有线电视传输系统设计新算式汇编

1 有线电视传输系统设计新算式汇编有线电视传输系统设计新算式汇编 林挺逵 台州市广电总台 路桥广电中心 自 1996 年起至今 笔者在 中国有线电视 和 有线电视技术 浙江省广电学会会 刊 视听纵横 技术版 上 发表了 70 多篇有线电视技术论文 其中提出一些有线电视 基础理论的更新意见 和一系列新的有线电视质量指标计算式和器件工作状态设计算式 调试方法 由于这些更新理论和算式散布在 10 余年的各期杂志中 不便读者查找和运用 现特地将主要的一些算式汇编在一起 并作简要的理论分析和说明 做个总结 供读者参 考 1 有线电视放大器载噪比 C N 计算式 单台放大器 C N 单 C N 单 So G NF f 2 4 dB 式中 So 为放大器的输出电平 G 为放大器的增益 NF为噪声系数 f 为放大器的输 出斜率 多台相同放大器级联总载噪比 C N 总 先按单台放大器 C N 单指标计算式算出各台放大器的 C N 指标值 查 KC N表 附件 1 得出单台放电器的 C N 指标占用系数 KC N 单 再用乘法算出 n 台放大器总的 C N 占用系数 KC N 总 KC N 总 n KC N 单 然后查 KC N表 得出 n 台放电器的 C N 指标 C N 总 多台不同放大器级联总载噪比 C N 总 先按单台放大器 C N 单指标计算式算出各台放大器的载噪比指标值 查 KC N表 得出各台放电器的 C N 指标占用系数 KC N 单 1 KC N 单 2 KC N 单 3 KC N 单 n 再用加 法算出 n 台放大器总的 C N 占用系数 KC N 总 KC N 总 KC N 单 1 KC N 单 2 KC N 单 3 KC N 单 n 然后查 KC N表 得出 n 台放电器的 C N 指标 C N 总 附件 1 KC N表 C N K 值速查表 按 C N 44 10lgK 推算 局部 C N4444 144 244 344 444 544 644 744 844 9 K1 000 9770 9550 9330 9120 8910 8710 8510 8320 813 C N4545 145 245 345 445 545 645 745 845 9 K0 7940 7760 7590 7410 7240 7080 6920 6760 6610 646 C N4646 146 246 346 446 546 646 746 846 9 K0 6310 6170 6030 5890 5750 5620 5500 5370 5250 513 注 全文可见参考文献 2 2 说明 说明 改进算法的理由 第一 传统的载噪比计算式是 C N Si NF 2 4 由于算式中放大器的 输入电平 Si 数值是不能通过测量直接得到的 只有通过先测出放大器的输出电平 So 再用算式 Si So G 计算才能得出 因此改进算式如前 免得引起误解 避免分两步计算 我们平时用场强仪在放大器 输入电平测量口 测出的电平叫做 输入口电平 Si口 不是放大器的 输入电平 Si 因此不能用来计算放大器的 C N 指标值 第二 放大器设置输出斜率 f dB 它的 C N 指标约降低 f dB 这点必须计算进去 第三 避免使用对数和指数幂计算式 详情可见笔者发表的论文 参考文献 1 4 2 复合三次差拍比 CTB 计算式 单台放大器 CTB单 CTB单 CTB104 2 104 So f 式中 CTB104为放大器在 59 个频道 104dB V 输出时的 CTB 指标值 因为绝大部分 放大模块原始参数标示的测试条件是输出电平为 44dBmV 即 104dB V 是根据放大模 块原始参数推算出来的 附件 3 So 为放大器的实际输出电平 f 为放大器的输出斜率 多台相同放大器级联后 CTB 总指标值 CTB总 先按单台放大器 CTB单指标计算式算出各台放大器的 CTB 指标值 查 KCTB表 附 件 2 得出单台放电器的 CTB 指标占用系数 KCTB 单 再用乘法算出 n 台放大器总的 CTB 占 用系数 KCTB 总 KCTB 总 n KCTB 单 然后查 KCTB表 得出 n 台放电器的 CTB 总指标 CTB总 多台不同放大器级联后 CTB 总指标值 CTB总 先按单台放大器 CTB单指标计算式算出各台放大器的 CTB 指标值 查 KCTB表 得出 各台放电器的 CTB 指标占用系数 KCTB 单 1 KCTB 单 2 KCTB 单 3 KCTB 单 n 再用加法算 出 n 台放大器总的 CTB 占用系数 KCTB 总 KCTB 总 KCTB 单 1 KCTB 单 2 KCTB 单 3 KCTB 单 n 然后查 KCTB表 得出 n 台放电器的 CTB 指标 CTB总 附件 2 K20表 CTB K 值速查表 按 CTB 5 20lgK 推算 局部 CT B 5555 155 255 355 455 555 655 755 855 9 K1 000 9880 9770 9660 9550 9440 9330 9230 9120 901 3 CT B 5656 156 256 356 456 556 656 756 856 9 K0 8910 8810 8700 8600 8510 8410 8310 8220 8120 803 CT B 5757 157 257 357 457 557 657 757 857 9 K0 7940 7850 7760 7670 7590 7500 7410 7330 7240 716 注 全文可见参考文献 2 附件 3 常用 PHILIPS 放大模块参数 失 真 指 标 参 数 放大模块原始数据 换算成 59 频道 104 V 输出后 型 号 工作频率 范 围 MHz 标称 增益 dB 最大 噪声 系数 dB 输出 电平 dBmV 工作 频道 数目 CTB dB CSO dB CTB104 dB CSO104 dB BGY587B40 55027 06 54477575759 358 8 BGY588N40 55034 06 04477576259 363 8 BGE787B40 75029 07 044110505655 560 1 BGE78840 75034 07 044110495254 556 1 BGD70240 75018 58 544110585863 562 1 BGD702D40 75018 06 044110626267 566 1 BGD702N40 75018 58 544110585863 562 1 BGD71240 75018 57 044112626367 667 2 BGD70440 75020 08 544110575662 560 1 BGD71440 75020 37 044112616266 666 2 BGY887B40 86029 06 54449606058 458 8 BGY88840 860347 04449605558 453 8 BGD80240 86018 59 044129545660 961 2 BGD81240 86018 57 544132586065 165 3 BGD90240 86018 58 044129585864 963 2 BGD80440 86020 07 544129535459 959 2 BGD81440 86020 07 54413257 55964 664 3 BGD90440 86020 07 54412957 55864 363 2 说明 说明 改进算法的理由 第一 传统的 CTB 指标计算公式 通常采用厂家在放大器说明书中标示的 CTB 指标值 来计算 而厂家标示的 CTB 指标值常存在失准 偏高 或不标示的情况 会导致计算失准 或无法计算的问题 因此改用放大模块原始参数换算出来的 CTB104来计算 第二 放大器设置输出斜率 f dB 它的 CTB 指标约提高 f dB 这点必须计算进去 4 第三 避免使用对数和指数幂计算式 第四 目前应当实行系统指标 满载设计 不宜再搞 非满载设计 因此删除常 规算式末项 20lg N满载 1 N实际 1 当某些村村通工程中的确需要实行 非满载 设计 时 可以根据 20lg N满载 1 N实际 1 算出 CTB 指标的提高量 相应降低设计要求 指标值就可以了 不必改变设计算式 以简化设计运算 详情可见笔者发表的论文 参考文献 1 2 4 3 关于交扰调制比 CM 指标的问题 系统频道数在 20 个以下时 交扰调制是系统中最重要 最严重的失真 因此当时采 用交调比 CM 指标 和放大器的最大输出电平 Somax 作为放大器输出电平的设计依据 近年系统中的频道数远远超过 20 个 复合三次差拍上升为系统中最重要 最严重的失真 因此改为采用复合三次差拍比 CTB 指标作为放大器输出电平的设计依据 不再采用交调比 CM 指标 和放大器的最大输出电平 Somax 所以已经没有必要再来探讨交扰调制比 CM 指标的算式问题 详情可见笔者发表的论文 参考文献 5 4 复合二次差拍比 CSO 设计算式 单台放大器 CSO单 CSO单 CSO104 2 104 So f 其他和前面复合三次差拍比 CTB 计算式基本相同 而且不常用 这里从略 5 放大器最大可串联级数计算式 系统的总指标占用系数 1 减去前端所占用的指标 K前 再减去 1 级光缆链路所占用 的指标 K光 1 2 级光缆链路所占用的指标 K光 2 再减去末级用户放大器所占用的 指标 K用 剩下的就是电缆干线可占用的系统指标总量 K干总 将其除以单只干线放大器系 统指标占用量 K干单 就得出了干线放大器可串联级数n 所以 干线放大器可串联级数 n的计算公式是 n 1 K前 K光 1 K光 2 K用 K干单 1 目前有线电视的节目套数通常超过 20 套 在系统设计时通常只要满足载噪比 C N 和 三次差拍比 CTB 两项指标就可以了 为此需将上式变成下述两个式子 n1 1 KC N 前 K C N 光 1 K C N 光 2 KC N 用 KC N 干单 2 n2 1 KCTB 前 K CTB 光 1 K CTB 光 2 KCTB 用 KCTB 干单 3 n1为满足载噪比指标要求时最大可串联级数 n2为满足三次差拍比要求时最大可 串联级数 实际可选定的最大可串联级数n必须同时满足上述两项要求 因此就有 n1 n n2 4 详情可见笔者发表的论文 参考文献 1 6 6 放大器输出电平设计算式 5 笔者提出的有线电视放大器第三套输出电平设计算式共有 6 个计算式 其中的中间算式有 3 个 放大器的最低输出电平 So低 C N分配值 G NF 2 4 dB V 放大器的最高输出电平 So高 104 1 2 CTB104 CTB分配值 dB V 放大器输出斜率最大可取值 f最大 2 So高 So低 dB 选择算式有一个 放大器实际选用的输出斜率 f f最大 dB 最终算式有一个 最终得出放大器的输出电平 So So高 f 2 dB V 指标余量算式有一个 放大器 C N 指标的设计余量 C N富余 1 2 f最大 f dB 说明 说明 改进算法的理由 第一 传统的放大器工作状态设计算式 是根据放大器的 C N 指标设计它的输入电平 Si 又根据它的失真指标设计它的输出电平 So 由于单模块放大器的输出电平 So 和输入 电平 Si 由算式 Si So G 捆成 一个整体 输出电平一旦调定 输入电平的数值也就 固定了 对放大器的输入电平 Si 不可能进行单独的调试 而且放大器的输入电平通常是无 法直接测量的 因此分别设计出来的输出电平 So 和输入电平 Si 两项数据 在实际调试中 是无法同时落实的 所以 对这种传统的设计方法必须改进 用新法设计计算出放大器的输出电平 So 和斜率 f 以后 在现场调试放大器的时候 先 调 输入衰减器 使放大器的输出电平 So 等于设计值 再调 均衡器 使放大器的输 出斜率 f 等于设计值即可 无需顾及放大器的输入电平 Si 放大器的载噪比指标和失真指 标都会符合设计要求 第二 传统的放大器输出电平设计算式通常采用厂家提供的 CTB 指标值来计算 而厂 家提供的 CTB 指标值常存在失准 偏高 或不标示的情况 因此笔者改用放大模块原始参 数换算出来的 CTB104来计算 第三 放大器设置输出斜率 fdB 它的 CTB 指标约提高 fdB C N 指标约降低 fdB 这 点必须计算进去 而传统的放大器工作状态的设计算式没有考虑这一点 第四 避免使用对数和指数幂计算式 详情可见笔者发表的论文 参考文献 1 7 7 放大器调试参数计算式 详见图 1 图 1 放大器调试参数分析图 6 放大器输入衰减器的衰减量 LAT计算式 LAT So前 So L分 L百米S百米 G dB 放大器输入均衡器的均衡量 EQ计算式 EQ fo fo前 S百米 百米 当前后级放大器输出斜率相同时 EQ S百米 dB 放大器间距通用计算式 S百米 So前 So L分 LAT G L百米 百米 长距离电缆干线 没有分支线路时 中 干线放大器间距计算式 S百米 G LAT L百米 百米 放大器间距简便计算式 放大器间距通用计算式为 S百米 So前 So L分 LAT G L百米 由于 So前 L分 电缆入口电平 因此上式可改为 S百米 电缆入口电平 So G LAT L百米 电缆入口电平 So G LAT L百米 电缆入口电平 Si LAT L百米 通常作间距设计时 取放大器的输入电平 Si 为放大器的 标称输入电平 Sia Sia 72dB 取调节贮备电平 LAT 4 上式最终成为如下的放大器间距简便计算式 S百米 电缆入口电平 76 L百米 百米 这是最常用的放大器间距计算公式 用此式设计计算的放大器间距 不仅可以保证放 大器的高端输出电平能达到放大器的 标称输出电平 值 而且留有 4dB 的调节贮备电平 以上式子中 G 为放大器的标称 净 增益 So前为前级放大器的输出电平 L分为输出口分支器 的损耗 L百米为电缆百米衰减值 S百米为放大器间距 百米 Si口为下一级放大器的输 入口电平 为百米电缆高 低端电平衰减差 So 为下一级放大器的输出电平 LAT为放 大器输入衰减器的衰减量 也叫调节贮备电平 所有没有特别注明的电平值 均按惯例为 高端电平值 用衰减插片和均衡插片调试放大器时用衰减插片和均衡插片调试放大器时 也可以用调试参数简化计算式来计算衰减插片 的衰减量 LAT和均衡插片的均衡量 EQ 这样计算出来的调试参数更加准确 此时 首先要 测量出到达所调放大器输入端口信号的高端电平值 Si口 低端电平值 Si低 并计算出 7 到达放大器输入端口信号的斜率 fi口 fi口 Si口 Si低 然后用调试参数简化计算式计 算出衰减插片的衰减量 LAT和均衡插片的均衡量 EQ 放大器调试参数输入衰减量 LAT的简化计算式 LAT Si口 So G dB 放大器调试参数均衡量 EQ 的简化计算式 EQ fo fi 口 dB 算式中 So 为放大器要求达到的输出电平 fo 为放大器要求达到的输出斜率 详情可见笔者发表的论文 参考文献 8 9 8 光发射机输入电平的确定 当说明书标示光发射机的输入电平为一个固定数的值时 生产厂家说明书标示的光发射机输入电平是一个固定的数值 如 59 个频道 75dB 77 个频道 72dB 或者 59 频道 85dB 77 个频道 82dB 通常是没有 AGC 控制或 者没有光调制度自动恒定功能的普通型光发射机 说明书通常还同时还标明非满载时光发 射机输入电平的提高量为 20lg 满载频道数 实际频道数 由于现在都必须按照满载设计网络 因此这类机可以直接输入厂家标示的电平数值 无需按网络中的实际频道数计算了 当说明书标示光发射机的输入电平为一个范围时 光发射机厂家在说明书上标示的输入电平为一个范围 绝大多数是具有 AGC 功能 或光调制度自动恒定功能的光发射机 一般在说明书中会注明这些功能 输入电平可以在 它的标示范围内选取 一般取中间值 一般也无需考虑系统的实际频道数 少数品牌是属于配置单模块射频激励放大器 低档次的光机 没有 AGC 功能或光 调制度自动恒定功能的光发射机 实际上它所标输入电平范围不是所有机台都可随意采用 的电平范围 而是所有各台光发射机适用输入电平的分布范围 需要逐台确定它们的输入 电平值 只能先从最低电平值试起 逐步提高输入电平 凭光接收机的输出电平 达到合 适时 或和使用光调制度自动恒定功能光发射机相同时 和经验选定合适的输入电平 详情可见笔者发表的论文 参考文献 10 11 9 光接收机的选用和输出电平的调试 光接收机内部电放大器的指标 实际上不属于光链路 而是属于电缆分配网络 因此 它的输出电平和斜率必须和放大器一样设计和调试 也可用 有线电视放大器第三套输出 电平设计算式 来设计 光接收机首先要根据其用途来选择合适的类型和型号 然后是合理调试 当不进行输 出电平设计时 一般可按下列方式调试 8 前端和分前端的光接收机 要选用标称输出电平不高于 96dB 的 信号源型光接收机 调试方法同前端和分前端的 前置放大器 调输出电平为 92dB 左右 斜率 0 2dB 使之 以接近平坦的信号去驱动下面的光发射机 用于与大片电缆网络联网的光接收机 例如上一级与村居的光缆联网 要选用标称 输出电平不高于 100dB 干线放大器型光接收机 和干线放大器一样调试 调输出电平 为 96dB 左右 斜率 4dB 用以驱动下面的干线放大器和用户放大器 直接用于用户分配的光接收机 要选用标称输出电平为 106dB 左右的 用户放大器型 光接收机 光工作站 调输出电平为 104dB 左右 斜率 6dB 左右 用于直接进行用户分 配 详情可见笔者发表的论文 参考文献 12 13 10 没有进行指标设计时放大器的调试方法 放大器的标称输出电平 Sa 标称输入电平 Sia 标称 净 增益 G 是厂家在说明书 中标定的参数值 也是放大器的典型运用参数 它们之间有如下的关系 Sa Sia G dB 由于通常标称输入电平 Sia 72dB 因此 Sa 72 G dB 因此 没有标示标称输出电平值的放大器 可以根据这个算式计算出来 从这个算式可以看出 放大器的标称输出电平 Sa 愈高 它的增益愈高 不是质量愈 好 如果不进行有线电视系统的指标设计 不通过设计计算来确定放大器的工作电平 那 么在系统中只在电缆分配网络的末端设置在系统中只在电缆分配网络的末端设置 1 级用户放大器的条件下级用户放大器的条件下 干线放大器的输出电 平可以调在它的标称输出电平值 并使输出斜率为 4dB 左右 如果此时还有可能再调高放 大器的输出电平约 4dB 那么就说明已经留下调节贮备电平 4dB 左右 如果要进行放大器工作状态的设计 用户放大器的输出电平应该预先设定为它的标称 输出电平或略高 1 2 个 dB 并使输出斜率为 6dB 左右 可以再通过改变输出斜率的大 小来调整其失真指标 使之符合设计指标要求 如果不进行放大器工作状态的设计 用户 放大器的输出电平就按照它的标称输出电平或略高 1 2 个 dB 来调试 并使输出斜率为 6dB 左右 用户放大器的输出电平不允许在大范围内选择 尤其不能低电平运用 以免劣化载噪 比指标和降低分配效率 因此当用户数小于用户放大器的负载能力时 输出电平照样要调 为和常规一样高 多余信号用负载电阻吸收 由于用户放大器输出电平高 失真指标占用系数大 在当前多级光缆联网的系统下 电缆分配部分容许占用的指标很有限 不容许它多级串联设置 通常只能限用一级 凡是 已经设置 用户放大器型光接收机 的地方 其下面就不能再设置用户放大器 如果需要 9 继续用放大器延伸信号 只能设置与干线放大器相当的放大器 按干线放大器的方式调试 无论是按照 放大器第三套输出电平设计算式 设计出的输出电平 斜率来调试放大 器 还是根据放大器的 标称输出电平 来调