有线电视网络理论

,CATV网络综合实训,1.1CATV网络技术的发展过程概述1.2有线数字电视阶段1.3有线电视的优点1.4有线电视网络技术基础知识,第一章CATV网络技术基础知识,1.1CATV网络技术发展过程的概述,有线电视是用高频电缆、光缆、微波等传输，并在一定的用户中进行分配和交换声音、图像及数据的电视系统。主要特点是以闭路传输方式把电视节目传送给千家万户。,CATV闭路电视阶段技术上的主要特点是以电缆传播方式为主的公寓、大楼、办公大楼、小型住宅区、大型企业或城域网络，所以闭路电视又称为电缆电视系统。,有线电视网络技术发展的第三个阶段为有线网络电视阶段。有线网络电视的发展是伴随着微波技术、卫星电视技术和光纤传输技术的发展而同步进行的。,1.2有线数字电视阶段,有线数字电视阶段又称数字有线网络电视阶段，是有线电视的高级阶段，是先进的有线电视系统。目前世界范围内通用的数字有线电视网结构为光纤同轴电缆混合网，即HFC网。,1.2有线电视系统的优点,可以解决位于电视弱场强区和阴影区用户的电视接收问题，提高电视覆盖率。抗干扰，提高了图像的质量。增加了频道，可供给用户更多电视节目。便于综合利用。,1.4有线电视网络技术基础知识,1.4.1电视频道的频带宽度,地面电视广播中视频信号的调制都采用残留边带调幅(VSB-AM)方式，而卫星电视则采用调频方式。,图1-1VSB-AM高频电视信号的形成示意图,1.4.2地面电视广播的频道配置,地面电视广播能够使用的无线电频率主要有48.5108MHz，167223MHz，470566MHz，606958MHz四个频段。,图1-2电视频道的频谱分布图,1.4.3有线电视系统的频率划分和频道配置,随着有线电视的发展，早期的全频道方案已经不能满足要求，人们开始寻求一种更能体现有线电视特点的方案。,1.4.4电磁波传输的基本概念,当把高频电流送入天线导体时，高频电流在导体周围产生变化的磁场，而这个变化的磁场又会激起变化的电场，变化的电场又产生变化的磁场，变化的电场和磁场便以馈电导体为中心，以周围的空气为媒介向远处传播，这种传播具有波动特性，所以称为电磁波。,1.电磁波的基本概念,图1-3电磁波的传播及电磁波的极化a)水平极化波b)垂直极化波,电磁波相邻两对应点(如同一相位的波腹)的空间距离为电磁波的波长，其速度v和波长之间的比值为电磁波的频率f，三者之间的关系为=v/f,随着科技的发展，作为一种自然资源，电磁波的应用频率范围已十分宽广。国际上把电磁波的整个频率范围划分为许多波段，在各波段中，用于电视广播的是超短波和微波中的分米波，即甚高频（VHF）和特高频（UHF）。,2.电磁波的波段划分,无线电波分段表,电磁波,无线电波300GHz以下、1mm以上，常用于广播、电视或其它通信。红外线300GHz-400THz、1mm-750nm，常用于医学上的物理治疗或红外线加热等。目前广播电视、通信的光纤传输的光源860nm、1310nm、1550nm也在此范围内。可见光384THz-769THz、781-390nm，它能引起人们的视觉。频率更高的还有：紫外线800THz-300KTHz常用于消毒、杀菌X射线300KTHz-50MTH金属探伤、透视射线1018Hz-1022Hz,发射天线是将高频电流(或电压)转换为电磁波并向空间传播出去。接收天线则是将空间接收到的电磁波转换成在传输线中传输的高频电流(或电压)。,3.电磁波的发射和接收,在接收端，为了接收到较强的电磁波，接收天线的放置方向必须与发射天线放置的方向一致。当电磁波为水平极化波时，接收天线应水平放置，当电磁波为垂直极化波时，接收天线应垂直放置。,1.4.5高频传输线的基本概念,CATV系统就是用同轴电缆等作为传输线，把各种设备、部件连接起来而构成电视信号传输系统。CATV系统中传输的是高频信号，它所采用的传输线是高频传输线。高频电磁波在自由空间传播过程中，沿传播途径的分布具有波动性。,1.传输线是有线传输电磁波的传输媒体,所接负载等于传输线的特性阻抗，在无限长的传输线任何一点的输入阻抗Zi等于特性阻抗Zc，这时传输线只有入射波，而无反射波，使传输呈行波状态，输入的能量全部为负载吸收。当传输线终端短路，而称为短路线时，其输入阻抗随长度发生变化。,特性,当传输线终端开路时，即简称开路线，其情况与上述短路线情况相反。当传输线接任意负载时，其输入阻抗Zi一般成复数阻抗，在传输线上既有入射波又有反射波，两个分量相迭加形成分布电压（或电流）曲线。,特性,当信号源的内阻抗等于负载阻抗时，负载可获得信号源最大功率值。这种情况称之为相互匹配或称阻抗匹配。阻抗匹配是实现信号源供给负载最大功率的条件。,2.阻抗匹配,电视信号的传输,（1）广播电视信号的组成声音信号人耳的感觉50Hz-10KHz左右，电讯传输标准为100Hz-3.4KHz；广播电视标准为10Hz-20KHz。图像信号PAL-D的彩色全电视信号为0-5.75MHz，包括亮度、色度、同步和消隐信号,（2）彩色全电视信号视频信号0-5.75MHz、音频副载波6.5MHz、彩色副载频4.43MHz音频调频信号2f+Fmax)=2(50KHz+15KHz)=130KHz（3）电视信号的传输电视信号可分为基带传输和频带传输基带传输是近距离传输，将A、V信号分别传输。A/V，R、G、B+A，Y、U、V+A，Y/C+A等。频带传输是远距离传输，将A/V信号合成后调制传输。有调频、调幅和数字传输。,有线电视系统的主要指标,1视频信号技术参数(了解定义)视频信号：1.微分增益(DG)2.微分相位(DP)3.色/亮度时延差()4.回波值(EchoRation),射频信号技术参数,1.系统输出口电平：5783dB（UHF：6083）2.频道内的幅频特性：2dB3.系统输出口的相互隔离度4.信号交流声比(HM)5.载噪比(C/N)6.交扰调制比(CarriertoCross-Modulation,CM),（1）分贝表示法在广播电视和微电子技术应用中，小信号的电功率、电压、电流的值差别很大，运算起来非常不便，所以我们采用分贝来表示；统称电平。、相对电平：是指被测量电平与指定基准电平的比值。P=10lg(Wx/Wo)（dB）Wx、Ux为测量点的功率和电压Pu=20lg(Ux/Uo)(dB)Wo、Uo为指定点的功率和电压、绝对电平：在相对电平中，指定为1mW、1mV或1V作为基准电平来计算某点的传输电平时，其结果称绝对电平。以分贝表示为dBmW或dBm、dBmV和dBV。,1.4.6分贝比与电平的概念,采用分贝比来表示系统中两个功率(或电压)大小的区别，不仅简化了数字表示方法，而且原来需要用乘除法的地方改为加减法来计算，用起来非常方便。,1.分贝比,两个功率P2和P1的分贝比定义为,利用分贝比可以表示有线电视系统的增益、衰减、交调比、互调比、载噪比等。,系统中某一点的电平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或基准电压）的分贝比,电平,表1-5电平单位换算表（系统阻抗为75）,（2）信噪比和载噪比电视信号在传输过程中，噪声和干扰是影响图像质量的主要因素。来自内部产生的连续随机杂波对有用信号的影响，我们称为噪声，用噪声系数NF或F表示。外界信号侵入和有源器件产生的谐波及杂波的影响我们称为干扰。外界的干扰有很多种，其中影响电视节目收看质量的主要有：滚道干扰50Hz-几百Hz的市电和电源干扰。网状干扰几KHz几十MHz的中、短波信号、BP机、手机、游戏机和空中无线电信号干扰。雪花和横线干扰由日光灯、发动机和高频设备产生。,信噪比表示视、音频信号的功率与噪声功率的相对强度，是恒量音、视频信号的质量的重要指标；用S/N表示。S/N=Ps/Pn或（S/N）dB=10lgPs/Pn=PSdBPndB载噪比表示高频载波与噪声的相对强度，是恒量射频信号通道传输质量的重要指标，也是反映音、视频信号经过传输解调后的信号质量。用C/N表示。C/N=Pc/Pn或（C/N）dB=10lgPc/Pn=20lgUc/UnPAL制（视频带5.75MHz)传输系统的载噪比与解调后的信噪比之间关系为：S/N=C/N+6.4dB,载噪比相关,有线电视系统的载噪比（C/N）与放大器的输入电平、噪声系数和放大器的串连级数有关。放大器的输入电平每降低1dB，载噪比劣化1dB。单台放大器（C/N）单=Vi-NF-2.4dBn台相同放大器级联（C/N）N=（C/N）单10lgndB,（3）电视信号的图像质量等级S/N=23-Q+1.1Q2,非线性失真,非线性失真可分交扰调制比CM和载波互调比IM。交扰调制比CM是一个信号被另一个信号的振幅调制，并落在调制载波的同一个频道内，形成两个信号的相互干扰。它没有产生新的频率。俗称为“雨刷干扰”或“鬼影干扰”。CM=20lg载波互调比IM是多个信号的载波互调后，落入某一个电视频道中对视频信号形成斜纹干扰，条纹的疏密与干扰频率离被干扰的频道的图象载频的远近有关（近稀远密），称“网纹干扰”。IM=20lg,已调载波峰-峰值附加调制峰-峰值,载波电平有效值互调产物有效值,非线性失真,互调干扰可适当地选择安排频道减轻，但是很有限；交调干扰是无法靠改变工作频道消除的。在载波互调产物中影响最大的是二阶和三阶互调产物。组合二次差拍CSO二次谐波和二次互调产物的总合称；组合三次差拍CTB三次谐波和多信号载波互调产生的三次项总和统称。非线性失真的大小与网络中传输频道数、放大器的输出电平和放大器的串连级数n密切相关。CMN=CM单15lgn20lg(N1)CSON=CSO单15lgn20lg(N1)CTBN=CTB单20lgn20lg(N1)输出电平每提高1dB，非线性失真就劣化12dB。,1.5CATV系统的基本组成,有