住宅小区有线电视系统设计.docx

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住宅小区有线电视系统设计

课程设计报告

题目住宅小区有线电视系统设计

学院（部）电子与控制工程学院

专业电气工程及其自动化

班级

学生姓名

学号

6月17日至6月23日共1周

指导教师（签字）孔丽

系主任（签字）

（一）任务书3

（二）系统概述5

1、卫星接收天线6

2、前端信号处理6

（三）设计说明及其计算7

（1）前端系统7

1、天线输出电平的估算7

2、混合器8

4、前端系统图8

5、前段部分总的C/N9

（2）干线传输系统9

1、光缆传输系统的设备选择9

2、光缆传输系统：

11

3、光发射机参数整定与校验12

4、光接收机的参数整定12

5、干线传输部分总的C/N与载波组合三次差拍比CTB12

（3）分配网络设计13

1、用户分配系统各点电平计算13

2、各点电平计算14

3、分配系统的载波复合三次差拍比CTB和载噪比C/N：

17

（四）技术指标检验17

（五）天线的防雷设计17

（六）课程设计心得体会18

（七）参考文献18

（一）任务书

一、设计内容及要求

1．确定系统模式和网络结构形式。

2．前端系统距离A住宅小区约6km，距离B住宅小区约5km，接收6个频道的开路信号，两颗卫星各4路卫星信号和3套自办节目。

对前端设备进行选型、电平计算、技术指标计算。

3．传输分配系统设计，干线传输既可用同轴电缆也可用光缆；根据用户规模和分布情况，选择合理的分配网络，计算各点电平值、验算技术指标。

4．CATV系统防雷设计，主要考虑天线的和主干线的防雷设计。

二、设计原始资料

住宅小区楼群布局自己设计。

A小区有6层的多层建筑2栋，12层的点式建筑4栋；

B小区是18层的高层建筑3栋。

6层的多层建筑为3单元、每单元每层3户，住宅楼外形15米×80米×25米；高层建筑为每层6户，外形30米×30米×42米，层间间距均为3米，各个楼间距自己设计。

开路信号接收8、10、19、22、35、40频道，接收场强分别为75、68、78、86、82、72dB。

技术指标：

载噪比C/N44dB；CM≥46dB或CTB≥54dB；用户电平65—72dB。

气温变化量：

±30℃；常温20℃。

三、设计完成后提交的文件和图表

1．计算说明书部分

①CATV系统设计方案概述。

②前端各个频道电平计算、C/N计算。

③传输分配系统各主要点的电平计算（只计算系统最低和最高工作频率下的电平值）、用户电平计算（每个楼只计算一组电平）、C/N计算，CM或CTB计算。

④温度变化对用户电平的影响（只计算最长户外电缆的影响）。

⑤天线的防雷设计。

2．图纸部分：

CATV系统图

小区楼群布局及有线电视信号在楼宇之间的分配示意图。

四、进程安排

1．参考资料查阅。

2．CATV系统方案设计。

3．绘制系统图。

4．系统各个部分的设计计算。

五、主要参考资料

1．《有线电视工程设计与新技术应用》科学出版社2006

2．《有线电视工程设计、安装与调试》人民邮电出版社2004

3.《有线电视—实用技术与新技术》西安电子科技大学出版社2010

（二）系统概述

目前，大多数有线电视系统的带宽为550M或750M，从频谱资源安排和分析，48.5M～550M为普通广播电视业务所用，550M～750M为下行数字通信通道，一般作为传输数字广播电视、VOD点播以及数字电话下行信号和数据，750M～1000M为高端频率，将用于各种双向通信业务，如个人通信等，也可用来分配将来可能出现的其他新业务。

综上所述，本方案按750M进行设计，此CATV系统采用750MHZ邻频传输方式；系统前端所用器件主要有：

开路电视天线，卫星天线，解调器，调制器，混合器，光发射机；

传输系统的网络结构采用HFC网络结构，主要用光缆进行信号传递，传输干线所用的器件主要有：

光缆，光熔接点，两个机械接头，光接收机，光节点等。

用户分配系统，主要用电缆、分配器、分支器等进行分配传输，把信号传递到千家万户。

从而实现了设计题目的要求。

1、卫星接收天线

卫星电视接收系统是由：

抛物面天线、馈源、高频头和卫星接收机组成的一套完整的卫星地面接收站。

（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）。

（2）馈源设置在抛物面天线的焦点处，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。

（3）高频头（LNB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。

（4）卫星接收机是将高频头输送来的卫星信号进行解调，解调出卫星电视图像信号和伴音信号。

2、前端信号处理

前端信号处理有四部分组成，第一是功率分配器，第二是卫星接收机，第三是调制器，第四是混合器。

（1）功率分配器是把输入信号功率等分或不等分成几路信号功率输出，以达到卫星传送同频段内的多套电视节目。

（2）解调器是把加扰信号解调还原成为具有标准接口电平的电视图像和伴音信号。

（3）调制器的主要作用是把卫星接收机还原的音频信号和视频信号调制成为射频信号。

（4）混频器的主要作用是把调制以后的各路信号混合成一路信号，一根电缆在不同的频段中通过一个频率的信号，其目的在于使用户通过调节电视机频段就可以看到一个卫星电视节目或开路电视节目。

3、干线传输系统的组成

4、分配系统的组成：

（1）分配器:

分配器之分配损耗随分配数数增加而加大,相互隔离不应小于20dB。

（2）分支器:

分支器具有定向传输的特性，根据其于分配系统中所处的位置选择适当插信损耗和分支损耗的分支器使用户输出口的电平越于均匀。

（3）光缆：

主要过程是从电到光，再从光到电的传输过程。

主要设备有光缆，光发射机，光分路器，光接收机等

（4）终端电阻：

在系统所有支路的末端及分配器，分支器的空置输出均需接入75欧终端电阻。

（三）设计说明及其计算

（1）前端系统

卫星电视接收天线：

SRA6000-4

馈线：

SYWV-75-12纵孔电缆

解调器：

GOBOXTV

调制器:

STX-199

混合器：

深圳市鑫达科技广电信号24路混合器

8频道天线：

V8LH12T

10频道天线：

V10LH12T

19频道天线：

U20LH17T

22频道天线：

U23LH20T

35频道天线：

U34LH20T

40频道天线：

UQLH14T

1、天线输出电平的估算

8频道载波频率为184.25MHz，λ2=C/f=3x108/184.25x106=1.63m,馈线衰减常数为a=3.35dB/100m

10频道载波频率为200.25MHz，λ3=C/f=3x108/200.25x106=1.50m，馈线衰减常数为a=3.49dB/100m

19频道载波频率为519.25MHz，λ4=C/f=3x108/519.25x106=0.58m，馈线衰减常数为a=5.92dB/100m

22频道载波频率为543.25MHz，λ4=C/f=3x108/542.25x106=0.55m，馈线衰减常数为a=6.06dB/100m

35频道载波频率为687.25MHz，λ5=C/f=3x108/687.25x106=0.44m，馈线衰减常数为a=6.33dB/100m

40频道载波频率为727.25MHz，λ6=c/f=3x108/727.25x106=0.41m，馈线衰减常数为a=7.26dB/100m

假设馈线长度为20m

8频道接收场强75dB V8LH12T天线增益：

8.5dB

8频道输出电平：

U0=75+8.5+20lg1.63-La-18=69.07dB

10频道接收场强68dB   V10LH12T天线增益：

11dB

10频道输出电平：

U0=68+11+20lg1.50-La-18=63.82dB

19频道接收场强78dBU20LH17T天线增益：

16dB

19频道输出电平：

U0=78+16+20lg0.58-La-18=70.08dB

22频道接收场强86dBU23LH20T天线增益：

17dB

22频道输出电平：

U0=86+17+20lg0.55-La-18=78.59dB

35频道接收场强82dBU34LH20T天线增益：

17dB

35频道输出电平：

U0=82+17+20lg0.44-La-18=72.60dB

40频道接收场强72dBUQLH14T天线增益：

10dB

40频道输出电平：

U0=72+10+20lg0.41-La-18=54.80dB

由于GOBOXTV解调器的输入电平标称为50～90dB，所以满足要求，可以选用。

STX-199调制器频率范围为47～860MHz，满足要求，调制器载波输出电平为≥110dB,设置其

输出电平为115dB。

2、混合器

混合器采用深圳市鑫达科技广电信号24路混合器，其技术参数如下：

频率范围：

45-860MHz

插入损耗：

20dB±2dB

输入口之间相互隔离度＞30dB

输入口反射损耗＞12dB

输出口反射损耗＞12dB

输入口/输出口阻抗：

75Ω

所以满足要求，设插入损耗为20dB，则混合器的输出电平为95dB。

3、卫星电视接收天线

选择SRA6000-4型卫星天线，其主要参数如下：

工作频段：

C波段

天线口径：

6.0m

天线型式：

铝板抛物面

频率范围：

3.7~4.2GHz

增益：

≥46dB

副瓣电平：

≤-14dB

天线噪声温度

驻波比：

≤1.3

轴比：

≤1.2

极化：

圆极化/线极化

馈电方式：

前馈

4、前端系统图

5、前段部分总的C/N

由于GOBOXTV解调器的伴音信噪比≥45dB

C/N1=S/N+6.4=51.4dB≥44dB（技术指标），即C/N前端满足要求。

（2）干线传输系统

1、光缆传输系统的设备选择

光缆传输系统主要由衰减器、光发射机、光分支器、光缆、光接收机、光中继站、光配线盒、光接线盒（熔接点）,本系统前端距离分配网络5km和6km，所以包括衰减器、光发射机、光缆、光接收机。

光缆传输系统设备初选：

衰减器：

JZCK20I可调衰减器

光发射机：

MIC-0T-750型1310nm光发射机

光接收机：

MIC-OR-750BR-2二输出口双向光接收机

光缆：

GYTG-Z-1

光发射机性能参数如下：

光接收机性能参数如下：

光纤性能参数：

光缆GYTG-Z-1

工作波长：

850nm,1310,1550nm

应用：

架空/管道

使用温度/℃：

-30℃~+50℃

光纤芯数：

2~8

结构特征：

刚带纵包铠装

损耗常数/（dB/km）：

0.35，0.40，0.50.

本系统中由于传输距离较小，光纤选择1310nm波长，色散最小，损耗较低，价格也比较便宜。

衰减器JZCK20I

频率范围：

40~860MHz

最大衰减量：

20±3dB

插入损耗：

≤2dB

由于前端发出的信号为95dB，而光发射机的输入电平为75~85dB，衰减量为20dB，所以选用衰减器先将前端发来信号进行衰减，为减少设备选择次数，选择衰减量可调的JZCK20I衰减器。

2、光缆传输系统：

1、衰减器计算

前端输出的信号电平为95dB，而光发射机的输入电平为75~85dB，衰减量为10~20dB。

衰减器整定衰减量为20dB，忽略电缆传输损耗，光发射机输入电平值为：

Ui=95-20=75dB。

2、光发射机输出功率的计算

对A小区光发射机至光接收机为6km，光纤和连接头损耗为：

6×0.4+（1+6/2）×0.05+2×0.3=3.2dB

对B小区光发射机至光接收机为5km，光纤和连接头损耗为：

5×0.4+（1+5/2）×0.05+2×0.3=2.775dB

两者差值为0.425dB，所以根据典型光分路器损耗值（参考书目2表6-6），

选用45/55光分路器，其差值最接近0.425dB，

所以光路损耗LossA=3.2+3.3=6.5dB,LossB=2.775+4.2=6.975dB

算法

光路

损耗

dBmW

光路

损耗

mW

光接收功率dBmW

发射机应该提供的功率dBmW

发射机应该提供的功率mW

序号

1

2

3

5

6

算

式

100.1dBm

-2

1+3

100.1dBm

光

路

数

据

B小区

6.975

4.98

-2

4.975

3.144

A小区

6.5

4.47

-2

4.5

2.81

小计

9.475

5.954

说明：

光发射机的输出功率范围是4~20mW，光发射机的输出功率：

P=6mW，选择光发射机MIC-0T-750符合要求

估算全链路损耗（对A小区）L=6.5+1=7.5dB（1dB为裕量损耗）

3、光发射机参数整定与校验

前端信号经衰减器衰减后输出电平为75dB，满足光发射机输入电平要求，光发射机光输出功率为6mW，由光发射机的参数表知道，此时C/N=52dB。

4、光接收机的参数整定

由于前端信号已满足器输入电平要求，根据C/N光链路表可知载噪比C/N=49dB.设定接收机射频输出电平为115dB.

5、干线传输部分总的C/N与载波组合三次差拍比CTB

干线传输部分总的C/N干线=-10lg[10-C/NdB/101+10-C/NdB/102]=47≥44dB

干线传输部分总的CTB干线≥65dB≥54dB

满足要求。

（3）分配网络设计

A小区分配系统图

B小区分配系统图

1、用户分配系统各点电平计算

二分配器选用HSP-772，其插入损耗为3.8dB，相互隔离度大于25dB；

三分配器选用HSP-773，其插入损耗为5.8dB，相互隔离度≧22dB；

四分配器选用HSP-774，其插入损耗为7.8dB，相互隔离度≧24dB；

由于系统为邻频系统，频率范围为55~750MHz，支线电缆采用SYWV-75-9电缆，其在信号频率高、低端的衰减量分别为9.32dB/100m和2.28dB/100m。

如下图所示为A、B小区楼群分布示意图：

假设A小区的光接收机和总分配器放在2号楼内，与2号楼2级分配器距离为0m，1号楼与2号楼之间的距离为50m，3号楼与1号楼对称，4号楼距光接收机为100m，5号楼2单元距光接收机的距离为100m，6号楼2号楼距离150m；B小区的光接收机和总分配器也放在2号楼，1号楼距总分配器50m,,3号楼与1号楼对称。

2、各点电平计算

光接收机射频输出电平为115dB，1~4#楼中3号楼与1号楼距离相同，4号楼与分配器距离最远，因此只计算4号楼指标即可，电平下限一定满足，即使上限超出，调整衰减器值即可使电平值在要求范围内即可。

因此一种楼只求距分配器最远的一栋楼的电平值。

多层建筑中6#楼距分配器较远，且1单元与3单元对称，只计算其中一即可。

（1）A小区：

三分支器选择2873S，分支损耗为30dB/27dB，插入损耗为0.7dB（4~550MHz）/0.8dB（550~750MHz）;

六分支器选择2876S，分支损耗为30dB/27dB，插入损耗为0.7dB（4~550MHz）/0.8dB（550~750MHz）;

在进入4、6号楼前采用放大器进行放大，选用MIC-7A32放大器，其噪声系数≤10,调整其增益为15dB、9dB，均衡量分别为9dB、11dB，衰减均为0dB。

（1）4#楼楼层分配器输入电平：

U=115-5.8-7.8-3.8-1.25*9.32+15=100.95dB

（U=115-5.8-7.8-3.8-1.25*2.28+15-9=100.75dB）

1）6、7层分支器输出电平：

U=100.95-30=70.95dB

（U=100.75-30=70.75dB）

2）5、8层分支器输出电平：

U=100.95-30-0.8-0.03*9.32=69.87dB

（U=100.75-30-0.7-0.03*2.28=69.98dB）

3）4、9层分支器输出电平：

U=100.95-30-0.8*2-0.06*9.32=68.79dB

（U=100.75-30-0.7*2-0.06*2.28=69.21dB）

4）3、10层分支器输出电平：

U=100.95-30-0.8*3-0.09*9.32=68.79dB

（U=100.75-30-0.7*3-0.09*2.28=68.44dB）

5）2、11层分支器输出电平：

U=100.95-30-0.8*4-0.12*9.32=66.64dB

（U=100.75-30-0.7*4-0.12*2.28=67.67dB）

6）1、12层分支器输出电平：

U=100.95-30-0.8*5-0.15*9.32=65.56dB

（U=100.75-30-0.7*5-0.15*2.28=66.90dB）

（2）6#楼2单元层分配器输入电平：

U=115-5.8-1.5*9.32-5.8+9=98.89dB

（U=115-5.8-1.5*2.28-5.8+9-11=98.98dB）

1）1层分支器输出电平：

U=98.42-30=68.42dB

（U=98.98-30=68.98dB）

2）2层分支器输出电平：

U=98.42-30-0.8-0.03*9.32=67.34dB

（U=98.98-30-0.7-0.03*2.28=68.21dB）

3）3层分支器输出电平：

U=98.42-30-0.8*2-0.06*9.32=66.26dB

（U=98.98-30-0.7*2-0.06*2.28=67.44dB）

4）4层分支器输出电平：

U=98.42-27-0.8*3-0.09*9.32=68.12dB

（U=98.98-27-0.7*3-0.09*2.28=69.67dB）

5）5层分支器输出电平：

U=98.42-27-0.8*4-0.12*9.32=67.02dB

（U=98.98-27-0.7*4-0.12*2.28=68.90dB）

6）6层分支器输出电平：

U=98.42-27-0.8*5-0.15*9.32=65.92dB

（U=98.98-27-0.7*5-0.15*2.28=68.14dB）

（二）B小区

3号楼与1号楼距离相同，只计算其中一个即可。

4-6、7-9、13-15层六分支器选择2876S，分支损耗为24/24.1dB，插入损耗为0.7dB（4~550MHz）/0.8dB（550~750MHz）;

1-3、10-12、16-18层六分支器选择2876S，分支损耗为21.7/22dB，插入损耗为0.7dB（4~550MHz）/0.8dB（550~750MHz）;

在进入1、2号楼前采用放大器进行放大，选用MIC-7A31放大器，其噪声系数≤10，调整其增益都为0dB，均衡分别为4dB、1dB,衰减量分别为3dB、7dB。

2#楼一级层分配器输出电平：

U=115-5.8-5.8-0.25*9.32-7=94.07dB

（U=115-5.8-5.8-0.25*2.28-7-1=94.83dB）

（1）6、7层分支器输出电平：

U=94.07-24=70.07dB

（U=94.83-24.1=70.73dB）

（2）5、8层分支器输出电平：

U=94.07-24-0.8-0.03*9.32=68.90dB

（U=94.83-24.1-0.7-0.03*2.28=69.96dB）

（3）4、9层分支器输出电平：

U=94.07-24-0.8*2-0.06*9.32=67.84dB

（U=94.83-24.1-0.7*2-0.06*2.28=69.19dB）

（4）3、10层分支器输出电平：

U=94.07-21.7-0.8*3-0.09*9.32=69.13dB

（U=94.83-22-0.7*3-0.09*2.28=70.52dB）

（5）2、11层分支器输出电平：

U=94.07-21.7-0.8*4-0.12*9.32=68.05dB

（U=94.83-22-0.7*4-0.12*2.28=69.76dB）

（6）1、12层分支器输出电平：

U=94.07-21.7-0.8*5-0.15*9.32=66.97dB

（U=94.83-22-0.7*5-0.15*2.28=68.99dB）

二级层分配器输出电平：

U=94.07-0.25*9.32+1=93.21dB

（U=94.83-0.25*2.28-1+1=94.27dB）

（1）13层分支器输出电平：

U=93.21-24=69.21dB

（U=94.27-24.1=70.17dB）

（2）14层分支器输出电平：

U=93.21-24-0.8-0.03*9.32=68.04dB

（U=94.27-24.1-0.7-0.03*2.28=69.40dB）

（3）15层分支器输出电平：

U=93.21-24-0.8*2-0.06*9.32=66.98dB

（U=94.27-24.1-0.7*2-0.06*2.28=68.63dB）

（4）16层分支器输出电平：

U=93.21-21.7-0.8*3-0.09*9.32=68.27dB

（U=94.27-22-0.7*3-0.09*2.28=69.96dB）

（5）17层分支器输出电平：

U=93.21-21.7-0.8*4-0.12*9.32=67.19dB

（U=94.27-22-0.7*4-0.12*2.28=68.80dB）

（6）18层分支器输出电平：

U=93.21-21.7-0.8*5-0.15*9.32=66.11dB

（U=94.27-22-0.7*5-0.15*2.28=68.43dB）

1#楼一级层分配器输出电平：

U=109.2-5.8-0.75*9.32-3-5.8=93.41dB

（U=109.2-5.8-0.25*2.28-3-4-5.8=94.69dB）

（1）6、7层分支器输出电平：

U=93.41-24=69.41dB

（U=94.69-24.1=70.59dB）

（2）5、8层分支器输出电平：

U=93.41-24-0.8-0.03*9.32=68.24dB

（U=94.69-24.1-0.7-0.03*2.28=69.82dB）

（3）4、9层分支器输出电平：

U=93.41-24-0.8*2-0.06*9.32=67.18dB

（U=94.69-24.1-0.7*2-0.06*2.28=69.05dB）

（4）3、10层分支器输出电平：

U=93.41-21.7-0.8*3-0.09*9.32=68.47dB

（U=94.69-22-0.7*3-0.09*2.28=70.38dB）

（5）2、11层分支器输出电平：

U=93.41-21.7-0.8*4-0.12*9.32=67.29dB

（U=94.69-22-0.7*4-0.12*2.28=69.62dB）

（6）1、12层分支器输出电平：

U=93.41-21.7-0.8*5-0.15*9.32=66.31dB

（U=94.69-22-0.7*5-