12-有线电视与卫星电视接收系统

有线电视与卫星电视接收系统,1概述2信号接收与信号源3前端系统4传输系统5分配系统6用户终端7付费电视系统8如何接收和调试卫星电视节目,1概述,1.1基本概念1.定义与分类(1)定义。有线电视系统是采用缆线作为传输媒质来传送电视节目的一种闭路电视系统CCTV(ClosedCircuitTelevision),它以有线的方式在电视中心和用户终端之间传递声、像信息。所谓闭路,指的是不向空间辐射电磁波。,(2)分类按照用途分,有线电视系统有广播有线电视和专用有线电视(即应用电视)两类。不过,随着技术的发展,这两种有线电视的界限已不十分明显,有逐渐融和交叉的趋势。,2.传输方式应用电视和广播有线电视均采用同轴电缆或光缆甚至微波和卫星作为电视信号的传输介质。电视信号在传输过程中普遍采用两种传输方式:一种是射频信号传输,又称高频传输;另一种是视频信号传输,又称低频传输。应用电视系统都采用视频信号传输方式,而广播有线电视系统通常采用射频信号传输方式,且保留着无线广播制式和信号调制方式,因此,并不改变电视接收机的基本性能。,3.工作频段及频道应当强调指出:有线电视的工作频段及频道指的是在干(支)线中传输的信号的频段及频道,并不是指前端接收信号的频段。(1)有线电视的工作频段及频道分布如图1所示,它包含VHF和UHF两个频段。(2)我国的无线(开路)广播电视台按行政区域覆盖范围实行中央、省(市)、地区和县四级布局。(3)邻频道指的是相邻的标准广播电视频道。(4)增补频道传输也是增加有线电视频道的一种方法。,图1有线电视的工作频段及频道分布,表2CATV的频道划分表,4.特性与功能有线电视近年来发展很快,已成为家庭生活的第三根线,又称图像线(第一根线是电灯线,第二根线是电话线)。有线电视的发展之所以迅速,主要在于它有如下特性:高质量。宽带性。保密性和安全性。反馈性。控制性。灵活性。发展性。,1.2有线电视系统的构成1.基本组成有线电视系统一般由接收信号源、前端处理、干线传输、用户分配和用户终端几部分组成,而各个子系统包括多少部件和设备,要根据具体需要来决定。图2是有线电视系统的基本组成图。(1)接收信号源。(2)前端设备。(3)干线传输系统。(4)用户分配网络。(5)用户终端。,图2有线电视系统的基本组成(a)组成框图;(b)实例,2.拓扑结构有线电视系统的拓扑结构指的是其传输分配网络的结构型式。传统的有线电视系统(电缆电视系统)的拓扑结构为树枝型,即信号在“树根”(前端)产生,然后沿“主干”(干线)到达“树枝”(分支线、分配线),最后送到“树叶”(用户)。树状结构具有多路传送、分支分配、放大等功能,且可以中继传送,适合同轴电缆网。树枝型结构的示意图如图3(b)所示。,图3有线电视拓扑结构(a)环形;(b)树枝形;(c)星形,3.基本类型有线电视系统种类繁多,分类方法复杂,但总可把它归结为以下几种基本类型。按系统规模或用户数量来分,有线电视有A、B、C、D四类(表3),分别对应大型、中型、中小型和小型系统。,表3有线电视系统的基本类型,按网络构成分,有线电视系统有以下几种模式:同轴电缆网。光缆网。微波网。混合网。,2信号接收与信号源,2.1信号接收1.开路电视信号的接收差值天线。两副天线处于同一水平面,且天线方向正对需要接收的电视信号(主信号)入射方向。两副天线一前一后,前后距离d等于所要接收的电视信号中心波长0的一半。,2.卫星与微波电视信号的接收卫星电视信号的接收是采用卫星接收机,微波电视信号(主干线微波中继)的接收是采用微波收信机。,图12抛物面天线的类型(a)主焦点抛物面天线;(b)卡塞格伦天线,2.2信号源简单的信号源只有一台录像机,复杂的信号源可包括多台录像机、摄像机、电视电影机、字幕机以及整套演播室设备提供的视频和音频信号。,3前端系统,3.1前端系统及其要求前端是有线电视系统核心,它是为用户提供高质量信号的重要环节之一。其主要作用是进行信号处理,它包括:信号的分离、信号的放大、电平调整和控制、频谱变换(调制、解调、变频)、信号的混合以及干扰信号的抑制。,3.2前端系统的组成1.前端系统的基本组成方式前端系统的组成方案不同,前端系统的组成也就各不相同。归纳起来,主要有以下几种:(1)常见型。(2)重新调制型。(3)外差型。,图13常见型前端,2.有线电视前端系统的发展过程从有线电视的发展过程看,前端系统的发展有以下三个阶段。第一阶段为早期的传统型前端系统。第二阶段为逐步发展起来的邻频前端系统.(1)对邻频前端的技术要求抑制带外成分,使所传输频道的频谱很纯,波形很规则。伴音/图像载波功率比可调,以免伴音载波干扰邻频道图像。第三阶段为新一代组合式邻频前端。,3.3前端设备1.前端系统中的放大器前端系统中的放大器,按结构和实用性可分天线放大器、频道放大器和高电平输出(功率)放大器等几种。(1)天线放大器。(2)频道放大器。(3)高电平输出放大器。,2.频道转换器频道转换器是只进行载频搬移而不改变频谱结构的频率变换器,主要有以下几种:U-V转换器。将UHF的电视信号转换成VHF的电视信号,在VHF较低频率上传输,容易保证信号质量和降低系统成本。V-U转换器。在全频道有线电视系统中,可以用V-U转换器把VHF的电视信号转换为UHF的电视信号。V-V转换器。在强场强区,为了克服空间波直接窜入高频头而形成前重影,往往采用V-V转换器。,3.频道处理器频道处理器有两种类型,即外差型和解调-调制型。与二次变频的频道转换器相比,它主要多了中频处理器和中频AGC两部分。因此,它可以在中频将图像与伴音进行分离,并进行伴音电平的调节;然后,再与图像信号进行混合。解调-调制型频道处理器主要用于通过微波中继的超大型系统,而一般常用的是外差型。,4.调制器调制器是将视频和音频信号变换成射频电视信号的装置,它常与录像机、摄像机、卫星接收机等配合使用。调制器有高频(直接)调制和中频调制两种方案,且常常使用后者。,前端模拟调制设备,5.混合器混合器是把两路或多路信号混合成一路输出的设备。其主要技术指标是:插入损耗(要小)、隔离度(要大,一般要求20dB)、带外衰减(要大)、输入输出阻抗(通常为75)。,6.导频信号发生器为了增加干线长度或补偿由于温度变化而引起电缆衰减量和放大器增益的变化,在干线中要进行自动增益控制(AGC)和自动斜率控制(ASC)。为此,在前端就需要提供一个或两个反映传输电平变化情况的固定频率(幅度也要稳定)的载波信号(导引信号),即导频。,4传输系统,4.1传输系统概述传输系统是把前端的电视信号送至分配网络的中间传输部分。在大型有线电视系统中,主要指干线和支线(也可能有超干线);在中、小型有线电视系统中,通常只有支线。,4.2传输媒质1.同轴电缆有线电视系统传输电视信号通常采用的是射频同轴电缆(简称同轴电缆)。同轴电缆在支线中使用较为普遍,在分配网络中几乎都采用同轴电缆,在干线中也可使用同轴电缆。(1)基本结构。内导体。绝缘体。外导体。金属管状。铝塑复合带纵包搭接。编织网与铝塑复合带纵包组合。护套。,对于室内用户终端设备连接的电缆主要采用75欧姆的视频电缆，如图所示。,2.光缆(1)结构。(2)性能衰耗特性。频率特性。防干扰性能。寿命。其它性能。,3.微波以微波作为传输媒质的除了国家微波干线的大微波和卫星外,还有单路与多路FM微波、AM微波以及多路微波分配系统MMDS。微波传输有以下特点:频带宽,传输容量大。传输质量高、稳定性强。适应性和灵活性强。投资少,便于维护。,4.3传输方式1.同轴电缆传输同轴电缆传输方式是一种在前端和用户之间用同轴电缆作为传输媒质的有线传输方式。,图29干线传输系统示意图,4.3传输方式1.同轴电缆传输同轴电缆传输方式是一种在前端和用户之间用同轴电缆作为传输媒质的有线传输方式。,电缆的传输特性及其补偿同轴电缆的传输特性有：（1）特性阻抗：75欧姆。（2）衰减特性：高频衰减大于低频衰减。（3）温度特性：随温度的升高，电缆的衰减量增大。（4）屏蔽特性：优质的电缆外导体有良好的屏蔽作用，传输信号不受外界干扰，也不会向外辐射、干扰其它信号。（5）机械特性：包括抗弯曲性能、防潮抗腐蚀性能和结构稳定性。,2.光缆传输光纤的损耗很小,在一定距离内不需放大;光纤的频率特性好,可不需要进行均衡处理。(1)基本组成。(2)光调制方式。光调制方式有模拟和数字两种。(3)光缆的多路传输。光缆的多路传输指的是用一根光缆同时传输多路电视信号。波分多路方式。频分多路方式。,3.HFC（光纤同轴混合网）传输技术1).HFC传输系统的构成HFC有线电视网由光纤作干线、同轴电缆作用户分配网传输介质，构成光纤同轴混合的网络。HFC是一个以前端为中心、光纤延伸到小区并以光节点为终点的光纤星形布局，同时，以一个树形同轴电缆网络从光节点延伸覆盖用户。因而，HFC有线电视网络拓扑是一个星-树形结构。2).HFC网络的频分复用技术HFC网络采用频分复用技术，将5-1000MHz的频段分割为上行和下行通道。3).HFC传输技术的应用HFC宽带接入网具有巨大的接入带宽的优势，可提供各种模拟和数字传输业务。HFC宽带接入网络的主要业务可分为两大类，即广播电视业务和交互业务。,图32光缆+电缆传输,4.无线传输(1)单/多路FM微波电视传输。这属于调频微波链路(FML),一般用于远距离传输或信杂比超过56dB的高指标要求场合。其频率为2GHz或12.713.25GHz,频道带宽为25MHz或12.5MHz。FML的基本组成如图33所示。,4.4传输设备传输系统采用的主要设备是干线放大器，如图所示。放大器在电缆传输系统中使用的放大器主要有干线放大器、干线分支(桥接)放大器和干线分配(分路)放大器。在光缆传输系统中要使用光放大器。,5分配系统,5.1作用、组成与特点1.分配系统的作用分配系统的作用主要是把传输系统送来的信号分配至各个用户点。2.分配系统的组成分配系统由放大器和分配网络组成。分配网络的形式很多,但都是由分支器或分配器及电缆组成。,分配系统采用的设备主要有：分配器和分支器。分配器的规格有二分配器、三分配器、四分配器等。分支器的作用是将电缆输入的电视信号进行分支，每一个分支电路接一台电视机分支器。分支器具有一个主路输入端，一个主路输出端和若干个分支输出端构成。,二分配器、三分配器、四分配器,分支器,3.分配系统的特点分配系统考虑的主要问题是高效率的电平分配,其主要指标是交、互调比,载噪比,用户电平(系统输出口电平)等。分配系统具有如下特点:(1)用户电平和工作电平高。(2)系统长度短,放大器级联级数少(通常只有一二级),且放大器可不进行增益和斜率控制。,5.2分配方式有线电视的分配网络一般都是电缆网,其基本方式有如下几种:1.串接分支链方式这是分配网络中常用的分配方式。2.分配-分配方式如图48所示,分配网络中使用的均是分配器,且常用两级分配形式。3.分支-分支方式在这种方式中使用的均是分支器,如图49所示。,图48分配-分配方式,图49分支-分支方式,4.分配-分支方式如图50所示,这是一种最常用的分配方式。在分配-分支网络中,允许分支器的分支端空载,但最后一个分支器的输出端仍要加75(1/4W)负载。5.分配-分支-分配方式这种方式带的用户终端较多,但分配器输出端不要空载,如图51所示。,图50分配-分支方式,图51分配-分支-分配方式,单栋住宅有线电视系统,单栋高层住宅有线电视系统,5.3放大器、分配器和分支器1.放大器(1)分配放大器。(2)线路延长放大器。2.分配器分配器是将一路输入信号均等或不均等地分配为两路以上信号的部件。,3.分支器分支器是连接用户终端与分支线的装置,它被串在分支线中,取出信号能量的一部分馈给用户。不需要用户线,直接与用户终端相连的分支设备,又称为串接单元。分支器由一个主路输入端(IN)、一个主路输出端(OUT)和若干个分支输出端(BR)构成。,6用户终端,6.1常用终端技术1.有线电视接收机方式2.集中群变换方式3.机上变换器方式这种方式以用户为单元,在其电视接收机前加装机上变换器。这种方式有以下特点:(1)对信号作进一步的处理,提高了收视质量;(2)可收看邻频(含增补频道)节目;(3)增加了电视接收机的节目存储容量;(4)为收看付费电视打下了基础。4.电视接收机直接收看方式,6.2机上变换器这里的机上变换器不包含解扰(密)功能。1.机上变换器的组成机上变换器通常采用高中频的双变频方式或解调调制方式。(1)高中频双变频式机上变换器(2)解调调制式机上变换器,2.机上变换器的类型(1)从上限频率来分。上限频率指的是变换器所能接收和处理的最高信号频率,目前有300MHz、450MHz、550MHz等几种。上限频率越高,可接收的频道数越多。(2)从调谐方式来分。从变换器组成可以看出,变换器中都有调谐部分,目前的变换器几乎均为数字调谐。数字调谐有两种方式,即电压合成数字调谐和频率合成数字调谐。,7付费电视系统,7.1付费电视的基本原理付费电视就是用加扰(或加密)技术对发送的电视信号进行特定的变换处理,使之成为一种伪装了的信号,一般用户无法正常收视,只有配备解扰(密)器并付费后才能有效收看。,7.2付费电视信号的加扰方法1.图像信号加扰的基本方法(1)振幅处理方式极性倒置(反相)。同步抑制或代换。正弦波同步转移。脉冲同步转移。同步代换。,7.3解密器与收费卡1.数码处理及解密电路这部分通常由微处理器、存储器及运算电路等组成。2.图像及伴音信号处理电路,7.4收费管理付费电视的收费管理方式与电视系统加密方式有关。电视加密系统大致分为受控式和开放式两类。,8如何接收和调试卫星电视节目,一、卫星电视接收基本工作原理卫星电视是通过设置在地球赤道上空与地球同步的卫星把接收来自地面电视台（上行站）发射的电视信号，再转发到地球上的指定区域（下行站）的电视广播。,如图所示，包括上行发射站、地球同步卫星、地面接收站，三大部分组成,卫星接收系统,上行站是将欲传送的电视及附加信号进行基带处理，经调制，变频及高频功率放大后通过天线向同步卫星发送卫星上有多只转发器，它将接收到的上行信号进行频率和极化变换，再经功率放大之后，由星上的天线发送到地球上的指定服务地区地面接收站是用天线接收卫星传送的高频信号，并用接收机、IP卡等设备，转化为音视频及计算机数据信号，供用户使用,二、鑫诺1号卫星接收概况,鑫诺1号卫星（SINOSTA-1)于1998年7月18日使用中国长征3号火箭从西昌卫星发射中心发射升空。定点在东经110.5度，卫星在轨寿命17.5年。它拥有14个带宽为54MHz的KU频段转发器和23个带宽为36MHz，1个带宽为54MHz的C波段转发器。是专门为中国及其周边地区用户设计的的功率，高接收灵敏度、高可靠性的90年代国际先进水平的商用通信卫星，它具有较好的空间轨道位置，保证了高仰角、低雨衰、覆盖面积大，是目前国内电视通信业务的主要应用平台。,三、卫星电视接收的