太原理工大学有线电视系统方案设计书电信1001班陈越.docx

太原理工大学有线电视系统方案设计书电信1001班陈越.docx

《太原理工大学有线电视系统方案设计书电信1001班陈越.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太原理工大学有线电视系统方案设计书电信1001班陈越.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

太原理工大学有线电视系统方案设计书电信1001班陈越

本科课程设计

课程名称：

有线电视系统

实验名称：

太原理工大学有线电视系统设计

专业班级：

电子信息工程1001班

学号：

2010001187

学生姓名：

陈越

同组人：

温慧欣、庞娇足、王娅敏、张若笑、

宁金玲、许燊、伊玲、刘丹

指导教师：

李艳萍

2013年12月13日

太原理工大学有线电视系统设计

一、系统的规划

1.规划的指导思想

太原理工大学前端中心设在北区，需传输有线电视信号到中区、南区和明向校区，由于北区到明向校区距离较远，所以北区到明向校区采用光缆传输。

经过计算，若北区到南区采用同轴电缆传输，大概需要16个干线放大器，考虑到成本问题，北区到南区也采用光缆传输。

而北区到中区距离较近，故采用同轴电缆传输。

前端应选用规格比较高的优质的国产设备。

一般可采用860MHz邻频传输技术，近期规划传输十二套节目即可满足用户要求。

2.系统的频道配置与节目规划

该小镇的CATV系统需避开的开路频道有DS2；DS7，所以其频道设置为：

DS1,DS3,DS4,DS5,DS6,DS7,DS8,DS9,DS10,DS11,DS12，另外使用两个增补频道Z5，Z7。

具体的节目频道安排如下：

卫星接收：

DS1转中一台DS3转中二台DS4转中三台

DS5转浙江台DS6转中教一台DS8转中四台

DS9山东台DS10转山西台Z5转中教二台

天线接收：

DS11转太原一台DS12转黄河台Z7转太原二台

二、系统模式及规模

该镇的CATV系统的传输和分配网络采用“星一树”结构，并全部采用单方向传输方式。

其基本模式为：

前端一干线一支干线及分配系统，如图3-30所示。

三、设计依据

设计时主要依据有以下几种规定：

（1）《有线电视广播系统及规范（GY106-92）》。

（2）《民用建筑电缆电视系统工程技术规范》（国际报批稿）。

（3）《声音和电视信号的电缆分配系统（GB6510-86）》。

（4）广电部“有关有线电视现阶段网络技术体制的意见”。

（5）该地区CATV系统总体规划。

（6）该地区现状区域及气候环境状况。

四、系统的设计和指标分配

（1）根据《系统技术规范》的要求该系统的各项总技术指标应为

载噪比C/N≥43dB

载波互调比IM≥57dB

交扰调制比CM≥46dB

系统输出口电平65〜75dB

在设计中留有余量，每项指标增加1dB，则设计值分别为：

C/N≥44dB；IM≥58dB；CM≥47dB。

主要计算公式：

1（

）x=44-10lga

IMx=58-20lgb（三次）

CMx=47-20lgc

其中，a、b、c为分配系数。

2（

）a=Uai-Fa-10lgn-2.4

其中，（

）a为干线部分载噪比；Uai为干放输入电平；Fa为干放噪声系数;n为级联数。

3CMa=CMo+2（Uomax-Uo）-20lgn-10lg（N-1）

其中CMa为干线部分的交扰调制比；CMo为干放标称交调比；Uomax为干放最大输出电平；Uo为干放实际输出电平；N为系统传输的频道数目。

4IMa=IMo+（Uomax-Uo）-15lgn

其中，IMa为干线部分载波互调比；IMo为干放标称载波互调比。

（2）各项指标的分配因该系统干线衰耗在100dB以下，故可按表3-7分配。

表3-7系统各项指标的分配

项目

系统名称

比例

dB值

说明

前端

干线

分配系统

7/10

2/10

1/10

45.5

51

54

CM

干线

分配系统

4/10

6/10

55

51.5

前段用单频道调制器不分配交互调指标

IM

干线

分配系统

4/10

6/10

66

62.4

五、前端的设计

根据目前国内有线电视系统的设计规范和基本要求，做出如下规划：

1、系统设计采用860MHZ同轴电缆邻频传输方式

2、系统设计一套自办节目

3、系统可接续当地有线电视网

4、系统网络主要采用“星一树”结构进行信号传输

5、架设一副3.2米口径天线。

6、信号处理方式：

卫星电视接收天线接收下来的卫视下行微波信号，经高频头下变频后，送到卫星电视接收设备。

卫星电视接收设备输出的AV信号经过视、音频调制、处理后，变成RF射频信号送入混合器。

为降低建设成本，卫视前端信号、自办节目信号与当地有线电视并网采取宽带混合，若出现宽带信号中有个别频道指标达不到技术规范要求，可采用频道处理器进行下变频、中频处理后再上变频后进入混合器，以提高前端输出信号质量。

前端部分提供有线电视信号源，卫星电视接收系统、采编录及播送设备、调制器、混合器、前置放大器组成前端部分。

卫星电视接收系统是由：

抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星地面接收站。

有线电视信号源可以有各种类型，物业有线电视输出端是主要来源，根据需要，用户如果有自办节目，或者要接收市有线电视台以外的卫星电视都要设置卫星接收设备和混频器，如果当卫星接收的频道与有线电台播放的频道有冲突的时候，应将卫星接收频道加频道转换器，转换到1～64频道中某一空余频道，如果制式不同还必须加制式转换器，最后与有线电视系统一起混频后传向用户电视系统。

本系统设计不包括自办频道部分，即没有考虑混频器等设备，而是把物业有线电视信号直接输入电视放大器。

六、干线的设计

1、光纤设计南区、明向校区的传输

因为1.55um光纤每km损耗约0.2dB，在传输距离较远时都要利用光纤熔接机把两根光缆连接起来，现在的自动熔接机，可以使熔接损耗在0.05dB以下，故在计算光纤损耗时，常把熔接损耗包括在内，按1km损耗0.25dB计算。

由于光纤和光发射机、光接收机的连接需要活动接头，而活动接头的损耗较大，每个约0.5dB，每一条链路还需加上与光接收机连接的活动接头的0.5dB损耗。

由于从北区向南区、明向校区传输均采用光缆传输，因此需使用分光器将光发射机的输出分成几束光耦合到不同的光纤中去，因此链路损耗还应包括分光器损耗。

1.器材选用

在本设计中选用GYXTW中心管式室外4芯单模光缆作为传输光缆，光接收机采用HCOR-8602SA型光接收机，其特性是：

工作波长为1100~1600nm。

2.传输系统

HFC网络光链路的拓扑结构一般有光纤到分配区的星型结构、星树型结构、两极光链路级连的双星型结构、具有自愈功能的环-星型结构、带光放大器的光链路结构、超干线结构及反向链路等几种形式。

本系统采取典型的星型结构。

（1）前端到各光接点采用1550nm光纤及设备。

（2）确保系统各项指标符合CATV国标中技术规范及要求。

（3）光链路总损耗包括光发射机和光接收机尾纤的连接损耗、光纤损耗及

熔接损耗。

3.光链路设计

确定光缆路由的前提下根据上述的系统设计指标，合理地选择光发射功率，一般光链路的设计有两种方法：

一种是从前端到光节点的思路—正算法，即选一台光发射机，根据系统三大技术参数（主要是C/N值）的设计值及加载频道数，确定光链路总损耗的最大允许值Amax，把光发射机与若干条星型光纤综合考虑,设计光路，然后计算光链路的预计损耗Ai，当Ai很接近但不超过Amax时，则这一光链路组合成立，最后，验算光接收机的输入光功率值及各光链路的三大技术参数指标。

另一种方法是从光接收点到前端的思路—逆推法，即选定光接收机的光输入功率，然后计算链路损耗以此来确定光发射机的输出功率，从而选定光发射机型号，最后验算各光链路的总损耗及三大技术参数的指标，上述两种方法都是可行的，本方案采用的是第二种方法。

光纤干线系统技术指标和光调制指数、频道数及光路反射有密切联系，光纤干线非线性指标CTB和CSO取决于光调制指数，而光纤干线的载噪比C/N则取决于光纤链路损耗及光接收机的光灵敏度，本方案光纤干线部分分配指标取CNR=50dB；CTB=67dB；CSO=60dB。

光调制指数由光发射机及输入电平决定，所以恰当选择光发射机及输入电平、控制光纤链路总损耗是光干线设计的关键。

本设计中注意事项：

①保证光发射机到各光节点损耗的均匀性；②光接收机功率在-5~+1之间；③光链路总损耗=光缆损耗（包括熔接损耗）+活动接头损耗（0.25/个）+设计余量。

本设计中：

光缆及熔接损耗Li×α（Li为光缆长度，α为1550nm

按0.25dB/km计算。

其他损耗：

活动接头加设计余量加分光器的附加损耗按1.8dB计算。

引用公式：

第j路的分光比：

链路损耗：

光发射机的输出光电平：

南区到前端的距离

=4km，明向校区到前端的距离为

=23.5km,代入，求出：

=5.127

则第1路输出口分光比

=24.6%

同理，第2路输出口分光比

=75.4%

链路总损耗：

=10lg（5.127）+1.8=8.9dB

考虑到载噪比的要求，取光接收机的输入光电平

为-1dBm，则求出光发射机的输出光电平

为7.9dBm，相应输出光功率为6.17mW，即只需买一台7mW的光发射机即可。

选HCOT-8500型光发射机（其1550nm输出功率为：

2-10mW

其CNR≥52dB，CTB≤67dB，CSO≤57dB；满足设计要求。

2、同轴电缆设计中区的传输：

1.器材选用

从北区到中区的这一干线，总长0.75km。

考虑到电长度小于100dB，可选用国产优质电缆。

如SYDV—75—12电缆，其特性：

800MHz衰减量约为7.1dB/100m。

干线放大器则选用室外型杰士美4734H干线双向延长放大器，其标准输出电平为96dBμV，噪声系数≤8dB，载波二次互调比≥52dB，最大输出电平为≥110dBμV,增益G≥30dB。

2.干线的指标计算

a.结构设计

=53.25dB

所需放大器台数：

n=

=

=2台

b.干放工作电平的确定：

64.41dBuV

其中，（

）a为分配给干线部分的载噪比；Fa为单个干线放大器的噪声系数；为了提高干线放大器的载噪比，选输入电平Uai=70dBμV。

干线放大器在常温下输出电平的最高极限值（按宽带设计）

其中，CMa为分配给于线部分的交扰调制比；考虑到温度变化的影响，留有一定的余量，干线放大器输出电平选记为96dBμV。

c.干线长度的计算。

应用l=（G÷L）×100式也即式（3—19），并据图3—30所示，前端输出电平为96dBμV，在前端输出口设有一个二分支器，其插损为2dB，在两条干线出门处设有一只二分配器,其损耗为4dB。

在往东去的一条干线中间设有一只二分支器，其插损为2dB

所以，从前端到中区的干线上第一个干线放大器的距离

从前端到中区的干线上第二个干线放大器的距离

信号到达了中区。

③干线放大器的集中供电。

两条干线电缆段距分别为0.38km、0.355km、0.35km0.4km，SYKV—75—12电缆回路电阻约为11Ω/km，则其回路电阻分别为4.18Ω、3.9Ω、3.85Ω、4.4Ω。

干线放大器平均工作电流为I=18÷55=0.33A，其中：

18为干线放大器消耗功率，55为干线放大器平均供电电压。

供电系统等效电路如图3-31所示。

因而相加于A1、A2、A3、A4的电压分别为

各电压均在干线放大器供电范围之内

整个十线放大器供电电流I总=0.99+0.33=1.32A。

4个放大器可以使用本电路，本设计中共用到16个放大器，为了可靠，本系统的干线上用四台3A供电电源。

④项指标的验算。

七、支干线及用户分配部分的设计

从干线取出信号，在本地区最长的一条支干线长度为0.7km，可以用两级支干线放大器和一级用户放大器送入终端。

支干线放大器选用国产设备GF1132型干线放大器，其最大输出电平为122dBμV，标准增益为32dB，载波二次互调比≥81dB，噪声系数≤7dB。

各种电缆在300MHz时衰减值为：

SYKV—75—96.5dB/100m

SYKV—75—79dB/100m

SYKV—75—512dB/100m

（1）支干线放大器和用户放大器工作电平的计算

考虑到温度变化的影响，留有余量，则支干线放大器的工作电平确定为103dB。

用户放大器的工作电平则可确定为105dB。

（2）分配系统各项指标的验算

上述验算说明各项指标均符合要求。

8、用户电平分配

用户接入某楼为有一5层的楼房，层高为3m，4个单元，每单元的每层有3户。

用藕芯电缆组成用户分配系统。

用户线有1户是5m长，2户是10m长。

用4分配器分配方式设计此系统。

系统的组成如图1。

计算时将最低的1频道电平写在分子上、最高的25频道电平写在分母上，便于对照。

连接电缆的损耗：

1频道为0.05dB/m，25频道为0.07dB/m，所有的电平单位都是dBμV。

首先取底层10m的用户电平为72/70（用户电平规定70±5dB）。

25频道的电平稍低，是因为考虑到调频道的损耗比较大。

加上10m长电缆的损耗，在底层分支器的分支输出端电平应为：

（72+0.5）/（70+0.7）=72.5/70.7

底层分支器选用12dB的，即分支损耗为12dB。

从而可求得底层分支器的输入电平为

（72.5+12）/（70.7+12）＝84.5/82.7

底层5m长用户电平为：

（72.5-0.25）/（70.7-0.35）＝72.25/70.35

二层分支器选用16dB的，分支损耗为12dB，插入损耗VHF为2dB，UHF为3dB。

二层分支器的输入电平为：

（84.5+0.15+2）/（82.7+0.21+3）＝86.65/85.91

二层分支器的分支电平为：

（86.65-16）/（85.91-16）＝70.65/69.91

二层10m长用户电平为：

（70.65-0.5）/（69.91-0.7）＝70.15/69.21

二层5m长用户电平为：

（70.65-0.25）/（69.91-0.35）＝70.4/69.56

三层分支器仍选用16dB的。

则

三层分支器的输入电平为：

（86.65+0.15+2）/（85.91+0.21+3）＝88.8/89.12

三层分支器的分支电平为：

（88.8-16）/（89.12-16）＝72.8/73.12

三层10m长用户电平为：

（72.8-0.5）/（73.12-0.7）＝72.3/72.42

三层5m长用户电平为：

（72.8-0.25）/（73.12-0.35）＝72.55/72.77

四层分支器如仍选用16dB的，用户电平将为89.12+0.21+3-16-0.7＝75.63超过75dB。

因此改用20dB的分支器，分支损耗为20dB，插入损耗VHF为1.5dB，UHF为2dB。

四层分支器的输入电平为：

（88.8+0.15+1.5）/（89.12+0.21+2）＝90.45/91.33

四层分支器的分支电平为：

（90.45-20）/（91.33-20）＝70.45/71.33

四层10m长用户电平为：

（70.45-0.5）/（71.33-0.7）＝69.95/70.63

四层5m长用户电平为：

（70.45-0.25）/（71.33-0.35）＝70.2/70.98

五层分支器选用24dB的，分支损耗为24dB，插入损耗VHF为1dB，UHF为2dB。

五层分支器的输入电平为：

（90.45+0.15+1）/（91.33+0.21+2）＝91.6/93.54

五层分支器的分支电平为：

（91.6-24）/（93.54-24）＝67.6/69.54

五层10m长用户电平为：

（67.6-0.5）/（69.54-0.7）＝67.1/68.84

五层5m长用户电平为：

（67.6-0.25）/（69.54-0.35）＝67.35/69.19

将以上计算中的有关电平数字标在图中。

计算结果表明用户电平在67.1~72.42dBμV之间，合乎设计要求

下面计算4分配器的输入电平，4分配器的分配损耗VHF为7.5dB，VHF为8dB。

因此，

分配器的输入电平＝五层分支器的输入电平+30m长电缆的损耗+分配损耗

4分配器输入电平为

（91.6+1.5+7.5）/（93.54+2.1+8）＝100.6/103.64

中间两个单元距离4分配器的长度并不是30m，这时这两串分支器的输入电平会高些。

只要将所有的电平数字都增加输入电平的增设量就可以，不必再重新计算

9、系统总指标的验算

（1）载噪比C/N

（C/N）前=60dBC/N=1000000N/C=0.000001

（C/N）干=57.8dBC/N=602600N/C=0.0000016

（C/N）支=57.8dBC/N=602600N/C=0.0000016

（N/C）总=0.000001+0.0000016+0.0000016=0.0000042C/N=238095

C/N（dB）=10

238095=53.7（dB）>44dB设计值

（2）交扰调制比CM

CM=64571/CM=0.0001548

CM=812.81/CM=0.0012303

1/CM总=0.0001548+0.0012303=0.0013851CM=722

（3）载波互调比IM

IM=24360001/IM=0.0000004

IM=11310001/IM=0.0000008

1/IM总=0.0000004+0.0000008=0.0000012IM=833333

>58dB设计值

关于用户电平，实践证明，当电视机输入电平超过65dB时，在提高电平，图像质量也无明显提高，所以，实际用户电平选定为64dBuV±4dBuV,这样，既可以减少不必要的信号损失，提高效率，又可以减少因信号过强而造成信号泄露和产生交、互调干扰的可能。