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广电基础知识解析

载噪比

在电视信号的采集、调制、放大、传输过程中，不可避免地会产生“噪声”（代号N,英文Noise的第一个字母），随着放大级数的增加，噪声会逐步增大。

噪声就像鱼缸水中的泥沙，会使清晰度降低，轻微时在电视画面背景上均匀地密布不规则的细微噪动点，严重时则变成粗大的雪花点。

   电视中噪声的轻重程度用“载噪比”（代号C/N）来表征，单位是dB，它就是“载波功率与噪声功率之比的分贝值”：

C/N＝10lg（载波功率/噪声功率）  （单位：

dB）

  C/N数值愈大，说明载噪比愈高，电视画面清晰度愈好。

国家广电行业标准GY/T106－1999中规定有线电视系统（出口）的C/N指标要求≥43dB（显然，此时载波功率是噪声功率的20000倍），通常在作系统设计时取C/N＝44dB为设计值，留1dB设计裕量。

   我们在计算单个放大器的载噪比时，可以先不考虑由前级输入的“噪声功率”，认为输入放大器的仅仅是信号的“输入载波功率”，此时这个放大器自身的“噪声功率”只有两项：

由于器件中电子不规则热运动而产生的“基础热噪声”和因放大器放大而“增加的噪声”。

这样，单个放大器C/N指标的计算式就是：

C/N单＝10lg［输入载波功率/放大器的噪声功率］

＝10lg［输入载波功率/（增加的噪声×基础热噪声）］

＝10lg输入载波功率－10lg增加的噪声－10lg基础热噪声

  由于“10lg输入载波功率”就是放大器的“输入电平”（代号Si，单位dB），“10lg增加的噪声”就是放大器的“噪声系数”（代号NF，单位dB）,“10lg基础热噪声”按我国的电视制式换算出来的数值是2.4dB（20℃）。

因此，前面的算式就成为：

（C/N）单＝输入电平Si－噪声系数NF－2.4

即：

C/N）单＝Si－NF－2.4（dB）………1－1）

  （1－1）式就是单个放大器C/N指标基本计算公式。

从这个算式中可以看出，放大器的输入电平Si提高（降低）1dB，其C/N指标随之提高（降低）1dB，是1比1的正相关。

  实际上，当放大器级（串）联使用时，前级放大器将信号输给下级放大器的同时，必然会将噪声一起输进去，不可能“仅仅是信号的输入载波功率”，因此后级放大器输出的噪声中必然还包含其前面所有器件所产生的噪声，所以此时的载噪比就要进行“级联累加”计算。

  当n台放大器级联使用，而它们的输入电平Si、噪声系数NF都相同时，其总载噪比（即最后一级放大器输出信号的载噪比）（C/N）总可由下式算出：

（C/N）总＝Si－NF－2.4－10lgn（dB）……（1－2）

  （1－2）式说明，放大器级联数愈多，C/N指标愈差，当两只放大器级联时，C/N指标降低3dB（10lg2＝3）；当3只放大器级联时，C/N指标降低4.8dB（10lg3＝4.8）；当10只放大器级联时，C/N指标降低10dB（10lg10＝10），等等。

光功率为什么有正有负呢!

与同轴功率计算

光功单位是DBMW,接收机输出是DBUV.铜轴信号不会有负的.这两种单位可互相转换

光功率电平计算

光功率电平通常用dBm（dB毫瓦）作单位，它是用“对数（lg）”算出来的，用“分贝数”来表示量值的大小。

具体算式是：

        10lg（光功率毫瓦数/1毫瓦）        即：

10lg（光功率mW/1mW）

    当：

光功率大于1mW时，比如2mW，    则：

10lg（2/1）=3dBm;

    当：

光功率等于1mW时，                则：

10lg（1/1）=0dBm；

    当：

光功率小于1mW时，比如0.63mW，则：

10lg（0.63/1）=-2dBm；

    就是说，当实际光功率大于1mW时，它的电平分贝数（dBm）是正数；等于1mW时为0；小于1mW时是负数。

同轴电缆射频功率计算

同轴电缆中的射频信号电平也一样，也是有正有负的。

同轴电缆中的射频信号电平如果用dBmV作单位（国外常用单位），它是用“对数（lg）”算出来的，用“分贝数”来表示量值的大小。

具体算式是：

        20lg（信号电压毫伏数/1毫伏）        即：

20lg（mV数/1mV）

    当：

射频信号电压大于1mV时，比如100mV，    则：

20lg（100/1）=40dBmV;

    当：

射频信号电压等于1mV时，                    则：

20lg（1/1）=0dBmV；

    当：

射频信号电压小于1mV时，比如0.63mV，    则：

20lg（0.63/1）=-4dBmV；

    就是说，当射频实际电压大于1mV时，它的电平分贝数（dBmV）是正数；等于1mV时为0；小于1mV时是负数。

光功率也射频功率转换

同轴电缆中的射频信号电平如果用dBμV单位（国内常用单位），它是用“对数（lg）”算出来的，用“分贝数”来表示量值的大小。

具体算式是：

（μV——微伏）

        20lg（信号电压微伏数/1微伏）        即：

20lg（μV数/1μV）

    当：

射频信号电压大于1μV时，比如100000μV，则：

20lg（100/1）=100dBμV;

    当：

射频信号电压等于1μV时，                    则：

20lg（1/1）=0dBμV；

    当：

射频信号电压小于1μV时，比如0.63μV，    则：

20lg（0.63/1）=-4dBμV；

    就是说，当射频实际电压大于1μV时，它的电平分贝数（dBμV）是正数；等于1μV时为0；小于1μV时是负数。

    只是由于在有线电视系统中，实际的射频信号远高于1μV，所以我们通常见不到负数的dBμV数值。

如果将国外的常用射频信号电平的dBmV数值，换算成国内常用单位dBμV数值，只需加上60即可：

      40dBmV=100dBμV

      0dBmV=60dBμV

    -4dBmV=56dBμV

数字电视信号的声噪比和载噪比

“声噪比S/N”、“载噪比C/N”和“每比特信号能量与噪声功率密度之比Eb/No”，都是用来表示信号的“载波”与“噪声”两者之间的关系，它们的是数值越大，电视图像和声音的质量越好；相反，信号质量就越差，模拟电视的屏幕上就会出现“雪花”干扰，数字电视就会出现静像或“马赛克”。

  在有线数字电视（DVB-C）中，解调后的声噪比S/N和输入到接收机的信号载噪比C/N基本相等，其关系式是：

S/N=C/N+0.441（dB）（滤波器α=0.15） [1].

  由于数字调制技术的种类繁多，采用频谱效率不同（从每赫1b/s到每赫10b/s甚至更高）的各种调制方式调制出的信号，自身传输的可靠性差别较大，要达到相同的传输可靠性时，对系统C/N指标的要求就不相同，就无法采用C/N指标对它们的可靠性进行横向比较。

  折算频谱效率以后而得出的“载波”与“噪声”的关系算式得出的数值，就是“每比特信号能量与噪声功率密度之比Eb/No”，可以横向比较采用不同调制技术系统的可靠性之高低了。

可见，在数字通信系统中采用Eb/No参数的目的，是为了便于对采用不同数字调制技术的系统进行传输可靠性高低的比较，是为了“横向比较用的”，并不是“因为数字电视不出现载波，就没有C/N指标,所以才采用Eb/No”。

实际上Eb/No参数是不能直接从系统中测量出来的，还得要首先测量出系统的C/N指标，然后才能用算式计算出Eb/No指标值，有线数字电视（DVB-C）采用64QAM数字调制方式，两者的换算关系是Eb/No＝C/N－7.2（dB）。

因此，仅仅在有线数字电视领域、无需横向比较时，也可以直接用C/N指标来衡量信号在系统中传输的可靠性，没有必要再换算成Eb/No参数，所以在许多场合，仍然经常可以见到用C/N指标来规范、评议有线数字电视的质量。

  虽然用系统的C/N或Eb/No指标可以衡量有线数字电视信号传输的可靠性高低，但这仅仅是以一个比较主要的方面来考察，信号传输的可靠性还受到其他多方面的影响，可靠性高低最后的结果通常以“误码率BER”来表达。

模数10dB差值

模、数信号混传时，为了减少因频道数增加太多导致失真急剧加重的问题，通常要将数字信号电平设置成比模拟信号低6至10dB，具体取值可根据网络的实际情况而定，网络本身失真指标好、传输级数少，可取6dB左右；否则，数值要取大一点。

    模、数信号混合前，模、数电平差就设置好，然后进行混合；或者说，用场强仪监测混合器输出信号电平值，再调试模、数前端的调制器，使两种信号电平平坦、电平差符合设计要求。

    模、数电平差在前端设定好以后，经过光缆传输、电缆传输以后就不会改变。

  也就是说，模、数电平差必须在两信号混合以前定好，混合以后就不能、也不会再发生变化。

    楼主所说会改变，那仅仅是因为经过网络传输以后，高端电平衰减量大、电平降低多引起的表面现象。

因为数字信号往往多数设置在高端频道，处在22频道以上居多、而模拟电视在22频道以下，表面上看，好像模、数电平差扩大了。

实际上模、数电平差没有扩大；因为用均衡器均衡，将电平变得平坦以后，模、数电平差就会恢复原值。

      所以，判断经过网络传输以后模、数电平差有没有变化，不能将高端的数字信号电平和低端的模拟信号电平进行比较，而应该比较相邻两个模、数频道的电平差。

即使在860MHZ附近，如果相邻设置模、数电视频道，经过网络传输以后，也就不会看见模、数电平差发生变化的情况。

光网络中的dB、dBm、mW

光网络中的dB、dBm、mW是很常见的量值单位，其中：

  “dB”通常是“损耗量”的分贝数，或者说是两个数值“倍数”的对数之“分贝值”。

光链路中，器件的“损耗”L的定义是：

            “损耗”L是器件“输入口光功率”P入与“输出口光功率”P出比值的分贝数

    写成算式就是：

                L=10lg（P入/P出）其单位就是dB。

    比如，分光器的输入光功率是12mW，某一分光输出口的光功率是4mW，那么这一路的分光损耗L=10lg（12/4）=4.77dB。

或者，某光纤的入口光功率是12mW，出口光功率是4mW，那么光纤的损耗也是4.77dB.

  “mW”是“光功率”的单位，其量值的大小表示光功率的高低。

是纯“电工学”中的光功率单位，“mW”是基本单位“W”的千分之一。

  “dBm”是“光功率电平”的单位。

其量值的大小，也表征光功率的高低，只不过是用对数的“分贝数”来表示。

    要将光功率mW换算成光功率电平dBm，就是将光功率数除以1mW以后取对数、再乘以10.比如，12mW光功率换算成光功率电平就是10lg（12/1）=10.79dBm；4mW光功率换算成光功率电平就是10lg（4/1）=6.02dBm。

    根据对数的定义，前面计算分光损耗的算式L=10lg（P入/P出），可以变换成L=10lg（P入/P出）=10lgP入-10lgP出=10.79dBm-6.02dBm=4.77dB

    两种算法的结果相同。

在后一个算式中，10.79dBm-6.02dBm虽然是dBm数相减，即对数相减，但实际相当于4则运算中的相除，所以计算结果的单位不再是dBm，而是dB，表示两者功率倍数（的分贝数）。

光发的输入电平“平坦”是什么意思

有线电视信号的“平坦度”和信号是否“平坦”，是两种概念完全不相同的问题。

    有线电视信号电平在直角坐标系上标示时，将低端电平点和高端电平点连成一条直线。

如果这条直线与Y轴平行，那么就说信号是“平坦的”（如附图中的B），如果不平行，就说信号是“倾斜的”（如附图中的A），高低端的电平差，就是“斜率”f。

      所以，“平坦信号”就是斜率等于0或接近于0，即高低端信号电平相等或基本相等。

这就是楼主问的问题的答案。

      当系统里全部是模拟信号或数字信号时，如何调试，大家都不会有疑问。

      模数混传时，实际上只要保持选定的模数电平差就可以了。

      比如某系统的模数电平差是6dB，光发射机需要80dB平坦信号输入，如果低端是模拟频道，低端电平就调成80dB，如果低端是数字频道，低端电平就调成74dB；如果高端是模拟频道，高端电平就调成80dB，如果高端是数字频道，高端电平就调成74dB。

    光接收机如果需要调成106dB、斜率8dB倾斜输出，如果高、低端都是模拟频道，调低端、高端输出电平分别是98dB、106dB；如果低端是数字频道，则低端为92dB；如果高端为数字频道，则调高端为100dB。

    所以笔者一贯强调，无论在模数混传阶段还是模拟关闭时期，都有必要在系统低端和高端（及DS-22、DS-42频道）设置模拟电视频道（调制台标也行啊），以方便系统调试和电平检测。

    信号的“平坦度”也叫做“频率响应度”简称“频响”，它反映各频道电平高低参差不齐的程度（就是2楼说的那个数值），平坦度愈好，各频道电平差值愈小。

示意图见附图中的C和D。

可见，楼主不是问这个问题啊。

    图中D的信号"平坦度"虽然是不好的，但是它仍属于“平坦信号”。

    虽然图中C属于“倾斜信号”，D属于“平坦信号”，但是它们的“平坦度”却是相同的。

    系统中信号电平的"平坦度"偏离了规定的要求，只有总前端的管理人员可以通过调整一些相应的调制器的输出电平来纠正解决，不可能在调试光发射机的输入电平、光接收机和放大器的输出电平时来纠正解决。

    因此，在调试光发射机的输入电平、光接收机和放大器的输出电平的时候，只需调好低端和高端的电平就可以了，没有必要去管（兼顾）信号的“平坦度”问题（管不了啊！

！

）。

不过可以打电话通知总前端的管理人员去处理（常常会被认为是“鸡毛蒜皮”的小事而不予理会，也可能怕动一下会出更大的问题而不敢去动；或者调制器电平调节器内部接触不良，已经调不出需要的那个数值）。

光工作站的调试方法和误码率劣化原因

光工作站通常配备4路独立输出的功率倍增模块末级放大器，相当于一台（低电平输出的信号源型）光接收机下面加4台用户放大器，因此它的“标称输出电平”就相当于“用户放大器的标称输出电平（通常是102dBuV）”，只是它的“标称输出电平”要比普通用户放大器更高（因为它的末级放大模块是功率倍增型、CTB指标约高6dB），一般是106dBuV。

各地在实际运用时，要根据当地网络的情况，输出电平要调成等于、略低于或略高于“标称输出电平”。

  比如，一级光缆到用户分配点直接分配用户的地方，可以高于106dBuV；多级光缆到用户分配点直接分配用户的地方，可以等于或略低于106dBuV。

  放大器或光端机内部的放大模块通过电视信号以后，都会造成信号质量指标的劣化。

对载噪比指标劣化量的大小和实际输入电平高低有关，实际输入电平愈低、劣化愈严重；对失真指标劣化量的大小，和实际输出电平高低有关，实际输出电平愈高，对失真指标劣化愈严重。

因此，放大器和光接收机、光工作站，其说明书中通常都标示出其“标称输出电平”，这是它们的“典型运用状态”，此时其载噪比指标和失真指标都处在比较好的状态。

  光工作站输出电平达到115dBuV，相当于用户放大器的输出电平达到115dBuV，就远高于它的“标称输出电平”值，其失真指标比106dBuV时降低了18dB，失真指标恶化很严重，必然导致误码率恶化啊。

所以这是光工作站没有调试好、输出电平太高造成的，不是光工作站的问题。

  既然光工作站输出电平不能调到115dBuV，那么为什么工厂要生产这么高输出电平的光工作站呢？

那是为了适应光接收功率较低一点地方使用。

楼主在-1dBm接收光功率时测得输出电平是115dBuV，如果在-5dB接收时，输出电平就只有107dBuV了（接收光功率每降低1dBm，输出电平降低2dB）。

 放大器调试输出斜率的作用有两方面：

  1、提高失真指标：

设置斜率fdB，失真指标CTB提高fdB（载噪比指标降低fdB）；如果不需要提高失真指标（网络的失真指标很宽裕，比如1级光缆直接到用户分配点），也可以用于提高放大器的输出电平f/2dB，比如设置输出斜率8dB、可以提高输出电平4dB，带用户的理论数量就提高一倍。

    2、降低远距离信号传输时的高低端电平差。

  因此，前端放大器通常调输出斜率0—2dB（因为下面的光发射机必须平坦信号输入。

放大器没有这种限制），干线放大器通常调输出斜率4dB左右，用户放大器调输出斜率6—10dB（远距离输送信号时取高值）。

    光工作站通相当于一台光接收机下面加4台用户放大器，因此它的输出电平和斜率就得按用户放大器的原则来调试。

由于光工作站相当于集中4台用户放大器在一起，必然远距离输送信号，所以输出斜率得取高值，一般都是10dB.  比如上海某小区直接用于用户分配的光工作站调试的输出电平为112dBuV、斜率为10dB（失真指标相当于107dBuV平坦输出。

也就是说，如果平坦输出，输出电平只能调到107dBuV）。

当然，多级光缆传输的地方、网络质量不是很高的地方、或者光工作站末级放大模块不是很高档时，不允许调这么高的输出电平。

    光工作站常用于用户高度集中、数量很大的居民区，直接分配信号给用户。

因此笔者以上所论述的，都是按照光工作站直接用于用户分配的调试方式，即按照用户放大器的调试方法，下面不再带任何放大器。

但是，也可能有小部分距离较远的区域需要用放大器延伸信号才能满足用户分配。

此时，可采取两种方法：

    第一种方法是光工作站仍然采用用户放大器的调试方法，保持高输出电平、高斜率（当然输出电平比不带放大器时要略低一点。

不能如前面所提到过的那样高达112dBuV），下面接延伸信号的放大器则改用低增益、低电平输出的干线放大器，输出电平调在100dBuV以内。

相当于干线放大器和用户放大器位置倒置。

这样，才不至于输出信号的失真指标过度劣化。

    第二种方法是光工作站改为按干线放大器的调试方法调试，低输出电平、低斜率（这种用法违背了光工作站设计初衷，最好不用）；下面再接高电平输出的用户放大器延伸信号、担负用户信号分配任务。

通常说的72DB输入放大器正好。

指的是低频72DB还是高频72DB

在没有特别说明的情况下，有线电视书刊中所说的电平值，是指最系统高端频道的电平值。

    放大器有两个电平指标：

“标称输入电平”，数值是72dB；“标称输出电平”，数值是“72+增益G”dB。

    放大器的“输入电平”Si指的是“输进放大器中放大模块的电平”，因此是不能直接测量出来的，只能用计算方法得出来，算式是：

          “输入电平”Si=输出电平So-增益G

      因此我们在调试放大器的时候，不必考虑将放大器的“输入电平”调定为多少，只需把放大器的输出电平调正确就行了，此时，输入电平自然就调好了、调正确了。

    送到放大器“输入端口的电平”，叫做“输入口电平”“Si口”（不是放大器的“输入电平”啊！

！

！

），这是用来设计放大器间距、以落实放大器位置用的参数。

通常，计算时取“输入口电平”“Si口”=76dB（当然指高端电平值啊）（设计时留有4dB的电缆衰老余量和温度升高调节余量），来计算放大器间距。

比如，前级干线放大器输出电平96dB，用-12电缆（设：

低频端衰减量每百米2dB，高频端衰减量每百米6.5dB），试计算下级放大器最大间距：

          下级放大器的间距=（输出96dB-下级放大器输入口电平76dB）/6.5=3.08百米=308米

  如果前级干线放大器的输出电平是96dB，输出斜率是0dB（就是低端电平=96dB），那么到达下级放大器输入端口的高低频端电平是：

          下级放大器高端“输入口电平”=（输出96dB）-（3.08百米*6.5）=76dB  

                下级放大器低端“输入口电平”=（输出96dB）-（3.08百米*2）=89.8dB 

      可见，在放大器间距为308米时，低端的输入口电平比高端高13.8dB。

放大器间距愈大，高低端电平差也愈大；放大器间距愈小，高低端电平差也愈小。

因此，放大器低端的输入口电平是没有办法人为规定数值的，也没有必要去规定数值，因为电缆对低端信号的衰减量比高端小得多，当高端的输入口电平达到76dB时，低端输入口电平通常都会高于76dB，而过高的低端输入口电平，都可以由下级放大器内部的均衡器均衡掉。

  所以，我们在计算放大器间距的时候，也只需考虑高端电平，做到满足高端输入口电平不低于76dB就可以了。

不必考虑低端输入口电平。

  如果到达放大器输入端口的高端电平高于76dB很多，放大器也可以调出“标称输出电平”值，只不过放大器内部的输入衰减器衰减过高部分的输入口信号电平也很多，造成信号浪费。

  如果到达放大器输入端口的高端电平高于72dB、低于76dB，放大器当时也可以调出“标称输出电平”值，只不过没有留足调节余量，高温期间或将来电缆衰老以后，放大器的输出电平就可能调不到“标称输出电平”值。

  如果到达放大器输入端口的高端电平低于72dB，放大器当时就不能调出“标称输出电平”值。

放大器内通常设置固定均衡器+可调均衡器

    制作比较规范的有线电视网络放大器，即使是单模块的，通常都串联设置两级（个）均衡器：

10dB左右的固定均衡器+18dB可调均衡器，即放大器的最大均衡量达到28dB。

    可调均衡器的均衡曲线，通常只能做成是一条斜直线；因此，单纯使用可调均衡器，不可能做到与电缆的频率衰减特性刚好相反，不能完全予以补偿，最终可能使放大器的输出电平曲线中段稍稍凸起，多级放大器串联以后中段凸起的程度增大；而固定均衡器可以做到使频率中段衰减量略大一些，均衡曲线呈中段弧形凹陷，这样就可以使放大器输出电平中段凸起的程度减轻或消除。

    通常，为固定均衡器设置了一个“切、入插片”。

当不使用固定均衡器的时候，“切、入插片”将其短路直通，处于0均衡状态；需要时将“切、入插片”断开，固定均衡器投入使用。

    一般情况下，当放大器间距为数百米时，应当优先使用固定均衡器，其均衡量不足时，再调可调均衡器补足。

放大器电原理简图

机顶盒概述 

机顶盒（SetTopBox，STB）早期是指基于有线电视网络的模拟频道增补器、模拟频道解扰器；随着数字电视广播和因特网的迅速发展，用户对信息需