有线电视技术之传输系统

第四章传输系统

干线传输系统是有线电视系统的重要子系统，它位于前端和分配系统之间，其作用是将前端系统输出的各种信号不失真地稳定地传输给分配系统。干线传输系统由传输媒介组成，目前常见的传输媒介有：同轴电缆，微波，光缆以及多种混合型。第一节同轴电缆传输系统一、同轴电缆传输系统的构成采用同轴电缆做传输媒介的有线电视系统，其干线传输系统一般采用树枝形网络结构。树枝形网络结构类似于树的形状，树干是系统中的干线部分，树枝即分支出的支线、分配线部分。如图4.1所示。图4.1树枝型网络结构二、常用同轴电缆

(一)同轴电缆的结构和特性同轴电缆由同轴结构的内外导体构成，具体分内导体、绝缘介质、外导体和护套（保护层）四部分，绝缘介质使内、外导体绝缘且保持轴心重合。如图4.2所示。图4.2同轴电缆结构图同轴电缆的主要技术指标如下：1.特性阻抗同轴电缆的特性阻抗与外导体直径、内导体直径和绝缘介质的相对介电常数有关，有线电视系统采用75Ω特性阻抗的同轴电缆。2.衰减常数射频信号在同轴电缆中传输时的损耗与同轴电缆的结构尺寸、介电常数、工作频率有关。衰减常数（）表示单位长度（如100m）电缆对射频信号衰减的分贝数，以dB/100m表示。3.温度系数温度系数表示一年四季温度变化对同轴电缆损耗值的影响。温度增加，电缆损耗增加；温度降低，电缆损耗减小。温度系数定义为温度每升高1℃，电缆对信号衰减增加的百分数。比如，温度系数为0.2(dB)％/℃表示温度每升高1℃，电缆衰减值在原基础上增加0.2%。如果温度变化±25℃，电缆衰减值在原基础上变化±25×0.2%=±5％(电缆衰减值)(dB)。4.回路电阻回路电阻（也称环路电阻）是指单位长度（如km）内导体与外导体形成的回路的电阻值（通常以Ω/km表示），由于干线放大器是经电缆馈电的，电流经过内导体到达放大器（作为电源的负载），再由放大器经过外导体返回电源，形成一个回路，当需要确定由电源到任一电源负载的电压降时，就要考虑回路电阻的影响。5.屏蔽特性屏蔽特性以屏蔽衰减（dB）表示，dB数越大表明电缆的屏蔽性能越好。电缆的屏蔽特性好，不但可防止周围环境中的电磁干扰影响本系统，也可防止电缆的传输信号泄漏而干扰其他设备。一般来说，金属管状的外导体具有最好的屏蔽特性，采用双层铝塑带和金属网也能获得较好的屏蔽效果。现在为了发展有线电视宽带综合业务网，生产了具有四层屏蔽的接入网同轴电缆，其屏蔽特性很好。教材表4-1列出了国产四层屏蔽接入网同轴电缆的技术参数。6.最小弯曲半径国内外生产的各种同轴电缆，最小弯曲半径别很大，一般在电缆产品说明书上都会标明。在安装时特别要注意指标，如果电缆某外弯曲程度太大或被夹扁，特性阻抗就不均匀，将会使该处的驻波比增大，产生反射。因此电缆弯曲时，一定要按照产品给定的最小弯曲半径，对于未标明最小弯曲半径的电缆，其半径一般应为电缆直径的6~10倍。教材表4-2中列出了国内外部分同轴电缆主要技术指标，供读者参考。75-5、75-7主要用于分配网；75-9、75-12主要用于支线及分配线；干线传输应使用75-12以上的电缆。

(二)有线电视系统对同轴电缆的要求1.频率特性要平坦2.电缆损耗要小3.传输稳定性要好4.屏蔽特性要好5.回路电阻要小6.电缆的防水性能要好7.机械性能三、干线放大器由于同轴电缆对电视信号的衰减程度与所传输的信号频率的平方根成正比。因此，电缆的衰耗-频率曲线是倾斜的。要在整个工作频段内取得平坦的响应特性，必须对电缆衰减的频率特性予以适当的补偿。补偿方法有两种：一种是把放大器增益-频率曲线设计成与电缆衰耗-频率曲线互补，即放大器对低频端放大量小而对高频端放大量大。另一种方法是设计一个均衡器，使其较多地衰减低频端电平而较少地衰减高频端电平，再在均衡器的输出端设置一个具有平坦特性的放大器，即可将信号电平恢复到原来的水平。干线放大器的主要作用是以其对信号的放大量（增益）来抵消传输媒介（电缆）对信号的衰减量。因此在有线电视系统中，放大器的配置是以放大器的增益与电缆的损耗来决定的。这里面当然要包括均衡器部分。(一一)均均衡衡器器均衡衡器器的的图图形形符符号号如如图图4.3所所示示。。(a)固固定定均均衡衡器器(b)可可变变均均衡衡器器图4.3均均衡衡器器1.均均衡衡器器的的分分类类均衡衡器器可可按按工工作作频频带带分分类类，，有有V段段，，U段段和和邻邻频频用用三三类类，，使使用用时时只只有有在在这这些些频频率率范范围围内内，，均均衡衡器器才才具具有有相相应应的的补补偿偿作作用用。。在某某一一频频带带内内工工作作的的均均衡衡器器又又有有固固定定均均衡衡器器和和可可变变均均衡衡器器。。固固定定均均衡衡器器是是指指均均衡衡量量固固定定，，可可变变均均衡衡器器指指均均衡衡量量在在一一定定范范围围内内可可变变。。有有线线电电视视系系统统中中使使用用较较多多的的是是固固定定均均衡衡器器。。均均衡衡器器可可以以独独立立的的形形式式外外接接在在放放大大器器的的输输入入端端(或或输输出出端端)，，也也可可以以插插片片形形式式安安装装于于放放大大器器内内部部，，成成为为放放大大器器的的一一部部分分。。为为了了适适应应放放大大器器的的集集中中供供电电，，多多数数均均衡衡器器是是过过流流型型的的。。2.均均衡衡器器的的主主要要技技术术参参数数均衡衡器器常常用用插插入入损损耗耗，，均均衡衡值值，，均均衡衡偏偏差差，，反反射射损损耗耗，，载载流流量量等等项项指指标标来来衡衡量量其其性性能能。。(1)插插入入损损耗耗。。在在工工作作频频带带的的上上限限频频率率处处，，均均衡衡器器输输入入功功率率与与输输出出功功率率分分贝贝数数之之差差即即为为插插入入损损耗耗。。国国标标规规定定：：VHF频频段段插插入入损损耗耗≤≤1.5dB，，UHF频频段段插插入入损损耗耗≤≤2dB。。(2)均均衡衡值值。。均均衡衡值值有有两两种种表表示示方方法法：：一一种种是是均均衡衡量量，，一一种种是是当当量量均均衡衡值值。。各各生生产产厂厂家家的的表表示示方方法法不不同同，，在在选选用用时时必必须须注注意意。。均衡衡量量为为工工作作频频带带内内下下限限频频率率与与上上限限频频率率点点间间衰衰减减量量之之差差，，采采用用不不同同的的均均衡衡量量，，可可以以补补偿偿不不同同长长度度电电缆缆的的损损耗耗。。当量量均均衡衡值值是是放放大大器器级级间间的的电电缆缆长长度度在在工工作作频频带带的的上上限限频频率率处处的的衰衰耗耗分分贝贝数数。。均衡衡量量和和当当量量均均衡衡值值有有如如下下关关系系：：式中中，，E———均均衡衡量量；；Ed———当当量量均均衡衡值值；；fL———下下限限频频率率；；fH———上上限限频频率率。。(3)均均衡偏偏差。均均衡偏差差为工作作频带内内规定频频率点均均衡值与与理论均均衡值的的差，均均衡偏差差值越小小，补偿偿的效果果越好。。国标规规定为±±0.5~±1dB。。(4)反反射损损耗。它它是衡量量均衡器器输入端端和输出出端匹配配程度的的指标。。反射损损耗值越越大，端端口的阻阻抗匹配配越好。。国标规规定，VHF频频段反射射损耗≥≥16dB，UHF频频段反射射损耗≥≥10dB。(5)载载流量量。在采采用集中中供电方方式的有有线电视视系统中中，均衡衡器应能能为后续续放大器器提供供供电通路路，也就就是要能能过流，，其载流流量有：：1A，，2A，，4A，，6A，，10A等。若若均衡器器是专为为放大器器配接使使用的，，则不需需载流量量要求。。(二)干干线放放大器干线放大大器，桥桥接放大大器及双双向放大大器的图图形符号号如图4.4所所示。(a)放放大器器(b)桥接接放大器器(c)双双向放放大器图4.4常常用放大大器符号号1.干干线放大大器的特特点干线放大大器主要要用于干干线传输输系统，，由于工工作性质质和环境境的要求求，干线线放大器器具有如如下特点点。(1)增增益可可调。一一般来说说，在干干线中有有几台或或几十台台放大器器级联工工作。原原则上，，放大器器的增益益正好等等于两台台放大器器之间的的连接电电缆的损损耗。即即对传输输干线来来说，输输出信号号电平应应该等于于输入电电平，也也就是所所谓的““0”增增益。如如果放大大器的增增益大于于电缆损损耗，则则通过系系统的信信号电平平将逐级级增大，，最终将将导致系系统中某某一级放放大器因因过载而而发生信信号失真真、交调调等现象象。倘若若放大器器的增益益小于电电缆损耗耗，则通通过系统统的信号号电平将将逐级变变低，这这将最终终导致在在系统中中某一级级载噪比比不合格格。为此此，对干干线放大大器提出出了增益益可调的的要求。。(2)斜斜率补补偿。电电缆对传传输信号号的衰耗耗与频率率呈一斜斜率直线线，放大大器若补补偿电缆缆损耗，，也包括括斜率补补偿。因因此，要要求放大大器的幅幅频特性性曲线的的斜率正正好与电电缆的衰衰耗相反反，或者者通过插插入均衡衡器件。。(3)自自动增增益控制制。为了了适应长长距离电电缆传输输的需要要，要求求干线放放大器具具有自动动增益控控制(AGC)功能，，有的还还具有自自动斜率率控制(ASC)功能能，两者者兼有的的又称自自动增益益斜率控控制(AGSC)或自自动电平平控制(ALC)。这这种干线线放大器器比较复复杂，一一般用于于大型系系统。对对于传输输干线比比较短的的小型系系统，一一般采用用手动增增益控制制(MGC)的的斜率均均衡，并并加上温温度补偿偿的方法法来实现现增益控控制。(4)双双向功功能。在在具有双双向传输输的有线线电视系系统中，，干线放放大器配配置为双双向放大大器，双双向放大大器中有有双向分分离器以以分别处处理正、、反向信信号。由由于反向向信号的的频率范范围常为为5~30MHz，其其电缆损损耗要小小，因此此反向放放大器的的增益比比正向放放大要低低。(5)适适应室室外工作作环境。。由于干干线放大大器多安安装在室室外，要要求采用用压铸铝铝合金机机盒，能能防水，，耐腐蚀蚀，强度度好，耐耐气候变变化，重重量轻和和导热性性能及避避雷性能能好，工工作寿命命长。(6)桥桥接放放大器。。桥接放放大器是是干线放放大器派派生品种种，干线线桥接放放大器除除放大干干线中的的信号外外，还分分出几路路支线信信号传输输到用户户分配系系统，而而桥接放放大器则则对干线线中的信信号不放放大，仅仅对分出出的几路路信号进进行放大大并送到到用户分分配系统统。2.干干线放大大器的主主要技术术指标(1)标标称输输入电平平。满足足干线放放大器技技术参数数的输入入电平范范围内的的中心点点。(2)标标称增增益。也也称典型型工作增增益，是是在合适适的自动动电平控控制和标标称输入入电平条条件下，，放大器器能得到到的增益益。(3)标标称输输出电平平。在标标称输入入电平和和在标称称增益下下干线放放大器的的输出电电平。(4)带带内平平坦度。。指干线线放大器器传输频频带内最最高、最最低幅频频响应电电平相对对两者平平均电平平的偏差差总量。。要求干干线放大大器的平平坦度达达到±0.25~±0.3dB。(5)载载波交交流声比比(HM)。载载波与寄寄生调幅幅到载波波信号上上的电源源交流峰峰值之比比。用dB表示示。(6)非非线性性失真。。主要包包括CM、CSO、CTB。。干线放放大器产产品说明明书给出出的CTB都在在一定的的频道数数和输出出电平下下测试的的，如果果实际应应用中频频道数与与给定条条件不一一致，应应该进行行修正。。CTBN=CTBT+20lg[(T-1)/(N-1)](4-1)式中，N——实际使使用频道数数；T——测试CTB时的的频道数。。(7)AGC和ASC特性性。AGC特性表示示干线放大大器输出电电平受输入入电平变化化影响的大大小。ASC特性表表示干线放放大器的输输出电平斜斜率受输入入电平斜率率变化影响响的大小。。(8)噪噪声系数NF。干线放放大器的噪噪声系数在在7~10dB范围围内，越小小质量越好好。单台干干线放大器器的载噪比比(C/N)A与与噪声系系数的关系系为：(C/N)A=Si－NF－2.4(dB)(4-2)式中，Si——输入入信号电平平；NF——干线线放大器噪噪声系数；；2.4———传输电路路热噪声。。干线系统的的载噪声比比为(C/N)t=(C/N)A－10lgn(4-3)式中，(C/N)t—n个相同干级级放大器串串接干线系系统的载噪噪比；n—串接放大大器级数。。(9)反反射损耗。。该指标表表示阻抗匹匹配程度。。反射损耗耗不合乎要要求，不但但引起重影影，而且还还会使平坦坦度变差。。(10)最最大输出出电平。有有些干线放放大器给出出的是交调调比为60dB（三三音法测试试）时的最最大输出电电平；有些些则给出在在几十个频频道混合输输入时，在在某个非线线性指标下下（如CM）的最大大输出电平平。XF系列干干线放大器器的工作原原理方框图图见图4.5所示。。图4.5XF系系列干线放放大器的工工作原理方方框图(三)干干线放大器器的集中供供电干线放大器器安装在室室外，通常常采用电缆缆馈电方式式，可以在在前端或干干线中任何何一点对干干线放大器器集中供电电。集中供供电需要增增加电源供供给器、电电源插入器器等设备。。电源供给器器主要由降降压变压器器及稳压、、限流、保保护等电路路构成。它它将市电220V变变换成稳定定的AC60V输出出。电源供供给器输出出的AC60V和前前端输出的的电视信号号经电源插插入器混合合后经过电电缆送到干干线放大器器，由干线线放大器内内的开关电电源转换成成直流电。。集中供电电的方式如如图4-6所示。图4.6集集中供供电示意图图四、干线系系统的设计计与调整干线传输系系统设计的的主要依据据是要求条条件和限制制条件。要要求条件主主要是要满满足技术指指标要求，，如C/N、CM、、CTB等等指标；限限制条件是是指一般应应遵循的设设计原则或或注意事项项，如网络络结构形式式、干线的的布置和路路由选择要要点等。绘绘制干线系系统图，最最后进行验验算与调整整。同轴电缆传传输系统通通常采用树树枝型网络络结构，在在根据整个个系统规模模、用户密密度及其分分布状况，，具体布置置干线电缆缆和路由的的选择时，，首先要考考虑下列原原则要求：：(1)为为使干线传传输系统高高质量、低低损耗的传传输信号，，干线敷设设应尽可能能选择短而而直的路由由，以减少少放大器串串接级数、、节约电缆缆、降低工工程造价。。(2)传传输干线应应远离强电电线路和干干扰源敷设设。电缆与与其他架空空明线线路路共杆架设设时，两线线间垂直距距离应符合合有关规定定的要求。。(3)干干线系统中中可通过分分支放大器器向分配网网络馈送信信号，而尽尽量少用分分配放大器器。(4)干干线放大器器一般应设设置在其增增益刚好抵抵消前一段段电缆损耗耗的位置（（所谓零增增益设计概概念）。干干线分支放放大器的位位置应处于于用户分配配网点的中中心地带，，这样分支支线短而输输出电平高高。(5)传传输干线终终点位置（（即干线末末端）应以以能满足系系统中最远远的分配网网点的电平平需要而定定。(6)在在需要将干干线分成两两路传输时时，可在干干线中接入入分配器，，其位置应应靠近干线线放大器输输出端，远远离下端，，同时要求求分配器以以后的两支支干线的电电缆损耗和和阻抗相等等或匹配，，以减少反反射影响。。(7)高高寒和温度度变化大的的地区以及及为了传输输干线的稳稳定、安全全需要，应应尽可能采采用直埋式式电缆地下下敷设。(一)电电缆干线传传输系统的的设计与计计算某地区有线线电视系统统，服务用用户约5万万，中心前前端位于地地区中心附附近，近期期传输频道道数为28，远期传传输频道数数为40，，采用550MHz邻频系统统，电缆干干线传输系系统由整个个系统分配配指标为：：C／N≥≥47dB（K=0.25）；CM≥52dB(K=0.5)；CTB≥57dB(K=0.5)。设计步骤如如下：1.确定定干线路径径根据该地区区平面图绘绘制从前端端到用户分分配网路由由图，得知知最远干线线传输距离离为5km。选用MC2500型电电缆，其550MHz时衰减减量为5.09dB／100m(20℃)，温温度系数为为0.2%(dB)/℃，，回路电阻阻5.15Ω/km。干线放放大器采用用三皇冠LA5226型，主主要参数见见表4-7。导频频频率可选200～400MHz之间的的任意频道道。2.干线线放大器级级联数n的的确定干线放大器器的级联数数由最长传传输距离D和间距S决定。间距又与放大大器增益和和电缆衰减减量有关。。S＝G／(4-4)式中，G——放大器器增益；——每100m电缆缆衰减量。。S＝26／5.09＝＝5.11即511m。取S＝500m，代入数数n＝D／S，n＝5000／500＝10由此可知，，干级放大大器的级联联数为10。3.干线线载噪比计计算当多台干线线放大器具具有相同型型号或相同同指标时，，可根据下下述公式计计算载噪比比。C／N＝SI－NF－2.4－－10lgn(4-5)式中，Si——放大器器输入电平平；NF——放大大器噪声系系数；2.4———传输线路路热噪声；；n——放大器器级联数。。(1)常常温时（20℃）的的载噪比由式4-5，输入电电平选72dBV，则C／N＝72－7－－2.4－－10lg10＝52.6（（dB）温度对电缆缆衰减的影影响。＝L×0.2％×T(4-6)式中，L——间隔串串接的电缆缆衰减量，，2×S×；0.2％———电缆温温度系数；；T——温度变变化量。考虑到温度度变化为－－20℃～～＋40℃℃，即T＝±30℃℃。＝2×5××5.09×0.002×30＝3.06（dB）(2)高高温时的最最差载噪比比。(C／N)T＝C／／N－(4-7)代入常温时时C／N，，得(C／／N)T≈≈49.54（dB）4.干线线交调比计计算干线交调比比计算在多多台放大器器有相同或或相似指标标，且间距距相等时，可可按下述公公式计算。。CM＝CMa＋2（Sa－So）－20lgn－Clg（N／Na）(4-8)式中，CMa——放大器器的参考CM值；Sa——放大器参参考输出电平平；So——放大器工工作输出电平平；n——放大器级级联数；N——系统传输输频道数；Na——参考频频道数；C——各频道道同步系数，，有C＝20（各频频道信号全同同步），15（各频道道信号不同步步)，10（（各频道信号号全不同步））。从上式可以看看出，放大器器输出降低1dB，交调调比可改善2dB；级联联数越多，则则交调比越差差。此关系在在系统设计、、调试技术指指标中是一个个很重要的关关系。取CMa为57dB，Sa为110dBV，So为98dBV，n为10，C为20，N为40，有：：CM＝57＋＋2（110－98）－－20lg10－20lg（40／／60）＝64.5（dB）考虑到频率响响应积累引起起的电平变化化△S，由于△S＝n／10＋１为为2dB，则则实际交调比比最差情况为为：CMT＝CM－2S(4-9)代入数值，得得CMT＝60.5（dB）上述计算也可可分解为四步步：交调指标按电电平折算。CMs＝CMa＋2（Sa－So）＝57＋２２（110－98））＝81（dB）按频道数折算算。CMn＝CMs－20lg（N／Na）＝81－－（－3.5）＝84.5（dB））干线末端的交交调比。CMe＝CMn－20lgn＝84.5－－20＝64.5（dB）考虑到不平度度影响。S＝n／10＋1＝＝10／10＋１＝2（（dB）CMT＝CMe－2S＝60.5（（dB）5.干线的的CTB计算算干线传输系统统的CTB，，可按下式计计算，也可分分步计算。CTB＝CTBa＋2（（Sa－So）－20lgn－Ｃlg（N／Na）（（4-10）式中，CTBa——放大大器参考CTB值。代入数值，有有：CTB＝57＋2（110－98））－20lg10－20lg（40／60）＝＝58.38（dB））考虑到温度变变化的影响，，在低温时CTB最差情情况为：CTBT＝CTB－2（4-11））代入数值，得得CTBT＝61.4（dB）系统CTB分分布计算与与交调比相似似，也分四步步，读者可参参考CM的分分步计算。6.级间均均衡的计算对干线放大器器选择倾斜方方式为平坦式式输出，级间间距离S为500m，，该段电缆所所需要的均衡衡量△E计算如下：E＝（H－L）×S（4-12））式中，H——电缆在高高频端的衰减减常数；L——电缆在低低频端的衰减减常数。MC2500电缆在50MHz处L=1.48dB/100m；在500MHz处处，H=5.09dB/100m。取L=1.5/100m，H=5.1dB/100m。E=(5.1/100－1.5/100)×500=18(dB)7.干线系系统集中供电电计算集中供电电源源的负载是干干线放大器和和电缆回路电电阻，它所能能带动的干线线放大器台数数，取决于干干线放大器内内开关电源的的输入伏安特特性和电缆回回路电阻的大大小。因此根根据每段电缆缆的回路电阻阻R，每台干级放放大器的平均均耗电电流I、干线放大器器最低输入电电压UL及电源供给器器输出电压Uo；便可计算出出一台电源供供给器能供给给多少台(n)放大器的的电源。n≈2(Uo－UL)/IR（4-13））已知MC2500电缆回回路电阻为5.15Ω/km，每台台放大器间电电缆的回路电电阻为5.15×500=2.58Ω；电源供供给器输出电电压60VAC；每台台放大器平均均耗电电流为为0.5A，，放大器最低低工作电压不不小于26V，代入式（（4-13）），则n=2(60－26)/0.5×2.58≈7计算结果：n≈7，即一台台电源供给器器可供给7台台放大器的电电源；因n是近似值，实实际会低于此此值。但很多多干线放大器器可以由输入入端或输出端端串接馈电（（即向前或向向后供电），，只要电源供供给器功率足足够，选择位位置合理，还还可以提高供供电数量。(二)电缆缆干线传输系系统的验算1.以分配配指标验算本设计例中，，由整个系统统分配的指标标为：C/N≥47dB；CM≥52dB；CTB≥57dB。本干干线系统设计计值在最差情情况为：(C/N)T=49.54dB；CMT=60.5dB；；CTBT=58.38dB。满足足指标要求。。2.干线系系统电平与斜斜率控制验算算由温度变化对对电缆的影响响Δ为±3.06dB；不平平度ΔS为±2dB。。而LA5226放大器器的自动电平平控制能力为为±5dB，，包含在控制制范围之内。。该放大器的的斜率调整可可在0~21dB之间，，而计算的均均衡量ΔE为18dB，，也在调整范范围之内。全部设计验算算完成后，应应将各干线放放大器、电源源供给器的位位置和输入、、输出电平值值，电缆型号号、长度等标标在路由图上上，作为施工工和调试的技技术资料，以以保证系统的的传输质量符符合设计要求求。(三)电缆缆干线传输系系统的调试电缆干线传输输系统的调试试主要有两方方面内容，一一是供电系统统调试；另一一是干线放大大器的调试。。1.供电系系统调试干线放大器采采用集中供电电方式，供电电系统工作不不正常，将使使放大器工作作不正常甚至至不工作，因因此，应使用用万用表或带带馈电测量功功能的场强仪仪测量供电情情况是否正常常。如不正常常，比如断路路，应检查电电源供给器输输出、电源插插入器等是否否正常，排除除故障，保证证供电系统正正常工作。2.干线放放大器调试干线放大器的的调试是传输输系统中最重重要的工作，，主要是按设设计要求，调调其输入输出出电平大小、、斜率补偿和和均衡量。由由于干线放大大器品种繁多多，有些放大大器包含了系系列模块组件件和插片，导导频频率的选选择也有差别别，因此，在在调试之前必必须详细阅读读产品说明书书，按照产品品说明书介绍绍的方法进行行调试。第二节多多路微波传输输系统多路微波传输输系统主要分分两大类，一一类是全向辐辐射的多路微微波分配系统统，称MMDS系统（MMDS———MultichannelMicrowaveDistributionSystem），一一般它是作为为一个本地信信号分配系统统，微波直接接到达用户家家庭或集体接接收点，具有有和无线电视视相似的属性性。MMDS的频率范围围为2.5~2.69GHz，带宽宽为190MHz，在我我国仅能传送送23套电视视节目,目前前国内以MMDS系统为为主，因此本本节将主要介介绍MMDS系统。一、MMDS系统的特点点(一)MMDS系统的的优点(1)建网网速度快，投投资少。MMDS系统建建网迅速，发发展入网快速速灵活，在服服务区内不受受距离地点的的限制。投资资少，可节省省大量电缆、、干线放大器器费用，以传传输13km为例，MMDS系统比比电缆传输节节省50%以以上。在我国国，农村人口口占80%，，在城填郊区区和农村地区区用电缆或光光缆来进行有有线电视的覆覆盖，经济上上显然是不合合算的，同时时在某些特殊殊地区，如海海岛、有河流流或山川阻隔隔的地区，架架设电缆和光光缆也比较困困难，这时采采用MMDS系统将体现现其优越性。。(2)可以以传输加扰电电视信号，与与收费电视兼兼容。(3)中间间环节少，系系统可靠性高高由于MMDS系统只有发发射、接收两两部分，不涉涉及更多的干干线放大器、、供电装置和和电缆连接头头等，中间环环节少，因此此系统的可靠靠性高。(4)维护护费用较低，，人为破坏、、自然灾害影影响小。(二)MMDS系统的的缺点(1)由于于MMDS系系统属于无线线传输，带有有无线传输的的一些通病，，例如，电波波不能被阻挡挡，易受干扰扰、衰落和反反射等因素的的影响，其信信号质量不如如电缆和光缆缆传输那样易易于控制。(2)由于于没有上行系系统，发展为为双向交互式式网络有相当当的困难。(3)在管管理上不如电电缆和光缆传传输那样灵活活。二、MMDS发射系统MMDS发射射机输出功率率、天线增益益、地面特征征及接收设备备的参量都是是决定覆盖范范围的因素。。MMDS的的载频为2500~2686MHz，采用残留留边带调幅技技术（AM－－VSB）。。输出功率1~100W，用全向性性天线时覆盖盖面半径可达达15~80km。MMDS的发发射机主要分分为单频道发发射机和宽带带发射机两类类。宽带发射射机的优点是是简单、廉价价，缺点是每每个频道的发发射功率与频频道数有关，，并且要产生生非线性失真真，频道间要要产生互调、、组合差拍等等干扰，一般般只能用于小小面积的覆盖盖区域。(一)发射射系统MMDS发射射系统一般采采用多频道合合成输出，每每个频道采用用单独的调制制器和单独的的发射机，每每台发射额定定输出功率一一般为10~100W，，其组成框图图如图4.7所示。图4.7MMDS发发射机组成方方框图从图中可见，，电视基带信信号（视频和和音频）经编编码/调制器器，变成标准准的AM-VSB的射频频信号，送到到发射机变频频到2500~2686MHz指定定频道，经功功率放大器放放大、功率合合成由天线发发射。发射系系统各部分的的主要功能如如下：1.编码/调制器编码/调制器器的主要功能能有两项，一一是接收地址址计算机的随随机密码指令令，用不同的的编码方式对对视频、音频频信号进行加加密处理；二二是将输入的的视频、音频频信号经调制制为射频信号号输出。2.发射机机目前，发射机机大致是按低低功率系统、、中功率系统统和高功率系系统进行配置置。低功率系系统的视频输输出峰值功率率为1~10W，用于半半径20km范围内的覆覆盖，其发射射天线架空高高度在50m即可；中功功率系统的视视频输出峰值值功率为20~40W，，可用于半径径20~50km范围内内的覆盖，其其发射天线要要架在50~100m高高的塔上；高高功率系统的的视频输出峰峰值功率为50~100W，可用于于半径50~80km范范围内的覆盖盖，其发射天天线要架在150~200m高的塔塔上。发射机机接收从编码码/调制器来来的射频信号号，由上变频频变到S波段段，再进行功功率放大，送送至微波合成成器将各路信信号混合成一一路，再经过过馈线传输至至发射天线。。3.发射天天线MMDS系统统的发射天线线采用微波隙隙缝环状天线线，它具有增增益高、结构构轻巧、安装装方便等一系系列特点。这这种天线分水水平极化和垂垂直极化两种种，可以是全全向性的，也也可以是定定向性的。MMDS发射射天线的频带带应按批准的的使用频段选选用。(二)主要要技术特性与与频率配置1.主要技技术特性MMDS在我我国应用的频频率宽度为8MHz，频频道间隔8MHz，采用用残留边带调调幅，发射机机功率一般在在大城市为50~100W；中等城城市为20~40W；小小城市为10W。2.频率配配置MMDS系统统的频率范围围是2.5~2.69GHz，共23个频道，，我国规定使使用其中的8个频道如下下：2535~2543MHz2567~2575MHz2543~2551MHz2575~2583MHz2551~2559MHz2583~2591MHz2559~2567MHz2591~2599MHz具体使用频率率需征得当地地无线电管理理委员会批准准方能使用。。（a）用户单单独接收（（b）集体接收收图4.8MMDS接接收系统组成成框图三、MMDS接收系统由于MMDS用的频率不不在电视机的的调谐范围内内，所以接收收系统应包括括天线和下变变频器。下变变频器将MMDS的载频频信号变换到到一般标准电电视机所能接接收的频率范范围。也可能能需要机上变变换器。MMDS信号号的接收有用用户家庭单独独接收和集体体接收两种情情况。接收系系统组成框图图如图4.8所示。(一)接收收天线接收收天天线线是是定定向向的的室室外外单单元元，，通通常常架架高高8～～10m。。天天线线产产品品按按增增益益做做成成15、、18、、24、、28dB等等多多种种，，可可根根据据距距离离发发射射天天线线的的远远近近来来选选择择。。常常用用的的有有骨骨架架半半抛抛物物面面天天线线，，它它的的增增益益大大约约是是18dB。。对对于于更更远远距距离离的的接接收收点点，，经经常常采采用用1.3m以以下下口口径径的的抛抛物物面面天天线线，，这这类类天天线线的的增增益益最最高高可可达达28dB。。接接收收天天线线的的前前后后比比应应大大于于20dB，，交交叉叉极极化化率率≥≥22dB，，波波束束宽宽度度为为25°°。。接接收收天天线线的的焦焦点点处处装装有有一一个个馈馈源源，，通通过过一一条条短短电电缆缆连连接接到到下下变变频频器器，，但但有有些些馈馈源源和和下下变变频频器器合合在在一一起起，，这这种种形形式式叫叫做做一一体体式式下下变变频频器器。。常常见见的的接接收收天天线线外外形形如如图图4.9所所示示。。图4.9常常见见接接收收天天线线(二二)下下变变频频器器在选选择择下下变变频频器器时时，，应应该该考考虑虑以以下下的的因因素素：：1.增增益益下变变频频器器的的增增益益可可补补偿偿引引入入电电缆缆的的损损耗耗，，同同时时有有助助于于减减少少接接收收噪噪声声的的影影响响。。2.噪噪声声系系数数对于于下下变变频频器器而而言言，，希希望望噪噪声声系系数数尽尽可可能能低低，，特特别别是是接接收收的的信信号号弱弱时时，，噪噪声声系系数数和和接接收收信信号号的的强强度度决决定定着着接接收收信信号号的的信信噪噪比比指指标标。。下下变变频频器器的的噪噪声声系系数数低低就就可可以以采采用用一一副副有有效效而而便便宜宜的的接接收收天天线线，，通通常常，，为为了了达达到到相相同同质质量量的的电电视视图图像像，，噪噪声声系系数数越越高高，，采采用用的的天天线线就就要要越越大大。。因因此此，，要要求求采采用用低低噪噪声声下下变变频频器器，，其其dB数数越越低低表表明明下下变变频频器器越越好好。。3.动动态态范范围围一个个多多频频道道系系统统的的性性能能要要求求是是具具有有好好的的线线性性，，从从而而在在处处理理多多路路信信号号时时，，不不产产生生互互调调、、交交调调和和其其他他失失真真。。这这就就要要求求下下变变频频器器应应在在不不增增加加失失真真的的情情况况下下有有相相应应的的动动态态范范围围，，以以便便提提高高信信号号处处理理性性能能。。下变变频频器器的的主主要要技技术术要要求求如如下下：：(1)输输出出频频段段的的选选择择。。150~288MHz222~408MHz662~848MHz783~969MHz现在在又又有有多多种种输输出出频频段段选选择择，，但但一一般般不不能能直直接接做做到到VHF频频段段上上。。(2)频频率率稳稳定定度度：：要要求求±±30kHz。。(3)噪噪声声系系数数：：1.7~2.0dB。。(4)增增益益：：32±±2dB。。(5)增增益益平平坦坦度度：：±±1.5dB。。(6)带带内谐谐波抑制制：－65dBc。(7)最最大射射频输出出：95dBV（20个频道道）(三)解解扰器器如果MMDS系系统在发发射端，，由于收收费管理理原因对对信号进进行了加加扰，则则在接收收系统中中就包含含了解扰扰器，它它可以使使授权用用户正常常收看节节目。第三节光光缆缆传输系系统一、光纤纤传输的的特点(一)光光纤传传输的优优点光纤传输输的优点点可概括括如下：：(1)传传输距距离长。。光纤的的损耗低低，在0.4dB/km以下下，无中中继传输输距离在在20km以上上，可实实现信号号的远距距离传输输。(2)传传输容容量大。。光纤传传输的频频带宽，，对于1.55µm波波长而言言，光频频大约在在2×105GHz，，在这么么高的载载频上，，信号频频谱的相相对带宽宽是很小小的，也也就是说说光纤传传输的信信号容量量很大，，若采用用AM﹣﹣VSB方式，，一根光光纤可传传输80个频道道，欲传传输几百百套电视视节目对对多心光光缆来说说并不存存在多大大的问题题。此外外还容易易实现交交互式模模拟和数数字传输输。(3)传传输质质量高。。由于信信号频谱谱的相对对带宽很很窄，均均集中于于光频载载波附近近，对任任何射频频信号的的衰减均均是相同同的，无无需进行行均衡和和斜率补补偿处理理。另外外，光频频噪声及及光纤传传输系统统的非线线性失真真很小，，因而传传输的信信号载噪噪比、CTB、、CSO等技术术指标都都较高。。光纤的的温度系系数小，，衰减量量几乎不不受气温温的影响响，无需需进行热热补偿。。光纤传传输不受受电磁干干扰，又又无中间间放大及及馈电环环节，使使系统可可靠性提提高，并并使日常常维护工工作简化化。(4)性性能价价格比高高。光纤纤的原料料来自石石英玻璃璃(SiO2)，来源源丰富，，成本低低，不像像电缆那那样需消消耗大量量铜、铝铝等金属属材料，，对于自自然资源源的整体体开发利利用是有有好处的的。光纤纤的成本本低、传传输性能能好，使使用寿命命也远远远超过电电缆。(5)敷敷设方方便。光光纤的直直径很细细，单模模光纤直直径约为为10µµm，多多根光纤纤合成一一根光缆缆也不是是很粗，，因此它它重量轻轻，为施施工带来来了很大大的方便便。(二)光光纤传传输的缺缺点光纤传输输虽然具具有上述述种种优优点，但但仍存在在一些需需要努力力克服的的不足，，主要是是：(1)为为了普普及应用用光缆传传输，需需要再进进一步降降低光缆缆及光端端机(光光发射机机与光接接收机的的通称)的成本本。(2)光光纤的的光接头头处理工工艺要求求高，需需要使用用价格昂昂贵的专专用设备备，对施施工建设设和突发发事件后后的抢修修等工作作带来了了一定的的困难。。二、光缆缆有线电电视系统统目前所有有的光缆缆有线电电视系统统都是光光缆与电电缆的混混合网络络，称为为HFC网(HFC，，HybridFiberCable)。本本文介绍绍的重点点是AM-IM/FDM方式式的HFC网，，即调幅幅光纤电电缆混合合网。(一)HFC网络的的构成HFC网网络的构构成随着着光缆的的使用比比例、网网络的结结构多样样化等因因素变化化。目前前，在国国内的HFC网网中，前前端到光光节点(ONU——OpticalNetworkUnit)之之间采用用光缆传传输，在在光节点点和用户户之间再再用同轴轴电缆分分配入户户。一般般把包括括光接收收机、上上行光发发射机、、多个桥桥接放大大器、网网络监控控的设备备叫做光光节点，，它实际际上是光光-电、、电-光光的转换换点，它它具有双双向传输输功能，，与前端端的光端端机构成成光纤双双向链路路，光节节点和用用户之间间的分配配网仍用用同轴电电缆树枝枝型及星星型结构构。HFC网络络构成示示意图如如图4.10所所示。图4.10HFC网网络构构成示示意图图1.光光缆缆在系系统中中的使使用比比例光缆在在整个个系统统中使使用的的比例例有如如下类类型：：(1)光光缆超超干线线(SuperTrunk)。。光缆缆使用用比例例较小小，只只是连连接中中心前前端和和各分分前端端，但但光缆缆的长长度并并不一一定短短，比比如城城市之之间联联网乃乃至全全国联联网。。(2)光光缆脊脊柱(Fiberbackbone)。用用光缆缆代替替电缆缆干线线，在在光缆缆之后后仍用用电缆缆分配配，一一般所所用的的放大大器不不超过过10台。。(3)光光纤干干线和和支线线(FiberTrunkandFeeder)。这这是目目前最最常用用的网网络结结构形形式，，按照照光缆缆深入入用户户端的的情况况，又又可细细分为为：a．光光缆到到分配配点(FTF———FiberToFeeder)。。实际际上是是主干干分路路到支支线，，每个个光节节点覆覆盖2000～～5000用户户，光光缆之之后使使用的的延长长放大大器在在3～～5台台之间间。b．光光缆到到路边边(FTTC———FiberToTheCurb)。。每个个光节节点覆覆盖的的用户户在500个以以下，，使用用延长长放大大器为为1～～2台台。c．光光缆到到建筑筑物(FTTB———FiberToTheBuilding)。一一般用用户为为几十十户，，最多多不超超过200户，，不使使用延延长放放大器器，只只有楼楼栋分分配放放大器器。(4)光光缆到到家(FTTH———FiberToTheHome)。光光缆直直接入入户，，每户户使用用一台台光接接收机机，变变换成成各种种电信信号，，由不不同的的输出出口送送到各各种终终端设设备，，如电电视、、电话话、计计算机机等，，这是是今后后的发发展目目标。。2.光缆缆的网络结结构在有线电视视系统中常常用的网络络结构有三三种，即树树枝型、星星型、环型型以及它们们的混合型型。3.光缆缆网络的多多样化目前，AM光缆传输输系统的传传输距离可可达如下水水平：1.31µmDFB光发射射机，传输输距离可达达30km；1.31µmYGA光光发射传输输距离大于于80km；1.55µm光光发射机与与光放大器器联用，传传输距离≥≥160km。(二)HFC网络络的发展某市HFC网络中频频谱配置如如图4.12所示。。它采用频频分复用方方式，为750MHz邻频中中分割、双双向传输频频谱配置，，导频为492.25MHz。图4.11宽带带接入网服服务图4.12(1)下下行频带为为70～750MHz，其中中：70～87MHz频频段用于传传送自办节节目。87～108MHz频段用于于传送调频频广播节目目。108～125MHz频段用用于数字卫卫星广播。。127～550MHz频段用用于邻频传传送模拟电电视节目。。550～750MHz频段用用于VOD业务、HDTV业业务、数据据传输业务务等。(2)上上行频带为为5～50MHz，，其中：5～25MHz频段段用于传送送回传的电电视信号及及系统状态态等数据流流信号。25～50MHz频频段用于交交互式业务务的数据传传输。干线频谱中中850～～1000MHz频频段为资源源保留，用用于发展个个人通信业业务(PCS)等未未来业务。。三、光缆传传输系统的的主要设备备对光缆传输输不可缺少少的是沿着着光纤进行行从光到电电、从电到到光的信号号形态变换换的技术，，以及相应应的设备，，这些设备备、器材主主要有光纤纤(光缆)、光发射射机、光放放大器、光光耦合器、、光接收机机等。(一)光光纤和光缆缆光纤是导光光纤维的简简称，是传传输光信号号的媒介，，由纤芯、、包层和涂涂覆层等组组成。1.光纤纤的分类(1)按按传输模数数分为多模模光纤和单单模光纤。。(2)按按折射率分分为阶跃(突变)型型光纤和渐渐变型光纤纤。(3)按按工作波长长可分三类类。短波长窗口口光纤：指指工作在0.85µµm波长，，只适合于于多模光纤纤。长波长窗口口光纤：包包括工作在在1.55µm波长长的单模光光纤。双窗口光纤纤：对多模模光纤，指指既能工作作在短波长长窗口(0.85µµm)，又又能工作在在波长窗口口(1.3µm)；；对单模光光纤，指既既能工作在在1.31µm，又又能工作在在1.55µm波长长。2.单模模光纤在光缆有线线电视系统统中均采用用单模光纤纤，主要有有常规型单单模光纤和和色散位移移单模光纤纤等。(1)常常规型单模模光纤：零零色散波长长在1.31µm附附近，既可可工作在1.31µµm波长，，也可以工工作在1.55m波长，纤纤芯折射率率近似为阶阶跃型。(2)色色散位移单单模光纤：：零色散长长在1.55µm附附近，工作作在1.55µm波波长。这种种光纤实现现了最低损损耗(0.2～0.25)dB/km和最小色色散的统一一，是长距距离光传输输媒介的理理想器材。。3.单模模光纤的主主要技术参参数(1)模模场直径：：它是描述述单模光纤纤中光能集集中程度的的参数，与与光纤的弯弯曲损耗和和连接损耗耗有密切关关系。(2)截截止波长：：它是保证证光纤实现现单模传输输的必要条条件。当传传输光波长长大于截止止波长时，，光纤只能能传输单模模；当传输输光波长小小于截止波波长时，则则为多模传传输。(3)衰衰减常数：：它表明了了光纤对光光路的传输输损耗。对对光信号传传输距离有有着决定性性影响。(4)波波长色散：：色散主要要指集中的的光能扩散散。单模光光纤的总色色散称为波波长色散，，由材料色色散和波导导色散组成成。在波长长1.31µm附近近色散接近近于零，表表明在传输输1.31µm的光光信号时不不产生波形形畸变。光缆是光纤纤的制成物物，光纤由由十分脆弱弱的石英玻玻璃为主要要材料制成成，为了使使光纤成为为实用的光光传输媒介介，必须对对光纤进行行保护和增增强，因此此要把光纤纤制成光缆缆。制成的的光缆应保保证光纤不不应断裂，，传输特性性不应劣化化，敷设、、连接容易易，维护方方便。(二)光光缆的基本本结构光缆的构件件较多，大大体上可分分为缆芯和和外护套两两大部分，，图4.13所示为为几种常见见光缆结构构横截面示示意图。(a)层层绞式光缆缆(b)骨架架式光缆(c)中中心管式式光缆图4.13１.缆芯光纤装在缆缆芯中，常常见缆芯结结构简述如如下：(1)层层绞式缆芯芯：将松套套光纤（或或多心束管管光纤）或或紧套光纤纤围绕加强强件以一定定间距绞合合，扎上扎扎线，填充充防水油膏膏或阻水材材料，绕上上包扎带制制成的缆芯芯称为层绞绞式缆芯。。(2)骨骨架式缆芯芯：将未套套塑的全色色散单模光光纤或紧套套光纤。小小张力放入入骨架槽道道内（骨架架中心有金金属加强件件，通称加加强芯）构构成的缆芯芯称为骨架架式缆芯。。(3)中中心管式缆缆芯：中心心管式缆芯芯是在一根根管内布放放光纤并填填充满油膏膏而制成的的缆芯。一一根管内通通常布放多多根光纤。。中心管式式缆芯加强强件不在缆缆芯中，而而是放在外外护套中，，区别于上上述两种缆缆芯结构。。2.护套套在各种缆芯芯外面加上上不同的外外护层（或或者铠装层层），可制制成各种类类型的光缆缆。外护套套主要起抗抗侧压和耐耐冲击作用用，同时起起径向防潮潮作用，通通常由双面面涂塑的皱皱纹纵包钢钢带（铝箔箔）加聚乙乙烯（PE）护套组组成，铠装装缆还需加加钢丝层。。光缆中的加加强件主要要起承受负负荷（拉伸伸或收缩））作用；油油膏和阻水水物质起纵纵向阻水和和横向防潮潮作用。光光纤的芯数数为2～144芯；；光纤、套套管颜色有有蓝、橙、、绿、棕、、灰、白、、红、黑、、黄、紫、、粉红、无无色12种种，以便于于区分。光缆的包装装方式通常常为盘装，，每盘长度度为1～2km。在在选用光缆缆时一定要要注意光缆缆型号、类类别、波长长、芯数、、损耗值、、使用温度度、光缆长长度等。(三)光光缆的接续续接续的方法法有永久接接续和可装装卸（活动动）的连接接器接续。。永久接续续中有粘接接法和熔接接法之分，，目前以熔熔接法为主主流。光纤纤连接器有有单芯光纤纤用和带状状芯线用的的多芯连接接器两种，，常见型号号FC/PC、FC/APC、SC/UPC、、SC/APC等。。光纤接续的的指标有两两个，一是是连接损耗耗，它反映映了对光能能的损耗，，要求小于于0.1dB；二是是反射损耗耗。一般要要求反射损损耗应≥45dB。。要求连接接损耗越小小越好，而而反射损耗耗越大越好好。(四)光光发射机在AM光缆缆有线电视视系统中，，光发射机机（也称光光发送机））是重要的的设备，而而在光发射射机中激光光器又是最最重要的器器件，目前前有线电视视中有两种种类型的激激光器，一一是DFB（DistributedFeedBack，分布反反馈式）激激光器；二二是Nd，，YAG（（掺钕钇铝铝石榴石））激光器。。由此而构构成两种类类型的光发发射机，即即DFB型型光发射机机和YAG外调制光光发射机。。1.DFB光发射射机DFB光发发射机中，，是用模拟拟残留边带带调幅（AM-VSB）信号号（射频信信号）直接接调制激光光二极管，，使得光输输出强度随随着射频信信号强度的的变化而变变化，因此此也称它直直接调制光光发射机。。DFB光发发射机的光光功率输出出比较小，，已商品化化的DFB光发射机机最大输出出功率能达达到16mW，使得得传输距离离受到限制制，通常用用于传输距距离小于30km的的情况。2.YAG外调制制光发射机机YAG外调调制光发射射机中，采采用了对离离开光源后后的光束进进行外调制制的技术，，射频输入入信号不直直接加到激激光器上，，而是加到到与激光器器相接的锂锂铌酸盐调调制器上，，使输出的的光信号强强度随射频频的幅度变变化而变化化。YAG外外调调制制光光发发射射机机一一般般有有两两路路