有线电视系统基础知识Word文档格式.docx

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前端：

系统的信号处理中心，它将信号源输出的各类信号分别进行处理，并混合成复合射频信号提供给传输系统；

传输系统：

将前端产生的复合信号进行优质稳定远距离传输；

传输方式主要有光纤、微波和同轴电缆三种

用户分配网：

则准确高效地将传输系统传送过来的信号分送到千家万户。

它一般是由分配放大器、延长放大器、分配器、分支器、用户终端盒以及连接它们的分支线、用户线等组成

2、 

有线电视系统分类

◆按用户数量：

◆按干线传输方式：

全电缆系统、光缆与电缆混合系统

◆按照是否利用相邻频道：

邻频传输系统与非邻频传输系统。

邻频传输系统按最高工作频率又可分为300MHz系统、450MHz系统、550MHz系统、750MHz系统、862MHz系统

◆单向系统与双向系统

3、传统有线电视系统的基本组成

４、现代有线电视网络的基本组成

现代有线电视网络已是一个庞大的完整体系，集电视、电话和计算机网络功能于一体。

从提供的业务来说，既有基本业务，又有增值业务和扩展业务；

从传送的信号类型来说，既有模拟电视信号，又有数字电视信号和IP数据信号；

为了实现多种综合业务，系统不再是自成一体的独立结构，而是通过上一级的数字光纤骨干环网和本地的光纤骨干环网实现与其它各有线电视系统的联网，另外，它与公共电信网也实现了互通互联。

三相关基础知识

●电视频道的频带宽度

●有线电视系统的频率划分和频道配置

●分贝比与电平

1电视频道的频带宽度

采用残留边带调幅（VSB-AM）方式，频道的带宽都是8MHz，其频率范围由fv－1.25到fv＋6.75MHz，其中fv是图像载波频率，而伴音副载波频率fa比图像载频高6.5MHz。

VSB-AM高频电视信号的形成过程，

2、电视频道配置

◆原来规定开路电视频道一共有68个，频道的频谱分布如图1—5所示。

５频道和６频道之间，除调频广播外，还有59MHz的间隔，可以传7套电视节目，选择111～167MHz这个范围，为增补１频道至增补７频道，在12频道和13频道之间有247MHz的间隔，也可以增加30个增补频道，分为增补8至增补37频道。

在24频道和25频道之间有40MHz的间隔，可以增加5个增补频道，为增补38至增补42频道。

◆单向有线电视系统

300MHz邻频系统：

28个（12个标准频道，16个增补频道）

550MHz邻频系统：

59个（22个标准频道，37个增补频道）；

750MHz邻频系统：

84个（42个标准频道，42个增补频道）；

862MHz邻频系统：

98个（56个标准频道，42个增补频道）；

◆双向有线电视系统中

GY/T106-1999中规定，上行频率范围为5～65MHz，过渡带为65～87MHz，这样，下行传输便只能从87MHz开始，DS1～DS5频道不用。

550MHz双向系统：

54个（17个标准频道，37个增补频道）；

750MHz双向系统：

79个（37个标准频道，42个增补频道）；

862MHz双向系统：

93个（51个标准频道，42个增补频道）

波段频率范围MHz业务内容

R5～65上行业务

X65～87过渡带

FM87～108广播业务

A110～1000模拟电视、数字电视、数据业务

分贝比与电平

1、分贝比

两个功率P2和P1的分贝比（用dB来表示）

10lgP2/P1＝10lg（U22/Z）/（U12/Z）＝20lgU2/U1

用来表示有线电视系统的增益、衰减、交调比、互调比、载噪比等

2、电平

定义：

系统中某一点的电平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或电压）的分贝比

10lg（P/P0）＝20lg（U/U0）

◆若以１W为基准功率，功率为Ｐ时，对应的电平为10lg（P/1W），单位记为分贝瓦（dBW）。

功率为１W时，电平为？

功率为100mW时，电平为？

例：

功率为100mW时，对应的电平为

10lg（100ｍW/１W）＝10lg（100/1000）＝－10dBW

◆若以１mW为基准功率，功率为Ｐ时，对应的电平为10lg（P/1mW），单位记为分贝毫瓦（dBm）。

功率为1mW时，电平为？

电压为1mV时，电平为？

1mV电压对应的功率

Ｐ＝Ｕ2/Ｚ＝0.0012/75=1.3×

10－8W＝1.3×

10－5ｍW

对应的电平为10lg（1.3×

10－5ｍW/１ｍW）＝－48.75dBm

◆若以１mV为基准电压，则电压为U时对应的电平为20lg（U/1mV），单位记为分贝毫伏（dBmV）。

电压为１V时，对应的电平为?

电压为１μV时，对应的电平为?

功率为1mW时，对应的电平为?

U＝＝V=274ｍV

对应的电平为20lg（274mV/1mV）＝48.75dBmV

◆若以1μV为基准电压，则电压U对应的电平20lg（U/1μV），单位记为分贝微伏（dBμV）。

●电压为１mV时，电平为?

电压为100mV时，电平为?

●功率为1mW时，电平为？

对应的电平为20lg（274ｍV/1μV）＝108.75dBμV

电平单位换算表（系统阻抗为75Ω）

dBW、dBｍ、dBmV、dBμV之间的换算关系

新

原

dBW

dBm

dBmV

dBμV

+30

+78.75

+138.75

-30

+48.75

+108.75

-78.75

-48.75

+60

-138.75

-108.75

-60

光纤传输系统基础知识

以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的传输方式。

一、光纤传输系统概述

二、光缆、光纤的基本知识

三、光有源设备

四、光无源器件

五、光链路的设计计算

六、光缆的施工、熔接和测试

一概述

1、组成

由光发射机、光接收机、光纤（光缆）、中继器和光无源器件等五个部分组成。

　HFC（光纤同轴电缆混合网）HybyidFiberCoaxial是现行网络的组成结构

◆各部分功能

光发射机将电视信号调制到光信号上

光分路器把光信号分成不同比例，分别送入各光节点

光纤放大器将光纤中的光信号放大，使之传输更远的距离

光接收机从光信号中解调出电视信号

2、光纤通信的优点

◆传输频带极宽，通信容量很大；

　可提供上ＧHz带宽，为网络的综合开发、信息高速传输提供了条件。

◆传输性能好，距离远、安全性、可靠性高。

　光纤衰减小，故传输距离远；

　光纤串扰小，信号传输质量高；

　光纤抗电磁干扰，保密性好；

　网络无多级放大器级联，提高传输的指标，同时随着光节点覆盖范围的减小，网络的可靠性高大大提高。

◆性价比高

随着技术的不断成熟、进步，光纤及光设备、器件的价格不断下降。

◆组网灵活

总体规划、分步实施，网络结构多样

FTTCFTTBFTTH

◆其他

光纤是石英玻璃拉制成形,原材料来源丰富，并节约了大量有色金属。

光纤尺寸小，重量轻，便于传输和铺设；

二.光缆、光纤的基本知识

1、光纤：

将光波从系统一端引导到另一端，同时为运载信息------对光波进行了调制。

◆光纤组成：

高纯度石英玻璃，外径125μm

光纤由纤芯、包层和涂敷层三部分组成

纤芯：

光波的主要传输通道；

包层：

折射率比纤芯的折射率稍小，使满足一定入射条件时光波能沿着纤芯向前传播；

涂敷层：

起保护光纤不受水气侵蚀和机械擦伤。

●◆光纤的导光

●纤芯的折射率必须大于包层的折射率

●n1＞n2

●使光线在纤芯和包层界面产生全反射，被封闭在纤芯中向前传播

◆光纤主要类型

单模光纤（SMF）：

只传输一种模式，单模光纤纤芯直径较细，通常在4μm～10μm范围内。

G.652光纤称为非色散位移单模光纤，

G.653光纤称为色散位移单模光纤

G.655光纤称为非零色散位移单模光纤。

●多模光纤（MMF）：

可传输多种模式，多模光纤纤芯直径较粗，典型尺寸为50μm左右

◆光缆组成、种类

光缆组成：

光纤、松套管、加强元件和护套层

　　　　　纤膏、缆膏

常用光缆按结构形成主要分为:

（1）层绞式光缆；

（２）束管式光缆。

（３）带状光缆

2．光纤的特性

◆光纤的损耗：

产生原因主要分为三种：

吸收损耗、散射损耗和辐射损耗。

光纤损耗关系到光纤通信传输距离的长短和中继距离的选择。

光纤的损耗

　吸收损耗：

（介质损耗）　杂质（纯度低）

　散射损耗：

不能产生全反射（折射率，入射角）

　辐射损耗：

纤芯偏心、包层不圆，光纤弯曲

●　光纤的损耗与它所传输光的波长有关。

●三个极小值，分别位于0.85μm、1.31μm和1.55μm处，常把这三个波长称为光纤传输的三个窗口。

●0.85μm附近的损耗最大，约3～4dB/km；

●1.31μm附近的损耗次之，约0.35dB/km；

●1.55μm附近的损耗最小，可达0.2dB/km

不同波长的光的损耗

在-25℃～-35℃时，附加损耗为0.03～0.04dB/km,

在-40℃时，附加损耗为0.06～0.08dB/km

◆光纤的色散

色散是指输入信号中不同频率或不同模式光的传播速度不同，不同时到达输出端，使输出波形展宽变形、失真的现象。

光纤色散分为材料色散，波导色散和模式色散。

前两种色散由于信号不是单一频率所引起，后一种色散由于信号不是单一模式所引起。

色散对传输的影响：

限制了光信号一次传输的距离；

减少了传输的信息容量；

并与光源的调制特性一起产生组合二次失真（CSO）

色散常数D=dτ/（L·

dλ）

◆1310nm窗口光纤的特性

波长范围：

1260nm～1360nm

价格便宜，1310nm光纤的损耗较小（约0.35dB/km）；

色散常数为零，在光通信中得到了非常广泛的应用。

在传输距离小于35公里，且光节点数不太多时，采用1.31μm技术，是建设光纤有线电视系统的首要选择。

◆1550nm窗口光纤的传输特性

1480nm～1580nm

损耗极低：

1.55μm波长的光在光纤中传输时，单位长度的损耗目前已达到0.20dB/km以下；

即使加上了熔接损耗，也可以做到0.23dB/km以下；

可以利用光纤放大器对光信号直接进行放大；

色散较大：

会产生噪声和（CSO）复合二次失真,破坏光纤系统的特性。

HFC网络光链路中的光纤主要采用G.652单模（SM）光纤，光链路的工作波长有1550nm和1310nm两种波长可供选择。

在地域覆盖较大的城市可优先采用1550nm波长，在地域覆盖较小的城市可优先采用1310nm波长。

●现有网络：

采用G.652单模（SM）光纤，

●光链路的工作波长1310nm。

1、光发射机

光发射机是实现电/光转换的光端机。

它由光源、驱动器和调制器组成。

其功能是电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。

从调制方式与光源的关系上来分，强度调制的方法有两种：

直接调制和外调制。

从调制信号的形式来分，光调制又分为模拟调制和数字调制。

实现电/光转换---用电信号对光源发出的光波进行调制

直接调制光发射机

直接调制光发射机是将RF信号直接加在激光器的PN结上，对激光实现光强度调制而制成的光发射机。

它是HFC网络光传输的主要设备之一，它与光纤和光接收机一起组成了CATV光传输系统。

直接调制光发射机的原理图如下

1310nm直接调制光发射机的技术指标由GY/T143-2000标准规定。

标准将直接调制光发射机分为A/B两大类：

A类光发射机指在47MHz—550MHz频率范围内传送59个PAL-D模拟电视信号，在550MHz—750（862）MHz频率范围内传送数字调制信号的光发射机。

B类光发射机指在47MHz—750MHz频率范围内传送84个PAL-D模拟电视信号的光发射机。

2、光接收机

光接收机是将经光纤传输的强度调制光信号接收，并变换为RF电信号的光接收设备。

实现光/电转换、并将电信号进行放大

光接收机与光发射机和光纤共同组成光纤传输系统。

系统的RF传输技术指标有载噪比C/N、组合二次差拍比CSO、组合三次差拍比CTB。

◆光工作站

光工作站是HFC网络作为接入网时必须采用的光节点设备。

光工作站包括：

下行主光接收机及备份光接收机，

下行RF放大系统、RF切换、二路/四路独立高输出RF电平，

输出口上/下行分割滤波器，

上行主光发射机及备份光发射机、光波分复用器，

上行RF放大系统、三态开关，

网络管理应答器，

光纤管理系统，

主/备电源。

光工作站是一个高可靠的、可以户内/户外连续工作的通信级的设备。

●光分路器

●活动连接器

●衰减器

●光合波器和光分波器

1、光分路器

光分路器的作用是对光信号进行耦合、分支和分配。

光分路器的技术指标

插入损耗：

Aj=10lg（Pi/Pj）

附加损耗：

Af=10lg（Pi/∑Pn）

分光比：

kj=Pj/∑Pn

显然，Aj=Af-10lgkj

2、活动连接器

由两个关键部件插针体和套筒组成。

套筒体为主体的器件称为法兰盘，它要保证两个对接的插针体精确同心。

连接器种类

FC：

金属圆型结构，键扣定位和M8螺纹紧固，是使用最多的一种。

SC：

方型塑料制件，截面是长方形，两侧各有一个锁扣，用于直接插入紧固，插拔结构，使用量也比较大。

PC：

端面采用物理接触研磨法，将端面磨成球面状，球面半径几十毫米，由于纤芯部分突出，紧固时得到良好接触，PC接续的反射很小。

APC：

将端部加工成斜面，端面仍然是球面，球面半径4.75µ

m，反射损耗达到60dB以上。

UPC：

端面研磨处理与PC一样加工成球面状，不同处在于球面半径未13mm，后向反射损耗可达50dB。

常用FC/APCSC/APCFC/PCSC/PC

3、光合波器和光分波器

●光合波器和光分波器是用于波分复用等传输方式中的无源光器件。

可将不同波长的多个光信号合并在一起精合到一根光纤中传输，或者反过来说，将从一根光纤传输来的不同波长的复合光信号，按不同光波长分开。

前者称为合波器，后者称为光分波器

五、光链路的设计计算

◆计算说明：

链路损耗=光纤损耗+光分路器分光损耗+光分路器插损+光纤活接头损耗

●1310nm系统单模光纤损耗（0.35dB/km，计入融接接头损耗后以0.40dB/km计算）。

●光纤活接头损耗以0.50dB/km计算。

●光分路器分光损耗按公式10lg分光比（百分比），并取绝对值计算。

●光分路器插入损耗以0.50dB/个计算

◆如何计算分光比、光发射机的光功率、各个光节点的接收功率。

●计算各个光节点光纤损耗P

●计算光分路器分光比K　K１=P1/∑P

●计算各光路的链路损耗

●光发射机光功率的确定。

取光接收机输入光功率>

-2dBm

●计算各光节点接收光功率

1、仪器、设备的使用

◆光纤熔接机：

接头平均损耗，应小于等于0.05dB/Km

◆ＯＴＤＲ光时域反射仪：

长度测量、损耗测量、

断点测量。

测试时，要对仪表的折射率、脉冲宽度、波长窗口、门限参数等进行设置

◆光功率计

◆光源

2、光缆的施工

1、光缆的弯曲半径应不小于光缆外径的15倍，施工过程中应不小于20倍。

2、布放光缆的牵引力不应超过光缆最大允许张力的80%，瞬间允许张力不得超过光缆的最大允许张力，而且主要作用在光缆的加强芯上。

3、布放光缆时，光缆必须由缆盘上方放出并保持松弛的弧形。

光缆布放过程中应无扭转，严禁打背扣等现象发生

七、HFC网络发展方向

1、光纤到节点（FTFFiberToFeeder）

2、光纤到路边（FTTC）或光纤到小区（FTTZ）

3、光纤到最后一个放大器（FTLA）或光纤到楼（FTTB）

4.、FTTH（光纤到户）

思考题

1、CATV系统的优点有哪些？

可以解决位于电视弱场强区和阴影区用户的电视接收问题，提高电视覆盖率

抗干扰，提高了图像的质量

增加了频道，可供给用户更多电视节目

便于综合利用

2、广播电视信号的组成

声音信号——人耳感觉50Hz--10KHz左右，电讯传输标准为100Hz--3.4KHz；

广播电视标准为10Hz--20KHz。

图像信号——PAL-D的彩色全电视信号为0--5.75MHz，包括亮度、色度、同步和消隐信号

彩色全电视信号组成

视频信号0-5.75MHz、音频副载波6.5MHz、彩色副载频4.43MHz；

音频调频信号2×

Δ（f+Fmax）=2×

（50KHz+15KHz）=130KHz

3、我国电视标准规定，每个电视频道的频带宽是多少？

每个电视频道的频带宽是8MHz

4、何为阻抗匹配？

如果阻抗不匹配会产生什么影响？

当信号源的内阻抗等于负载阻抗时，负载可获得信号源最大功率值，这种情况称之为阻抗匹配。

阻抗不匹配会产生反射，在图像上会产生重影

5、有线电视系统的特性阻抗为多少？

75欧姆。

6、有线电视系统由哪几部分组成？

分别有什么作用？

各自包含哪些器件？

有线电视系统由信号源、前端、传输系统、用户分配网成；

信号源提供高质量的信号；

前端把从信号源送来的信号进行滤波、变频、放大、调制、混合等，使其适合在干线传输系统中传输；

干线传输系统把前端输出的高频复合电视信号优质稳定地传输给用户分配网；

用户分配网把有线电视信号高效而合理地分送到户。

信号源包括接收天线、天线放大器、卫星地面接收系统、自办节目自动播出系统、用于接收其它有线网传送信号的相应设备、用于微波电视信号接收的微波接收天线和微波接收机；

用于接收FM广播节目的天线、接收机等

前端包括频道处理器、调制器、混合器、导频信号发生器

传输系统包括光发射机、光纤、光接收机、同轴电缆、干线放大器、微波发射机、微波天线、微波接收机等

用户分配网包括分配放大器、延长放大器、分配器、分支器、用户终端盒、分支线、用户线等。

7、何为相邻频道？

何为邻频传输？

何为增补频道？

相邻频道：

对任一特定的电视频道而言，另一频道，不论是在空中发射的还是在有线电视系统中传输的，只要其标准图像载波频率与该频道的图像载波频率相隔8MHz，即为该频道的相邻频道

邻频设置是针对隔频设置而言的，是相邻频道设置的简称，临频传输是采用相邻频道进行传输。

为了有效利用频道资源，有线电视系统启用了一些无线传输留给其它领域的频段，即增补频道

8、双向有线电视系统中

GY/T106-1999中规定，上行频率范围为5～65MHz，过渡带为65～87MHz，这样，下行传输便只能从87MHz开始，

750MHz双向系统：

862MHz的双向系统：

93个频道（51个标准频道，42个增补频道）

9、电平定义？

若以１W为基准功率，功率为100mW时，对应的电平为？

若以1μV为基准电压，电压为100mV时，电平为?

系统中某一点的电平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或电压）的分贝比，

10、有线电视系统常用设备和器件有哪些？

有线电视系统中常用设备和器件有卫星地面接收天线、高频头、卫星接收机、调制器、播出设备、混合器、导频信号发生器、光发射机、光缆、电缆、光接收机、放大器、分支分配器、电缆、终端盒等。

11、什么是混合器？

对无源混合器的基本要求有哪些？

在有线电视系统中，把两个或两个以上的输入信号混合在一起馈送出去的设备称为混合器，对混合器的基本要求一是具有滤除干扰和杂波的能力；

二是要能实现系统设备之间以及设备与电缆之间的阻抗匹配。

12、什么是信号交流声比（交流哼声）？

它的来源是什么？

如何解决？

信号交流声比是指标准图像调制电压峰峰值和交流声调制电平的峰峰值之比；

它的来源有两个方面：

一方面是设备（放大器、TV解调器、频道变换器等）的供电电路滤波不良，使50Hz交流声信号或其谐波信号串入非线性器件中，从而对射频信号产生交流声调制；

另一方面是TV解调器的视频信号源接地不良或箝位能力差导致交流声信号和视频信号一起对射频调制。

在实际工作中主要通过良好接地来解决交流哼声。

13、什么是HFC？

光纤CATV网络拓朴结构分为哪几种？

各自的优缺点是什么？

HFC是光纤、同轴电缆混