有线电视系统.ppt

1、第五章 有线电视系统 51 概 述 511定义与分类 1定义 有线电视系统是采用缆线(电缆或光缆)等作为传输媒质来传送电视节目的一种闭路电视系统CCTV(Closed-circuit television) 用CCTV 称呼有线电视系统，容易与中国中央电视台的简称CCTV (China Central Television)相混淆，所以国内常常使用 CATV这个词(共用天线系统 Community Antenna Television)，以有线(闭路：不向自由空间辐射电磁波)的方式在电视中心和用户终端之间传递声、像信息。 随着技术的发展，特别是光缆技术和双向传输技术，以及卫星和微波通信技术的发

2、展，打破了传统闭路与开路的界限，其传输媒质包括从平衡电缆、同轴(射频)电缆到光缆，再到卫星和微波；提供的节目从一般的电视广播到宽带综合业务数字网。,(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。 广播有线电视的雏形是共用天线电视系统。它是在有利位置架设高质量接收天线，经有源或无源分配网络，将收到的电视信号送到众多电视机用户，解决在难以接收电视信号环境中收看电视的问题。 随着科学技术的不断发展，人们并没有满足“共用天线电视系统”原有概念所包含的内容。把开路电视广播、调频广播以及录像机和调制器自行播放放的节目等通过同轴电缆分配给广大电视用户，这就是电缆电视系

3、统CATV（Cable TV）。从这个意义上讲，共用天线电视系统属于电缆电视的范畴。但由于它们都简称CATV，因此有时也不加以区别而混用，实际上它们是两种不同的系统。,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以及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/频带传输；另一种是视频信号传输，又称低频传输/基带传输。应用电视系统的终端通常是工业级的图像监视器，信号采用视频输入方式，所以在传输距离较近、视频信号路数较少时，常常采用视频信号传输方式；而广播有线电视系统的终端为电视接收机，信号的输入方式为射频，所以通常采用射

4、频信号传输方式，且保留着无线广播制式和信号调制方式。 广播有线电视系统的传输媒质一般是同轴电缆、光缆、平衡电缆等有线介质。在较远距离传输时，除用光缆和同轴电缆 光缆混合方式 (Hybrid Fiber COAX /Coaxial cable 同轴电缆，简称HFC)外，还常用微波和卫星等无线传输媒质。,3工作频段及频道,Z17Z38,(1) 有线电视的工作频段及频道分布 标准频道用DS、增补频道(共43个)用Z表示） (2) 隔频（道）传输与邻频（道）传输 开路广播采用隔频传输，有线电视系统也可采用隔/邻频传输方式。要实现邻频传输需要解决问题的是有线前端设备发射的频谱要纯 ，电视机的选择性要好、

5、对邻频的抑制度要达40 dB以上。,(3) 增补频道的划分,(4) CATV频道的划分,(5) 有线电视的无线传输手段 主要有卫星和微波两种，而微波传输方式主要有多频道微波分配系统MMDS(Multi-channel Microwave Distribution System 多频道微波数字系统)和调幅微波链路 (Amplitude Modulation Microwave Link : AML )两种。MMDS的工作频段为2.52.7GHz，带宽为200 MHz，可容纳24个PAL制电视频道。AML的工作频段为12.713.2GHz, 带宽为500 MHz,可传送50套左有的PAL电视信号。

6、目前地面无线传输采用较多的是MMDS，系统价格较低，比较适合我国的国情。 4特性与功能 有线电视是现代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，第四根线是互联网线)。图像高质量，系统频带宽（节目套数多），还可以提供多种服务功能(增值业务)。 例如：付费电视、视频点播(VOD)、互联网接入、IP电话、安全监控、 远程教学/医疗。,512 有线电视系统的构成,1基本组成 信号源 前端设备 干线传输系统 用户分配网络 用户终端,线缆调制解调器 (Cable Modem)，连接电脑用 RJ-45 10Base-T 连接器， 下行载波频率在88860 MHz之间，采用64/25

7、6QAM方式，下行速率可达42.4M bps，上行调制频率可达42 MHz，采用QPSK/16QAM，上行速率可达10Mbps。,2拓扑结构 主要有环形、树形、星形三种。传统结构为树形(同轴电缆)，光纤 同轴电缆混合网(HFC)的主干可以采用星形或环形结构，其中环形结构的可靠性最高。,用光缆实现的连接方式还有干线光缆 (Fiber Backbone： FB，本地前端或中心前端到支线)、光纤到节点FTTN(Fiber to the Node，前端到分配点)、光纤到路边FTTC(Fiber to the Curb)和光纤到最后一个放大器 (Fiber to the Last Amplifier:

8、FTTL)。其中, 以FB中的光纤到支线FTF(Fiber to Feeder)和FTTN方式用得最多（大庆的部分中心地区已达到光纤到楼头）。FTTN方式的特点是干线和支线都使用了光纤，使光纤延伸至分配网络的中心；光接收机置于分配网络的中心(光节点)。,3基本类型, 同轴电缆网 。传输距离10 km，比较适合于中小型或小型有线电视系统 。 混合网。混合网有光纤 同轴电缆混合网HFC 、微波 同轴电缆混合网、光纤 微波 同轴电缆混合网等几种。,双向CATV光纤 同轴电缆混合网HFC,52信号接收与信号源 5 21 信号接收 1开路电视信号的抗干扰接收 (1) 差值天线。, 两副天线处于同一水平面

9、, 正对电视信号入射方向。 天线的前后距离 d 等于电视信号中心波长0的一半。 天线的左右间距 D30/4，以避免互相干扰。 干扰信号入射方向与两副天线馈点间的连线方向垂直。, 天线的引下的馈线长度相等，经反相加法器(合成器)获得输出信号。,合成信号最小,合成信号最强,(2) 可变方向性天线 改变天线阵中天线的间距或其相移，使天线阵方向性改变，可消重影抗干扰。, 分集接收天线。, 移相天线,式中，为信号波长,g为馈线中信号的波长。改变天线馈线的长度(即改变相移)，就可使天线阵的零辐射角对准重影信号。,2卫星电视信号的接收,卫星电视信号接收天线有两种基本类型：一是主焦点抛物面天线，它只有一个反射

10、面，二是卡塞格伦天线，它除了主反射面(抛物面)外，还有副反射面，电波经两次反射后才集中到一点。卡塞格伦天线的成本较高，,特别适合于热带的卫星电视接收站使用，因为它的低噪声放大器(LNA)可以放在抛物面背后，避免阳光直射。非对称结构的偏置抛物面天线，可以避免抛物面反射器受到馈源、副反射器及其支撑杆 的遮挡，从而减小天线增益的下降和旁瓣的增高多。 抛物面天线可分为旋压成形、冲压成形、玻璃纤维和金属网等四种类型。为防止对太阳光聚焦，大多数抛物面天线的涂料均采用具有较小颗粒的银灰色油漆（当然黑色油漆最好，但不美观）。,接收天线除了要有足够高的增益和尽可能低的噪声外，还要有正确的天线指向和极化方式。目前

11、应用的接收天线，口径主要有1m、3m、4.5m、5m、6m、7m、7.3m、10m等几种，一般说来口径越大增益越高，它们都工作在C波段或Ku波段（实际取决于高频 头 ），通常能在-50+45环境下工作，可抗1012级风。,3卫星电视接收系统基本组成 抛物面天线把来自空中的信号能量会聚成一点(焦点)。 馈源是在抛物面天线的焦点处设置一个接受卫星信号的喇叭形装置。 高频头(LNB亦称降频器)是将馈源送来的卫星信号进行降频和放大后传送至卫星接收机。 卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，输出卫星电视图像信号和伴音信号。,馈源一体化高频头,馈源,DBS：直播卫星 (direct-broadca

12、st satellite),53前端系统 531 前端系统的组成 1前端系统的基本组成方式 (1) 重新调制型 重新调制型前端是先把接收的信号解调出来，然后重新调制到所需的频道上去。 (2) 外差型,532前端设备 1前端系统中的放大器 (1)天线放大器 弱场区用, 输出电平5760 , 分频道、宽带型。 (2 ) 频道放大器 用于频道放大、抑制 带外干扰、电平控制，一 般具有AGC功能。,2频道转换器 只进行载频搬移而不改变频谱结构的频率变换器。当开路接收的信号频道与有线传输的频道不同时使用。 UV转换器 UZ转换器 VU转换器 VV转换器,3频道处理 （可替代频道转换器，指标高于频道转换器

13、） 有外差型和解调 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。可在中频将图像与伴音进行分离，并进行伴音电平的调节后，再与图像信号进行混合。,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，分高频(直接)调制和中频调制两种。,中频调制型仅对中频进行VSB滤波，所以VSB滤波器只需一种中频VSB滤波器，而直接调制型则需要多种VSB滤波器来对应不同的频道。,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，主要技术要求是插入损耗要小、隔离度要大（20dB）。 (1) 有源与无源混合器：有源混合器不仅没有插入损耗，而是有1030dB的增益。

14、(2) 频段/频道滤波器式与宽带变压器式（无源混合器）：它们分别属于频率分隔混合和功率混合方式。,6导频信号发生器 为了自动增益控制(AGC)和自动斜率控制(ASC)的需要而加入的幅度/频率恒定的信号，常由晶体振荡器构成，但目前尚无统一标准。导频信号的幅度一般低于电视信号的幅度(通常为610dB)，以减轻干线放大器的负担、保证交调指标。,信号来源,射频信号,视频/音频信号,天线放大,解调器,卫星接收,无源混合器,频道放大,频道放大,频道放大,中频调制型频道处理,增益可调,典型的前端示意图,去传输干线,54 传输系统 541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

15、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。 542 传输媒质（传输方式） 1射频同轴电线 (1) 基本结构 内导体：单实芯导线/多芯铜绞线 绝缘体：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯/实芯、半空气、空气绝缘 外导体：金属管状、铝塑复合包带、编织网或加铝塑复合包带 护套：室外用黑色聚乙烯、室内用浅色的聚氯乙烯 特殊结构：自承式架空敷设、钢带铠装埋地敷设,(2) 性能 特性阻抗：有线电视系统75/通信常用50 衰减常数：,衰减常数单位是dB/100m ，越小越好。, 驻波系数与反射损耗：若电缆线路上有反射波，它与行波相互作用就会产生驻波。电缆上某些点的最大

16、振幅值Umax与最小振幅值Umin之比称为驻波系数 S。当为电缆输出端的反射系数时：,驻波系数越小，由于反射而带来的信号损耗就越小。, 屏蔽系数与屏蔽衰减。屏蔽系数表示屏蔽作用的大小，屏蔽衰减越大越好，一般在85dB以上，好的在110dB以上。 温度特性。同轴电缆衰减随温度的变化率，越小越好。,S1,(3) 同轴电缆的发展与规格 SYK型实芯聚乙烯绝缘电缆, 介电常数高、衰减大。 以SSYV型化学发泡聚乙烯绝缘同轴电缆为代表，它比实芯电缆的介电常数小，电气性能有所改善。但由于tan增大较多(约6倍)，因而在UHF频道传输时，衰减增大。 第三代产品是SYKV纵孔聚乙烯绝缘同轴电缆。介电常数更低，

17、减小了高频道的损耗，致命弱点是防潮防火性能差。 SYWV/SYWFY型物理（高）发泡聚乙烯绝缘电缆是第四代产品。这种电缆衰减小，传输速率快，防潮防水性能也较好。 还有一种同轴电线，采用 具有专利权的竹节式结构，其 介质主要是空气，接近1， 性能较好。,54 3 传输设备 1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、和干线分配(分路)放大器。在光缆传输系统中传输距离较长时要使用光放大器。 (1) 干线放大器 干线放大器的指标主要有增益G、输出电平Vom和噪声系数NF。增益一般在2030 dB之间，其电源通常采用低压工频交流电，利用专用供电器经同轴电缆供电。 干线放大器的分类与组成 手

18、控增益(MGC)和斜率均衡放大器。 手控增益和斜率均衡加温度补偿放大器。 AGC干线放大器(第三类干 线放大器)。 带斜率补偿的AGC干线放 大器(第四类干线放大器)。 ALC干线放大器（第五类 干线放大器）。, 干线放大器电路 晶体管型、IC、模块型， 电路可分为推挽式、功率倍增(功率合成)式、前馈式、组合 式等多种电路。 电缆衰减与频率有关，干线放大器在传输频带的高端(fH)和低端(fL)可以有不同的输入、输出电平(电平倾斜) 。 全倾斜方式：入平，出斜： fH侧电平高。 半倾斜方式：输入端 fL侧电平高，输出端fH侧电平高。 平坦方式：出平，入斜： fH侧电平低。不推荐！,(2) 干线分

19、支和分配放大器 干线分支放大器又称桥接放大器。它除一个干线输出端外，还有几个定向耦合(分支)输出端，将干线中信号的一小部分取出，然后再经放大送往用户或支线。 干线分配放大器有多个分配输出端，各端输出电平相等。它通常处于干线末端，用以传输几条支线。 (3) 光放大器 （略） 2均衡器(EQ) （干线放大器中采用）,在有线电视的信号传输过程中，为使各频道信号的电平差始终保持在规定的范围内，通常要采内均衡措施。均衡器是频率特性与电缆相反的无源器件，通常为 T 桥四端网络。 3光端机（光端机包括光发射机和接收机） (1) 光发射机 光发射机主要功能是电/光(E/O)转换，电信号可以是基带、中频、射频或

20、微波的模拟或数字信号，对光信号的调制可以采用调幅、调频或调相方式。 (2) 光接收机 光接收机的主要功能是将已调光信号转换为电信号(O/E)。,4其它设备 (1) 光分路(耦合)器 它有均分路器和非均分路器两种。从结构上看，它有星型和树枝型，即MN型和1N型，在有线电视中常用后者。,(2) 光纤活动连接器 光纤链路的接续，可分为永久性的和活动性的两种。永久性的接续，大多采用熔接法、粘接法或固定连接器来实现；活动性的接续，一般采用活动连接器来实现。 光纤活动连接器（活接头、光纤连接器），是用于连接两根光纤或光缆形成连续光通路的可以重复使用的无源器件，已经广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架和光纤测

21、试仪器、仪表中，是目前使用数量最多的光无源器件,553 传输系统设计 1设计要素 传输系统设计要考虑的易基本的有三大条件，即三要素，它们是工作频段(fL、 fH)、传输长度（距离）、工作条件(如温度等)。 工作频段决定频道数量，并与传输方式有关。传输距离，它可以是相邻两干线放大器之间的距离，也可以是总的传输距离。传输距离的表示方法可用缆线的长度直接表示，也可用电长度(E)间接表示。所谓电长度E，指的是在传输长度内所有放大器的总增益 E：,2设计依据 传输系统的设计依据是系统的性能参数，主要有载噪比、非线性指标等。(请自行阅读) 用电长度E表示传输距离，与电缆的衰减系数无关，但电缆的温度系数会使

22、系统产生电平波动S，而S与E有关，为 SEt (dB) 式中，t为温度的最大变化量,3设计内容 (1) 网络结构设计 大型系统可选用混合网主要是FTTN+电缆分配网，中、小型系统可考虑选用同轴电缆网。 (2) 传输链路设计 电缆传输系统设计 传输系统输出电平通常选为70 dBuv，考虑到各种被动和误差，再根据国标规定，决定系统允许的电平波动S并求出E，通常小于143dB。若采用AGC或ALC放大器，电长度E 可延长至220 dB左右。由电缆的衰减特性(在fH处衰减值为IH dB/m)，可求出实际传输长度为,例如：860MHz系统， 传输电缆为某厂的SYWV75-12（=0.2%/m，在865M

23、Hz 的衰减量约为0.1dB/m）,t =80, S =20 dBuv，则E为,实际传输电缆最大允许长度为,2 分配系统的组成 分配系统由放大器和分配网组成。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。 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。 (1)用户电平和工作电平高 这是有线电视系统中唯一需要高电平工作的地方。只有这样，才能提高分配效率，增加服务数。通常用户电平可取70 dBuv 。 (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。,55分配系统 551

24、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来的信号分配至各个用户点。,552 分配方式（常为电缆网） 1串接分支链方式 这是分配网络中常用的分配方式。串接的分支器数目与分支器的插入损耗和电缆衰减有关。通常在VHF系统中，一条分支链上可串接二十几个分支器，在全频道系统中，一条分支链上串接的分支数小于8个。在最后一个分支器的输出端要接上一个75的匹配电阻。,2分配(器) 分配(器)方式 分配网络中使用的均是分配器，且常用两级分配形式。需要注意的是，每,个分配器的每个输出端都要阻抗匹配，若某一端口不用时要接一个75负载。 3分支 (器) 分支(器)方式 这种方式较适于分散的、数目不多的用户终端系统。在最后一个分支器的输出端要接上一个75的匹配电阻,4分配(器) 分支(器)方式 这是一种最常用的分配方式。在分配 分支网络个分支端可以空载，但最后一个分支器的输出端仍要接上一个75（1/4W）的匹配负载电阻。 5分配(器)一分支分配(器)方式 (多分支输出端分支器) 这种方式带的用户终端较多，但分配器输出端不要空载。,563 放大器、分配器和分支器 1放大器 (1)分配放大器 它处于干线传输系统的末端，以输出几路分配所需的