学习情境5 通信自动化系统教材

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1、LOUYU ZHINENGHUA JISHU 楼宇智能化技术术 学习情境5 通信自动化系统 1 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 1 任务2 计算机网络系统 2 学习情境5 通信自动化系统 任务3 综合布线系统知识与技能3 任务4 现场总线技术 4 2 通信是人类社会传递信息、交流文化、传播知识的有 效手段。随着社会的进步和科学技术的发展，人们对 通信的需求日益增长，特别是进入以信息为资源的信 息化社会，随着信息量的增加和信息形式的多样化， 人们对通信的需求更大、要求更高，通信已成为社会 组成的主要部分，通信业务已深入到社会的各个方面 ，渗透到人们的工作和生活之中。 通信网络是指将多个

2、通信系统以一定的拓扑结构和组 织结构组合而成的完整体系,是传递信息所需要的一 切技术设备的总和。它用于将信息从一方传递给另一 方，一般由信息源（简称信源）、发送设备、传输介 质、接收设备和信息接收者（又称信宿）组成。更确 切地说，由用户终端设备、转接交换设备和传输链路 共同构成通信网络。 学习情境5 通信自动化系统 3 【能力目标】 了解卫星与有线电视网络系统的组成、传输方式及应 用； 了解计算机网络中的宽、窄带接入,ADSL技术,双向 HFC网络的电缆调制解调器接入,无线宽带网接入 (LMDS),三网融合的宽带接入技术； 掌握综合布线的组成和作用； 学会现场总线技术及多媒体技术的应用； 通过

3、案例对建筑通信网络有全面的了解。 学习情境5 通信自动化系统 4 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 任务描述 初步了解卫星电视接收系统的组成情况及特点、有线 电视系统的基本概念和组成，熟悉有线电视的传输技 术等，掌握有线电视系统主要设备的使用位置和使用 方法，通过设计实例增强对卫星和有线电视系统的认 识。 任务分析 从实例入手，了解卫星和有线电视系统的各个方面， 接着回到案例设计中来熟悉系统，最后通过动手组装 一部分系统来达到掌握的目的。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 5 卫星通信是宇宙无线电通信的形式之一,是地球上(包 括地面和低层大气中)的无线电通信站间利用卫星作 为中

4、继而进行的通信。 卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成,如图5.1所 示。卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发来的 电磁波放大后再返送回另一地球站。地球站则是卫星 系统与地面公众网的接口，地面用户通过地球站出入 卫星系统形成链路。 5.15.1.1 .1 卫星通信卫星通信 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 6 图5.1 卫星通信系统组成 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 7 卫星通信的优点是： (1) 通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖的范围 均可进行通信； (2) 不易受陆地灾害影响； (3) 建设速度快； (4) 易于实现广播和多址通信； (5) 电路和话务量可灵活调整；

5、 (6) 同一信道可用于不同方向和不同区域。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 8 其缺点是： （1）由于两地球站间电磁波传播距离有72000 km，信号到达有延迟； （2）10 GHz以上频带受降雨雪的影响； （3）天线受太阳噪声的影响。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 9 卫星电视接收系统是利用地球同步卫星来转发电视信 号的系统。 卫星电视接收系统是由抛物面天线、馈源、高频头、 卫星接收机组成的一套完整的卫星地面接收站，如图 5.2所示。 抛物面天线是把来自空中的卫星信号能量反射汇聚成 一点（焦点）。馈源是在抛物面天线的焦点处设置一 个卫星信号的喇叭，称为馈源，意思是馈送

6、能量的源 ，要求将会聚到焦点的能量全部收集起来。前馈式卫 星接收天线基本上用大张角波纹馈源。 5.15.1.2 .2 卫星电视接收系统卫星电视接收系统 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 10 高频头（LNB亦称降频器）是将馈源送来的卫星信号进行 降频和信号放大，然后传送至卫星接收机。高频头的噪 声度数越低越好。卫星接收机是将高频头输送来的卫星 信号进行解调，解调出卫星电视图像信号和伴音信号。 图5.2卫星电视接收系统组成 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 11 1 接收天线 卫星电视接收天线的作用是接收卫星转发的电磁波信 号。卫星电视接收天线按馈电方式分主要有前馈式和 后馈式(

7、卡塞格伦天线)两种，按反射面又可分为板状 天线和网状天线，但不论是何种天线，其主反射面都 是抛物面。 （1） 前馈式抛物面天线如图5.3所示，这种抛物 面天线由辐射器(也称馈源)和抛物面反射器组成。辐 射器相位中心位于抛物面反射器的焦点上，反射器将 接收到的卫星发射来的平行平面电磁波聚焦，校正为 球面波送给辐射器，再通过波导送给高频头。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 12 图5.3前馈式接收天线结构图 （a) 结构图；（b) 剖面图 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 13 （2） 后馈式（卡塞格伦）天线如图5.4所示，这 种天线主反射面仍为抛物面，副反射面为一旋转双曲 面，

8、设计时使副反射面的虚焦点和主反射面的焦点相 重合于F点。主反射器将接收到的卫星电视信号聚焦 反射到副反射面，经副反射面再反射到馈源，通过波 导送给高频头。后馈板状式天线质量高，但价格贵。 2 高频头 高频头紧接在天线输出端，一般兼有放大和变频的功 能。它的作用是将卫星天线收到的微弱信号进行放大 ，并且变频到9401450 MHz频段后放大输出，通 过同轴电缆传送到卫星接收机。 3 功率分配器 功率分配器是将信号功率分成相等或不相等的几路信 号功率输出的一种多端口的微波网路。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 14 图5.4卡塞格伦接收天线结构图 （a) 结构图；（b) 剖面图 任务1

9、卫星通信及有线电视系统知识与案例 15 4 卫星接收机 卫星电视接收机的主要功能是将来自高频头输出的第 一中频信号(9501450 MHz) 经变频放大后送到第二 混频器混频，转换成136.24 MHz的第二中频，然后由 带通滤波器对邻近频道信号进行衰减，并由限幅放大 器抑制调幅杂波，再由视频解调器解调出视频信号， 由伴音解调器解调出伴音信号。 天线的安装步骤： 卧式脚架装在已准备好的基座上， 校正水平，然后紧固脚架铁丝及焊接固定（卧式脚架 须先调好方位角后方可固定脚架）。 装上方位托盘和 仰角调节螺杆。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 16 依顺序将反射板的加强支架和反射板装在反射

10、板托 盘上，在反射板与反射板相连接时稍微固定但暂不紧 固，等全部装上后，调整板面平整再将全部螺丝紧固 。装上馈源支架和馈源固定盘。 馈源、高频头的安装与调整：馈源和高频头及与其连 接的矩形波导口必须对准、对齐，波导口内则要平整 ，两波导口之间加密封圈，拧紧螺丝防止渗水，将连 接好的馈源和高频头装在馈源固定盘上，对准抛物面 天线中心位置聚焦。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 17 5.1.3.1有线电视的概念 有线电视系统是采用缆线(电缆或光缆)等作为传输媒 质来传送电视节目的一种闭路电视系统 CCTV(Closedcircuit Television)国内常常使用 CATV这个词(共

11、用天线系统/有线电视Community Antenna Television)，它以有线的方式在电视中心 和用户终端之间传递声、像信息。所谓闭路，是指不 向自由空间辐射，可供电视接收机通过无线接收方式 直接接收的电磁波。 有线电视是在采用开路接收方式的共用天线电视系统 的基础上发展起来的。 5.15.1.3 .3 有线电视系统有线电视系统 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 18 5.1.3.2有线电视系统的基本组成 有线电视系统由接收部分、 前端部分、 干线传输系统( 如干线放大器AGC、 ASC和干线电缆或光缆)、 用户分 配网络 、 用户终端、电视接收、调频广播 、线缆调制 解调器

12、 (Cable Modem，PC机、IP电话) 等组成,如图 5.5所示。 1 接收部分 接收部分接收各种电视信号，包括：通过高增益多单元 定向天线接收VHF/UHF频段的电视信号；通过各种口径 的抛物面天线接收卫星微波信号，经高频头放大、变频 后输出频率为9501450 MHz的卫星电视信号；通过抛 物面天线接收微波中继信号和无线电缆电视系统所发出 的微波电视信号，经变频输出的高频电视信号；通过演 播室内的摄像机、录像机、影碟机、电影电视转播机等 视频和音频设备送出的电视信号。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 19 图5.5有线电视系统的基本组成 （a） 组成框图；(b) 实例 任

13、务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 20 2 前端部分 CATV系统前端部分的功能就是将来自接收部分的各 种电视信号进行技术处理，使它们变成符合系统传输 要求的高频电视信号，输出一个复合信号，输送至系 统的干线传输网中。 前端部分的设备包括放大微弱高频电视信号的天线放 大器、衰减强信号的衰减器、滤除带外成分的滤波器 、将信号放大的频道放大器和宽带功率放大器、将视 频和音频信号变成高频电视信号的电视调制器、对卫 星电视信号进行解调放大的卫星接收机、用于变换频 道的频道转换器、对高频电视信号进行处理的信号处 理器、将多路高频电视信号混合成一种的混合器等。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案

14、例 21 3 干线传输 CATV系统干线传输部分的功能是将前端部分输出的 高频电视信号不失真地、稳定地传送到系统的分配网 络输入端口，且其信号电源应满足系统分配网络的要 求。 在CATV系统中，用作系统干线传输的传输媒体包括 同轴电缆、光纤和无线电缆电视（MMDS）系统等 。 （1） 同轴电缆传输 目前大多数CATV系统的干线传输媒体均采用同 轴电缆，因而同轴电缆的结构和材料对信号的传输质 量有着密切的关系。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 22 （2） 光纤传输 光纤传输系统主要由光发送机、光纤和光接收机等 组成。光发送机接收CATV系统前端部分输出的高频电 视信号，将信号调制成波

15、长为1310 nm的激光信号，经 光纤传送后，由光接收机接收并还原高频电视信号，通 过同轴电缆馈送给系统的分配网络，如图5.6所示。 使用光纤传输除了能远距离高质量传输信号外，还 具有容量大、带宽特性平滑、绝缘性能良好，并能双向 传输，不受电磁感应和大气干扰等特点。其缺点是建网 投资大，周期长。 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 23 （3） 无线电缆电视系统 无线电缆电视系统亦称为微波传输系统（MMDS） ，它是一种独立的电视信号传输分配系统，既可以代替 CATV系统中的超干线和干线与有线电视同轴电缆系统 的级连电路，构成大型传输网络，也可以直接将电视信 号和FM信号分配给用户。 图5.6有线电视系统光纤传输示意图 任务1 卫星通信及有线电视系统知识与案例 24 4 分配网络 分配网络就是将由前端提供、干线传输过来的高频电 视信号通过电缆分配到每个用户终端，而且要保证每 个用户终端得到的电平值都符合系统的要求。因此， 分配网络实际上除了同轴电缆作为分支传输网外，还 包括各种分配器、分支器、分支串接单元、用户终端 等无源部件，以及各种用于对信号电平再次进行放大 ，以满足继续分配需要的放大器 分配-络的最基本形式有分配-分配、分支-分支、分配 分支