08 卫星及共用天线接收系统.docx
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08卫星及共用天线接收系统
目录
1概述502
2设计标准及原则502
2.1设计标准502
2.2设计原则502
3系统总体方案503
3.1系统规模503
3.2系统功能503
3.3传输方式504
3.4系统带宽及频率配置504
4系统设计指标及指标分配505
4.1系统设计指标505
4.2指标分配506
4.3系统目标技术指标507
5主要设备选型509
5.1设备选型的原则509
5.2卫星电视设备选型509
5.3分配系统设备选型511
6卫星电视系统总体设计512
6.1卫星电视系统构成513
6.2前端机房位置513
6.3前端机房要求513
6.4前端系统指标核算514
7分配系统总体设计514
7.1网络结构515
7.2放大器级联数515
7.3系统供电515
7.4反传通道要求515
7.5分配系统正向传输指标核算517
7.5.1指标计算517
7.5.2温度对指标的影响518
8其它519
1概述
大渡河流域梯级电站调度中心是是集生产调度、办公、会议、商务洽谈、培训、展览为一体的高层综合楼。
有线电视系统的设置主要考虑领导办公区、餐饮娱乐区以及标准客房对电视节目收视的需求。
该系统是整个弱电智能化系统的重要组成部分，其建设的指导思想是：
按照国际先进水平，适应信息高速发展的要求，并结合当前的经济发展水平，精心设计，一步到位；量力而行，分步实施；优质施工，科学管理；滚动发展，争创一流。
使其真正成为技术先进、功能齐全、服务用户的综合信息网。
2设计标准及原则
2.1设计标准
规划和设计应该依照国家现行有关标准规范，技术参数应优于标准规定值。
1、《有线电视广播系统技术规范》（GY/T106—1999）
2、《有线电视系统工程技术规范》（GB50200—94）
3、《有线电视网中光链路系统技术要求和测量方法》（GY/T131-1997）
4、《有线电视系统测量方法》（GY/T121-1995）
5、《电视和声音信号的电缆分配系统》（GB6510-96）
6、《有线广播电视系统安装工程预算定额》（GY5212-1997）
7、《30MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》（GB6510-86）
8、《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》GBJ
9、《有线电视广播系统技术规范》GY106-92；
10、广播电影电视部文件：
《关于有线电视现阶段网络技术体制的意见》（修订稿）；
2.2设计原则
1、一次性完成大渡河流域梯级电站调度中心有线电视系统的总体规划与设计，并按计划分期、分步骤实施。
2、设备器材选型应以系统规模、功能及甲方要求为准，力求经济合理。
3、系统设计应在技术上达到先进性和成熟性的统一，性能上应具有较高的安全可靠性；使用上应具有可维护性、可扩展性、并具有较高的性价比。
4、本设计方案按招标文件的要求只对卫星电视接收系统和用户分配系统进行设计，卫星电视接收系统暂按11套节目配置，用户分配系统按双向设计，接入当地有线电视网络。
3系统总体方案
3.1系统规模
大渡河流域梯级电站调度中心位于成都市高新区、主楼高20层，根据招标要求及相关图纸并结合房间功能分布、本次按560个电视信息终端设计。
3.2系统功能
大渡河流域梯级电站调度中心作为一个高档办公楼宇，其有线电视系统功能应比较完善，最终目标就是利用HFC网络同时实现图像、话音的传输以及数据的高速、准确、安全、有服务质量（QoS）保证的传输；建设一个能覆盖全区，技术先进、性能完善、安全可靠，能与其他网络实现互联互通，与现代化城市相适应的广播电视综合信息传输网。
功能要求是：
⑴基本服务：
传统的广播电视节目的传输。
⑵增值业务：
◆增加节目内容，开展收费电视
◆视频点播（VOD）系统
◆音频点播（AOD）系统
◆高速数据广播
◆Internet接入系统
◆家庭证券大户室
◆远程教学
◆远程医疗
◆电子报刊
◆家居银行
3.3传输方式
大渡河流域梯级电站调度中心有线电视网络系统采用HFC传输方式。
网络按860MHz双向HFC标准设计，待以后的需求明确后再增加机顶盒等反向电视设备，可获得较好的经济效益。
3.4系统带宽及频率配置
系统采用860MHz邻频传输方式，频率范围为5-860MHz。
波段划分为：
5-65MHz为上行业务；68-87MHz为过渡带，88-108MHz为下行调频广播业务；110-860MHz为下行模拟电视、数字电视、数据传输业务。
有源设备带宽860MHz、无源设备和线缆带宽1000MHz；传输频道容量为80套电视节目，30套调频广播及数百套数字压缩电视节目。
以下频率配置,是按当前国际上的典型做法及主要宽带通信设备制造商的产品标准拟订的，各厂家的采用标准不尽相同，以设备选型为准。
频率配置表
上
行
传输信号
调制方式
信道码率（bps）
占用带宽（MHz）
频段（MHz）
状态监测回传
FSK
38.4K
2
7
地址码回传信号
FSK
14K
3
10
PCS
CDMA
6
16
电话回侧传
QPSK或S-CDMA
10M
12
28
计算机数据
QPSK
10M
12
40
保护带
下
行
状态监测等（FSK，38.4Kpbs,51-67MHz）
67
2个电视频道（68-84MHz）
84
FM广播（87-106MHz）或数字声
106
地址码（FM，106-108MHz）
108
7个增补频道（Z1-Z7）
167
7个开路频道（DS6-DS12）
223
30个增补频道（Z8-Z37）
463
10个开路频道（DS13-DS22）
550
550-860MHz用于数据:
64QAM,38Mpbs/6MHz×2
电缆电话:
64QAM,38Mpbs/6MHz×2
PCS及数字电视等
750
4系统设计指标及指标分配
4.1系统设计指标
大渡河流域梯级电站调度中心有线电视网络系统设计指标依据《30MHz～1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》（GB6510－86），但对下述指标作了调整：
载噪比（C/N）：
考虑到数据传输进入本系统后，其组合互调噪声（CIN）会叠加到C/N上，故本系统C/N规定为45dB（国标为43dB）。
交调比（CM）：
我国制定的标准中，CM指标偏低。
实际上当CM值为46dB时已经能看到轻微的雨刷效应，故本系统CM值规定为49dB（国标为46dB）。
组合二阶失真（CSO）：
对于全同轴有线电视网，CSO不是主要矛盾，但对光纤同轴混合网应考核CSO指标，本系统CSO值确定为55dB。
系统输出口设计指标要求如下表所示
模拟TV数字信号
FM
输出口电平（dBuv）
64±4555
55±5
输出口相互隔离（dB）
≥30（VHF）
≥22（UHF）
输出口任意频道电平差（dB）
≤8
≤6
相邻频道电平差（dB）
≤3≤1
载噪比C/N（dB）
≥45≥33
≥42（单声）
≥52（立体声）
交调比CM（dB）
≥49
组合三阶差拍比CTB（dB）
≥55
组合二阶差拍比CSO（dB）
≥55
单频干扰≥60
载波交流声比C/H（dB）
≥49
邻频抑制（dB）
≥60
带外抑制≥60
微分增益DG（%）
≤5≤3
4.2指标分配
系统指标分配主要是C/N、CTB、CSO和CM四项指标。
1、载噪比（C/N）：
C/N值在有线电视中是衡量系统传输的重要指标。
在前端，对于AM-VSB调制方式，主要依靠提高视频S/N来提高C/N值，C/N值在前端系统中占1/10；对于光纤传输系统，C/N值可以分得多些，约占4/10；对于同轴电缆系统，C/N值占据非常重要的位置，因此C/N值为5/10。
2、复合三阶差拍（CTB）：
随着频道数量的增加，CTB显得更为重要，它客观反应了多频道系统内的射频非线性失真。
在前端，由于各频道单独处理，几乎不存在互相串扰问题，只须考虑光驱动放大器的指标，故前端占1/10；在光纤系统中，CTB除与频道数密切相关外，还与发射机、光接收机有关，光纤系统指标占4/10；同轴电缆系统中，当放大器级联数控制在5级以内时，CTB值可以做得较高，占5/10。
3、复合二次失真（CSO）：
在光纤传输系统中，CSO指标尤为重要。
由于同轴电缆系统中放大器均采用推挽式放大器模块，其二次失真大多被抵消，所以CSO分量较少，分配为：
前端1/10，光纤传输系统5/10，同轴传输系统4/10。
4、交调（CM）：
CM值和CTB、CSO值均是衡量和反应系统非线性失真程度的。
当系统传输频道数急剧增加，CTB产物逐渐成为限制系统非线性的主要因素，CM已降为次要因素。
故当CTB指标满足时，CM指标还应有一定余量。
由此，CM指标分配为：
前端1/10，光纤传输系统4/10，同轴传输系统5/10。
系统中各指标分配计算公式为：
C/N=（C/N）S-10lgK=45-10lgK
CTB=（CTB）S-20lgK=55-20lgK
CSO=（CSO）S-15lgK=55-15lgK
CM=（CM）S-20lgK=49-20lgK
系统指标分配见下表:
系统指标分配表
指标
系统指标
单位
前端
光纤系统
同轴系统
C/N
45
dB
55/0.1
49/0.4
48/0.5
CM
49
dB
69/0.1
57/0.4
55/0.5
CTB
55
dB
75/0.1
63/0.4
61/0.5
CSO
55
dB
70/0.1
60/0.5
61/0.4
4.3系统目标技术指标
系统整体技术指标要求：
1、终端电平：
64±4dB
2、标准制式：
PAL-D
3、频道间电平差：
任意频道间≤10dB
相邻频道间≤2dB
伴音对图象-14～-23dB
4、频道内幅频特性≤±dB
5、传输方式：
邻频传输860MHz;电源：
220V\50Hz
6、卫星电视接收天线：
1颗3.0米C波段地面卫星接收站，用于接收“亚洲3S卫星”上的节目，1颗1.5米Ku波段的地面卫星接收站，用于接收“鑫诺一号卫星”上的节目，1颗1.2米Ku波段的地面卫星接收站，作预留，考虑内部卫星通信用；
馈源：
（辐射器）频率范围：
3.7～4.2GHz（C波段）
F/D集距比：
0.3～0.45；隔离度：
≥30dB；返回损失：
18dB
低噪声下变频器（LNB）
输入频率：
3.7～4.2GHz（C波段）；
输出频率：
950～1450MHz
噪声温度：
25°K（C波段）；
输出电压比：
〈1.8；增益：
〉50dB；
输出阻抗：
75Ω
7、卫星电视接收机：
中频部分：
输入频率：
950～1450MHz，输入阻抗：
75Ω
预留Ku波段的接口及线路。
设备由甲方提供
噪声系数：
25℃时最大值12～15dB；
输入信号电平：
-60～-30dBμv
带宽：
27MHz；门限值：
〈6dB（27MHz）；
工作电源：
220V、50Hz；
视频部分：
去加量：
CCIRREC405-1；
频率响应：
10KHz～5.5MHz；输出电平1Vp-p
输出阻抗：
75Ω；音频部分：
副载波频率：
5.0～8.5MHz（可调谐）；
频率响应：
20Hz～15KHz；
输出电平：
3.5Vp-p±2dB；
输出阻抗：
600Ω；
信噪比：
57dB（min）
8、频率变换器
增益≥24dB\允许偏差+3dB、-1dB；带内平坦度：
±2dB；邻频抑制比：
-60dB；噪声系数：
≤8～10dB；反射损耗：
≥10dB；频率准确度：
≤5KHz（XHF）≤25KHz（UHF）
调整图象伴音功率比范围：
〉17dB；输入、输出频道应可调
9、调制器
视频输入阻抗：
75Ω；视频输入信号幅度：
1Vp-p；音频输入阻抗：
≥10KΩ不平衡式；音频输入标称电平：
0.775V；射频输出阻抗：
75Ω；视频信号调制度：
75±10%；视频带内平坦度：
≤6dB；微分增益；≤10%；色/亮度时延差：
≤100ns;图象载波输出电平：
≥96dBμV；图象伴音功率比：
13dB±3dB；输出频道应可调
10、频道放大器
采用860MHz双向放大器，增益：
≥24dB；最大输出电平：
>110dBV；带内平坦度:
<±2dB；噪声系数:
≤10dB；反射损耗:
≥7.5dB～10dB；自动增益特性:
输入电平变化±10dB时,输出电平变化<±1dB
11、监视器
显示屏为14英寸、21英寸
5主要设备选型
5.1设备选型的原则
1、根据系统功能和指标分配的要求，选用功能适宜、技术先进、性能可靠的产品。
2、设备的系统配套性兼容性强、升级发展余地大。
3、设备的可靠性好、维修检查方便。
线路设备能适应较恶劣的环境条件。
4、性能价格比较好。
5、全部设备采用国内优质产品。
5.2卫星电视设备选型
由于前端设备在系统中处于重要位置，设备的可靠性和技术指标对系统影响较大，应选择较高档次的设备。
但本工程的信号源主要来自当地有线电视网络公司，设置前端的目的是接收香港卫星电视节目，而且节目套数较少，因此设备选型不用太高档。
1、卫星天线选型
◆卫星天线的技术指标须符合国标GB/T1142、GB/l1298。
◆应采用3-6米的大口径天线，确保接收增益.
◆结构牢固，抗风能力须达，8级风正常工作；10级风降精度工作；12级风不被破坏（天线朝天）。
◆寿命期：
不低于l0年。
2、高频头选型
由于高频头的好坏将直接影响接收信号的质量，且地处高楼有很多的干扰，所以要求高频头要有很高的频率稳定度和抗振动性好。
3、接收机选型
必须选用高质量的广播级卫星接收机，方可得到4级以上的图象质量。
卫星接收机的功能就是要提供高质量的音视频信号，对于模拟卫星接收机的要求如下：
◆广播级质量，满足NTSC、PAL、SECAM和MAC电视制式
◆C、Ku波段兼容，950-1860MHz可变
◆由微处理器精确控制的双PLL调谐器
◆数字AFC控制跟踪电路
◆连续微调
◆TI回路
对于数字卫星接收机的要求如下
◆完全支持MPEG-2和DVB标准
◆带有FEC（正向纠错控制）的QPSK解调
◆连续的全频道调谐
◆MCPC、SCPC工作模式
◆设计合理，适用于前端设备安装
◆信号质量高
◆与其它的MPEG-2/DVB编解码系统兼容
4、调制器选型
必须选用广播级产品，19寸机箱，环形变压器、电磁干扰小、860MHz高指标、高性能的设备。
◆采用高精度、高稳定性的晶振稳频技术，输出频率极其稳定，无相位抖动和相位噪声。
◆视、音频输入通道，且设优选通道，视、音频信号自动切换
◆视、音频高隔离双通道调制器，并用优质的声表面滤波器中频处理，且有优秀的残留边带响应及高带外抑制。
◆输出能力大，失真极小
5.3分配系统设备选型
1、放大器选型
◆采用优质防水型铸铝外壳，保证放大器的防水和屏蔽。
◆采用双面覆铜板，使放大器的微带传输特征得到极好的保证。
超高频传输特征更加平坦。
◆在放大器的输入端口、输出端口采用金属陶瓷高速强电流放电管避雷器，加强避雷，保证放大器的抗雷性能。
◆内置分支、分配器，FA系列内置过流控制开关，馈电方向选择自由方便。
降低了过流分支、分配器投入，减少了干线开口，提高了传输系统的性能指标和可靠性。
◆ 860MHz双向进口放大模块，内置5-20dB连续可调均衡器，完全消除了3波段鼓包现象
2、电缆选型
宽带通信系统对同轴电缆的要求是：
低损耗、传输性能稳定，抗干扰能力强（屏蔽好），直流环阻小，同时应能抗拉、耐弯曲、不变型和具有良好的防水性。
以满足对电气、机械和寿命的全面要求。
选用物理发泡电缆理由是：
1）寿命长，由于物理发泡电缆介质中的大量微型气泡各自封闭，所以水和湿气不易侵入，更不能会沿纵向渗透。
露天敷设时性能较稳定。
2）衰耗低，由于物理发泡电缆的介质损耗比耦芯电缆低，所以相同规格的物理发泡电缆衰耗比耦芯电缆低，频率越高差别越大。
同时，物理发泡电缆的温度系数也较耦芯电缆低。
3）反射损耗高，由于物理发泡电缆的介质结构易于控制，所以其特性阻抗比较稳定，反射损耗较耦芯电缆高2～5dB。
3、分支、分配器选型
频率范围1000MHz、插入损耗小、带内平坦度好、反射损耗低、隔离度高。
4、用户盒选型
频率范围1000MHz、TV、DATA二端口型，插入损耗小、具置分波虑波器，全金属屏蔽结构、可显著降低上行干扰。
6卫星电视系统总体设计
随着人们生活水平的不断提高，传统的闭路（光纤）电视节目已经不能满足需要，现在各高档办公楼都单独设置“二次电视系统”即卫星电视接收设备，增加部分境内（外）收视率较高的电视节目以满足大家的需求和增强电视系统的稳定性。
避免由于光纤电视出现故障（如光缆被毁、被盗往往需要几天才能恢复）造成用户无法收看电视节目。
鉴于目前的卫星电视节目源相当丰富，没有加密的卫视节目较多，而且内容丰富、新闻快捷、收视率极高、接收成本较低。
大渡河流域梯级电站调度中心可以将卫星电视节目、DVD播放节目增加数套，同时增加相关接收、调制设备，最后与光纤电视节目源混合后传送到各用户终端，从而提高办公区的硬件服务、进一步增加电视节目套数。
6.1卫星电视系统构成
本工程设置1套3米C波段卫星地面接收站，建议接收“亚洲3S”卫星上面的凤凰中文台、凤凰资讯台、卫视体育台、卫视音乐台、华娱卫视台、阳光卫视台、星空卫视台、NHK、CNBC、CNN等节目；1套1.5米Ku波段卫星地面接收站，接收“鑫诺一号”卫星上的电视节目，1套1.2米Ku波段卫星地面接收站，用于主业内部卫星通信专用。
卫星地面接收站安装在大厦顶层，并设置避雷针进行防雷击保护，采用75-9物理高发泡电缆沿弱电井将卫星信号引接到弱电总机房，在电视机房内经功率放大分配后送到各接收设备，接收设备将其转换为AV信号后送到电视调制器，由调制器将其调制为RF射频信号（并且不能与光纤电视信号相互干扰），最后经混合器与光纤信号混合后传送到大楼有线电视系统。
6.2前端机房位置
大渡河流域梯级电站调度中心有线电视系统前端机房位于主楼顶层弱电总机房内。
6.3前端机房要求
1、前端机房：
前端机房包括播出机房、监控机房、数据交换机房、用户管理机房等。
前端机房应统筹规划，要考虑到近期和远期的需要。
2、机柜：
前端采用19"标准机柜，初期需安装的机柜主要有：
调制、VCD和混合机柜1-2个。
3、空调：
前端机房应设置独立的空调机，以保证设备的正常工作。
4、接地：
前端接收天线必须设可靠的避雷装置，接地电阻应小于2欧姆，机房所有设备应设置工作地线，接地电阻小于2欧姆，接地连接应为两组以上的接地体和引下线。
所有外线引入机房前应作二次接地。
5、防火：
前端机房应设置完善的消防装置，采用适应电器设备的自动消防系统，不能采用泡沫灭火器。
6.4前端系统指标核算
1、载噪比C/N：
自办节目的C/N值：
前端调制器的C/N指标为带内70dB、带外74dB。
3个频道混合叠加带内的（C/N）Z为：
由：
（C/N）HC'＝70dB
（C/N）HC"＝74－10lg（3－1）＝71dB
有：
（C/N）Z＝-10lg[10-（C/N）HC'/10＋10-（C/N）HC"/10]
＝-10lg[10-70/10＋10-71/10]
＝67.5dB
分配给前端系统的载噪比C/N为55dB，满足要求。
2、CTB、CSO、CM：
由于调制器为单频道处理，不产生非线性失真；前端后置放大器非线性指标极高，满足系统分配指标要求，不再计算。
7分配系统总体设计
AM光纤—同轴系统中，同轴传输部分性能的好坏，是网络能否实现多功能应用的关键，应一步到位，不搞先建后改。
用户分配系统是网络的最后环节，应特别注意系统的器材质量和施工质量。
用户分配采用相对集中分配接入。
施工时应严格控制电缆接头、电缆等的指标和质量，以保证系统技术指标和可靠性。
7.1网络结构
分配系统采取星型网络和树枝型网络混合形式，形成以射频节点为中心与终端用户相连的相互关系。
这样的网络结构有利于整个光纤一同轴网的升级。
当反向传输的要求提高后，光纤网易于向同轴网络方向的射频节点逐级延伸。
使每个光节点用户数减少，反向传输能力增强。
这样的网络结构也有利于减少同轴网中放大器的级联数，提高系统传输指标和可靠性。
7.2放大器级联数
综合考虑了大楼的传输半径、覆盖用户数、系统指标分配和可靠性等多种因素，线路和分配放大器的串联级数以3级为宜。
本工程全部采用860MHz双向进口模块放大器，以保证系统的稳定性。
本工程在弱电机房设置1台干线放大器，将网络公司送进小区的光纤电视信号进行放大并驱动大楼内的分配放大器。
本工程采用物理发泡75-9电缆到放大器，75-5电缆进户。
75-9电缆接头采用防水针型连接器，75-5电缆接头采用新型冷压F头。
7.3系统供电
系统内的有源设备均安装在大楼弱电间内，因此放大器等有源设备均采用就近分散取电（支干线采用60V集中供电），供电点的电源必须稳定、可靠无干扰源，保证系统全天候不间断供电。
7.4反传通道要求
同轴传输网由于多功能传输的需要，必须建设成双向传输网络。
考虑到资金投入、效益和实际使用的要求，双向传输系统应一次规划设计到位，分步实施。
网络建设初期，系统中所有放大器须预留双向传输条件，只开通下行传输通道。
全系统放大器不采用单向放大器，以免造成系统的大拆大改和器材的浪费。
由于用户分配系统涉及到千家万户、施工工作量很大，应一次性到位，全部使用双向型器件（分支分配器、用户盒等）。
分配网的建设是重点也是难点，主要原因是反传信号的噪声漏斗效应，造成反传信号的误码率升高，使系统不能正常工作，这是现在的网络可适应正向工作而不能适应双向工作的主要原因。
在回传通路里，有三个主要的噪声源：
热噪声、光纤链路噪声和侵入噪声。
◆热噪声：
由有源器件（放大器和接收机）产生。
◆光纤链路噪声：
由回传激光器、光纤和回传光接收机产生。
◆侵入噪声：
由周围环境干扰产生。
对于一个500户节点，一台光接收机和四个放大器支线所组成的RF回传系统，可以计算出回传通道的热噪声为55dB，光纤链路噪声为42.1dB，两者的和为41.8dB（计算从略）。
美国GI公司通过实际系统测试，对于回传的QPSK信号，在正常电平输入到反向光发射机的情况下，回传通道的C／N和误码率关系如下
反向光发射入口电平dB
C／N
误码率
正常
42.2
＜1x10-9
＋10
28.2
＜1x10-9
＋16
14.5
4.3x10-7
＋17
12.8
1.9x10-6
＋18
11.7
1.6x10-5
系统要正常工作，要求误码率＜1x10-9，从上表看出，只要C／N为28.2dB，就可保证误码率的使用要求，系统要正常工作，误码率＜1x10－9。
但是光发射机出现较大的过载时（如＋16dB），系统误码率就不能满足要求。
也就是说系统的热噪声和光纤链路噪声对系统的影响不是主要的（C／N为41.8dB，大大高于系统要求），侵入噪声的影响是最为头痛的问题。
在反传系统调试时,要
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