《catv系统剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《catv系统剖析（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 共用天线电视系统,第一节 概述,第二节 电视接收天线及传输线,第三节 前端设备,第四节 传输网与分配系统设备,第五节 卫星电视接收系统,教学基本要求： 理解CATVS的基本概念； 掌握相关设备和部件的工作原理及其使用范围； 了解系统的简单设计。,一、CATV系统,随着社会的进步和时间的发展，周围空间能够提供的数量增加了，人们不再满足于仅仅收看电视台发射的开路信号，还希望通过其他途径获得电视节目，也还希望通过电缆电视系统进行信息交流，因此系统传输的频道越来越多，系统的规模越来越大，系统的功能越来越丰富。原有的共用天线电视系统已不能适应人们的需要，在此基础上产生了CATVS，即用电缆既传送
2、电视台发射的开路信号，还传送卫星信号、微波信号、自办节目信号、双向数据信号，并对各种信号进行处理、放大的系统。,Community Antenna Television System,Cable Television System,二、CATV的发展趋势,新技术在CATV系统中广泛的的应用，使得CATV得到了空前的发展，它亦有下列发展趋势：,第一节 概述,（一）大规模、多频道,CATV系统发展到90年代，已经形成了门类齐全、产品配套、技术先进成熟的完整体系，在传递信息、丰富人们文化生活方面起着越来越大的作用。由于实行有偿收看电视，各CATV系统的主办单位都希望通过增加频道数量来吸引更多的用户入
3、网。由于用户数量的增加，给主办者带来一定的经济效益，同时由于收视率的提高，广告效益大为增加，这样又促使主办单位进一步扩大系统的规模，开通新的频道，使得CATV系统处于良性循环。,（二）多功能、多媒体,CATV系统通过电缆把千家万户联系在一起，这就为实现各种信息通讯提供了客观条件。传统的CATV系统均是单向传输图像信息的，自80年代以来双向传输在国外得到了逐步发展，正向传送图像信号，反向传送数据信息，使图像和通信相结合，通过计算机联网，将各种传输媒体通过电缆有效地连接在一起。主要有：,按次收费电视：当用户需要收看某些加密特别节目时，利用双向传输数据，当控制中心确认已经交费后方能收看到电视。,视听
4、率调查：控制中心通过电缆向各用户发出视听率调查信息，用户将结果反向传输给中心。,视听者参加节目：在有线电视台举办地讨论节目活动中，边收集视听者的意见，边在画面上显示反映，并同时把节目进行下去。,家庭购物：利用CATV系统，将商品信息用图像展列出来，用户再利用双向传输订购。,点播录像节目：利用数据压缩技术，用户在家中可通过CATV系统向中心录像带库点播想要收看的录像节目。,（三）光纤传输,传统的CATV系统是用电缆传送信号的，由于电缆的损耗随着传输距离的增加而加大，使得电缆传输的距离受到限制，通常只能传输10多公里。由于光缆的传输损耗很低（目前的光缆损耗为0.4dB/km左右，而最好的同轴电缆在
5、550MHz时的损耗高达26.9dB/km），现在的调幅光缆传输系统，每根光缆可容纳40个频道，不加中继的传输距离可达20km，若加中继后，传输距离还可大大增加。,（四）卫星传送、微波传送,虽然利用光缆传输可使系统的传输范围大大增加，但是要实现一个地区，乃至于全省、全国范围内的CATV系统联网，则必须通过卫星、微波传输，利用有线无线有线的传输方式实现点与点之间的连接，可使系统的服务范围扩大至几十、几百，甚至几千公里。同时，利用卫星、微波传输可以解决好点与面之间的传输。例如微波多路分配系统（MMDS）和调幅微波链路（AML），可以将信号从中心传送至各个子系统，同时可将信号传送至各个用户，此类系统
6、又称为无线CATV系统；国外正在研究开发的还有另一种无线CATV系统，采用数字压缩技术，使得一颗卫星上可同时传输几十套、上百套的电视节目，通过家用小型卫星接受天线同时接受到这些节目。因此，无线CATV也是今后的发展方向之一。,1、弱场强区,电视台发射的高频电视信号是以一定的功率向空间辐射电磁波的。随着传输距离的增加，空间信号场强越来越低，当低于电视机的接受灵敏度时，图像质量变差，出现雪花，甚至收不到信号，这些区域就称为弱场强区。,三、CATV系统的作用和功能,（一）改善“弱场强区”“阴影区”的收视条件,2、阴影区,电视台发射的信号，主要以直线传输，当遇到障碍物阻挡时（如楼房、山丘），部分信号能
7、量被反射和吸收，使得障碍物后面部分的场强较低，收看效果差，有时即使离电视台很近，收看效果也会很差。这种由于障碍物阻挡而造成收看效果差的区域称为阴影区。,CATV系统通过对信号接受、放大等处理，能够很好地解决弱场强区、阴影区的收视条件。,（二）抗干扰性能好,收看电视时，经常有各种干扰信号串入电视机，主要有重影干扰和各种杂波干扰。,1、重影干扰,右重影,左重影,随着城市建设的不断加快，楼房林立，广播电视信号在空间传输过程中遇到建筑物的反射而产生反射波。由于反射波比直射波延迟一段时间到达接收机，因而在电视接收机的屏幕上图像会出现一个（或多个）比图像亮度低一些的右重影，这种现象在城市很普遍。,2、杂波
8、干扰,在周围空间，有很多的电气设备会产生高频电磁波，如高频医疗器械、高频加热器、汽车点火装置等，当这些装置产生的高频信号的频率成分正好落在电视频道上，就会对接受频道造成干扰，在电视机屏幕上出现干扰条纹、抖动、噪声等。,CATV系统可以有效地降低这些干扰。如选择抗重影效果好地天线能减弱空间反射波；采用各种频道型器件能够抑止各种空间杂波干扰的影响等等。,3、满足人们生活、娱乐、工作的需要,现在的社会是一个信息时代，人们在物质生活水平不断提高的同时，也希望精神文化生活水平有相应的提高。CATV系统不但能够为人们提供丰富的节目来源，随着发展，通过CATV系统可将各种媒体如图形、文字广播、信息查询、收费
9、电视、电视购物、防火防盗连成一体，极大地满足人们生活、娱乐、工作的需要。,四、CATV系统的组成,任何一个CATV系统，无论多么复杂，均可认为是前端、干线传输、用户分配网络三个部分组成，如图所示。系统中各个组成部分依据所处的位置不同，在系统中所起的作用也不同，在进行系统设计时需考虑的侧重点也不同。,1、前端系统,前端部分由信号源部分和信号处理部分组成。,（2）前端信号处理部分：该部分是对信号源提供的各路信号进行必要的处理和控制，并输出高质量的信号给干线传输部分，主要包括信号的放大、信号频率的配置、信号电平的控制、干扰信号的抑制、信号频谱分量的控制、信号的编码、信号的混合等等。前端信号处理部分是
10、整个系统的心脏，在考虑经济条件的条件下，尽可能选择高质量器件，精心设计，精心调试，才能保证整个有比较高的质量指标。,（1）信号源部分：该部分对系统提供各种各样的信号，以满足用户的需要。由于信号源部分获取信号的途径不同，输出信号的质量必然存在差异，有的电平高，有的电平低，有的干扰大，有的干扰小。而信号源处于系统的最前端，若某一个信号源提供的质量不高，则后续部分将很难提高该信号的质量。所以，对于不同规模、功能的系统，必须合理的选择各种信号源，在经济条件许可的情况下，应尽可能选择指标高的器件。信号源部分的主要器件有：电视接收天线、卫星天线、微波天线、摄像机、录音机、字幕机、计算机、导频信号发生器等。
11、,前端信号处理部分的主要器件有：天线放大器、频道放大器、宽带放大器、频道变换器、信号处理器、解调器、调制器、卫星接收机、制式转换器、微波接收机、混合器等等。,2、干线传输部分：该部分的任务是把前端输出的高质量信号尽可能保质保量地传输给用户分配系统，若是双向传输系统，还需把上行信号反馈至前端部分。根据系统的规模和功能的大小，干线部分的指标对整个系统指标的影响不尽相同。对于大型系统，干线长，因此对整个系统质量指标的影响大，起着举足轻重的作用；对于小型系统，干线很短（某些小系统可认为无干线），则干线部分的质量对整个系统系统的指标的影响就小。不同的系统，必须选择不同类型和指标的器件，干线部分主要的器件
12、有：干线放大器、电缆或光缆、斜率均衡器、电源插入器等。,3、用户分配系统：该部分把干线传输来的信号分配给系统所有用户，并保证各个用户的信号质量，对于双向传输还需把上行信号传输给干线传输部分。用户分配系统的主要器件有：线路延长放大器、分配放大器、分支器、分配器、用户终端、机上变换器等，对于双向系统还有调制器、解调器、数据终端等设备。,第二节 电视接收天线及传输线,一、电视接收天线,电视接收天线分二大类：地面电视接受天线和卫星电视接受天线。针对VHF频段和UHF频段的地面电视接收天线最常用的是引向天线，也称为八木天线或频道天线。针对微波段的电视接收天线多为抛物面天线，同样属于微波段的卫星电视广播其
13、接收天线也为抛物面天线。, VHF频段：即为甚高频频段，其频率范围为48. 592MHz（ 频段15频 道 ），167223MHz（ 频段612频道）。另，频段：87 108MHz为调频广播。, UHF频段：即为特高频频段，其频率范围为470566MHz（ 频段1324 频道 ），606958MHz（ 频段2568频道）。,引向天线结构如图所示。它由一根有源振子(馈电振子)和多个无源振子组成，所有振子相互平行并在同一平面上。在有源振子前的若干个无源振子，称为引向器。在有源振子后的一个无源振子，称为反射振子或反射器。,引向器在电磁场中能感应电动势和电流，适当选择引向器长度和它到有源振子间的距离，
14、可使引向器在有源振子上产生的电动势和电流相加。同样，适当选择反射器长度和到有源振子的距离，可使反射器对来自天线前方的电磁场所感应的电动势和电流在有源振子上相加，对来自后面的电磁场所感应的电动势和电流在有源振子上相抵消，这样经引向器的引向和反射器的反射后。天线上对来自接收信号电磁场所感应到的电动势和电流大大加强了。在这里，增加引向器个数可显著提高天线增益，并且加强了天线的方向性，但天线的接收频带宽度变窄，需要我们在设计和选用天线时综合考虑增益和带宽的指标要求。增加反射器个数对天线增益指标的提高作用不明显。,电视接收天线的作用有：,电视接收天线把自由空间传播的、载有电视信号的电磁波转换为高频电流。
15、,电视接收天线可以有选择地接收给定频率的电视信号。,电视接收天线可以有选择地接收给定极化的电视信号。,电视接收天线可以有效地选择电视信号，抑制无用的干扰信号。,电视接收天线可以提高电视机的灵敏度，即可放大所接收的电视信号。,二、电缆电视系统的传输线（馈线）,在电缆电视系统中，各种信号都是通过传输线（又称馈线）进行传输的。传输线主要是同轴射频电缆和光缆，目前各种类型的电缆电视系统使用的传输线仍然是同轴电缆，光缆主要用于主干线之间的传输。这里简单介绍一下同轴电缆。,同轴电缆粗细均匀，内外导体间的距离处处相等，分布参数是沿线均匀分布的，因此同轴电缆是一种均匀传输线。电视信号在同轴电缆中传输时存在着传
16、输损耗，其损耗的大小用衰减常数表示，单位为：dB/km，或dB/100m，或dB/m均可。,在目前CATV工作频率范围内，由于传输频率较低，衰减常数与频率之间的关系近似为线性。工程上为计算方便，通常认为衰减常数与工作频率的平方根成正比,由于同轴电缆具有频率特性，当系统中同时传输若干个频道信号时，频率高的频道传输损耗大，频率低的频道传输损耗小。对于一定长度的电缆，信号经传输后，必然导致高低频道电平有差值，这种差值称为斜率。,信号在电缆中传输的损耗除了与频率有关外，还随环境温度的变化而变化，这种特性就称为温度特性。当电缆很长时，电缆温度特性的影响更加明显。衡量电缆的温度特性通常用温度系数表示。一般情况下，温度每变化10C ，电缆损耗变化0. 2%，即温度系数为0. 2%/0C。,高频电视信号在CATV系统内传输，通过馈线将系统内部各部件连接成整体，为能最大限度地传输能量，要求馈线与各个连接部件都要阻抗匹配。馈线同天线匹配，是为了使馈线从天线处活得最大能量；馈线同负载匹配，是为了使馈线上传输的信号能量全部被负载吸收。系统内馈
