器 带通滤波器 导频放大器 参考电平 低通滤波器 可变衰减器 均衡器 分支器 比较放大器 输入 输出 检波 带自动电平控制 ALC 放大器 类放大器 参考电平 可变衰减器 均衡器 分支器 比较放大器 输入 输出 检波 可变斜率均衡器 BPF BPF 低导频带通滤波 高导频带通滤波 比较放大器 双向干线传输放大器 高通滤波器 低通滤波器 低通滤波器 高通滤波器 FDM滤波器 双通滤波器 FDM滤波器 正向 反向 放大器很难同时满足正反向的增益均衡 减少交调 互调干扰 高通滤波器 高通滤波器 低通滤波器 低通滤波器 FDM滤波器 FDM滤波器 正向 双向干线放大器 2 FDM滤波器为双向滤波器 干线分配放大器 方框图 输入均衡 放大部分 AGSC 分配器 输入 主干输出 注 我公司基本不用这类放大器 桥放 方框图 输入均衡 放大部分 AGSC 分配器 输入 主干输出 桥放 我公司用的桥放型号为MB 延长放大器 方框图 稳压电源 均衡器 可调衰减器 放大 放大 220VAC 输出 DC DC 分配放大器 方框图 稳压电源 均衡器 可调衰减器 放大 放大 输出 DC DC 分配器 220VAC 干线放大器 技术指标 1 工作频率和带宽放大器内存在着电感 电容等元件 对不同频率的放大倍数是不一样的 能使放大器正常工作的频率范围 称为放大器的工作带宽 f1 f2 f u u00 干放技术指标 1 1 带内平坦度 国家标准规定 干线部分分配的平坦度指标可以为 1dB 2dB 因此要求不平但度越小越好 2 噪声系数 干放的噪声系数 对系统的载噪比影响比较大 干放输出信号的载噪比 C N 与噪声系数F的关系如下 干放的技术指标 2 3 最大输出电平对宽带放大器来说同 最大输出电平是采用三音法测试交调比 CM 为60dB时的放大器的输出电平 放大器的交调指标由最大输出电平间接给出 4 增益G放大器的增益是指输出电平与输入电平之差 在宽带放大器中 用最高频道的输出与输入电平之差来代表放大器的增益 增益有最大增益与工作增益之分 通常让放大器工作在工作增益范围内 一般宽带放大器的增益在20 40dB 5 AGC ASC控制能力电缆对不同频率的射频衰减不一样 当温度变化时 其衰减量也会发生变化 长距离电缆传输必须采用AGC ASC控制干线放大器 干放的技术指标 3 6 反射损耗与驻波反射损耗不合要求 不但会产生重影 还会使平坦度变差 反射损耗 定义为入射波幅度与反射波幅度之比的对数 驻波比S的定义为驻波波腹与波节电压之比 20lg S 1 S 1 一般放大器的反射损耗在16dB以上 7 非线性失真放大器的非线性失真指标的好坏与放大器的工作电平 频道数 以及晶体管的伏安特性有关 对一个确定的放大器 频道数越多 工作电平越高 则非线性指标就越差 在频道数小于十几个频道时 放大器的非线性指标主要由互调指标 特别是交调指标来确定 当频道数大于十几个频道时 放大器的非线性指标主要由载波的组合三次差拍比来衡量 好的放大器一般互调在80dB以上 交调在60dB以上 载波三次差拍在65dB以上 干放的技术指标 4 8 阻抗放大器的输入阻抗是放大器输入端信号电压与信号电流的比值 输出阻抗是当放大器反接时 从放大器输出端输入的信号电压与信号电流的比值 为了尽量做到阻抗匹配 减少反射损耗 规定放大器的输入 输出阻抗均为75 9 集中供电与稳压电源 10 干线放大器安装在野外 环境恶劣 气候变化大 温度 湿度等 要求抗电磁干扰能力强 气密性好 干线放大器 要实现电缆干线传输 就必须串联多级放大器 干线放大器的作用在于补偿放大器间的电缆的损耗 干线放大器的主要技术参数 1 带内平坦度2 噪声系数3 最大输出电平4 反射损耗5 CTB与CSO指标 干线放大器 续 干线放大器选购应注意 1 带宽与网络相符2 增益在24 30dB3 选用具有测试口的放大器4 选用可调均衡器可控制斜率的放大器5 采用具有自动电平控制 ALC 和自动斜率控制 ASC 的放大器 公司目前使用的放大器 BT 自1999年1月开始生产GaAsandSiBT三级放大40dB运行增益人性化设计技术指标 Flatness 0 75dB 1 0dB MinimumFull Gail 39dBmV NA Operational Gain 34dBmV 20 Slope 12 1 Flat GainControl 5 NA 技术指 正向 反向 BT 原理图 BT 75SH BT 75JH BT 75AH系列宽带分配放大器由单口输入提供35dB的最大工作增益在每个分配口都有一独立的功率倍增的模块以驱动较高的电平这样高的电平使得BT 75 系列用在高人口密度区域是非常理想的 BT BT 75 的新特点包括 60 90V工作电压可选 功率因子修正电源 温度增益控制或自动增益控制 20dB定向耦合式测试点 具备双向工作能力 可选保险丝或热制动方式用于AC的过流保护 具备LIFELINE 状态监控能力 1GHz无源器件设计 可升级为光节点 BT新特点 BT选项 BT 75 的选项型号目回传通带正向通带输出口数量BTD 75SH5 40MHz52 750MHz4BTD 75JH5 55MHz70 750MHz4BTD 75AH5 65MHz85 750MHz4BT3 75 3BT2 75 2 正向放大器正向放大器在其正向频带内提供35dB的工作增益该增益已经将输入级的电缆均衡片的插入损耗和为级间Bode均衡器所预留的增益考虑进去 共有三级放大 第一级为常规的低噪声放大模块 然后为级间放大模块 最后是功率倍增的输出级 在第一级与第二级之间是JXP 衰减片Bode板MDR 750 板和平坦板 由于这些损耗位于级间所以噪声系数只受到电缆均衡片或电缆模拟器插片的影响 正向放大器 Bode板的响应是用来补偿由于温度变化而引起电缆衰减的变化 变化率大约为每10华氏度改变1 级间Bode板接收来自自动检测单元 ADU 或温度检测单元 TDU 控制板的控制信号 这种控制方式用于修正第一个正向频道与750MHz之间的斜率以保证整个通带内维持相同的增益MDR 750 电路板提供一固定的750MHz均衡 该均衡器上混合模块的贡献产生一定的斜率而平坦板的作用是补偿内置的双向滤波器的频响不平坦在输出级之后有一个定向耦合器给ADU提供信号该信号只有在装有ADU板情况下才有用也不必在该耦合口接负载采用精密的 20dB定向耦合器 正向放大器的电路板可以将回传的放大器安装上 回传放大器插件组 型号为RA Kit H 包括回传放大混合模块外加一些回传电缆均衡器和跳线 通过双向滤波器回传电路部分与外部的电缆系统相连 JXP A衰减片分别位于回传放大器的输入和输出口 其中任何一个都可以用于测试点或信号注入点 输出衰减片通常用于控制送往上行路径的下一个放大器的信号 而输入的衰减片用于衰减过大的输入信号 回传的输入和输出测试点均采用20dB定向耦合器 它们都具有75欧姆阻抗特性而无需特殊的测试探针 回传放大器及相关器件均为可插拔式的从而易于安装 反向放大器 工作平台 正向系统正向均衡器型号EQ 750 宽带电缆模拟器型号BCS 75衰减片型号JXP A增益 斜率控制温控 TDU 自动控制 ADU 回传系统回传放大器组件型号为RA Kit H供电选件60 90V工作电压选择电路断路器型号BCB 5保险丝跳线撬杠式浪涌保护器型号FTEC状态监控状态监控模块型号LL BTA 衰减片设置 衰减片设置型号为JXP A的衰减片用于调整放大器的输出电平 固定的插拔式的衰减片位于正向通路的不同位置 输入级衰减片用于衰减过高的输入电平 选择衰减片值时应以750MHz或系统中最高的模拟频道为准 选件合适的衰减片可以调整输出电平至所期望的电平 例如 输入到第一级的电平典型值为11dBmV在750MHz时如果此时测量得到的输入电平在750MHz时为17dBmV 则正确的衰减片应选用JXP6A 位于中间级和输出级之间的衰减片通常用于设定各输出口的电平 电平降低失真性能变好 衰减片的选择值为1 24dB1dB步进更换衰减片无需将电路板的盖子打开 但需要用尖嘴钳或起同样作用的工具 增益控制 增益 斜率控制放大器的增益最终要受到电子Bode均衡器的控制 Bode均衡器用于补偿电缆衰减的变化 但必须工作在其动态范围中合适的工作点上 有三种方法控制设定的工作点增益 斜率控制选件包括手动 TDU和ADU 手动增益控制使用ADU或TDU首先要进行手动增益控制的设定1 在OUT端口的测试点连接信号电平表测量550MHz或750MHz的载波电平2 将手动增益控制电位器调到满档 顺时针方向最大 然后按照下表 未列出 的预留值降低输出电平 通过逆时针调整增益控制电位器达到 一般750MHZ时为3 7dB 温度低时 增益预留多一点 当TDU或ADU坏掉以后放大器可以工作在手动状态 但不建议长期使用该模式工作 温度驱动单元选件TDU可以感知温度变化并相应地修正Bode板的增益 TDU的设定为电缆的衰减量 10dB20dB或30dB 自动驱动单元 安装ADU板可以进行自动电平控制 该选件跟踪一导频载波的幅度以控制放大器的增益和斜率 假设信号电平的变化只取决于温度引起的电缆衰减的变化 增益控制 均衡 级间的MDR板可以补偿750MHz时13dB损耗的电缆 为了确定合适的EQ 750 均衡片 用该放大器之前的电缆损耗减去这个固定值 13dB 即可得到应选用的均衡器值 例如 级联的两个放大器之间是在750MHz具有21dB损耗的电缆将21dB减去13dB得到8dB则应选用EQ 750 8为此时的均衡片 这样做以后两个放大器将会具有同样的斜率均衡片可从0 22dB 以2dB步进 中选择 输出电平 输出信号电平检查输出信号电平1 在输出测试口插上GFAL探头也可用F 81接头但高频会受影响2 测量载波电平典型的输出电平为 46dBmV 在750MHz模拟 43dBmV 在550MHz模拟 36dBmV 在55MHz模拟 36dBmV 在550MHz数字 人性化的桥放 机械性能 Ifhousingwon topen openaportplug 1 65 Max 1 50 Min 供电 MB工厂预设60VLO 38VACstartupHI 54VACstartupPS自适应范围38 90V 供电 15A过流能力提供AC DC测试点及工作状态指示灯 3 2 GreenPowerLight Manual Auto ADU TDU InputPort1 20dBTP H L SFEorSCS JXP T JXP T FltnCntrl BODE MDR JXP T JXP T H L AC RF AC RF AC RF AC RF JXP T OnBrdAttn JXP JXP ICS ICS JXP T JXP T JXP T SurgeProt LPF SurgeProt JXP T Therm SRE 20dBTP 20dBTP 20dBTP 20dBTP DCSPJMP 24Vdc PowerSupply ToStatusMonitor Fuse Fuse Fuse Fuse 20dBTP 20dBTP ToStatusMonitor DC SP JMP LegendForwardReturnControlPower Notes AllTestPoints TP 20dB MB 原理图 原理图 Bode板的作用就是补偿同轴电缆由于温度变化引起的衰减 Bode均衡器从ADU 自动捡测单元 或TDU 温度检测单元 获取控制信号 取决于安装了哪一块板 但不建议长时间使用手动控制 BODE板 MDR频响 C89 主板频响 主板频响 正向调整 Step1 FiberNode DistributionAmplifier TP TP PAD EQ H L H L H L PAD 20dBTP PAD ACbeforeRFInstallDesignor AsBuilt EQandPadsMeasureInputLevelatHighestFrequencyAdjustInputPadAsRequiredBasedUponActualInputLevelVersusDesign 20dBTP SignalLevelMeter 正向调整 Step2 FiberNode DistributionAmplifier TP TP PAD EQ H L H L H L PAD 20dBTP PAD 20dBTP ConnectSignalLevelMetertoOutPortPutSelectorSwitchinManualTurnManualGaintoMaxSetReserveGain seechartsnextpage MB 增益预留 TDUforCableLossOnly 正向调整 Step3 FiberNode DistributionAmplifier TP TP PAD EQ H L H L H L PAD 20dBTP PAD 20dBTP AdjustPadforDesignOutputLevelVerifyTilt ChangeEqualizertocorrectPutSelectorSwitchinAutoAdjustADULevelorTDULevelforlevelinstep1 反向调整 SignalGenerator SignalLevelMeter InjectappropriatelevelintoOutputTestPointAdjustEqualizerforFlatOutputofReturnPathReceiverAdjustPadforProperOutputLevelofReturnPathReceiverNOTE ConsultLocalManagementforActuallevels Step1 Step2 Starline 2000BLE LineExtenderAmplifiers 技术指标 BLE87S Forward ReturnRA Kit l ReturnRA Kit H Flatness 0 75 0 75 0 75 Minimum FullGain 31 15 NA Operational Gain 27 15 20 Slope 12 1 NA NA GainControl 4 NA NA BLE BLE的特点 60 90V工作电压供电 温度控制和自动控制预均衡技术 20dB定向耦合式测试点 具备LIFELINE 状态监控能力 具备双向工作能力 15安培电流通过 机械性能 Ifhousingwon topen openaportplug 1 6 3 2 4 6 供电 工厂预设60VLO 38VACstartupHI 54VACstartupPS自适应范围38 90V SurgeProtector Hi LowVoltageSelector 供电 15A过流能力输出 输入端口配有保险 Fuses ACtestpoint BLE 原理图 Input Output SFE JXP T SRE 16dB LPF BODE RCB Therm PP PD TP 20dB TP 20dB ICS JXP JXP T Manual LDR H L Auto TP 20dB 24Vdc DCtestpoint Plug inmodule FTEC Status monitor ADU TDU SCS RF RF AC AC RF AC AC RF Returninjectionpoint TP 20dB OnBrdAtten ACtestpoint JXP T or LegendForwardReturnControlPower PowerBlockJumper PowerSupply Notes AllTestPoints TP 20dB BLE BLE 的直流电源是安装在放大器主模块背面的一块独立的电路板 输入的交流供电幅度为38 90V 均方根真值频率为50 60Hz R25是将输出直流电压调整为24Vdc的 但是不建议在现场进行调整 电源部分还包括气体放电管 浪涌保护器 也可以选用FTEC浪涌抑制器 FTEC是一种撬杠电路 大约在245V时启动 在过压情况下它会短路以保护设备不受损坏 当AC电压恢复正常时FTEC也回到开路状态 正向放大器 正向放大器在52 750MHz的正向频带内提供29dB的工作增益 在52 550MHz的正向频带内提供30dB的工作增益 70 860MHz27dB GaAs 的正向频带内提供的工作增益 该增益已经将输入级的电缆均衡片的插入损耗和为级间Bode均衡器所预留的增益考虑进去 预放具有较低的噪声系数 回传放大器RA Kit H RA Kit L 如未装有正向放大器的主电路板也可以安装上回传放大器 回传放大器插件组 型号为RA Kit H或RA Kit L包含回传放大混合模块外加一些回传电缆均衡器和跳线 标准的主电路板具备了所有的元件包括带宽扩展的输入输出双向滤波器 所有器件都是插拔式的从而易于安装 JXP A衰减片分别位于回传放大器的输入和输出口 其中任何一个都可以用作测试点或信号注入点 输出衰减片通常用于控制送往上行路径的下一个放大器的信号 而输入的衰减片用于衰减过大的输入信号 回传的输入和输出测试点均采用定向耦合器 它们都具有75欧姆阻抗特性而无需特殊的测试探针 回传路径配置 回传放大器的配置可以为 25dB 低增益也可以为高增益 30dB 的混合模块 以及一合适的SEE 均衡片 所有的元件都是插拔式的从而易于安装 下面是回传的配置步骤1 把模块插到主电路板相应的管座上 确定所有的管脚垂直 使其顺利插到管座上 避免损坏管脚 移开放大器盖板露出电路板合适的工具将放大模块固定好 为了改进导热性能可以采用导热材料 相关产品号为GeneralInstrument663 008 000 2 安装合适的均衡片3 在回传放大模块输入位置安装JXP ZX跳线或JXP A衰减片或选件ICS 4 在紧靠回传放大模块输出位置安装第二个JXP ZX跳线或JXP A衰减片5 在回传放大模块输出与SEE 40 之间安装第三个JXP ZX跳线或选件JXP THERM衰减片 LDR板 LDR BLE 电路板包括平坦度控制和固定的550MHz750MHz或860MHz均衡 该均衡器加上混合模块的贡献产生近似于由其型号所规定的dB值的斜率 用LDR 8BLE 8提供8dB的斜率 噪声隔离开关 噪声隔离开关噪声隔离开关 ICS 模块为BLE 回传通路提供信号衰减或关闭回传通路 但这要通过LIFELINE 状态监控系统来实现 ICS提供了从中心分离出噪声源的方法 使用FELINE状态监控系统的下行指令 你可以将通过延放的回传通路 5 65MHz 衰减6dB通过在前端或观察点观测噪声电平或40dB 你可进一步分离出网络中噪声来源 在找出产生噪声的最后一级放大器节点或延放后 你可以将它的回传通路关掉从而限制其对网络其余部分的影响 正向调整 Step1 FiberNode BLEAmplifier TP PAD EQ H L H L PAD 20dBTP PAD ACbeforeRFRemoveInputPadpriortoinstallingE PackInstallFusesasRequiredafterinsertingE PackInstallDesignor AsBuilt EQandPadsAfterInstallingE PackMeasureInputLevelatHighestFrequencyAdjustInputPadAsRequiredBasedUponActualInputLevelVersusDesign 20dBTP SignalLevelMeter 正向调整 Step2 FiberNode BLEAmplifier TP 20dBTP 20dBTP ConnectSignalLevelMetertoOutPortPutSelectorSwitchinManualTurnManualGaintoMaxSetReserveGain seechartnextpage TP PAD EQ H L H L PAD 20dBTP PAD 20dBTP BLE 增益预留 TDUforCableLossOnly 正向调整 Step3 FiberNode BLEAmplifier TP 20dBTP PadPortforDesignOutputLevelVerifyTilt ChangeEqualizertocorrect underequalize notover PutSelectorSwitchinAutoAdjustADULevelorTDULevelforlevelinstep1 TP 20dBTP 20dBTP TP PAD EQ H L H L PAD 20dBTP PAD 20dBTP FiberNode BLEAmplifier 反向调整 SignalGenerator SignalLevelMeter InjectappropriatelevelintoOutputTestPointAdjustEqualizerforFlatOutputofReturnPathReceiverAdjustPadforProperOutputLevelofReturnPathReceiverNOTE ConsultLocalManagementforActuallevels Step1 Step2 3 20dBTP TP 20dBTP 20dBTP PAD EQ H L H L PAD 20dBTP PAD 20dBTP 楼放 BHA87 BHA87特性 870MHz入户挂墙式分配放大器分割方式 S 40 52MHz K 42 54MHz andA 65 85MHz 硅功率倍增输出31dB增益双向能力级间增益和斜率控制0 10dB增益0 8dB斜率本地100 240V 50 60Hz供电 20dB定向耦合式测试电 BHA87原理图 BHA正向调整 选择适当的均衡器用功率表监测放大器输出信号550MHz信号将增益控制顺时针方向旋转到头 然后再逆时针旋转以使功率表所测信号电平减小1 2dB调整衰减片 使输出信号电平满足系统设计值用功率表监测频率低端信号电平 顺时针调整斜率控制 使50 550MHz信号斜率大致为10dB左右从新检查确认输出信号正确盖紧放大器所有盖子 InjectappropriatelevelintoOutputTestPointAdjustEqualizerforFlatOutputofReturnPathReceiverAdjustPadforProperOutputLevelofReturnPathReceiverNOTE ConsultLocalManagementforActuallevels BHA反向调整 BT 原理图 Manual Auto ADU TDU InputPort1 20dBTP H L SFEorSCS JXP T JXP T FltnCntrl BODE MDR JXP T JXP T H L AC RF AC RF AC RF AC RF JXP T OnBrdAttn JXP JXP ICS ICS JXP T JXP T JXP T SurgeProt LPF SurgeProt JXP T Therm SRE 20dBTP 20dBTP 20dBTP 20dBTP DCSPJMP 24Vdc PowerSupply ToStatusMonitor Fuse Fuse Fuse Fuse 20dBTP 20dBTP ToStatusMonitor DC SP JMP LegendForwardReturnControlPower Notes AllTestPoints TP 20dB MB原理图 Output SFE JXP T SRE 16dB LPF BODE RCB Therm PP PD TP 20dB TP 20dB ICS JXP JXP T Manual LDR H L Auto TP 20dB 24Vdc DCtestpoint Plug inmodule FTEC Status monitor ADU TDU SCS RF RF AC AC RF AC AC RF Returninjectionpoint TP 20dB OnBrdAtten ACtestpoint JXP T or LegendForwardReturnControlPower PowerBlockJumper PowerSupply Notes AllTestPoints TP 20dB BLE原理图 BHA87原理 第二部分 电缆干线网络的设计 同轴电缆干线传输主要由各种类型干线放大器和干线电缆组成 干线网络设计要画出干线传输原理图 路由图 供电图 选择放大器的型号 确定放大器的输入 输出电平 选择电缆型号 计算电缆温度衰减特性与频率衰减特性对干线指标的影响 选择合理的路由 尽量减小传输距离 3 已知干线电长度和干线指标选取干线放大器增益和确定传输级数 电缆干线网络的设计 续 4 已知干线放大器级数和传输能数计算干线指标 5 计算放大器的最小输入电平与最大输出电平6 放大器的间距与均衡量7 放大器的供电系统 干线路由的选择 根据用户分布情况来确定 一般采用树枝形与星形相结合的方式 前端输出信号经过分配器 向不同方向的用户传送 在干线经过的地方可采用分支放大器 或分配器向用户提供信号注意 为了节省电缆与放大器数量 尽可能选择短而直的路由 避开电力线和其它干扰源 干线指标的分配下表仅作参考 干线指标的分配与验算 干线载噪比C N 计算公式 C N S入 NF 10lgn 2 4例如1 某有线电视系统 有10台相同的干放级联 它们的噪声系数为8 其标称输入电平为72dBuv 求干线载噪比 C N 72 8 10lg10 2 4 51 6dB 复习题 1 干线系统由20级放大器组成 每个放大器的噪声系数为8 5dB 输入信号电平为70dBuv 求整个系统的载噪比 例2 假设干线系统载噪比为 C N 干为48dB 干线放大器的噪声系数为10dB 增益为22dB 标称输出电平为为92dBuv 求最大级联数 10lgn So G NF 2 4 C N 干 70 10 2 4 48 9 6n 10干线电长度为10 22 220dB CTB指标 前端CTB指标 由于电视制式关系 PAL制的CTB指标比NTSC约高2dB PAL制450MHZ系统只能传47个频道 而NTSC制能传60个 C CTB指标可提高 20lg 60 47 2 1dB 输出电平比额定输出电平每升高1dB C CTB指标就减少2dB 例 干线放大器的增益为27dB 在输出电平为96dBuv时 NTSC制式下的C CTB指标为97dB 对应的PAL制下的C CTB为99dB 输入电平为70dBuv时 则输出电平为97dBuv 每级放大器的C CTB为 C CTB 1 97dB 则20级干线放大器组成的干线系统的C CTB为 C CTB TdB 97 20lg20 71dB CTB指标 计算公式 CTB干 CTBc 2 SC SO 20lgn例如 某干线系统放大器的CTBc 厂家推荐值 为78dB 推荐输出电平为96dBuv 实际输出为98dBuv 共10级 CTB干 78 2 96 98 20lg10 78 4 20 54dB 干线放大器间的距离和均衡 干线传输距离L L sout sin 1 G 1 1dB为均衡器的插损由于厂家提供的电缆衰减系数 与实际的衰减系数有差别 通过上式计算出传输距离后 还需减去20 30米的余量 例题 例如 摩托罗拉JLX 750P LC放大器的增益为24 5dB 使用美国commscope公司的QR540电缆 其在550MHZ的衰减为5 12dB 100m 则放大器级间距离为 L 24 5 1 5 12 459米 考虑30米的余量后为429米 如果放大器的输出端有分支器 分配器 则需减去分支或分配损耗 放大级间距离会相应缩短 均衡器 均衡器的衰减特性正好与电缆相反 均衡器对低频衰减比对高频衰减大 干线系统除了电缆与干线放大器 还需加入均衡器 均衡量是指均衡器对低频与对高频衰减之差 对高频的衰减常称为插入损耗 例 一个插入损耗为2dB 均衡量为6dB的均衡器 其对上限频率的衰减为2dB 对下限频率的衰减为8dB 1 均衡器 L2 C2 L1 C1 R1 R2 R3 R4 级间均衡 例如 干线放大器的增益为24 5dB 低频道50MHZ的QR540电缆衰减系数为1 44dB 100m 高频道550MHZ的衰减为5 12dB 100m 求级间均衡量 解 上面已求出了级间距离为429米均衡量 5 12 100 1 44 100 429 15 8dB 干线放大器的输出方式 全倾斜输出方式 平坦输出方式 半倾斜输出方式 全倾斜输出 平坦输出 半倾斜输出 实线为最高频道 虚线为最低频道 干线放大器输入电平范围 干线放大器的最小输入电平干线放大器的输入电平是相同的 其最小输入电平由系统的载噪比C N确定 设每台干放大器的噪声系数为F1 则整个干放系统的噪声系数为 FdB F1dB 10lgn 干线放大器输入电平范围 续1 若第一级放大器的输入电平为Si 则干线系统的载噪比为C N Si FDb 2 4 Si F1dB 10lgn 2 4实际输入电平 Si C N F1dB 2 4 10lgn 33dB为设计余量 干线放大器的最大输出电平 最大输入电平 干线放大器的最大输出电平由非线性指标来决定 在频道数超过20个时 主要由组合三次差拍来确定 设干线中共有n台相同放大器 厂家给出放大器满频道工作时 额定输出电平为Sa测得的复合三次差拍为 C CTB a若系统设计时分给每台放大器的指标为 C CTB 1 则实际输出电平So满足下式 C CTB 1 C CTB a 2 Sa So 干线放大器的最大输出电平 最大输入电平 2 整个干线系统分配的复合三次差拍比指标为C CTB C CTB 1 20lgn则每台干线放大器在正好满足C CTB指标要求时的输出电平为So Sa 1 2 C CTB C CTB a 10lgnSo Sa 1 2 C CTB C CTB a 10lgn 3其中3dB为设计余量 例题 例如 某450MHZ干线系统分得载噪比C N为46dB C CTB为59dB 干线放大器的额定输出电平为Sa 96dBuv 组合三次差拍比C CTB 97dB 噪声系数为8 5dB 增益为27dB 设干线放大器共有12级 求放大器的输入电平范围 例题 So Sa 1 2 C CTB C CTB a 10lgn 3 96 1 2 59 97 10lg12 3 101 2dBuv极限增益 Gmax 101 2 70 7 30 5dB最大输入电平为 SMAX 101 2 27 74 2dBuvSi C N F1dB 2 4 10lgk 3 46 8 5 5 4 10lg12 70 7dBuv因此 干放的输入电平范围为70 7 74 2dBuv 实际输入电平选择 S入 70 7 1 2 30 5 27 72 5dBuv 实际输出电平 72 5 27 99 5dBuv 倒V曲线 设S Sa 1 2 C CTB C CTB a 3So S 10lgn 1 设Si C N F1dB 5 4Sin Si 10lgn 2 S Si n 1 2 nmax s 输出电平随n增加而减少 输入电平随n的增加而增加 n1 倒V曲线 系统指标的分配与验算 A 干线载噪比干线载噪比是包括电缆在内的各级干线放大器载噪比的叠加 在各放大器的载噪比相等时 由下式求得 C N dB 10lg 10 C N 1dB 10 10 C N 2dB 10 10 C N 3dB 10 10 C N KdB 10 当各设备载噪比相等时 总的载噪比为 C N dB C N 1dB 10lgk 干线系统的C CTB 干线系统的C CTB可由每台放大器的C CTB利用下式求得 C CTB 20lg 10 C CTB 1 20 10 C CTB 2 20 10 C CTB 3 20 10 C CTB n 20 当各级的C CTB相等时 C CTB C CTB 1 20lgn 整个系统的指标验算 已知前端系统的C N指标为54 5dB C CTB 93dB 干线系统C N 46 1dB C CTB 71dB 分配网系统的C N 55 6dB C CTB 60 6dB 求整个系统的C N C CTB指标 比国际规定的54dB大4 1dB C N比国际标准的43dB大2 1dB 方案可行 习题1 二 判断对错 正确的打 错误的打 共10分 1 QR540电缆QR540干线电缆在50MHz 750MHz每100米的损耗分别为1 44dB 9 5dB 2 电源供电器的要求 输入电源电压为220VAC 输出电压为60VDC 放大器内部供电电压为24VDC 1 计算题某一系统C CTB 64 8dB 其中传输部分的C CTB指标分配比例为60 又已知传输部分C N 50 所选放大器的噪声系数为F 12dB C CTB 81 2dB 在满足传输部分C CTB指标情况下 最多可以串接多少个同样的放大器 若还要满足C N指标的要求 放大器的输入电平至少为多少才合适 10分 100 5 3100 6 4100 7 5100 8 6100 9 8101 10lg2 0 3lg3 0 5lg6 0 78lg7 0 85lg8 0 9 一 选择题 5分 1 主干网络推动余量的设计应保证每级为3 5dB余量 在输入59个PAL D频道时 原则上放大器输入电平为 dB 输出电平为102dB A 62 66B 66 70C 72 76D 74 782 为了防止过斜率 干线放大器输出 预均衡统一为7dB 楼栋放大器统一为 按550MHz倾斜 A 1dB 2dBB 3dB 5dBC 5dB 7dBD 7dB 10dB3 干线放大器原则上采用BTD分配放大器 当输出口路数小于时 可选用MB小桥接放大器 BLE延长放大器A 2B 3C 5D 7 习题2 答案 1 QR540电缆QR540干线电缆在50MHz 750MHz每100米的损耗分别为1 44dB 9 5dB 2 电源供电器的要求 输入电源电压为220VAC 输出电压为60VDC 放大器内部供电电压为24VDC 解 1 满足C CTB时放大器级连个数 传输部分的C CTB 系统C CTB 20lg60 69 2dB传输部分的C CTB 单级放大器C CTB 20lgN1 N1为串接放大器的个数 在满足C CTB时 可以串接的放大器个数可计算为 69 2dB 81 2dB 20lgN1得N1 4级 2 在4级级连的情况下 若还要满足C N指标 则传输部分C N 单级放大器C N 10lg4 即 50dB 单级放大器C N 10lg4 得到单级放大器C N 56dB又 单级放大器C N 输入信号电平 F 2 4即 输入信号电平 70 4dBuv 答案 干线放大器的供电系统 1 干线放大器应采用集中供电形式 2 我公司广州市区网络采用的是加拿大ALPHA公司电源 早期采用少量广州西码公司的电池 3 设供电器输出电压为U0 沿一个方向供给N台干线放大器 相邻两台放大器之间的电缆回路电阻为R0 若每台放大器平均耗电电流为I 则最后一段电缆中流过的电流为I 产生的电压降为IR 倒数第二段电缆中流过的电流为2I 产生的电压降为2IR 依此类推 离供电器最近的一段电缆中流过的电流为nI 产生的电压降为nIR 则最后一台放大器两端的电压为 2I I I 干线放大器供电 公司广州市区网络设计规范 分配器 分配器是将一路输入信号均匀地分配到两个或多个输出口的装置 二分配器原理图 m M R0 RL 75 RL 75 输出A 输出B 输入 T1 T2 由阻抗匹配自耦变压器T1与分配自耦变压器T2和隔离电阻R0组成 三分配 A B C T1 F E P Q i i i 2 i 2 分配器的电气特性 1 分配损失 理想情况下 二分配分配损失为3dB 三分配分配损失为4 8dB 四分配为6dB 但由于热量泄漏 散热等原因 分配损失增大 阻抗特性 相互隔离度 反射损耗 频率特性 分配器的性能参数 分支器 1 主路输入 主路输出 分支输出 R 75 75 75 1 2 3 i1 i3 i2 分支器 2 主路输入 主路输出 分支输出 R 75 75 75 1 2 3 i1 i3 i2 分支器的电器性能 1 插入损失 设主输入功率为P1 主输出为P2 分支输出为P3则分支器的插入损失为 2 分支损失 分支损失是指分支输出电平比主输入电平减少的情况 分支器隔离度 分支器的隔离度是指各分支器输出口间的相互影响程度 分配网络的设