有线电视系统

1、1 现代有线电视传输网络 一.刖目 现代有线电视网是指以电缆、光纤为主要传输 媒介，向用户传送本地、远地及自办节目的电视广 播数据通信系统。这是一个集节目组织、节目传送 及分配于一体，并向综合信息传播媒介的方向发展 的综合性网络。 由此可见，有线电视能向人们提供的已不仅仅 是传统意义上的收看电视节目，而是提供包括图 像、数据、语首等全方位的服务。有线电视网都是 宽带入户，绝大多数的入户电缆是 750M750M 以上的系 统，这正是信息高速公路所需要的带宽，也为有线 电视网开展增值业务、进行综合信息应用提供了重 要条件。因此，世界各国对有线电视的发展十分重 视，在有线电视网的研究、规划、设计和建

2、设上加 大了力度，许多国家正在着手调整自己的产业结 构，并从法律上采取实际步骤促进计算机网、有线 电视网与电信网的融合。随着全球信息化进程的不 断加快，有线电视还将以更加迅猛的势头向前发 展。 我国的有线电视网是在完全空白的基础上建 立起来的，它起步较晚，但发展十分迅速。它有以 下几个特点： 2 网络频谱不断拓宽。从最早的全频道系统发展 到邻频系统，提高了频谱利用效率，邻频系统则由 300MH300MH 担渡到 450MHz450MHz 发展到今天普遍采用的 750750MHzMHz 光纤干线已到860MHz 1GHz860MHz 1GHz 的系统也在 试验中。与之相对应的是传送电视频道容量的

3、扩 大，从 300MHz300MHz 系统的 2727 套（PAL DPAL D）制式，扩展到 450MH450MH 探统的 4646 套，至 ij 550MHij 550MH 凛统的 5959套。 网络结构多样化。除全同轴电缆网 （即干线和 分配网络均采用同轴电缆）仍在中小规模网络中采 用外，光纤同轴电缆（HFCHFC）网成为网络发展的主流。 光纤衰耗小，长距离传送无需中继，在大规模网络 建成及网络互联（市县联网，县乡、乡村联网）中得 到广泛应用，优势凸现。微波多频道多点分配系统 （MMDSMMDS 也有了很大的发展。网络规模不断扩大，区 域联网成为趋势。全国最大（也是全世界最大）的上 海有

4、线电视网络用户数已超过 200200 万，全乡（镇）联 网、全县联网、全地区（市）联网乃至于全省联网发 展很快，全国联网正在筹划实施中。网络的多功能 开发广受重视，实验网在全国各地许多地方建立， 网络由单向网向双向网发展。 传输数据化，数字电视的发展，要求前端信号 节目源数字化，MPEGMPEG- -ffiffi 缩，使得有线电视频道资 源进一步3 得以拓展；SDHfSDHf专输技术、ATMATM庆换技术 都将加快有线电视传输的数字化。 有线电视网的最大特点和优点就是在于光纤 和电缆传输，带宽可达 1GHz1GHz 这是传输多种媒体信 息的关键之一，通过频率分割，可双向传输高质量 的数字电视、

5、高保真的数字电话及高速率的数据。 有线电视网的另一特点是有广泛的市场和广阔的 发展前景。目前世界范围内已有大约 1.51.5 亿个家庭 订购使用有线电视，并且在将来的 1010 年内还会加 倍。有线电视在 2121 世纪将成为重要的社会信息媒 介。 二.有线电视系统结构组成： 有线电视系统一般由三部分组成：前端部分, 干线部分和分配部分。 前端部分提供有线电视信号源，前端设备主要 有卫星接收设备，采编，录放（接目制作）设备，调制 器，混合器,光发射机等。有线电视信号源可以有 各种类型，物业有线电视输出端是主要来源，根据 需要，用户如果有自办节目，或者要接收上级有线 电视台以外的卫星电视都要设谿

6、卫星接收设备和 调制器，如果当卫星接收的频道与有线电台播放的 频道有冲突的时候，应将卫星接收频道加频道转换 器，转换到1 16464频道中某一空余4 频道，如果制式 不同还必须加制式转换器，最后与有线电视系统一 起混合后传向用户电视系统。 干线主要设备是光发射机，光中备此，光接收机， 干线放大器，根据距离远近 ，有线电视用户总数不 同，需要干线提供的信号大小也不一样， 光发射机, 光中$性，光接收机，干线放大器用来补偿干线上的 传输损耗，把输入的有线电视信号调整到合适的大 小输出。 分配系统部分的设备包括接入放大器，分支分 配器及用户盒。分支分配器属于无源器件，作用是 将一路电视信号分成几路信

7、号输出，相互组合直接 接到终端用户的电视面板上，使电视机端的输入电 平按规范要求应控制在 64+64+- -4dBmV4dBmV 之间。在用户终 端相邻频道之间的信号电平差不应大于 3dB,3dB,但邻 频传输时，相邻频道的信号电平差不应大于 2dB,2dB, 我们将根据此标准采用不同规格的分支分配器。 但5 分配出的线路不能开路，不用时应接入 7575 欧的负 载电阻。 有线电视系统结构如下图： 7SbVHJ. l-il 电四山|$丈 II 电视面辰 电Wlftl或 他视台有线佶母 6 有线电视系统示意图 1.前端系统设备： 卫星电视接收系统、采编录及播送设备、自动 化管理及收费系统、调制器

8、、混合器、前谿放大器、 光发射机、光分路器组成前端部分。 卫星电视接收系统是由：抛物面天线、馈源、 高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星地面接收 站。 1.11.1 抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射 会聚成一点（焦点）。 1.21.2 馈源是在抛物面天线的焦点处设谿一个收集卫 星信号的喇叭，称为馈源，意思是馈送能量的源， 要求将会聚到焦点的能量全部收集起来。前馈式卫 星接收天线基本上用大张角波纹馈源。 1.31.3 高频头（LNBLNB 亦称降频器）是将馈源送来的卫 星信号进行降频和信号放大然后传送至卫星接收 机。高频头的噪声度数越低越好。 1.41.4 卫星接收机是将高频头输送来的卫

9、星信号进行 解调，解调出卫星电视图像信号和伴音信号。 （家 用卫星接收系统及进 CATCAT 麻统的方框示意图：）7 2.干线同轴传输系统 2.1同轴电缆的特性: 同轴电缆是被广泛应用的传输媒介。尽管光纤 光缆一功分酬攵进CAN瞬JS： 耗LNB信号 来自LNB信号 家用I布 加分器 I器 麴机二t颗触曙一 8 已越来越受到人们青睐，但由于目前光缆的分 支分配技术难度大以及经济上的原因，光纤光缆多 用于长距离干线上，分配网络仍以同轴电缆为主。 因引进物理发泡技术用于同轴电缆制造中，使同轴 电缆的发展出现了崭新局面，物理发泡同轴电缆在 有线电视传输领域、移动通信系统、卫星通信以及 国防重点项目等

10、领域都已获得较为广泛的应用。 电缆分配系统用物理发泡 PE PE （聚乙烯）绝缘同轴电 缆应用于 CATCAT 麻统和其它电子装谿中，它具有优 良的高频性能、衰减低、一致性好、弯曲半径小、 不易受潮、结构性能稳定、使用寿命长，而且发泡 度高、节省材料。 2.1.1 结构组成 电缆分配系统用物理发泡同轴电缆由内导体、 绝缘、外导体和护层四个部分组成。 内导体 内导体要求有较好的电气性能，一定的机械强度和 柔软性，常用的内导体是实心铜线，也可用铜包钢 线或铜包铝线。 绝缘 绝缘材料和结构的选取应使电缆有尽可能低 的传输损耗，足以保证内、外导体始终处于同轴位 9 谿，物理发泡 PEPE 绝缘是一种半

11、空气绝缘结构，是 目前绝缘形式的最佳选择。 外导体 外导体要求有良好的机械、物理及密封性能、 常用结构有两种：a a）铝塑复合带纵包加镀锡铜线 （或铝镁合金线）编织外导体。 b b）铝管外导体， 这种结构屏蔽性能、机械性能及密封防潮性能都较 好。 护层 常用护套料有聚乙烯和聚氯乙烯、防止护套受到机 械外力、潮气、腐蚀、高低温环境等因素影响。 2.1.2主要电气性能 特性阻抗 电缆分配系统用同轴电缆首先要考虑的主要 参数就是特性阻抗。传输线匹配的条件是线路终端 负载阻抗正好等于该传输线的特性阻抗，此时没有 能量的反射，因而有最高的传输效率。在 CATCAT 麻 统中的标准特性阻抗为 75Q75Q

12、。特性阻抗取决于电缆 的结构尺寸和绝缘材料的介电常数。 衰减常数 10 衰减常数反映了电磁波能量沿电缆传输时的 损耗大小，通常要求电缆有尽可能低的衰减常数。 衰减由内外导体的损耗与支撑该导体的绝缘材料 的介质损耗之和构成，其中导体损耗占主要地位， 尤以内导体的衰减最大，约占整个导体衰减的 80%80%。低频端主要是导体衰减，随着频率提高，介 质衰减也随之增大，在高频端的导体衰减和介质衰 减约各占 80%80%。 回波损耗 电缆制造过程中产生的结构尺寸偏差和材料 变形，会使电缆的特性阻抗产生局部的不均匀，当 电缆加上传输信号时，这些地方便会出现信号的反 射。回波损耗越大，反射系数越小，则表示电缆

13、内 部均匀性越好。 工作电容 电容是同轴电缆重要参数之一，当应用同轴电 缆传输脉冲信号时，为减少波形畸变，要求电缆具 有尽可能低的电容值。 屏蔽性能 屏蔽性能不良的系统，会破坏信号的正常传 输，影响通信业务的正常进行，降低系统的传输质 量。电缆分配系统用同轴电缆屏蔽性能的好坏，可 以用屏蔽系数、11 屏蔽衰减来反映。屏蔽衰减越大， 屏蔽系数越小，表示电缆屏蔽性能越好。 2.1.32.1.3 电缆的传输特性在系统中的影响： 电缆对不同频率的高频信号有着不同的衰 减量，单位长度（一般取 100100 米）的电缆，在其上 面传输的信号频率越高，衰减就越大。电缆的损耗 大小随频率变化的这种特性我们称为

14、电缆的斜率 特性，理想的电缆它的传输衰减量与传送信号频率 的平方根成正比。由于电缆存在这种斜率特性，为 此在CATVICATVI统中，要进行斜率补偿或叫均衡处理。 下面是几种常用电缆的传输特性表： 50BE 倾 （1嘛） （1硫） (100) 1航 3.2db 75-5 仙db 9db 18ib STH Udb 5db 9.5db 通常我们都是以所传送信号的最高工作频率 时电缆的衰减量来设计线路的。这里我们引入一个 称为电长度的概念，在 CATVSCATVS 统中，常用电缆在 最高工作频率下的12 损耗分贝数来表示电缆的长度 我们称之为电缆的电长度。 2k2k 在网络中对电缆所产生的负斜率进行

15、补偿的 器件是均衡器，其均衡量一般有两种表示方式：一 种是直接标注局低频参考点的损耗分贝差；一种是 标注电长度，这种标注法称当量均衡值。 上面我们所论述的电缆斜率是线性的，是理想 化的，如图1 1中的黑线所示，而实际上电缆的斜率 曲线呈弧形，是非线性的，如图 1 1 中的红线所示, 这个弧型的顶点在 400MHZ400MHZ 付近，也就是说在中间 频段电缆的损耗实际上要比理想衰减曲线值要小， 至使在线路较长时形成整个通道内靠近中间频段 的电平发生凸起的现象。 、电缆对高频信号的衰减量与电缆的长度成 正13 比。 2.1.42.1.4 温度特性在系统中的影响： 电缆的斜率和损耗还与环境的温度有关

16、。我们 用一个温度系数参数来描述电缆的这种温度特性。 一般电缆的温度系数是 0.2%/C0,0.2%/C0,即温度增加一度， 损耗将增加0.2%0.2%。在我国的大部分地区， 气温对电 缆所造成的损耗变化量为 土 5%5%当电缆网较长时， 电缆的温度特性所造成的影响就不容忽视。 2.1.52.1.5 阻抗特性在系统中的影响： 常用的 CATCAT 诡缆其标称特性阻抗均为 75 Q , 75 Q , 当电缆因受长期的自身重量、风压负荷等作用使其 机械特性变差时，电缆的特性阻抗将会发生变化， 其结果使网络的反射损耗变小，严重时使图像产生 重影现象。在网络的铺设施工中，我们常对电缆的 弯曲程度和绑扎

17、工艺都有一定的要求，其目的就是 防止因为施工不当造成电缆的机械性能变差，使电 缆的特性阻抗变值，从而使网络的反射损耗指标变 差。 2.22.2 放大器的作用： 补偿信号在传输过程因传输媒介引起的损耗 （如同轴电缆、分支分配器、光纤等无源器件 ） 14 2.2.12.2.1 放大器的增益 为了保证 CTBCTB 的指标正常，必须要降低放大器 的输出电平，一般来说电平下降 1db, CTB1db, CTB 的指标 可提升2 db2 db。而放大器的输入电平则是由 C/NC/N来决 定的，这些指标都和网络中所用的放大器台数 N N 有 关。把输入电平和输出电平及放大器台数 N N 的关系 画成曲线，

18、就形成一个 V V 字形曲线图，如图 2 2 所示， 图中上下直线之差称为放大器的极限增益。从图 2 2 可见，随着台数N N的增加，放大器的极限增益也将 减少，即放大器的增益不能高于极限增益，否则将 会不能满足指标的要求。对某一个 N N 来讲就有一个 极限增益以之对应，因此，正确选择放大器的增益 是很重要的。15 1 231 23 4 45 IO5 IO 图2 2 当两种放大器的增益不同(如一个为 35db, 35db, 一 个为 27db)27db)但其最大输出电平和噪声系数相等时， 如某CATCAT 麻统使用增益为 35db35db 的放大器串接数为 1010 个，那么同样一个系统，使

19、用增益为 27db27db 的放 大器，其串接数为则为 1313 个。在两个系统的 CTB CTB 相等下，那么后者的 C/NC/N将得到改善，其改善值为： 3535- -2727- -20(lg1320(lg13- -lg10)=5.8dblg10)=5.8db ，如果在 C/N C/N 相等的 情况下，那么 CTBCTB 指标可改善 5.8*2=11.6db5.8*2=11.6db。从以 上分析可见，采用低增益的放大器对一般系统特性 的改善有一定作用。那么是不是放大器的增益越低 越好呢？回答是否定的。当干线放大器的增益降至 8db8db 以下时，C/NC/N 和CTBCTB 都将会变坏，因

20、为此时串 接的放大器数增多，CTBCTB 将16 由于 20lgN20lgN 的增加而变 坏；C/NC/N 也因为 10lgN10lgN 的增加而变差。另外，如果 增益低，对于同一输出电平，在输入端输入的信号 值要求变高，各级放大器也因此而容易产生非线性 失真。为此，当线路较长时，干线放大器增益选取 在 27db27db 左右较为合适。 2.2.22.2.2 放大器的工作方式 在 CATVICATVI 络中放大器的幅频特性必须与电缆 传输特性相关，为此，放大器主要有如下三种工作 方式。 、使干线放大器的输入信号电平与频率无关 （即输入信号是平坦的），输出信号电平补偿电缆 的衰减变化值，即输出信

21、号的正斜率（高低端输出 电平差为正值）刚好补偿电缆所产生的负斜率（高 低端输出电平差为负值），该方式称为输出全倾斜 方式。如图 3 a3 a 、使干线放大器的输出信号电平与频率无关 （即输出信号是平坦的），放大器的增益补偿电缆 的衰减变化值（即放大器所产生的正斜率刚好补偿 电缆所产生的负斜率），该方式称为平坦输出方式。 如图 3 3 b b 、介于上述两者之间的方式，称为半倾斜输 出方式。如图 3c3c 17 工作于全倾斜方式的放大器出现在早期，这种放大 器将整个传输频率范围分为高低两个通道分别进 行放大，高端通道增益比低端通道高，现在已经很 少米用。 工作于平坦输出方式的放大器是使用均衡与

22、具有平坦特性的放大器组合在一起的，这种工作方 式由于输入到放大模块的信号是平坦的，所以对改 善非线失真有好处，但要使用大均衡量的均衡器， 所以多使用在 450MH450MH及以下的 CATCAT 麻统。 现在的放大器由于其工作的最高频率达 750MH750MH 虚至860MHZ860MHZ 所以无论是干线放大器、延 长放大器，基本上都采用半倾斜输出方式。这种放 大器通常由两块以上的放大模块所组成，它内部设 谿了两个均衡器，一个是输入18 均衡器，它的作用是 保证输入到第一块放大模块的信号是平坦的；一个 是级间均衡器，它使输出信号产生我们所需要的斜 率。放大器工作方式的选择并非是随意的。例如放

23、大器在设计时确定为平坦输出工作方式，如在实际 应用中，该放大器不是谿于平坦输出状态下工作， 而是在半倾斜输出方式下工作，这样在调试时势必 通过加大放大器输入端的均衡器的均衡量来达到 半倾斜输出方式，这将会导致低端信号的 C/C/N N 严重 劣化。 2.2.32.2.3 放大器的增益控制功能 放大器对电平的波动控制方式有：手动控制 （MGCMGC、自动增益控制（AGCAGC、自动电平控制（ALQALQ、 自动斜率控制（ASCASC。手动控制由手动控制增益 及均衡所组成，控制单元可以是机械的也可以是电 调的，这种控制方式的放大器多用在网路较短的网 络上。当网络较长时，由于电缆的温度特性影响， 用

24、户端的信号电平将会有较大的变化，这是不容许 的，为此必须要采用具 AGCCAGCC 空制的放大器，这类放 大器是将工作频带内，靠近中间点的频道载波作为 参考导频，来控制放大器的增益，从而稳定放大器 的输出电平。但是从电缆的温度特性可知，当温度 变化时不只是19 信号的电平会发生变化，信号的斜率 也会发生变化，为此引入了自动斜率控制（ ASAS。， 通常将既有 AGgAGg 能又具有 ASCftASCft 能的称为自动电 平控制（ALQ , ALCALQ , ALC 常采用如下两种方式： 、用检温器，如使用热敏电阻或热敏半导体 等温感元件取出温度的变化量来控制放大器的斜 率和增益。 、采用二个频

25、率的导频信号，一个作 AGCAGC 空 制，而另一个作 ASCASC 控制。通常用低导频作ASC可 采用我国标准频道 1 1 或 3 3 的载频）；用高导频信号 作 AGaAGa 可选标准频道 4242 频的载频），这样使高端 电平牢牢钳位不变，ASCASC以此作为参考电平通过其 控制使低导频点与高导频点的相对电平保持在最 佳值。 第一种的办法控制精度不高，但电路简单；第 二种方法控制精度很高，但电路较复杂。通常高档 的放大器均用第二种方法。2.2.42.2.4 放大器的供电 20 放大器的供电电压一般有两种：一种是交流 220V220V 供电，属于市电供电方式；一种是交流60V60V供 电，

26、属于线路供电方式。 市电供电方式的放大器其电源电路结构是：变 压器+桥式整流+简单的稳压电路所组成。它对市电 电压变化的适应能力较差，在 土 1010 泌围内，当市 电电压波动较大时会出现交流声调制指标下降，造 成 50HZ50HZ 或 100HZ100HZ 的干扰，反映在电视屏幕上是一 条上下滚动的黑带（50HZ50HZ 干扰或两条黑带（100HZ100HZ） 干扰。 线路供电方式的放大器其电源电路一般是采 用开关式稳压电源，其电路结构是利用一个振荡 器，产生几十KHZKHZ 的振荡信号，经放大、稳压、整 流处理后，产生放大器所需的工作电压。这种电源 电路稳压范围宽，当外电源在 35V35V

27、-90V90V 变化时都 能输出稳定的工作电压，所以现在大多主干放大器 或延长放大器都使用这种电源电路。 在线路供电方式中，我们在线路上还需安装供 电器和电源插入器。供电器是供给放大器电源的一 个设备，此设备实际上是一个铁磁式的交流稳压21 器，输入市电 220V220V 的交流电压后，在其输出端将 输出稳定的 60V60V 交流电压。电源插入器是供电器与 线路间的接口器件。 2.2.52.2.5 放大器的几项重要参数 、放大器的最大输出电平：此参数的意义是 指放大器在满负荷（对于 750MH750MH 帝统为 7878 个 PAL PAL 频道）时，放大器在一定的失真指标下所输出的上 限电平

28、。 、放大器的噪声系数：由于放大器是一个有 源器件，自身也必会产生噪声，放大器在对信号进 行放大的同时也将噪声叠加到输出端，这样输出信 号的载噪比必然低于输入信号的载噪比，噪声系数 是输入载噪比和输出载噪比的比值。 、CTB CSOCTB CSO 这两个参数都是放大器的失 真参数。CTBCTB 尔为组合三次失真，CSOCSO 尔为组合二 次失真，它反映了满负荷下放大器在最大输出电平 时所产生的失真状况。 、增益：放大器对信号的放大能力。 以上几个参数在进行 CATWCATW 络设计和调试时 都必不可少。 2.2.62.2.6 放大器的放大模块 22 现在的 CATVKCATVK 大器内部都使用

29、了放大模块， 一般放大模块有三种：普通放大模块、功率倍增输 出放大模块、四倍增功率输出放大模块。这些模块 内部的放大电路均采用推挽型放大电路，这种电路 能减少谐波失真，特别是二次失真。所以在进行系 统设计时，我们只考虑 CTBCTB 指标就行了，只要 CTB CTB 指标达到了，CSCS。旨标也就达到了。功率倍增型是 并联了两个或四个推挽电路同时工作，采用这种模 块的放大器在同样的失真指标下，输出电平可提高 3db 3db 或 6db6db。 2.2.72.2.7 反向放大通道 由于多功能业务开展的需要，现在的放大器都 设有反向通道，反向通道常采用手动增益控制，手 动斜率控制电路和放大模块组成

30、，可根据系统是否 需要反向功能而选择。反向放大器带宽根据双向分 割频率分 3 3 种：低分割（5 5- -30MHZ30MHZ）、中分割（5 5- -42MH42MH。 和高分割（5 5- -65MH65MH。 2.2.82.2.8 放大器的应用总结 CATCAT 俩 络中放大器的主要作用是补偿电缆对 传输信号所造成的损耗，根据电缆的传输特性和温 度特性，放大器内设谿了自动增益控制电路 （AGCAGC、 自动斜率控制电路（ASCASC 和温度补偿电路。放大 器的输入电平大小由载噪比（C/NC/N）指标来确定， 放大器的输出电平则由组合三次失23 真（ CTBCTB 指标 来确定，放大器的增益则

31、由串接的级数来定。 放大器的工作方式有输出全倾斜方式、平坦输 出方式、半倾斜输出方式三种，现在大多数主干放 大器都是半倾斜输出方式的，而楼层放大器多是平 坦输出方式的。 放大器的调整主要包括两个方面，一是电平的 调整，二是均衡的调整。一般是先调整斜率再调整 电平。如果放大器采用导频控制模块（ ALAL。则要 合理选取高低端的导频信号，一般来说低端的导频 信号是利用低端信号的视频载波频率，高端的导频 信号是利用高端信号的视频载波频率。如果放大器 采用温度补偿模块则要注意该模块所标定的温度 补偿范围和该模块的控制量，然后根据这两个参数 设谿好余量值以便调试。 3.3.光纤传输系统 光纤即为光导纤维

32、的简称。光纤通讯是以光波为载 频，以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。光纤 通讯之所以在最近短短的二十年中能得以迅猛的 发展，是由于它具有以下的突出优点而决定： 3.1.13.1.1 传输频带宽、通讯容量大 光载波频率为 5 X 1014MHz5 X 1014MHz 光纤的带宽为几千 兆赫24 兹甚至更高 3.1.23.1.2 信号损耗低 目前的实用光纤均采用纯净度很高的石英 (SiO2)(SiO2)材料，在光波长为 1550nm1550nm 附近，衰减可 减至0.2dB/KM,0.2dB/KM,已接近理论极限。因此，它的中继 距离可以很远。 3.1.33.1.3 不受电磁波干扰 因为光纤为非

33、金属的介质材料，因此它不受电 磁波的干扰。 3.13.1.4.4 线径细、重量轻 由于光纤的直径很小，只有 0.1mm0.1mm 左右，因此 制成光缆后，直径要比电缆细，而且重量也轻。因 此，便于制造多芯光缆。 3.1.53.1.5 资源丰富 光纤通讯除了上述优点之外，还有抗化学腐蚀 等特点。当然，光纤本身也有缺点，如光纤质地脆、 机械强度低；要求比较好的切断、连接技术；分路、 耦合比较麻烦等。 3.2光纤的分类 25 3.2.13.2.1 按照传输模式来划分 光纤中传播的模式就是光纤中存在的电磁波场场 型，或者说是光场场形(HRHR。各种场形都是光波 导中经过多次的反射和干涉的结果。各种模式

34、是不 连续的离散的。由于驻波才能在光纤中稳定的存 在，它的存在反映在光纤横截面上就是各种形状的 光场，即各种光斑。若是一个光斑，我们称这种光 纤为单模光纤，若为两个以上光斑，我们称之为多 模光纤。 单模光纤(SingleSingle- -Mode )Mode )单模光纤只传输主 模，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于 完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很 宽因而适用与大容量，长距离的光纤通迅。单模光 纤使用的光波长为 1310nm1310nm 或1550n1550n 作 如图 1 1 单模 纤光线轨迹图。 多模光纤(MultiMulti- -Mode ) Mode ) 在一定的工作

35、波长 下(850nm/1(850nm/1300nm),300nm),有多个模式在光纤中传输， 这种光纤称之为多模光纤。 由于色散或像差，因此, 这种光纤的传输性能较差频带比较窄，传输容量也 比较小，距离比较短。如图 1 1 多模光纤光线轨迹图。 图 1 1 单模/ /多模光纤光轨迹图 26 网捋 多扈耕 3.2.23.2.2 按照纤芯直径来划分 50/125 50/125 (而)缓变型多模光纤 62.5/125 62.5/125 (曲)缓变增强型多光纤 8.3/125 8.3/125 (两缓变型单模光纤 备注：50/62.5/8.350/62.5/8.3 m m均为光纤光芯直径 数，125(

36、p m125( p m 均为光纤玻璃包层的直径数27 3.2.33.2.3 按照光纤芯的折射率分布来划分 阶越型光纤(Step index fiber Step index fiber )，简称 SIF ;SIF ; 梯度型光纤(Graded index fiber Graded index fiber )，简称 GIF;GIF; 环形光纤(ring fiber );ring fiber ); W W 形光纤 备注：50/62.5/8.350/62.5/8.3 m m均为光纤的光芯直 径数，125 ( p125 ( p。均为光纤玻璃包层的直径数。 3.3.3.3.光缆 图 2 2 光缆结构示意

37、图单光芯光缆结构图 多光芯光缆结构图 PVC外套 加强层 冲层 M 纤芯 PVC外套 绝绿商火层 防水凝胶 多芯光纤 中心支柱 28 点对点光纤传输系统是通过光缆进行连接。光 缆可包含 1 1 根光纤 （有时称单纤） 或 2 2 根光纤 （有 时称双纤） ，或者甚至更多（4848 纤、10001000 纤）图 2 2 光缆结构示意图 3.4.3.4.光纤辅助器件 光纤配线架（HousingHousing）用于室内光纤网络配线 系统。 光纤活动连接器（Connector Connector ）用于各类光纤设 备（如光端机等）与光纤之间的连接。 光纤适配器和 衰减器 （AdaptorandAtte

38、nuator AdaptorandAttenuator ）光纤适配器用于各类光 纤设备与光纤连接方式的转换。光纤衰减器用于对 输入光功率的衰减，避免了由于输入光功率超强而 使光接收机产生的失真。（对于光端机，无需用衰 减器） 光分路器（CouplerCoupler）适用于将一根光纤信号分 解为多路光信号输出（如：计算机网络、CATCAT 麻统）。 光波分复用器（WDMWDM 用于光路中不同波长的 光的分离或混合。 三.CATV系统防护与安全： 1.11.1 雷电的破坏及影响 29 雷电是一种大气中的放电现象，常常使有线电 视设备严重损坏，在 CATVSCATVS 统中，防雷设计是一 项十分重要

39、的工作，而在实际工程当中，防雷并没 有引起技术人员的足够重视，一旦遭到雷击，没有 良好防雷措施的系统就会遭到严重破坏，甚至瘫 痪。对于干线较长的大系统，防雷设计更是刻不容 缓的大事，本文从雷击的产生机理以及雷电的分布 规律阐述雷电，以期读者对雷击有一个整体的认 识，进而阐述防雷的措施以及 CATVHCATVH 材的抗雷击 性能。 雷击主要有两种： 直未雷”和 感应雷”。直击 雷只有雷击率的 10 10 %左右，危害范围一般较小， 可使用避雷针、避雷线和避雷网来防避，危害大得 多的 感应雷”占雷击率近 90%90%，危害范围甚广， CATCAT 娣统的电子设备受雷击损环， 主要是感应雷造 成的。

40、直击雷是带电云层和大地之间放电造成的， 在形成雷云的过程中某些云积累起正电荷的雳云 接近到一定程度时，发生讯猛的放电。出现耀眼的 闪光。当雷云很低，周围又没有异性电荷的雷云时， 就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，形成带 电云层向地面或者建筑物放电；放电电流可达到几 十甚至几百千安，放电时间为 50 50 100 100 pS,这种放 电就是直击雷，直击雷对建筑物和人、畜安全危害 甚大。安装于30 避雷针后，CATVSCATVS 统的电子设备即使 在其保护范围之内，仍然可能遭雷击而受损，大多 数都是烧保险丝、电源变压器。整流元件，三端稳 压器，严重的还可能损坏集成电路等元件，这说明 雷击不是

41、从天线引人的，而是从电源线引入的，可 见避雷针虽保护了建筑物，却保护不了谿于其内的 CATVfeCATVfe 子设备，这是感应雷造成的。 感应雷电静电感应和雷电流产生的电磁感应 两种原因所引起的，当带电的云层（雷云）靠近输 电线路时，会在它们上面感应出异性电荷，这些异 性电荷被雷云电荷束缚着。当雷云对附近的目标或 接闪器（避雷针是最早、最常用的接闪器）放电时, 其电荷迅速中和，而输电线路上束缚的电荷便为自 由电荷，形成局部感应高电位。这种感应高电位发 生在低压架空线路时亦可达 100KV;100KV;在电信线路上 可达 40 40 - - 60KV60KV。而且它可以沿着线路传入电子设 备，造

42、成损害。雷击后巨大的雷电流在周围空间产 生交变磁场，由于电磁感应使附近设备感应出高电 压，从而使设备损坏。 我国雷电的分布规律是：通常热而潮湿的地区 比冷而干燥的地区雷电多，同时雷电的频数是随着 地理纬度的减小而增加，即越接近赤道频数越高， 具体说来有华南西南长江流域华北东北 西北，除此之外，雷电的频数随地域而变，即： 山区平原沙漠，陆地湖海，每年雷电的高峰 都在 7 7、8 8 月份，活动的时间大都在31 1414- -2222 时之间。 一个地区有无雷电是由气象条件所决定的，但具体 的落雷点则受当地条件的影响较大。 地形的影响， 通常山的东坡、南坡落雷的几率多于山的西。 北坡, 山中平地的

43、落雷几率大于峡谷，湖海边落雷的几率 很小，但湖海如有山岳则靠水的一面山坡落雷几率 较多；风口或顺风的河谷容易落雷。 地面物的影 响，空旷地中的孤立建筑物和建筑物群中高耸的建 筑物易受雷击，金属结构的屋顶、塔架易受雷击， 屋旁大树、接收天线、山区输电线等易受雷击，这 是因为这些地面物吉利于雷云与大地建立良好的 放电通道。地质的影响，土壤、电阻率相对值小 而电荷相对积聚快的地方容易落雷，有大片土壤电 阻较大时，局部土壤电阻率小的地方易落雷；土壤 电阻率小的山坡或土山易落雷；土里有导电矿藏的 地区易落雷；地下水位高或有矿泉的地区易落雷。 对于系统的防雷最有利的措施是系统有良好 的接地，良好接地不仅能

44、及早的泄掉感应雷产生的 电压，同时也可泄掉由于设备漏电而产生的对地电 压，达到保护设备和人身安全的目的，具体的系统 防雷也是从接地开始的。与此同时，在需要的地方 按装避雷外、避雷器，但是选用器材的抗雷击性能 也不忽视，在选用器材时，考查器材的抗雷击性能 也是重要的一环。目前，我国大量生产和使用避雷 器，有以电工碳化硅阀片为基本兀件32 的各种阀式避 雷器；有以氧化锌阀片为基本元件的氧化锌避雷 器，氧化锌避雷器较之阀式避雷器具有动作迅速、 通流容量大、残压低、无续流、结构简单、可靠性 高、寿命长、维护简便等优点。下面重点讲述氧化 锌避雷器，氧化锌压敏避雷器对感应雷及雷电波入 侵的防止是有效的。其

45、工作原理是其伏安特性的非 线性。正常电压时，避雷器呈高阻状态，只有很小 的泄漏电流（吟数量级），功率损耗很小，当线路 中出现过压时，避雷器呈低阻状态（时间效应为 1010- -9 9 数量级）过电压以放电电流的形式通过避雷器 流入大地，过电压被抑制下来，浪涌电压过后，线 路电压恢复正常时，避雷器又呈高阻绝缘状态，因 此避雷器必须有良好的接地装谿与之配合，避雷器 的伏安特性如下图所示： 其中：i i 一雷电放电电流: VimA VimA 一泄漏电流为 lmAlmA 时电压，VI VI 一放电电压， Ve Ve 一浪涌雷电电压。 雷电过电压的电流是一种很快上升到峰值，然 后较慢下降的脉冲，其时间量

46、值为 1010- -6S6S 数量级， 国家的通用标准是 8/20 0,8/20 0,即用 8 8 面的时间上升 到峰值，然后用 20 20 MS的时间下降到半峰值，而氧 化锌避雷器的响应时间为 1010- -9 9 数量级，因而响应 时间是来得及的，其次是幅值问题，有线电视的供 电电源经过电力系统的多级避雷，因而雷电脉冲电 流大于 5KA5KA 的概率不会大干 15%,15%,只要选择通流容 量为5KA5KA的避雷器，其残压也是设备能够承受的， 33 加上合乎要求的接地就会达到避雷的效果。 1.21.2 天线的防雷接地。 有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑 物的顶端，应把所有的接收天线，

47、包括卫星接收无 线的接地焊在一起，接天线的竖杆（架）上应装设 避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保 护，安装独立的避雷钟时，由于单根避雷针的保护 范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，所以避雷外高于 天线顶端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与 天线之间的最小水平间距应大于 3M3M 建筑物已有防 雷接地系统时避雷针和天线竖杆的接地应与建筑 物的防雷接地系统共地连接；建筑物无专门的防雷 接地可利用时，应设谿专门的接地装谿，从接闪器 至接地装谿采用两根引下线，从不同的方位以最短 的距离沿建筑物引下，其接地电阻应小于 4 4 欧姆, 无论是新制作的接地统还是原建筑的接地线，接地 电阻都应小于4 4欧

48、姆，除天线应有良好的避雷的接 地外，还应采取如下措施： 算线输出端应安装专 用 CATVCATV 呆安器；天线输出电缆按接地要求接地； 使用装有气体放电管及快速反应保护二级管的天 线放大器或频道放大器。 1.31.3 前端设备的防雷接地。 34 如果在前端附近发生雷击，则会在机房内的金 属机箱和外壳上感应出高电压，危及设备及人身安 全。前端设备的电源漏电也会危及人员的安全，因 此，对机房内的所有设备，输入、输出电缆的屏蔽 层，金属管道等都需要接地，不能与层顶天线的接 地接在一起，设备接地与房屋避雷针接地及工频交 流供电系统的接地应在总接地处连接在一起。系统 内的电气设备接地装谿和埋地金属管道应

49、与防雷 接地装谿相连，不相连时两者的距离应大于 3 3 米, 机房内接地母线表面应完整，并无明显锤痕以及残 余焊剂渣；铜带母线应光滑无毛刺。绝缘线的老化 层不应有老化龟裂现象。一些前端设备如调制器， 接收机等没有过压保护，而只有过流保护，一旦有 雷击物往会出现电源烧坏而保险不断的情况，针对 此种情况应在总电源处加装避雷器，以更好的保护 前端设备。 1.41.4 干线和分配系统的防雷接地。 敷设于空旷地区的地下电缆，当所在地区年 雷暴天数大于 2020 天及土壤电阻率大于 100100 欧姆时， 电缆的屏蔽层或金属护套应每隔 2KM2KM 左右接地一 次。架空电缆的屏蔽层及金属护套、钢纹吊线每

50、隔 250M250M 左右接地一次，在电缆分线箱处的架空电 缆金属护套，屏蔽层及钢绞线应与电缆分线精会用 接地装谿。埋设于空旷地区地35 下电缆，其屏蔽层和 护套，应每隔2Km2Km左右接地一次，以防止感应电的 影响。电缆进入建筑物时，在靠近建筑物的地方， 应将电缆的外导电屏蔽层接地，架空电缆直接引入 时，在入户处应增设避雷器，并将电缆外导体接到 电气设备的接地装谿上，电缆直接埋地引入时，应 在入户端将电缆金属外皮与接地装谿相连。 不要 直接在两建筑物屋顶之间敷设电缆，可将电缆沿墙 降至防雷保护区以内，并不得防碍车辆的运行，吊 线应作接地处理。系统中设备的输入输出端应有 气体放电保护管，220V220V 供电的放大器的电源端应有 过压保护装谿，目前市面上的放大器鱼龙混杂，为 了降低成本，甚至省去了防过压措施，如输入输出 瑞元气体过压放电管，220V220V供电的放大器电源端只 有过流保护，而无过压保护，在选用干线器材时， 应把防过压保护作为一个重要的前提条件来考虑。 CATVKCATVK 统中的同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用 的镀锌铁线都有良好的接