有线电视光缆传输网中光分路器的设计与使用

1、- -1 1 - -有线电视光缆传输网中光分路器的设计与使用秦皇岛市燕山有线电视信息网络发展有限公司张弘辉摘要：本文简要介绍了光分路器的主要技术指标和一般计算 方法，结合作者的实践给出了多级光分路器、均分型光分路 器的设计方式。关键词：光分路器分光比多级光分路器 均分型光分路器一 概述利用光纤传输电视节目具有频带宽、容 H H 大、损耗低、 重虽轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等优点， 不仅能扩大有线电视覆盖面，减少传输线路中放大器的个 数，提高整个有线电视系统的指标，而且解决了全电缆网放 大器维护难的问题。 近年来随着技术和生产工艺的进步， 光 缆和光发射机、光接收机等激光设备和器材

2、的成本迅速下 降，采用光纤传输与电缆传输的成本大体相当，甚至更低。 光纤传输网将成为有线电视的最主要传输手段。光纤有线电视系统的传输电视信号的原理方框图如图一所示:- -2 2 - -光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，其作用 是将一路光按一定比例分成多路输出。在有线电视光纤传输 系统中广泛应用。本文仅就作者参与的有线电视光缆网工程 施工中的光分路器的设计和使用的一些方法和经验进行探 讨，希望对有线电视网络的建设有所帮助。二光分路器的一般设计方法在 HFCHFC 网光纤传输干线设计中， 当光纤路由及光纤损耗 值、光节点数虽确定后，就可以计算出每一光纤支路所需的 光功率、光分路器的分光比和

3、光发射机的功率、数虽。1 1、每一支路光纤损耗值当光纤路由确定后，每一支路的光纤链路损耗值就可以 得出。目前广电系统大虽使用的是G652G652 型光纤。根据我们多年来的的施工经验，包含熔接损耗在内，对于 1310nm1310nm 窗 口，G652G652 光纤损耗不超过 0.35dB/0.35dB/公里，对于 1550nm1550nm 窗口， G652G652 光纤损耗不超过0.22dB/0.22dB/公里. .对于已经完工的路由， 可以使用光时域反射仪进行测虽，得出实际链路的损耗值。前端前端f I光发射机光分路器H光 接 收机IA - -T 光接成机I4用户分配网用户分配网用户分配网用户分

4、配网- -3 3 - -每一支路的光纤链路损耗值应留出一定的余虽。2 2、光接收机接收功率目前使用的光接收机，在接收光功率为-4-4+3dbm+3dbm 的条件下，光接收机输出电平范围为9696108dbo108dbo 根据我们建设过程中的经验，当光接收机输入光功率发生变化时，其指标 变化情况如表一所示：表一 光接收机输入光功率变化对系统指标的影响频道CH11CH11CH6CH6指标类别测试电平（光接收机下用户）C/C/ N NCSOCSOCTBCTBC/NC/NCSOCSOCTBCTB前端77dBuV77dBuV494965.265.270.470.449.649.666.566.572.2

5、72.2-3dB-3dB接收67.767.7 dBuVdBuV43.143.163.863.868.868.838.138.165.265.269.669.60 0 dBdB接收80.280.2 dBuVdBuV48.248.2646468.968.949.349.366667272从上表可以看出，当光接收机输入光功率有所提高时，各项系统指标均有较大提高，为电缆分配网留出较多余地。为此，确定光接收功率为 0dB0dB 土 1 1 dBdB。3 3、光分路器的附加损耗- -4 4 - -根据理论计算和实际测虽， 光分路器的附加损耗值如表二所示表二光分路器附加损耗参考值单位：dBdB分路器路数附加

6、损耗分路器路数附加损耗30.390.740.4100.850.45110.960.5121.070.55161.280.64 4、活接损耗每条光链路中的活动连接头会产生一些损耗，这些损耗应计入光链路所需的总功率5 5、光分路器的分光比及分光损耗光分路器某一路的分光比定义为该路输出光功率和各路输出光功率之和的比。设各路的总光功率为己Pn,Pn,某一路的所需的光功率为 P1,P1,则分光比 K1=K1= P1/Z2P1/Z2 Pn,Pn,该路的分 光损耗值为-10lgK1-10lgK1。需要强调的是，某一支路所需的光功 率为该支路光纤链路损失功率加上光接收机输入光功率。6 6、分光器输入光功率的计

7、算根据某一支路的上述参数，可计算得出光分路器所需的输入光功率。光分路器输入光功率=某一支路光纤损耗值+该支路光接收机输入光功率+分光损耗+活接损耗+附加损耗在上述计算的基础上， 应适当考虑光功率的余虽，确保网络的长期安全平稳运行。- -5 5 - -三二级光分路器的设计思路我们进行光分路器的设计可以分为两个阶段。1 1、按开工顺序和光发射机的功率设计光分路器20012001 年秦皇岛市开始大规模建设农村有线电视网络。按照当时的技术要求，采用县一乡为15501550 光发射机+ EDFAEDFA 光放大器传输，乡一村采用13101310 光发射机传输的方式，设计分路器时根据每一批开工的光节点情况

8、设计光分路器，得出 光发射机的总功率。因此13101310 光发射机的输出功率从 10mw10mw到 20m20m等，光分路器从 1 1 分 2 2 到 1 1 分 2020 不等。这种方式 设计的光分路器较为紧凑，安装简便，计算过程所需参数较 少，可随着工程进度逐步实施，在光发射机数虽较少时较为 适用。但其缺点也是很明显的：每只光分路器的造价高达一 两千元；不同地点的光分路器无法互换使用；光分路器备份 困难， 备件成本高昂； 由于分路器内部采用多级拼接或多根 光纤整体熔接而成，一旦某一路发生问题，即造成整个分路 器报废，损失较大。2 2、采用二级分路器拼接方式20032003 年，随着网络规

9、模的不断扩大，所需光功率不断 增加，部分乡镇机房已经达到了5-65-6 台 13101310 光发射机。这一时期 EDFAEDFA 光放大器的价格直线下降，其性能价格比明显 优于 13101310 光发射机。一般一个乡镇机房只需要一台光放大 器即可满足需要，并且光接收机的输入光功率可以较大幅度的提高，系统的各项技术指标，特别是C/NC/N 可以得到较大改善。此时一台光放大器需要带30306060 甚至更多个光节点。采用第一种方法设计分路器难以满足需要。为此我们提出了 二级分路器的设计方法。具体为：(1)(1)第二级光分路器：将光节点按照光链路距离不同 分组，每组为 4 48 8 个点。每组光节

10、点对应的光分路器按照 均分设计。分组时应注意同一组的光节点接收光功率应在 0dB0dB 土 1 1 dBdB 范围之内。(2)(2)第一级光分路器：根据第二级分路器各分组所需 要的光功率，设计一只光分路器，将光放大器输出的光功率 分配到各组。(3)(3)为减少连接损耗，第一级光分路器和第二级光分 路器间采用熔接方式连接；光放大器和第一级光分路器之间 采用适配器连接；第二级光分路器和各光纤链路之间可根据 情况采用熔接连接或适配器连接。按照上述方法设计的光分路器， 可以实现较好的互换 性， 备份容易，避免浪费，确保安全。四光分路器设计实例这里选择秦皇岛市所辖牛头崖镇的光分路器设计实例。该乡镇位于平

11、原地区， 下辖 3535 个行政村村，根据人口、 地理环境等情况拟设置 3838 个光节点。考虑到该乡镇的地理 位置及今后发展需要，预留 2 2 个备用光节点，并为周边三个-6-6 - - -7 7 - -乡镇站传送备用信号。乡镇机房到各村的距离从1.71.7 到 16.416.4公里不等。该站光节点及光缆路由分布图见图二。根据二级分路器的设计指导思想，我们对各光节点进行 了分组，确定分为 7 7 个组，分组情况见表三。考虑近期的发展，确定在第二组、第五组各增加一个备 用点。根据这一设计，共需制作均分光分路器7 7 支，其中 1 1分 2 2 光分路器 1 1 支，1 1 分 4 4 光分路器

12、 1 1 支，1 1 分 6 6 光分路器 3 3 支，1 1分分8 8光分路器 2 2 支。根据第二级光分路器的设计结果，并计算各组光分路器 所需的输入光功率，并综合考虑其他需求，设计第一级光分 路器。根据第一、二级光分路器各支路的光功率需求及附加 损耗和分光损耗、活接损耗、预留余虽等因素，得出第一级 光分路器输入光功率。第一、二级光分路器设计情况和光节 点分组情况见表四，分路器设计示意图见图三。为了验证这一设计方案的可行性，我们根据本文中提到的计算方法和要求，计算了各光节点的光功率，其中附加损 耗按照表二提供的数据计算，路由损耗按照 0.22dB/0.22dB/公里计算。计算结果见表四。计

13、算表明：各行政村光节点光接收机的接收光功率基本 在 0dB0dB 土 1 1dBdB 范围内，符合设计要求。五结束语- -8 8 - -按照上述方法，结合设备调整，我们对牛头崖站进行了 整改。实际测试结果表明设计方案是可行的，今后更换设备 时只需要更新第一级光分路器即可实现。根据牛头崖站的设计和整改经验，我们对辖区内的各乡镇站进行了统一规划设计，其原则为：各站的光设备以 1550EDFA1550EDFA 光放大器为主，光分路器以二级方式设计。 从 20032003 年到现在，我们已经对十多个乡镇站进行了整改实现了大部 分光分路器的标准化、通用化。光分路器的制作成本大幅度 降低，分光比精度大幅度

14、提高，制作周期缩短，有效地保证 了工程建设的进度和质虽，降低了运行维护的成本，提高了 系统可靠性。以上是我们在工作中的一些经验和体会，希望对有线电视网络的建设有所益处。- -9 9 - -图二：光节点及光缆路由分布图序号分组1村名距离（km）表三光节点分组情况- -1010 - - -11111第一组1分4均分都寨1102都寨2103卢王庄110.254卢王庄210.255第二组1分8均分牛头庄116牛头庄217市场18南旬子19太河寨1.710南新庄211狮子河212备用013第三组1分6均分满井4.214王各庄、岭上4.5515枣园4.5516闪水庄5.417西陆庄6.318孙家庄6.41

15、9第四组1分6均分长不老口6.820高家岭721朱马坊7.222周营7.223富新庄7.224洋河套8.0525第五组1分8均分小米河头826刘马坊927张马坊9.628药马坊9.629郭局马坊1030蒲兰1031南孟庄8.232备用33第六组1分6均分马坊旬10.834喷庄1235柏新庄、马庄、张庄12.436杨户屯12.837桃园13.238北坊13.839第七组1分4均分渠子口1540大老鸦窝1541大泥河15.542小泥河16.4表四光节点光功率情况- -1212输入第一级分路器第二级分路器分组分光比输出 光功 率(mW分光比附加损耗(dB)地点距离(km)光节点光功率(dB)1550

16、nmEDFA22dB光放大器第一组8.80%114均 分0.4都寨1100.79都寨2100.79卢王庄110.250.74卢王庄210.250.74第二组10.48%138均 分0.6牛头庄110.49牛头庄210.49市场10.49南旬子10.49太河寨1.70.33南新庄20.27狮子河20.27备用00.71第三组9.67%126均 分0.5满井.4.20.59王各庄、岭上4.550.51枣园4.550.51闪水庄5.40.32西陆庄6.30.12孙家庄6.40.1第四组12.10%156均 分0.5长不老口6.80.98高家岭70.94朱马坊7.20.9周营7.20.9富新庄7.20

17、.9洋河套8.050.71- -1313表四 光节点光功率情况(续)- -1414第一级分路器第二级分路器输入分组分光比输出光功率(mW分光比附加损耗(dB)地点距离(knj)光节点光功率(dB)1550nmEDFA22dB光放大器第五组18.55 %238均 分0.6小米河头81.23刘马坊91.01张马坊9.60.87药马坊9.60.87郭高马坊100.79蒲兰100.79南孟庄8.21.18备用02.99第六 组13.71%176均 分0.5马坊旬10.80.65喷庄120.38柏新庄、 马庄、张庄12.40.29杨户屯12.80.21桃园13.20.12北坊13.8-0.01第七 组9

18、.67%124均分0.4灯口150.07大老鸦窝150.07大泥河15.5-0.04小泥河16.4-0.24说明:1550nm:1550nm 波长传输损耗按 0.22dB/0.22dB/公里，光分路器附加损耗按表二，链路接头等其他损耗按每路1dB1dB 进行计算1515-IdB22dBmHmwB.B%l3mw to.她|I2mwg.67% |15mw1W.1% I跆 mw13,55%I7mw13.71 福12mwg7% |5mw4.Q3%8mw&45%amw巧应5%其他乡镇备用信号图三：分路器设计示意图10- llkinII 2 kmI xS43o1 x68】加I x 8Q知II K

19、6 -14LTkfflI x4卢壬虎 都童牛头圜牛l.ft2御用南.于向新庄 哗井王各庄 闪水庄 聃家庄 西陆压也不专口瞄富新村 帛霍岭洋何安小米河头南孟庄 备用 划马坊米马妨 帝马防浦兰斯R坊马埼店冲新庄 桃bti北 房铸户电嚷于n大祝河小混柯- -1616参考文献：1 1、李鉴增 焦方性 有线电视综合信息网技术 人民邮电出版社，199919992 2、 赵梓森等 光纤通信工程（修订本）人民邮电出版社，20032003有线电视用户盒处电平计算计算方法：UL= OL-L1*MAL-AFP1-AFP2-CAFZ-L2*SALUH= OH-L1*MAH-AFP1-AFP2-CAFZ-L2*SAH上

20、式中U表示用户输出电平；O表示干线放大器输出电平；L1表示该用户通过的干线长度；MA表示干线的衰减系数；AFP1表示该用户通过的分配器的分配损耗；AFP2表示该用户连接的分支器的分支损耗；CAFZI示该用户通过的分支器的插入损耗和；L2表示该用户通过的分支线路长度；SA表示分支线路的衰减系- -1717关丁有线电视的一些基础知识( (用支付宝购买用支付宝购买安全？快速，免 W一、常用有线电视器材电缆:常用电缆75-5 75-7 75-9 75-12:单护发泡、双护发泡.:发泡电缆、耦芯电缆、进口电缆:频率越局，损耗越多。2、分支分配器分支器分支器通常用丁较高电平的馈电干线中，它能以较小的插入损

21、耗从干线取出部分 信号供给住宅楼或用户，有时也可用二分支干线提供信号电平，通过分支器的电视 信号其中一小部分从分支端输出，大部分功率继续沿干线传输。BR一分支符号：IN OUT(插入损耗)A:插入损耗： 是信号从干线输入端到干线输出端之间的传输损耗， 即输入信号 电平(dB)与输出信号电平(dB)之差，用dB表示。B:分支损耗：是信号从干线输入端到分支输出端之间的损耗，即干线输入端电平(dB)与分支端输出电平(dB)之差，用dB表示。C:分支损耗与插入损耗之间的关系是：分支损耗大，则插入损耗小；分支损耗小，则插入损耗大。例：108: 3dB 208: 3.5dB112: 1dB 212: 2d

22、B120: 0.5dB 220: 1dBD:分支口与插入损耗之间的关系是：分支口越多，插入损耗越大。我们实际上设 计中通常按照2DB来计插入损耗。分配器分配器是用来分配高频信号的部件， 它的作用有两个：一是将一种信号功率平均 分配给几路(通常是分为两路、三路、四路、六路);二是可将两路、三路、四 路和六路信号混合起来。分配损耗：是指分配器输入端的输入电平Ui(dB)与输出电平Uo(dB)之差。、号泡型点1 1型发类特- -1818分支器和分配器的根本区别在丁， 分配器平均分配功率，而分支器是从电缆中取 出一小部分功率提供给用户，而大部分功率继续向后面传输。3、申接分支器（申接单元）申接分支器是

23、将分支器和用户终端合成为统一体，具有分支器和系统输出口的功能，所以叫申接分支器，有的乂叫申接单元。4 用户盒用户终端是CATV分配系统与用户电视机相连的部件。面板分为单输出孔和双输出孔（TV、FM），在双输出孔电路中要求TV和FM输 出问有一定的隔离度，以防止相互干扰。为了安全而在两处电缆芯线之间接有高压电容器。5、 放大器（高电平放大器、中电平放大器、低电平放大器）A:高电平放大器用丁天线放大器，用户放大器，增益大在40dB以上，信噪比较差，输入低60dBo特点：低输入，高输出B:中电平放大器用在支干线上，增益在25-30dB，如KA5134,信噪比较好。C:低电平放大器用在主干线上，增益在

24、18-25dB,信噪比最好。6、 功分器功率分配器简称为功分器， 它是把输入信号功率等分或不等分成几路功率输出的 器件。在卫星电视接收中，利用功率分配器，就可使用一副天线、一个室外单元 和几个接收机，同时收看卫星传送同频段的多套电视节目。功分器目前有无源和有源两种。无源功分器通常是由纯微带电路组成， 有源功分 器是在无源功分器的基础上加入宽频带放大器组成的。二、电缆损耗（每100米衰减） 系统/型号发泡藕芯300MHZ -12 4.5db 5.5dB-9 6.5db 8dB-7 8-8.5db 10dB-5 10db 13dB550MHZ -12 6.5db 8dB-9 8-8.5db 10dB-7 10db 13dB-5 13db 20dB三、频道划分（中国电视制式为PAL制）：频道带宽：8MHZ全频道的频率49.75 860MHZVL VH UHF1 5CH（频道）6 12CH（频道）13 68CH （频道）5 6CH之间增*卜Z1