有线电视网络同轴电缆分支分配网络系统设计

*1同轴电缆传输系统6.1同轴电缆6.2放大器6.3主要无源部件6.4同轴电缆传输网络（选讲）6.5用户分配网*26.1同轴电缆6.1.1同轴电缆的结构与类型6.1.2同轴电缆的特性和指标6.1.3有线电视传输系统中常用的几种同轴电缆*36.1同轴电缆6.1.1同轴电缆的结构与类型

(1）结构*4(2）类型

按照同轴电缆的绝缘结构可以分成三种类型：

①实心绝缘型：防潮防水性能好但衰减大；②半空气绝缘型：半空气贯通式：衰减小，但防潮防水不好；半空气封闭式：衰减小，防潮防水好；③空气绝缘型：衰减很小但防潮防水差且不易制造。*5按照同轴电缆在CATV系统中的使用位置也可分为三种类型：①干线电缆：其绝缘外径多为9mm以上的粗电缆，要求损耗小，对柔软性的要求并不高；②支线电缆：其绝缘外径一般为7mm或以上的中粗电缆，要求损耗较小，同时也要求一定的柔软性；③用户线电缆：其绝缘外径一般为5mm，损耗要求不重要，主要要求良好的柔软性。另外，还可以按照电缆的绝缘外径以及有无自承能力或有无恺装来进行分类。*6我国电缆统一的型号编制方法*7表6-1 电缆型号字母含义表（仅供参考）电缆代号绝缘材料护套材料派生特性符号含义符号含义符号含义符号含义S同轴射频电缆D稳定聚乙烯—空气绝缘V聚氯乙烯P屏蔽SE对称射频电缆W稳定聚乙烯Y聚乙烯Z综合SJ强力射频电缆I聚乙烯—空气绝缘F氟塑料C自承式SG高压射频电缆Y聚乙烯H橡套SG延迟射频电缆BY泡沫聚乙烯M棉纱编织ST特性射频电缆YD垫片式聚乙烯B玻璃丝编织*8SS电视射频电缆YF发泡式聚乙烯VY聚氯乙烯聚乙烯双护套F氟塑料LY铝管聚乙烯双护套X橡皮YY聚乙烯双护套YK聚乙烯纵孔IS绳管式IZ竹管式*9举例：

SYV一75一5一1：绝缘外径5mm实芯聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套射频同轴电缆。SYDYC一75一9：绝缘外径9mm聚乙烯垫片绝缘聚乙烯护套自承式射频同轴电缆。

SYDLY一75一12：绝缘外径12mm聚乙烯垫片绝缘铝管聚乙烯双护套射频同轴电缆。SIOV一75一5一A：绝缘外径5mm聚乙烯藕芯绝缘铝塑纵包聚乙烯护套射频同轴电缆。*101．特性阻抗根据电磁学理论可求出同轴电缆的特性阻抗为

6.1.2同轴电缆的特性和指标*112．衰减特性衰减系数反映了电磁能量沿电缆传输时的损耗程度*123．温度特性同轴电缆的衰减量随温度的变化而变化，优质电缆的衰减值的温度变化量大约为0.1%～0.2%（dB）/℃，即温度变化1℃衰减值变化0.1%～0.2%（dB）。*13图6-4几种常用电缆的衰减常数与传输信号频率之间的关系*144．屏蔽特性屏蔽特性是衡量同轴电缆抗干扰能力的参数。*155．回路电阻回路电阻是指单位长度内外导体形成回路的电阻值，通常以/km表示。*166.1.3有线电视传输系统中常用的几种同轴电缆表6-2几种同轴电缆*17电缆举例图6－5同轴电缆实例*18图6－6同轴电缆实例*19常规系列电缆图6－7同轴电缆实例*20型组合式图6－8同轴电缆实例*21自承式系列图6－9同轴电缆实例*22图6－10同轴电缆实例*236.2放大器6.2.1放大器的类型和用途6.2.2放大器的基本组成6.2.3放大器的供电和保护6.2.4放大器的技术指标*246.2放大器放大器在有线电视系统中应用十分广泛，它是组成一个完整的有线电视系统所不可缺少的重要部件，其性能的好坏将直接影响到系统质量的优劣。在不同的使用场合，放大器有着不同的名称，起着不同的作用，也有着不同的技术要求，业界对放大器具体称谓和分类方法并无统一的规定。按照实际使用的习惯，较为流行的分类方法主要有以下两种：按频率范围划分，放大器可分为单频道、宽频带和多波段三种类型；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。*256.2.1放大器的类型和用途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。干线放大器的主要作用在于补偿传输电缆的衰减，确保信号能够优质、稳定地进行远距离传输。*26

从控制方式分类：有自动电平控制（ALC）或称自动增益斜率控制（AGSC）放大器（国标统称Ⅰ类干线放大器），它具有AGC和ASC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；

自动增益控制（AGC）放大器（国标统称Ⅱ类干线放大器），采用单导频控制，Ⅱ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；它又分为A类和B类。其中，

ⅡA类：带斜率自动补偿的AGC干线放大器，

ⅡB类：无斜率自动补偿的AGC干线放大器，手动增益控制和手动斜率控制放大器（国标统称Ⅲ

类干线放大器），也可分为两类：

ⅢA类：与工类干放间隔使用的干线放大器，

ⅢB类：单独使用或与Ⅱ类干放间隔使用的干线放大器。其中ⅢB类单独使用时一般只能用于要求不高的小型系统中。*27根据干线放大器的具体作用，它又可分为：

①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，应用最为普通；②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线输出端电平，用作传输几路干线之用；③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，使各分支端口的输出电平高于主干线输出电平，各分支端接在一些不很长的分支线上，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。*28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、450MHz干放、550MHz干放、750MHZ干放、862MHz干放等。*29分配放大器用于分配系统的分配放大器处于干线传输的最末端，其主要作用是将干线传输过来的信号同时提供给若干条分配支路。它与干线分配放大器的主要区别在于其输出电平较高，几个输出端都一样，不再有主干线输出端，且一般不具有AGC和ALC功能。*30线路延长放大器在分配系统中有时还要用到线路延长放大器。当分配系统的某一分配支路传输距离过长，随着分配的进行，能量逐渐减少，电平也随之降低时，则需要配置延长放大器来将电平提升，才能继续进行分配。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，当然，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，通常延长放大器输出电平较高，且不具备AGC和ALC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使用的宽带放大器最为类似。*31楼栋放大器

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，使用户能够获得足够的信号电平。从本质上讲，楼栋放大器与分配放大器并无不同。

在现代有线电视网络中以上放大器都必须具备双向功能。*326.2.2放大器的基本组成(1）干线放大器图6－10Ⅰ类干线放大器*33图6－11ⅡA类干线放大器*34ⅡⅡ图6－12ⅡB类干线放大器*35图6－13干线放大器派生品种*36(2）分配放大器和延长放大器图6－14分配放大器*37图6－15延长放大器*38双向放大器图6－16双向放大器*396.2.3放大器的供电和保护(1）供电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（我国采用交流60V)，由电源供给器提供，通过电源插人器送人到线路放大器中。*40图6－18线路放大器的供电方式*416.2.4放大器的技术指标表6－3Ⅰ类干线放大器的性能参数*42*436.3主要无源部件6.3.1分配器6.3.2分支器6.3.3其他设备部件*446.3.1分配器

分配器是有线电视系统中一种重要的无源器件，可应用于前端、干线、支干线和用户分配网络。它的作用有两个：一是将一路信号功率平均分配给几路（通常分为两路、三路或四路）；二是将输入、输出端倒过来使用，可将两路信号、三路信号或四路信号混合起来。*45

一、分配器的类型

分配器能将一路输人信号的功率均等地分成几路输出，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，其中集中参数型又可分为电阻型和磁芯藕合变压器型两种，分布参数型即微带线分配器。下面我们主要讨论应用最广的磁芯藕合变压器型分配器。*46*47二、分配器工作原理图6－19分配器的基本单元*48三、分配器的特性指标①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，传输信号在输人端与输出端的信号电平之差。*49表6-4 分配损失经验估值输出端数目N2346理论值（dB）3.014.736.027.78实际值（dB）3.5±0.45.5±0.57.5±0.59±1*50②阻抗：分配器的输入阻抗定义为输人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，分配器的输人阻抗和输出阻抗都是75Ω

。*51③相互隔离度：在指定频率范围内，从某输出端加人一个信号，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GYFT106一99的要求，分配器的相互隔离度至少应是22dB以上，邻频传输时要求更高，应达到30dB以上。*52④驻波比与反射损耗：驻波比与反射损耗的定义已在第2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，分配器的输人、输出阻抗都是75Ω

，与75Ω

的同轴电缆完全匹配，相应的驻波比为1，反射损耗为无穷大。实际上不可能完全实现阻抗匹配，驻波比在1.1一1.7之间，对应的反射损耗为13一26dB之间。对于隔频传输系统，反射损耗大于12dB即可，对于邻频传输系统，则应大于16dB以上才行。否则信号来回反射，不仅会出现重影，还能造成各频道电平不均匀，使非线性失真加大。*53⑤频率特性：频率特性是描述分配损失等参数随频率变化的情况。在使用频率范围内，要求各参数的变化越小越好。*54表6-6分配器的性能参数（GB/T1138.10）项目性能参数二分配器三分配器四分配器六分配器分配损失（dB）5MHz～30MHz≤4.2≤6.3≤8.0≤11.047MHz～550MHz≤3.7≤5.8≤7.5≤10.5相互隔离（dB）5MHz～30MHz≥2247MHz～550MHz≥25反射损耗（dB）5MHz～30MHz≥1247MHz～550MHz≥16*55举例*56四、分配器实用测试方法1．分配损失的测试2．隔离度的测试3．工作频率范围的测试*576.3.2分支器

分支器的作用是从传输线路中取出一部分信号并馈送到用户终端盒。它一般有一个主路输出端和多个分支输出端，其分类方式也是根据分支输出端口的多少来划分。另外，它同样也有集总参数型和分布参数型之分。分支器中信号传输具有方向性，即只能由主路输人端向分支输出端传送信号，而不能反过来由主路输出端向分支输出端传送信号，因而常把分支器称为定向藕合器。*58

一、分支器的类型

分支器有许多类型。根据分支端数目划分有一分支器、二分支器和四分支器。根据外部结构又可以分为分支器和串接单元两类。在同一类型中，又按不同的分支耦合损失来区分。*59图6-20分支器的符号*60*61二、分支器的特性指标*62②分支损失C：分支损失是描述分支器的分支输出端电平比主路输人端电平减少的情况。定义为主路输人端电平与分支输出端电平之差，用功率表示为*63③分支隔离度：分支器的分支隔离度是指该分支器各分支输出口之间相互影响的程度。在测量时也是从一个分支输出端加进去一个信号，测量其电平与其他分支输出端所得到的输出电平之差。*64④反向隔离度：反向隔离度定义为从主路输出端加人的信号电平与分支输出端测得的电平之差。反向隔离越大，分支损失越小，，说明分支器的定向藕合性能越好。我们希望反向隔离度越大越好，一般应大于40dB。反向隔离度较大，可使干线上由于阻抗不匹配而产生的反射波不会从主路输出端进人分支输出端，而影响分支输出的信号。*65表6-7 分支器的性能参数（GB/T1138.10）项目性能参数一分支器二分支器四分支器分支损失（dB）标称值812162081216121620允许偏差±1.5插入损失（dB）5MHz～30MHz≤2.5≤2≤1.7≤1.2≤4≤2.5≤2≤4≤2.5≤247MHz～550MHz≤2≤1.5≤1.2≤0.7≤4≤2.5≤2≤4≤2.5≤2*66续表项目性能参数一分支器二分支器四分支器反向隔离（dB）5MHz～30MHz≥18≥22≥26≥30≥18≥22≥26≥22≥30≥30相互隔离（dB）5MHz～30MHz—≥2247MHz～550MHz—≥25≥30≥25≥30反射损耗（dB）5MHz～30MHz≥1247MHz～550MHz≥16*67三、

分支器的工作原理图6-21变压器型一分支器电路原理图*68分支器举例*69

四分支器与分配器的比较分配器与分支器都是把主路信号馈送给支路信号的无源部件，但它们的组成方式不同，性质也有较大的区别。分配器的几个输出端大体平衡，分成不同路数的分配器具有不同的分配损失：二分配器的分配损失约3一4dB，三分配器的分配损失约5一6dB，四分配器的分配损失约7一sdB。而分支器则没有这样的对称性，一般说来，主路信号比分支输出信号要大得多。不同分支器的分支损失在8一24dB之间，主路信号的插人损失约l一3dB。分配器的任一输出端口开路，会破坏其对称性，在隔离电阻R中流过电流，使系统阻抗不匹配，容易形成反射波影响整个系统的性质，同时，因为分配器无反向隔离本领，支路信号容易对主路干扰，在使用中一定不能使任一支路开路。分支器中分支输出的能量较小，开路后对主路影响不大，故用户电视机可以不接在分支器上。但其主路输出端最末端的电阻也不能开路。在用户分配网络中，分支器一般联成一串，而分配器则常采用树枝型联接。*706.3.3其他设备部件

6.3.3.1衰减器

CATV系统中，常用的固定衰减器有对称T型和对称型两种。*71表6-8 75欧衰减器的电阻值衰减量（dB）T型

型R1（）R2（）R1（）R2（）0.51.01.52.164.326.4613006504314.326.6813.0261013058722.03.04.08.6012.816.832321215717.426.435.86524383315.06.07.021.024.028.612410083.245.555.967.1267226196*72续表衰减量（dB）T型

型R1（）R2（）R1（）R2（）8.09.010.032.335.838.971.060.352.679.092.2106.5174157144.212.014.016.044.950.054.340.231.024.3139.918123012511210318.020.058.261.21915.229237196.591.6*736.3.3.2均衡器均衡器是补偿电缆这种衰减特性的，它的衰减量随频率的增高而减小。*74图6-22均衡器的电路原理图及频率特性*75图6-23VU分离的均衡电路*766.3.3.3集中供电电源与电源插入器集中供电电源主要功能是将220V交流电变换成60V交流电，与电网电位隔离，确保在电缆中传输时不会对设备和人身安全造成威胁。电源插入器是专为60V交流电接入电缆传输网络而设计的。*776.3.3.4过流分支、分配器过流分支、分配器是在普通分支、分配器的各端口加隔离电容，端口间加供电电感线圈。图6－－24过流分支器电路原理*786.3.3.5保安器在接收天线一旦遭到雷击时，保安器能很快地将雷电短路入地，以保护前端和系统的安全。*796.3.3.6用户终端盒与串接单元用户终端盒是系统中用的最多的部件，它是系统和用户设备之间的接口，通过用户电缆将系统的信号直接送到用户设备的输入端口。若将用户终端盒与分支器安装在一起，而插座与分支器的分支输出端相接，即构成串接单元。*806.4同轴电缆传输网络6.4.1同轴电缆传输网络的基本结构形式传输网络的基本结构形式主要有三种：树枝形、星形和环形，、它们的拓扑结构图如图所示。图6－25传输网络的拓扑结构*816.4.2同轴电缆传输网络的基本组成图6－26树枝形同轴电缆传输网络组成*826.4.3同轴电缆传输网络的工作状态(1）干线放大器的工作方式图6－27干线放大器的三种工作方式*83(2）干线放大器的工作电平图6－28V形曲线*84(3）干线放大器的控制方式减小和控制温度变化影响的解决办法有以下几种：①采用有温度补偿作用的放大器、如使用热敏元件作检温器来控制放大器的增益和斜率。②采用有导频信号的自动控制放大器。③采用温度系数较小的电缆或埋地式敷设，可大大减小温度变化的直接影响。*856.4.4同轴电缆传输网络的设计*866.5用户分配网用户分配系统是有线电视网络的最后一个环节，是整个网络体系中直接与用户连接的部分。它的分布面最广，因而其网络结构的合理与否直接影响到整个CATV工程的质量与造价。一般来说，用户分配系统是指从信号分配点至系统输出口之间的传输分配网络，通常由分配放大器（有时也要用到延长放大器）、同轴电缆、分支器、分配器等有源器件和无源部件组成，其主要功能是将传输系统传送来的信号准确、优质、高效地分配到千家万户，同时将用户端需要回传的信号汇聚到信号分配点上。*876.5.1用户分配网的基本结构第一种形式如图4一31(a）所示，即在来自干线桥接（分支）放大器的分配线上串接分支器，再通过分支器直接覆盖用户。该方式要求干线分支器具有高电平的分支输出，以便带动更多的分支器（即可以负载更多的用户）。这种方式可串接线路延长放大器2一3个，一般用于覆盖位于传输干线两侧的零散用户。*88*89第二种形式如图6一29(b）所示，它用于干线末端，主要适用于用户密集地区。这种方式不一定要求信号分配点具有很高的输出电平，只要能补偿分支线的损耗就可以了，但却要求分支放大器具有高电平输出。一般情况下该方式仅允许串接一级线路延长放大器（考虑到载噪比以及非线性失真指标的限制）。*90图6－29常见分配系统结构形式示意图*916.5.2无源分配网(1）无源分配网的组成方式图6－30无源分配网的组成方式*92【2）无源分配网的计算图6－31无源分配网的计算*93实际应用中，用户电平的计算方法有顺算法、倒推法、列表法和图示法等多种方法，它们各有特点，可根据实际需要灵活选择一种或两种结合运用，比较常见的是顺算法和倒推法。顺算法：即从前往后计算，根据分配点或支放输出电平的大小，用递减法顺次求出用户端电平。当然，如果在计算过程中，发现用户电平过高或过低，也要反过来修改调整分配放大器的输出电平。这种方法比较繁琐，而且不能一次成功，一般多用于比较复杂的分配网。倒推法：即从后往前计算，首先确定用户端电平，然后逐点往前推算出各个部件的电平，最后算出分配点或支放所应具备的输出电平。此法适合于较为简单的系统。计算时，应首先选择路距最远、用户最多、条件最差的分配线路进行计算；同时也应将最高传输频道和最低传输频道的电平分别计算。另外，实际中最好能够将计算结果画成电平图或列成表格，以便于设计时速查选用，避免繁琐的重复计算。*946.5.3用户分配网的设计(1）有源分配网络的结构

应根据用户分布的特点从图4一31所示的两种典型方式中灵活选取。*95(2）分配线路的设计考虑

①遵循最短路径设计原则和均等、均衡设计原则；②避