同轴电缆网络课件

1、 Page 2第第4章章 同轴电缆网络同轴电缆网络n 基本要求：了解同轴电缆干线传输系统的基本组成，掌握基本要求：了解同轴电缆干线传输系统的基本组成，掌握同轴电缆的结构和特性、放大器的基本组成、主要无源器同轴电缆的结构和特性、放大器的基本组成、主要无源器件的工作原理、传统无源分配网的组成方式与计算件的工作原理、传统无源分配网的组成方式与计算n 主要内容：主要内容：n 4.1同轴电缆同轴电缆n 4.2放大器放大器n 4.3主要无源设备主要无源设备n 4.4传统用户分配网设计传统用户分配网设计n 重点：放大器、主要无源部件的工作原理、同轴电缆的结重点：放大器、主要无源部件的工作原理、同轴电缆的结构

2、和特性、用户分配网设计构和特性、用户分配网设计n 难点：同轴电缆的特性难点：同轴电缆的特性n 学时分配：学时分配：8学时学时Page 34.1同轴电缆同轴电缆n 4.1.1同轴电缆的结构与类型同轴电缆的结构与类型n 1.结构结构n 同轴电缆的结构对射频信号的传输有直接影响。它由里往同轴电缆的结构对射频信号的传输有直接影响。它由里往外依次是内导体、塑胶绝缘层、屏蔽层和塑料护套而组成，外依次是内导体、塑胶绝缘层、屏蔽层和塑料护套而组成，铜芯与网状导体同轴，故名同轴电缆。铜芯与网状导体同轴，故名同轴电缆。Page 4n同轴电缆的内导体（又称芯线）用来传送同轴电缆的内导体（又称芯线）用来传送RF信号，

3、有时也信号，有时也传送传送AC电源，通常是一股实心铜线或多股绞合铜线，对于电源，通常是一股实心铜线或多股绞合铜线，对于大直径电缆也可以是大直径电缆也可以是“铜包铝铜包铝”（一种镀有薄铜层的铝线）。（一种镀有薄铜层的铝线）。为了提高强度，往往用为了提高强度，往往用“铜包钢铜包钢”丝作为进户电缆（小直径丝作为进户电缆（小直径电缆）的芯线（导体的电缆）的芯线（导体的趋肤效应趋肤效应：1MHz，趋肤深度：，趋肤深度：66m， 100MHz，趋肤深度：，趋肤深度：6.6m， 1000MHz，趋肤深，趋肤深度：度：2.1m）。）。n介质绝缘层的基本任务是在保证内外导体之间有足够介电介质绝缘层的基本任务是在

4、保证内外导体之间有足够介电强度的同时，还要保持内外导体结构上的同心。绝缘层通强度的同时，还要保持内外导体结构上的同心。绝缘层通常采用介质损耗很小的介电材料，例如聚乙烯等，目前渗常采用介质损耗很小的介电材料，例如聚乙烯等，目前渗氮聚乙烯应用最为普遍。一般来说，绝缘介质的相对介电氮聚乙烯应用最为普遍。一般来说，绝缘介质的相对介电常数越小，也就是介质中空气含量越大，它对电磁波阻碍常数越小，也就是介质中空气含量越大，它对电磁波阻碍越小，从而电缆的衰减量和温度系数也越小。因此，如何越小，从而电缆的衰减量和温度系数也越小。因此，如何增加介质中的空气含减小其相对介电常数，是决定同轴电增加介质中的空气含减小其

5、相对介电常数，是决定同轴电缆性能的关键。同轴电缆的发展史就是一部如何利用技术缆性能的关键。同轴电缆的发展史就是一部如何利用技术手段改进绝缘介质层空气含量的历史。手段改进绝缘介质层空气含量的历史。Page 5n 外导体的作用是防止自身外导体的作用是防止自身RF信号的泄露和外部信号的泄露和外部RF信号的的侵入，同信号的的侵入，同时它也是时它也是RF信号和信号和AC电源的电源的“地地”，跟内导体一起构成完整的传输回，跟内导体一起构成完整的传输回路。外导体最常见的构成方式有三种：一是纵向搭接、拼接或焊接的路。外导体最常见的构成方式有三种：一是纵向搭接、拼接或焊接的铜管或铝管，管子可以是光滑的，也可以是

6、皱纹管，后者多用于大直铜管或铝管，管子可以是光滑的，也可以是皱纹管，后者多用于大直径电缆。二是铜丝编织的网状外导体或铝箔纵包加铜丝密编的复合外径电缆。二是铜丝编织的网状外导体或铝箔纵包加铜丝密编的复合外导体。三是铜箔纵包或铝带纵包，这类结构会对系统的屏蔽性能带来导体。三是铜箔纵包或铝带纵包，这类结构会对系统的屏蔽性能带来一定程度的改善。一定程度的改善。n 双向网络采用加厚屏蔽同轴电缆的原因：趋肤效应？双向网络采用加厚屏蔽同轴电缆的原因：趋肤效应？Page 6n 外护套仅起防护作用，用以增强电缆的抗磨损、抗机械损伤、抗化学外护套仅起防护作用，用以增强电缆的抗磨损、抗机械损伤、抗化学腐蚀的能力。室

7、外电缆应使用抗紫外线辐射、寿命长、绝水的聚乙烯腐蚀的能力。室外电缆应使用抗紫外线辐射、寿命长、绝水的聚乙烯外护套，室内电缆则应使用天然阻燃、无挥发、对人体无害的聚氯乙外护套，室内电缆则应使用天然阻燃、无挥发、对人体无害的聚氯乙烯外护套烯外护套(聚氯乙烯的增塑剂必须是无挥发性，这样无毒、寿命长）。聚氯乙烯的增塑剂必须是无挥发性，这样无毒、寿命长）。n 有些同轴电缆还针对机械损伤和腐蚀采取了额外的保护措施。为了防有些同轴电缆还针对机械损伤和腐蚀采取了额外的保护措施。为了防止机械损伤（如鼠咬、挖掘设备对其损伤及埋地挤压等），有些电缆止机械损伤（如鼠咬、挖掘设备对其损伤及埋地挤压等），有些电缆常常用一

8、层铠装外护套；为了防腐有些电缆外面再加一层特殊塑料护常常用一层铠装外护套；为了防腐有些电缆外面再加一层特殊塑料护套；有些带外护套的电缆在外护套和外导体之间加有一种叫做复合流套；有些带外护套的电缆在外护套和外导体之间加有一种叫做复合流动）物（如聚异丁烯）的粘性流体，当外护套受损时大量的复合流动动）物（如聚异丁烯）的粘性流体，当外护套受损时大量的复合流动物暴露到空气中便会凝固，从而使护套的受损部分物暴露到空气中便会凝固，从而使护套的受损部分“自愈自愈”；还有的电；还有的电缆在外护套外装了附加的金属悬缆丝，以增加机械强度。缆在外护套外装了附加的金属悬缆丝，以增加机械强度。 Page 7n 2.类型类

9、型n 按照同轴电缆的绝缘结构可以分成三种类型：按照同轴电缆的绝缘结构可以分成三种类型：n 实心绝缘型：防潮防水性能好但衰减大；实心绝缘型：防潮防水性能好但衰减大；n 半空气绝缘型：半空气绝缘型：n半空气贯通式：衰减小，但防潮防水不好；半空气贯通式：衰减小，但防潮防水不好；n半空气封闭式：衰减小，防潮防水好；半空气封闭式：衰减小，防潮防水好；n 空气绝缘型：衰减很小但防潮防水差且不易制造。空气绝缘型：衰减很小但防潮防水差且不易制造。n 显然，使用时应首选封闭半空气式介质形式。现在应用最显然，使用时应首选封闭半空气式介质形式。现在应用最为广泛的有两种，即封闭竹节介质和封闭物理发泡介质。为广泛的有两

10、种，即封闭竹节介质和封闭物理发泡介质。Page 8n 按照同轴电缆在按照同轴电缆在CATV系统中的使用位置也可分为三种类系统中的使用位置也可分为三种类型：型：n 干线电缆：其绝缘外径多为干线电缆：其绝缘外径多为9mm以上的粗电缆，要求以上的粗电缆，要求损耗小，对柔软性的要求并不高；损耗小，对柔软性的要求并不高；n 支线电缆：其绝缘外径一般为支线电缆：其绝缘外径一般为7mm或以上的中粗电缆，或以上的中粗电缆，要求损耗较小，同也要求一定的柔软性；要求损耗较小，同也要求一定的柔软性；n 用户线电缆：其绝缘外径一般为用户线电缆：其绝缘外径一般为5mm，损耗要求不重，损耗要求不重要，要求良好的柔软性。要

11、，要求良好的柔软性。Page 9n 4.1.2 同轴电缆的特性和指标同轴电缆的特性和指标n 1.指标指标n 同轴电缆的质量指标主要体现在以下几个方面：同轴电缆的质量指标主要体现在以下几个方面：n 电气性能：它是传输质量的主要标志，包括特性阻抗、电气性能：它是传输质量的主要标志，包括特性阻抗、衰减常数、相移常数、回波损耗、屏蔽性能等几项测试参衰减常数、相移常数、回波损耗、屏蔽性能等几项测试参数；数；n 机械性能：包括最小弯曲半径、最大拉力等测试参数；机械性能：包括最小弯曲半径、最大拉力等测试参数；n 温度特性：主要是指衰减常数（衰减量）随温度的变化温度特性：主要是指衰减常数（衰减量）随温度的变化

12、率，单位为率，单位为%/；n 防潮性能；防潮性能；n 成本及使用寿命。成本及使用寿命。Page 10n 2.主要特性主要特性n 特性阻抗：同轴电缆的主体是由内、外两导体构成的，对于导体中特性阻抗：同轴电缆的主体是由内、外两导体构成的，对于导体中流动的电流存在着电阻与电感，对导体间的电压存在着电导与电容。流动的电流存在着电阻与电感，对导体间的电压存在着电导与电容。这些特性是沿线路分布的，称为分布常数。若单位长度的电阻、电感、这些特性是沿线路分布的，称为分布常数。若单位长度的电阻、电感、电导、电容分别是以及、电导、电容分别是以及、L、G和和C表示，则其特性阻抗表示，则其特性阻抗Z0为：为：n 如果

13、我们假定内、外导体都是理想导体，即如果我们假定内、外导体都是理想导体，即R和和G可以忽略，则可以忽略，则Z0=(L/C)1/2这样，特性阻抗就与频率无关，完全取决于电缆的电感和这样，特性阻抗就与频率无关，完全取决于电缆的电感和电容，而电感和电容则取决于导电材料、内外导体问的介质和内外导电容，而电感和电容则取决于导电材料、内外导体问的介质和内外导体的直径。体的直径。CjGLjRZ0Page 11)(lg1380dDZrn 实用公式：实用公式：n 式中式中r，为绝缘体的相对介电常数，随材料的种类和密度而，为绝缘体的相对介电常数，随材料的种类和密度而异；异；D为外导体的内径；为外导体的内径；d为内导

14、体外径。为内导体外径。Page 12)/(tan13. 956. 3210kmdBfdKDKZfr2121/ffn 衰减系数：衰减系数反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗程度，它衰减系数：衰减系数反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗程度，它是同轴缆的主要参数之一。单位长度（如是同轴缆的主要参数之一。单位长度（如100 m）电缆对信号衰减的）电缆对信号衰减的分贝数。分贝数。n 式中：式中：f为工作频率为工作频率(MHz)，Z0为特性阻抗为特性阻抗()，D为外导体内径为外导体内径( cm)，d为内导体外径为内导体外径(cm)，K1、K2是由内、外导体的材料和形状决定的常是由内、外导体的材料和形状决定的常数

15、，数，r，为绝缘介对介电常数，为绝缘介对介电常数，tan为绝缘介质损耗角的正切值（聚为绝缘介质损耗角的正切值（聚乙烯乙烯tan= 5 x 10-2，发泡后可达到，发泡后可达到5 x 10-4）n 衰减斜率符合下式规律：衰减斜率符合下式规律：Page 1311VSWR电压驻波比：入射波功率反射波功率电压反射系数：n 反射损耗：这里所说的反射，不是指由于电缆特性阻抗与负载反射损耗：这里所说的反射，不是指由于电缆特性阻抗与负载或信号源不匹配所产生的反射，而是电缆本身的原因所引起的内或信号源不匹配所产生的反射，而是电缆本身的原因所引起的内部反射，主要分以下两种情况：部反射，主要分以下两种情况：na同轴

16、电缆的必要特性之一是在长度方向上的均一性。同轴电缆的必要特性之一是在长度方向上的均一性。nb，当施工引起电缆变形或电缆老化引起材质变化时，也会因特性阻抗的不均，当施工引起电缆变形或电缆老化引起材质变化时，也会因特性阻抗的不均匀而造成内部反射。匀而造成内部反射。n 反射的大小可用反射系数、驻波比或反射损耗来衡量，它们之间反射的大小可用反射系数、驻波比或反射损耗来衡量，它们之间的关系为：的关系为：Page 14n 屏蔽特性：屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力的一个屏蔽特性：屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力的一个参数。如果电缆屏蔽不好，传输信号不仅会受到外来杂波参数。如果电缆屏蔽不好，传输信号不仅会受

17、到外来杂波的串扰，而且也会泄漏出去干扰其他信号。屏蔽特性的好的串扰，而且也会泄漏出去干扰其他信号。屏蔽特性的好坏可以用屏蔽系数、屏蔽衰减、表面转移阻抗（耦合阻抗）坏可以用屏蔽系数、屏蔽衰减、表面转移阻抗（耦合阻抗）等指标来反映。等指标来反映。n 温度特性：同轴电缆的衰减量随着温度的变化而变化，温度特性：同轴电缆的衰减量随着温度的变化而变化，优质电缆衰减值的温度变化量大约为优质电缆衰减值的温度变化量大约为0.2%(dB)。n 传输速度与波长缩短率：电波在电缆内的传播速度主要传输速度与波长缩短率：电波在电缆内的传播速度主要是由其绝缘体的特性决定的。在是由其绝缘体的特性决定的。在0.66-0.9之间

18、。波长的缩之间。波长的缩短势必引起时间延迟，这正是接收机串入直射波后引起前短势必引起时间延迟，这正是接收机串入直射波后引起前重影或同频干扰的原因。重影或同频干扰的原因。Page 15n 4.1.3 有线电视传输系统中常用的几种同轴电缆有线电视传输系统中常用的几种同轴电缆n 有线电袍视系统中所用的同轴电缆到目前为止大约经历了四个阶段。有线电袍视系统中所用的同轴电缆到目前为止大约经历了四个阶段。n第一阶段，绝大多数场合是采用实芯聚乙烯绝缘同轴射频电缆，（第一阶段，绝大多数场合是采用实芯聚乙烯绝缘同轴射频电缆，（即即SYV、 SYK系列），其机械强度较好，防潮性能也好，特性较稳定，但系列），其机械强

19、度较好，防潮性能也好，特性较稳定，但介电常数很大，衰减大。介电常数很大，衰减大。n第二阶段使用的是以第二阶段使用的是以SSYV型化学发泡聚乙烯绝缘同轴电缆为代表，它是型化学发泡聚乙烯绝缘同轴电缆为代表，它是一种半空气绝缘结构，它比实芯电缆的介电常数小，电气性能有所改善。一种半空气绝缘结构，它比实芯电缆的介电常数小，电气性能有所改善。但由于发泡度较小（约在但由于发泡度较小（约在50 %以下），均匀度也不够，以下），均匀度也不够，tan较大，因而较大，因而在在UHF频道传输时，衰减增大。频道传输时，衰减增大。n第三阶段使用的为半空气聚乙烯绝缘同轴射频电缆，它又分为藕（状）第三阶段使用的为半空气聚乙

20、烯绝缘同轴射频电缆，它又分为藕（状）芯纵孔式、竹节式和螺旋式三种，其中以芯纵孔式、竹节式和螺旋式三种，其中以SYKV纵孔聚乙烯绝缘同轴电缆纵孔聚乙烯绝缘同轴电缆为代表（俗称藕芯电缆），介电常数更低，减小了高频道的损耗，致命为代表（俗称藕芯电缆），介电常数更低，减小了高频道的损耗，致命弱点是防潮防火性能差。弱点是防潮防火性能差。n四阶段主要使用两种电缆，一种是四阶段主要使用两种电缆，一种是SYWV/SYWFY型物理（高）发泡聚乙型物理（高）发泡聚乙烯绝缘电缆，另一种是竹节式半空气绝缘的烯绝缘电缆，另一种是竹节式半空气绝缘的MC2同轴射频电缆，同轴射频电缆， 这两种这两种电缆衰减小，传输速率快，防

21、潮防水性能也较好。电缆衰减小，传输速率快，防潮防水性能也较好。Page 16n RG59n RG6n RG11n QR540n MC2500是一种同轴电线，采用具有专利权的竹节式结构，是一种同轴电线，采用具有专利权的竹节式结构，其介质主要是空气，其介质主要是空气，接近接近1，性能较好，性能较好Page 174.2 4.2 放大器放大器n4.2.1 放大器的类型和用途放大器的类型和用途n按在系统中使用的位置划分，放大器又可分为前端放大器和线路放大器两大类。按在系统中使用的位置划分，放大器又可分为前端放大器和线路放大器两大类。n线路放大器包括在传输系统中使用的干线放大器和在分配系统中使用的分配放大

22、器、线路放大器包括在传输系统中使用的干线放大器和在分配系统中使用的分配放大器、延长放大器和楼栋放大器等。延长放大器和楼栋放大器等。n干线放大器的干线放大器的主要作用在于补偿传输电缆的衰减主要作用在于补偿传输电缆的衰减，确保信号能够优质、稳定地进行远，确保信号能够优质、稳定地进行远距离传输。它的种类很多，从控制方式上可分为：距离传输。它的种类很多，从控制方式上可分为：n1)自动电平控制自动电平控制(ALC)或称自动增益斜率控制或称自动增益斜率控制(AGSC)放大器（国标统称放大器（国标统称类干线放大类干线放大器），它具有器），它具有AGC和和ASC两个功能，采用双导频信号控制，一般用于要求较高的

23、大型两个功能，采用双导频信号控制，一般用于要求较高的大型CATV系统中；系统中；n2)自动增益控制自动增益控制(AGC)放大器（国标统称放大器（国标统称类干线放大器），采用单导频控制，它又类干线放大器），采用单导频控制，它又分为分为A类和类和B类。其中，类。其中，A类：带斜率自动补偿的类：带斜率自动补偿的AGC干线放大器，干线放大器，B类：无斜率类：无斜率自动补偿的自动补偿的AGC干线放大器，干线放大器，类干放一般用于要求不很高、电缆敷设条件不复杂的类干放一般用于要求不很高、电缆敷设条件不复杂的中、大型系统中；中、大型系统中；n3)手动增益控制和手动斜率控制放大器（国标统称手动增益控制和手动斜

24、率控制放大器（国标统称类干线放大器），也可分为两类：类干线放大器），也可分为两类：一类是一类是A，与，与类干放间隔使用的干线放大器，另一类是类干放间隔使用的干线放大器，另一类是B，单独使用或与，单独使用或与类干类干放间隔使用的干线放大器。其中放间隔使用的干线放大器。其中B类单独使用时一般只能用于要求不高的小型系统类单独使用时一般只能用于要求不高的小型系统中。中。Page 18n 为了改善非线性失真性能指标，干线放大器的末级放大模为了改善非线性失真性能指标，干线放大器的末级放大模块通常采用以下几种方式：推挽型（块通常采用以下几种方式：推挽型（PP型）、功率倍增型）、功率倍增型（型（PHD型）和前

25、馈型（型）和前馈型（FT型）。其中，使用推挽模块型）。其中，使用推挽模块的干线放大器应用最广，是的干线放大器应用最广，是CATV系统中最基础的有源设系统中最基础的有源设备；功率倍增模块的干放在指标上较推挽放大器有较大幅备；功率倍增模块的干放在指标上较推挽放大器有较大幅度的提高，通常用于大型系统中；前馈放大器性能最好，度的提高，通常用于大型系统中；前馈放大器性能最好，但价格也贵，一般只在有特殊要求的场合使用。近年来，但价格也贵，一般只在有特殊要求的场合使用。近年来，一种全新的半导体器件一种全新的半导体器件砷化镓器件发展很快，大大有砷化镓器件发展很快，大大有取代传统单晶硅半导体器件之势。砷化镓器件

26、工作动态范取代传统单晶硅半导体器件之势。砷化镓器件工作动态范围大、线性好，由砷化镓器件做成的放大器其最大输出电围大、线性好，由砷化镓器件做成的放大器其最大输出电平可以达到平可以达到120dBV以上，可以大大扩展一台放大器的以上，可以大大扩展一台放大器的传输距离。传输距离。Page 19n 根据干线放大器的具体作用，它又可分为：根据干线放大器的具体作用，它又可分为：n 干线（延长）放大器：它只有一路输出，用作干线的延干线（延长）放大器：它只有一路输出，用作干线的延长放大，补偿干线电缆的传输损耗；此种放大器最常见，长放大，补偿干线电缆的传输损耗；此种放大器最常见，应用最为普通；应用最为普通；n 干

27、线分配放大器：它除了有一个主干线输出端外，还有干线分配放大器：它除了有一个主干线输出端外，还有几个分配输出端口，各分配输出端口的电平一般低于主干几个分配输出端口，各分配输出端口的电平一般低于主干线输出端电平，用作传输几路干线之用；线输出端电平，用作传输几路干线之用；n 干线分支放大器：它除了有一个主干线输出端外，也还干线分支放大器：它除了有一个主干线输出端外，也还有几个分支输出端口，并设有分支放大器，使各分支端口有几个分支输出端口，并设有分支放大器，使各分支端口的输出电平高于主干线输出电平，各分支端接在的输出电平高于主干线输出电平，各分支端接在不很长不很长的分支线上，可供直接分配之用。这种干线

28、分支放大器也的分支线上，可供直接分配之用。这种干线分支放大器也称为干线桥接放大器。称为干线桥接放大器。Page 20n 按照有线电视网络传输带宽的不同，干线放大器还可分为按照有线电视网络传输带宽的不同，干线放大器还可分为300MHz干放、干放、450MH干放、干放、550MHz干放、干放、750MH干放、干放、862MHz干放等。干放等。n 延长放大器在分配系统中所起的作用与干线放大器在传输延长放大器在分配系统中所起的作用与干线放大器在传输系统中所起的作用大致相同，但由于所处的环境和使用要系统中所起的作用大致相同，但由于所处的环境和使用要求不同，它们的性能指标和具体构成大不相同，通常延长求不同

29、，它们的性能指标和具体构成大不相同，通常延长放大器输出电平较高，且不具备放大器输出电平较高，且不具备AGC和和ALC功能。从性功能。从性能指标和具体结构上看，延长放大器与前端放大器中宽带能指标和具体结构上看，延长放大器与前端放大器中宽带放大器最为类似。放大器最为类似。n 楼栋放大器是电缆传输的最后一级放大器，它的后面是无楼栋放大器是电缆传输的最后一级放大器，它的后面是无源分配网络。其作用是输出高电平以带动无源网，使用户源分配网络。其作用是输出高电平以带动无源网，使用户能够获得足够的的信号电平。从本质上讲，楼栋放大器与能够获得足够的的信号电平。从本质上讲，楼栋放大器与分配放大器并无不同。分配放大

30、器并无不同。Page 21n 4.2.2 放大器的基本组成放大器的基本组成n 1.干线放大器干线放大器n 干线放大器对电缆衰耗的补偿作用应包括两个方面，既要干线放大器对电缆衰耗的补偿作用应包括两个方面，既要补偿电缆衰减的频率特性，又要补偿电缆衰减的温度特性，补偿电缆衰减的频率特性，又要补偿电缆衰减的温度特性，其实施办法如下：对电缆衰减量的补偿通常由放大器所具其实施办法如下：对电缆衰减量的补偿通常由放大器所具备的增益即可完成，对该衰减值的频变规律（即固定斜率备的增益即可完成，对该衰减值的频变规律（即固定斜率或或“静态静态”斜率）的补偿则通过斜率均衡网络实现，而其温斜率）的补偿则通过斜率均衡网络实

31、现，而其温度特性（度特性（“动态动态”衰减和斜率）则要靠适当控制上述增益和衰减和斜率）则要靠适当控制上述增益和斜率来进行弥补。斜率来进行弥补。Page 22Page 23n 手动增益手动增益(MGC)和斜率均衡干线放大器（和斜率均衡干线放大器（A类）：这类）：这种干放在常温下可以对电缆的衰耗进行很好的补偿，但种干放在常温下可以对电缆的衰耗进行很好的补偿，但随着温度的变化，这种补偿将失去平衡，需要人工调整随着温度的变化，这种补偿将失去平衡，需要人工调整增益来进行改善。增益来进行改善。输入平坦放大器输出固定均衡器手动增益控制Page 24n 手控增益和手控斜率干线放大器（手控增益和手控斜率干线放大

32、器（B类）：这种干放类）：这种干放实际上是在实际上是在A类干放的基础上增加了手控斜率的功能。类干放的基础上增加了手控斜率的功能。由于它对斜率随温度的变化具备了一定的调节控制力，因由于它对斜率随温度的变化具备了一定的调节控制力，因而仍可在小系统中单独使用，也可以在要求不很高的中型而仍可在小系统中单独使用，也可以在要求不很高的中型系统中与系统中与类干放配合使用。类干放配合使用。输入平坦放大器输出手动增益控制手动均衡器Page 25n 自动增益控制自动增益控制(AGC)干线放大器（干线放大器（B类）：这类干放采用单导频类）：这类干放采用单导频信号，只对增益进行自动控制，在常温下其输出频响是平坦的，但

33、信号，只对增益进行自动控制，在常温下其输出频响是平坦的，但由于它不具备斜率控制功能，随着温度变化，其输出的频响也会随由于它不具备斜率控制功能，随着温度变化，其输出的频响也会随之改变。之改变。参考电压低通滤波比较放大检波导频信号放大器导频带通滤波器定向耦合器放大器可变衰减器放大器均衡输入输出Page 26n 带有斜率自动补偿的带有斜率自动补偿的AGC干线放大器（干线放大器（a类）：如图类）：如图所示，这类干放在所示，这类干放在B类干放的基础上加上了开环的温度类干放的基础上加上了开环的温度自动补偿措施，在一定程度上克服了由于温度变化引起的自动补偿措施，在一定程度上克服了由于温度变化引起的斜率变化。

34、但这种自动补偿是不完全的，它本身必定存在斜率变化。但这种自动补偿是不完全的，它本身必定存在某种误差，且这种误差能够积累。某种误差，且这种误差能够积累。定 向耦合 器放大 器可 变衰 减器输入输出参考 电压比较放 大可变衰 减器平 坦放 大器温 敏器 件AGCPage 27n ALC干线放大器（干线放大器（类）：在大型系统中，由于干线较长，一两个类）：在大型系统中，由于干线较长，一两个干放往往解决不了问题，势必要将多个干放级联使用，因而此时对于干放往往解决不了问题，势必要将多个干放级联使用，因而此时对于干放性能要求最高的并不是其增益大小，而是其非线性失真指标和输干放性能要求最高的并不是其增益大小

35、，而是其非线性失真指标和输出电平的稳定度。出电平的稳定度。ALC干放采用了双导频分别进行干放采用了双导频分别进行AGC和和ASC控制，控制，是一种功能最全、控制性能最好的干线放大器。一般而言，其传输距是一种功能最全、控制性能最好的干线放大器。一般而言，其传输距离可达离可达15Km，可级联，可级联30级左右。级左右。放 大器可变 衰减器比较 放大BPF参考 电压BPFASCAGC放大 器均 衡输入可变 衰减器比较 放大参考 电压定向 耦合器输出导频 放大器检波检波导频 放大器低导频高导频Page 28n 2.分配放大器和延长放大器分配放大器和延长放大器n 分配放大器：分配放大器用于传输网的最末端

36、，它本身不存在级联分配放大器：分配放大器用于传输网的最末端，它本身不存在级联问题，主要目的在于供给分配所需的高电平，因而对它来说高增益是问题，主要目的在于供给分配所需的高电平，因而对它来说高增益是第一位的，其他指标可以稍微放宽。分配放大器一般没有第一位的，其他指标可以稍微放宽。分配放大器一般没有AGC和和ASC电路，而只具备手动增益控制功能，末级常常用两级放大电路电路，而只具备手动增益控制功能，末级常常用两级放大电路组成，其方框图见图。组成，其方框图见图。输出分配器均衡输入放大器放大器可变衰减器稳压电源24VDCPage 29n 延长放大器：对延长放大器的要求同样是输出高电平，因而它与分延长放

37、大器：对延长放大器的要求同样是输出高电平，因而它与分配放大器本一致，所不同的是它只是一路输出，在输出端不需要分配配放大器本一致，所不同的是它只是一路输出，在输出端不需要分配器，如图所示。另外，从结构上看，延长放大器与器，如图所示。另外，从结构上看，延长放大器与A类干放非常类类干放非常类似，但功能和技术要求却差别很大。似，但功能和技术要求却差别很大。均衡输入放大器放大器可变衰减器输出稳压电源24VDCPage 30n 以上所介绍的各种放大器都是单向放大器，要实现双向功能，从组成以上所介绍的各种放大器都是单向放大器，要实现双向功能，从组成 输上看，只需要在它们的输入输出端分别加上双向分离器并另设一

38、条输上看，只需要在它们的输入输出端分别加上双向分离器并另设一条相应的反向放大通路即可，如图所示。相应的反向放大通路即可，如图所示。衰减器均衡器HLATTEQATTEQEQATTATT下行放大模块下行放大模块12HL高低通滤波器均衡器衰减器衰减器衰减器均衡器上行放大模块高低通滤波器-20dB下行输入测试口-20dB上行输出测试口-20dB上行输入测试口-20dB下行输出测试口ABCDPage 31n 4.2.3 放大器的电路结构放大器的电路结构稳压电源双向分离器双向分离器BON和均衡器干线放大组件AGSC组件HL桥接输出桥接放大组件反向放大组件HL反向测量定向耦合定向耦合定向耦合24VDC供电选

39、择供电选择60VAC输入输出Page 32n 1.BON和均衡器和均衡器n 要使干线放大器能够准确地补偿电缆的衰减特性，则其输入电平必须要使干线放大器能够准确地补偿电缆的衰减特性，则其输入电平必须比较准确，两个导频信号的输入电平必须在其控制和跟踪范围之内，比较准确，两个导频信号的输入电平必须在其控制和跟踪范围之内，最好能在中心位置上。但由于干线电缆的架设误差和质量偏差等等，最好能在中心位置上。但由于干线电缆的架设误差和质量偏差等等，实际上这一点在施工中是难以完全满足的。在设计时电缆长度的理论实际上这一点在施工中是难以完全满足的。在设计时电缆长度的理论值应该使电缆的衰减恰好等于包括均衡器在内的干

40、线放大器的增益，值应该使电缆的衰减恰好等于包括均衡器在内的干线放大器的增益，而实际应用中，考虑到施工的种种因素，电缆的实际长度往往宁可比而实际应用中，考虑到施工的种种因素，电缆的实际长度往往宁可比理论长度短一些，而不能比理论值更长。为了弥补电缆实际长度与理理论长度短一些，而不能比理论值更长。为了弥补电缆实际长度与理论值之间的差距，就必须在干放的输入部分人为地附加一段模拟电缆论值之间的差距，就必须在干放的输入部分人为地附加一段模拟电缆线，使这段模拟电缆线的等效长度与电缆实际长度相加后正好等于理线，使这段模拟电缆线的等效长度与电缆实际长度相加后正好等于理论值。模拟电缆线实际上是由一个与电缆有相同特

41、性的附加模拟网络论值。模拟电缆线实际上是由一个与电缆有相同特性的附加模拟网络来充当的，在国际上统称为来充当的，在国际上统称为BON（Building Out Network）。）。BON电路是一个高频下降的衰减器。电路是一个高频下降的衰减器。Page 33R21L11C11R11R0R0C21L21R2CLR1R0R0均衡器实际电路BON的电路组成Page 34n 2.干线放大组件干线放大组件n 干线放大组件的方框图如图所示，此组件采用了两块混合干线放大组件的方框图如图所示，此组件采用了两块混合集成放大电路，承担主干线路的放大任务。为了保证尽可集成放大电路，承担主干线路的放大任务。为了保证尽可

42、能低的噪声系数和优良的线性以及最佳的控制效果，在两能低的噪声系数和优良的线性以及最佳的控制效果，在两集成块之间设置了电子可变衰减网络（用于增益控制）、集成块之间设置了电子可变衰减网络（用于增益控制）、频响调整网络（也称响应均衡网络，用以消除整个宽带信频响调整网络（也称响应均衡网络，用以消除整个宽带信号响应的起伏，可插换）及可变均衡网络（用于斜率控号响应的起伏，可插换）及可变均衡网络（用于斜率控制）。此组件具有自动或手动增益斜率控制的转换功能，制）。此组件具有自动或手动增益斜率控制的转换功能，供实际中选用。供实际中选用。Page 35放大器可变衰减器可变均衡器频响调整器输出放大器输入来自AGSC

43、组件手动增益斜率控制单元Page 36n 3. AGSC组件组件n 其方框图见图，此组件的输入信号是从干线放大组件输出其方框图见图，此组件的输入信号是从干线放大组件输出端取出的信号，经放大、分波、滤波后分别得到高、低导端取出的信号，经放大、分波、滤波后分别得到高、低导频信号，再经整流然后与一固定的直流参考电压进行比较，频信号，再经整流然后与一固定的直流参考电压进行比较，两者的差值就作为激励信号，激励后面的集成运算放大器两者的差值就作为激励信号，激励后面的集成运算放大器去分别控制放大组件中的可变衰减与可变均衡网络的工作去分别控制放大组件中的可变衰减与可变均衡网络的工作状态，达到自动控制的目的。状

44、态，达到自动控制的目的。Page 37比较放大BPF参考电压BPFASCAGC比较放大参考电压导频放大器检波检波导频放大器低导频高导频Page 38n 4.桥接放大组件桥接放大组件n 桥接放大器只放大正向信号，其输入信号也取桥接放大器只放大正向信号，其输入信号也取自自干线放大组件的输出干线放大组件的输出端，经放大后再通过分支器分路输出。由于桥接放大器的输入信号在端，经放大后再通过分支器分路输出。由于桥接放大器的输入信号在进入桥接放大组件之前已经由干放组件所校正，所以桥接放大器本身进入桥接放大组件之前已经由干放组件所校正，所以桥接放大器本身并不需要均衡器或衰减器。如果有反向要求，则反向信号在分支

45、器合并不需要均衡器或衰减器。如果有反向要求，则反向信号在分支器合成后经双向滤波器的低通部分取出，再送至反向放大组件。成后经双向滤波器的低通部分取出，再送至反向放大组件。n 5.反向放大组件反向放大组件n 该组件在反向信号的传输频带内放大干线和支线中的上行信号。由于该组件在反向信号的传输频带内放大干线和支线中的上行信号。由于反向放大组件所处理的信号带宽远远小于干放组件和桥接组件的传输反向放大组件所处理的信号带宽远远小于干放组件和桥接组件的传输带宽，所以技术难度较小。从结构上看，它与一般的正向线路放大器带宽，所以技术难度较小。从结构上看，它与一般的正向线路放大器并没有什么两样，只不过是增益较低，因

46、为上行传输信号一般是低频并没有什么两样，只不过是增益较低，因为上行传输信号一般是低频率，其电缆损耗要小得多。反向放大器用一般推挽电路即可，也可采率，其电缆损耗要小得多。反向放大器用一般推挽电路即可，也可采用分立的单端晶体管放大电路。用分立的单端晶体管放大电路。Page 39n 6.双向分离器双向分离器n 目前，有线电视双向电缆传输系统一般采用频分复用的方式，即分别目前，有线电视双向电缆传输系统一般采用频分复用的方式，即分别用不同的频段来传输上、下行信号。广电行业标准用不同的频段来传输上、下行信号。广电行业标准GY/T106-1999中中规定，用规定，用5MHz-65MHz频段传送上行信号，频段

47、传送上行信号，87MHz以上频段信号，以上频段信号，65MHz-87MHz作为保护带。这样，双向分离器实质上是一个低通滤作为保护带。这样，双向分离器实质上是一个低通滤波器和一个高通滤波器的组合，其分割区域是波器和一个高通滤波器的组合，其分割区域是65MHz87MHz，留，留有足够的过渡带，因而其技术实现难度并不大，一般可用有足够的过渡带，因而其技术实现难度并不大，一般可用LC滤波电滤波电路来构成。路来构成。n 双向分离器中另有一个端口，它利用截至频率很低的低通滤波器将同双向分离器中另有一个端口，它利用截至频率很低的低通滤波器将同轴电缆中的低压交流电源取出来，一方面供本放大器的电源用，另一轴电缆

48、中的低压交流电源取出来，一方面供本放大器的电源用，另一方面可再送至下一台放大器。这条电源支路是可逆的，实际使用时通方面可再送至下一台放大器。这条电源支路是可逆的，实际使用时通过电源开关或插塞来确定放大器从哪端接受交流电源以及该交流电源过电源开关或插塞来确定放大器从哪端接受交流电源以及该交流电源是否要继续送人其他放大器。是否要继续送人其他放大器。Page 40n 7.直流稳压电源直流稳压电源n 它的作用是将同轴电缆所提供的交流电源转换为放大器工作所需的直它的作用是将同轴电缆所提供的交流电源转换为放大器工作所需的直流电源，一般输出为流电源，一般输出为DC24V。由于线路放大器的指标要求很高，对。由

49、于线路放大器的指标要求很高，对各部分的工作稳定性要求也很高，因而对稳压电源的输出电压稳定性、各部分的工作稳定性要求也很高，因而对稳压电源的输出电压稳定性、纹波和噪声指标等也提出了较高的要求。目前生产的放大器绝大多数纹波和噪声指标等也提出了较高的要求。目前生产的放大器绝大多数采用开关电源来取代传统的变压器电源。采用开关电源来取代传统的变压器电源。n 8.远程状态监测器组件远程状态监测器组件n 该组件是双向有线电视系统的状态监测该组件是双向有线电视系统的状态监测(ASM)系统的一个有效组成部系统的一个有效组成部分，即应答机部分。在状态监测分，即应答机部分。在状态监测ASM系统控制下，可以监测干线站

50、系统控制下，可以监测干线站的各种运行参数，并且用轮询方式将获得的数据应答给的各种运行参数，并且用轮询方式将获得的数据应答给ASM系统中系统中每一个遥远状态监测器组件都拥有一个惟一的地址，在收到每一个遥远状态监测器组件都拥有一个惟一的地址，在收到ASM的的地址指令后，连续监测正向信号，然后借助反向通道，回答地址指令后，连续监测正向信号，然后借助反向通道，回答ASM指指令并发送一个含有干线站状态的数据包返回至令并发送一个含有干线站状态的数据包返回至ASM。Page 41n 4.2.4 提高放大器性能的措施提高放大器性能的措施n 1.推挽电路推挽电路输入输出Page 42n 2.功率倍增电路功率倍增

51、电路(也称并联混合电路也称并联混合电路)分配推挽放大混合Page 43n 3.前馈放大电路前馈放大电路主放大器-1dB延迟线-12dB-12dB-12dB-12dB-1dB-1dB-1dB40dB40dB延迟线衰减器-6dB输入主放大器误差=0误差=D误差=D-30S=s+26误差=0原信号S=s+28原信号S=0原信号S=s调节延迟线使原信号S=s-2-s+2=0输出Page 44n 4.三种放大电路的性能比较（采用同一类型混合放大模块）三种放大电路的性能比较（采用同一类型混合放大模块） 类型类型参量参量推挽推挽功率倍增功率倍增前馈放大电路前馈放大电路增益增益(dB)101824噪声系数噪声

52、系数(dB)7.5810.5载 波载 波 / 组 合 差 拍 比组 合 差 拍 比 ( d B )（120dB真真V37个频道）个频道） 667185功耗功耗(W)5.210.415.8价格价格低低较高较高最高最高可靠性可靠性(单路失效时的工作状单路失效时的工作状态态)较差较差好好较好较好Page 45n 4.2.5 放大器的供电和保护放大器的供电和保护n 1.供电供电n 线路放大器的供电一般均采用电缆芯线集中供电，即利用同轴电缆的线路放大器的供电一般均采用电缆芯线集中供电，即利用同轴电缆的芯与外导体来传输低压交流电。低压交流电必须是安全电压（我国采芯与外导体来传输低压交流电。低压交流电必须是

53、安全电压（我国采用交流用交流60V），由电源供给器提供，通过电源插入器送入到线路放大），由电源供给器提供，通过电源插入器送入到线路放大器中，如图所示。集中供电具有很多优点，主要是：器中，如图所示。集中供电具有很多优点，主要是：供电器供电器插入器供电供电供电不供电供电器插入器供电供电供电供电不供电60VAC60VAC供电器插入器Page 46n 安全：系统内部无强电进入并和市电完全隔离，电缆外安全：系统内部无强电进入并和市电完全隔离，电缆外层可靠接地，有效地保证了人身安全。层可靠接地，有效地保证了人身安全。n 可靠：系统可采取多种措施（如使用可靠：系统可采取多种措施（如使用UPS电源、双路供电源

54、、双路供电、蓄电池备分等）有效地保证供电点的可靠供电。电、蓄电池备分等）有效地保证供电点的可靠供电。n 电源供给器（或称交流供电器）实质上是一个降压变压器，电源供给器（或称交流供电器）实质上是一个降压变压器，该变压器具有稳压限流和断路保护功能。另外，在供电器该变压器具有稳压限流和断路保护功能。另外，在供电器的输入、输出端通常还装有压敏电阻的输入、输出端通常还装有压敏电阻(MOV)，可以防止脉，可以防止脉冲冲击损坏供电器。冲冲击损坏供电器。n 电源插入器实际上是一个分频电路，它必须在不影响电缆电源插入器实际上是一个分频电路，它必须在不影响电缆中射频信号正常传输的同时，定向地让低压交流中射频信号正

55、常传输的同时，定向地让低压交流50Hz的的电源也通过电缆的芯线和外导体送入到线路放大器中。电源也通过电缆的芯线和外导体送入到线路放大器中。Page 47n 电源供电器电源供电器Page 48n 电源插入器电源插入器Page 49n 2.保护保护n 放大器的保护措施由附加安全电路（防冲击保护）来实现。放大器的保护措施由附加安全电路（防冲击保护）来实现。通常，为防止通过同轴电缆进入的高电压破坏放大器，在通常，为防止通过同轴电缆进入的高电压破坏放大器，在线路放大器的输入、输出端应装气体放电管等防冲击器件，线路放大器的输入、输出端应装气体放电管等防冲击器件，这样，无论何种原因，只要有高压传至放大器均可

56、自动进这样，无论何种原因，只要有高压传至放大器均可自动进行保护，以防止放大器和人身安全遭受危害。行保护，以防止放大器和人身安全遭受危害。Page 50n 4.2.6 放大器的技术指标放大器的技术指标n 有关放大器性能指标，在广播电视行业标准有关放大器性能指标，在广播电视行业标准(GY/T124)有线电视系统设备入网技术条件中对有线电视系统设备入网技术条件中对类干线放大器类干线放大器的性能参数要求，供参考。的性能参数要求，供参考。Page 514.3 主要无源部件主要无源部件n 4.3.1 分配器分配器n 分配器能将一路输入信号的功率均等地分成几路输出，它分配器能将一路输入信号的功率均等地分成几

57、路输出，它具有一个输入端和几个输出端。通常，分配器一般都按输具有一个输入端和几个输出端。通常，分配器一般都按输出路数的多少来进行分类，即所谓的二分配器、三分配器、出路数的多少来进行分类，即所谓的二分配器、三分配器、四分分配器和六分配器等。分配器的其他分类方法也很多，四分分配器和六分配器等。分配器的其他分类方法也很多，按使用场所；不同可分为室内型和室外防水型，馈电型和按使用场所；不同可分为室内型和室外防水型，馈电型和普通型，明装型和暗装型，普通塑料外壳和金属屏蔽型；普通型，明装型和暗装型，普通塑料外壳和金属屏蔽型；按基本电路组成可分为集中参数型和分布参数型，其中集按基本电路组成可分为集中参数型和

58、分布参数型，其中集中参数型又可分为电阻型和磁芯耦合变压器型两种，分布中参数型又可分为电阻型和磁芯耦合变压器型两种，分布参数型即微带线分配器，下而我们分别讨论应用最广的磁参数型即微带线分配器，下而我们分别讨论应用最广的磁芯耦合变压器型分配器。芯耦合变压器型分配器。Page 52n 1.分配器工作原理分配器工作原理Page 53n 分配器分配器Page 54Page 55Page 56Page 57n 2.分配器的电气特性分配器的电气特性n 分配损失：分配损失是分配器特有的特性指标。所谓分配损失，是分配损失：分配损失是分配器特有的特性指标。所谓分配损失，是指在各输出端良好匹配的情况下，传输信号在输

59、入端与输出端的信号指在各输出端良好匹配的情况下，传输信号在输入端与输出端的信号电平之差。电平之差。n Ls=10lgnn 阻抗：分配器的输入阻抗定义为输入端电压与电流的比值，输出阻阻抗：分配器的输入阻抗定义为输入端电压与电流的比值，输出阻抗定义为输出端电压与电流的比值。为了与电缆等匹配，分配器的输抗定义为输出端电压与电流的比值。为了与电缆等匹配，分配器的输入阻抗和输出阻抗都是入阻抗和输出阻抗都是75n 相互隔离度：在指定频率范围内，从某输出端加入一个信号，其电相互隔离度：在指定频率范围内，从某输出端加入一个信号，其电平与其他输出端测得的输出电平之差称为该分配器的相互隔离度，一平与其他输出端测得

60、的输出电平之差称为该分配器的相互隔离度，一个分配器的相互隔离度越大，各输出口之间的相互干扰就越小。按国个分配器的相互隔离度越大，各输出口之间的相互干扰就越小。按国标标GY/T106-99的要求，分配器的相互隔离度至少应是的要求，分配器的相互隔离度至少应是22dB以上，邻以上，邻频传输时要求更高，应达到频传输时要求更高，应达到30dB 以上。以上。Page 58n 驻波比与反射损耗：驻波比与反射损耗的定义已在前面章述及。它驻波比与反射损耗：驻波比与反射损耗的定义已在前面章述及。它们表示分配器与前后电缆阻抗匹配的程度。在理想情况下，分配器的们表示分配器与前后电缆阻抗匹配的程度。在理想情况下，分配器