第5章有线电视系统

1、第第5 5章章 有线电视系统有线电视系统 5.1 概述概述 5.2 信号接收与信号源信号接收与信号源 5.3 前端系统前端系统 5.4 传输系统传输系统 5.5 分配系统分配系统 5.6 用户终端用户终端 5.7 双向有线电视系统双向有线电视系统 5.8 付费电视系统付费电视系统 (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(Closed Circuit Television),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

2、)两类。 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。 射频信号传输,又称高频传输.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 。 3. 工作频段及频道(习题2) 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51所示,它包含VHF和UHF两个 频段。 (2)我国的无线(开路)广播电

3、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。 表5 1 Z1Z16频道分配表 表52 CATV的频道划分表 习题3 有线电视的特性与功能 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。 习题4 有线电视系统的构成 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

4、子系统包括多少部件和 设备,要根据具体需要来决定。图52是有线电视系统的基本组 成图。 图52 有线电视系统的基本组成 (a)组成框图; (b)实例 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53),分别对应大型、中型、中小型和 小型系统。 图55大型和小型CATV系统示意图 (a)大型CATV; (b)小型CATV 图55大型和小型CATV系统示意图 (a)大型CATV; (b)小型CATV 1.开路电视信号的接收 (1)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

5、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。 两副天线一左一右,左右间距D30/4, 以避免两副天线互相干扰。 干扰信号入射方向与两副天线馈点间的 连线方向垂直。 两副天线的两条引下的馈线长度相等, 即LA=LB,经反相加法器(合成器)获得输出信 号uo。 图59 分集接收天线 (2)可变方向性天线。 分集接收天线。 移相天线。 图510 d与零辐射角的关系曲线 图511 移相天线组成原理 (a)主焦点抛物面天线;(b)卡塞格伦天线 LNB温度低，适合热带 多焦点天线、偏馈天线， 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

6、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。 旋压成型、爆炸成型、 5.3.1 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。 目前的有线电视系统的频道设置,一般要求充分利用VHF 频段,设置情况如下(N为频道数): N7:隔频设置,即用DS1、DS3、DS5、DS6、DS8、DS10、DS12; 7N10:隔频设置,加增补频道; 11N19:邻频设置,加增补频道,即用DS1DS12和Z1Z7; 20

7、N28:邻频设置,加增补频道,即用DS1DS12、Z1Z7和Z8Z16。 习题6 前端系统有哪几种类型?为什么邻频前端采用中 频处理方式 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513 常见型前端 图514 重新调制型前端 图515 外差型前端 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. 第三阶段为新一代组合式邻频前端。 (1)对邻频前端的技术要求* (考试题) 抑制带外成分,使所传

8、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。 输出信号稳定,邻频道电平差要小。 变频和放大部件非线性失真要非常小。 采用宽频带高隔离度的混合器作输出。 （2）邻频前端的处理方式主要有以下两种: 射(高)频处理方式。 中频处理方式。(习题6 为什么邻频前端采用中频处理方式，P172) 中频转换+中频陷波方式。 中频转换+声表面波滤波器(SAWF)方式。 (3)频率相关技术 5.3.3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

9、。 (3) 高电平输出放大器。 用宽带型天线放大器和频道滤波器组成频道型天线放大器 图518频道放大器工作原理 (a)手动增益调节频道放大器; (b)自动增益调节频道放大器 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。 U-Z转换器。采用增补频道进行信号传输时需要U-Z转换器。 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

10、而形成前重影, 往往采用V-V转换器 频道转换器从工作原理上分,有一次变频和二次变频两种。前者结构简单、 体积小,但存在许多干扰,而且涉及的品种多。后者干扰少、品种也少,易实 现系列化,但是体积大,成本高。 一次变频的频道转换器的原理框图示于图519。为保证频谱不倒置,通 常采用低本振取差频方式,即fP2=fP1-fL。 图520 二次变频频道转换器 图519 一次变频频道转换器 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

11、与图像信号进行混合。 图521为一PAL/DK制电视频 道处理器框图。 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。 高频直接调制方案的框 图如图522所示。调制电 路大多采用三极管高电平调 制方式,输出幅度大,失真和 干扰也大。 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

12、)、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。 5.4 5.4 传输系统传输系统 习题9 有线电视系统的传输媒质如何选择 习题10 有线电视有哪些传输方式?各有什么特点? 1. 射频同轴电缆 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

13、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。 (3)同轴电缆的发展与规格 最早的是SYK型实芯聚乙烯绝缘同轴电缆。 第二阶段以SSYV型化学发泡聚乙烯绝缘同轴电缆为代表。 SYKV纵孔聚乙烯绝缘同轴电缆属于第三代产品。 SYWFY型物理发泡聚乙烯绝缘电缆是第四代同轴电缆。 图527 MC2同轴电缆结构 表56 美国三种同轴电缆的性能比较 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。串接放大器后,系统交调增加,载噪比下降,因此对传 输系统中放大器的数目或者传输

14、距离应有所限制。通常,一条干线内 串接的放大器应在30个以内。 传输距离与系统的上限频率有关,一般上限频率越高,传输距离越短。 用同轴电缆传输的电视信号通常为AMVSB信号,前端和用户不需要调 制和解调,使用比较方便。 传输系统根据网络拓扑的不同,还常使用分支器和分路器(分配器)。 图529 干线传输系统示意图 2.光缆 (1)结构。 (2)性能 衰耗特性。0.4db/km 频率特性。10GHz 防干扰性能。 寿命。 其它性能。 图531 光缆的多路传输(a)波分多路;(b)频分多路 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

15、成。光缆传输系统的基本组成如图530所示。 (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。 图532 光缆+电缆传输 3. (光缆+电缆)传输 这是一种常见的混合传输方式,其特点是用光缆做主干线和支干线, 在用户小区用电缆作树枝状的分配网络,如图532所示。 4.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

16、于维护。 (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533所示。 (2) MMDS系统。 MMDS系统是地方性广播分配系统,其核心是多路调幅发射机,多套电视 节目通过多路发射机输出,由双工器或合成器组合起来,送到一个或两个发 射天线。 MMDS系统有以下特点: 要求无阻挡接收,在高层建筑多而必然存在电波 无法到达的场合不适用。 MMDS系统在采用下变频器接收时的指标不高,不 能进行指标的再分配,因此,这种方式通常只

17、适合于个 体接收,或者说是一种分配服务系统。 用MMDS进行传输和分配,具有投资少、见效快等 优点,但无双向功能,对有线电视网的多功能发展有一 定的局限性。 (3)AML系统。调幅微波链路AML也是一种调幅微波传输电视信 号方式,其工作频率为12.713.2GHz,共500MHz带宽,定向发射, 可传50套左右的PAL制电视节目。AML系统的构成如图535所 示。 传输设备 习题12 有线电视电缆传输系统中有哪些放大器? 在电缆传输系统中使用的放大器主要有 (1)干线放大器 (2) 干线分支和分配放大器。 (3) 干线光放大器和分配光放大器。 干线放大器的分类与组成。 (1)手控增益(MGC)

18、和斜率均衡放大器。 (2)手控增益和斜率均衡 加温度补偿放大器。 (3)AGC干线放大器(第三类干线放大器)。 (4)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)。 ALC干线放大器的构成如图540所示,它需要两个导频信号,一个用于AGC 控制,另一个用于ASC控制。 干线放大器的工作方式(或电平倾斜方式)分为以下三种: 5.5 5.5 分配系统分配系统 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。 3.分

19、配系统的特点(习题11 分配系统有何特点?分配方式有哪些?) 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。 5.5.2 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,如图547所示。 2. 分配-分配方式 如图548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

20、器,如图549所示。 4.分配-分支方式 如图550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 图552 二分配器原理图和符号 (a)原理图; (b)符号 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。 图553 一分支器 (a)原理图 (b)符号 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

21、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。图553所示为一分支器原理图和符号。 图548 分配-分配方式 图549 分支-分支方式 图550 分配-分支方式 图551 分配-分支-分配方式 分支器根据分支端数目的不同,通常有一分支器、二分 支器和四分支器几种。 在分支器中信号的传输是有方向性的,因此分支器又称 定向耦合器,它可作混合器使用。 分支器的主要性能指标有插入损耗Ld、分支损耗Lc、相 互隔离度S和反向隔离度Sr等,其中: 10lg() 10lg() in d out in c BR P LdB P P LdB P (527) (528) 5.7 5.7 双向有线电视系统双向有线电视系统 5.7.1 工作方式 1.空间分割法 又称双缆法,它是利用两根电缆或光缆分别传送上、下行信号。 2. 频率分割法 用同一缆线的不同频段分别传送上、下行信号。这是一种常用的方法,根据分。 割频率的不同,又有三种方式: 低分割:分割频率取3047MHz; 中分割:分割频率取100MHz左右; 高分割:分割频率取200MHz左右 3. 时间分割法 这种分割方式类似