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1、第四章 传 输 系 统 干线传输系统是有线电视系统的重要子系统，它位于前端和分配系统之间，其作用是将前端系统输出的各种信号不失真地稳定地传输给分配系统。干线传输系统由传输媒介组成，目前常见的传输媒介有：同轴电缆，微波，光缆以及多种混合型。,第一节 同轴电缆传输系统 一、同轴电缆传输系统的构成 采用同轴电缆做传输媒介的有线电视系统，其干线传输系统一般采用树枝形网络结构。树枝形网络结构类似于树的形状，树干是系统中的干线部分，树枝即分支出的支线、分配线部分。如图4.1所示。,图4.1 树枝型网络结构,二、常用同轴电缆 (一) 同轴电缆的结构和特性 同轴电缆由同轴结构的内外导体构成，具体分内导体、绝缘
2、介质、外导体和护套（保护层）四部分，绝缘介质使内、外导体绝缘且保持轴心重合。如图4.2所示。,图4.2 同轴电缆结构图,同轴电缆的主要技术指标如下： 1. 特性阻抗 同轴电缆的特性阻抗与外导体直径、内导体直径和绝缘介质的相对介电常数有关，有线电视系统采用75特性阻抗的同轴电缆。 2. 衰减常数 射频信号在同轴电缆中传输时的损耗与同轴电缆的结构尺寸、介电常数、工作频率有关。衰减常数（）表示单位长度（如100m）电缆对射频信号衰减的分贝数，以dB/100m表示。,3. 温度系数 温度系数表示一年四季温度变化对同轴电缆损耗值的影响。温度增加，电缆损耗增加；温度降低，电缆损耗减小。 温度系数定义为温度
3、每升高1，电缆对信号衰减增加的百分数。比如，温度系数为0.2(dB)/ 表示温度每升高1，电缆衰减值在原基础上增加0.2%。如果温度变化25，电缆衰减值在原基础上变化250.2%=5(电缆衰减值) (dB)。 4. 回路电阻 回路电阻（也称环路电阻）是指单位长度（如km）内导体与外导体形成的回路的电阻值（通常以 /km表示），由于干线放大器是经电缆馈电的，电流经过内导体到达放大器（作为电源的负载），再由放大器经过外导体返回电源，形成一个回路，当需要确定由电源到任一电源负载的电压降时，就要考虑回路电阻的影响。,5. 屏蔽特性 屏蔽特性以屏蔽衰减（dB）表示，dB数越大表明电缆的屏蔽性能越好。电缆
4、的屏蔽特性好，不但可防止周围环境中的电磁干扰影响本系统，也可防止电缆的传输信号泄漏而干扰其他设备。一般来说，金属管状的外导体具有最好的屏蔽特性，采用双层铝塑带和金属网也能获得较好的屏蔽效果。现在为了发展有线电视宽带综合业务网，生产了具有四层屏蔽的接入网同轴电缆，其屏蔽特性很好。教材表4-1列出了国产四层屏蔽接入网同轴电缆的技术参数。,6. 最小弯曲半径 国内外生产的各种同轴电缆，最小弯曲半径别很大，一般在电缆产品说明书上都会标明。在安装时特别要注意指标，如果电缆某外弯曲程度太大或被夹扁，特性阻抗就不均匀，将会使该处的驻波比增大，产生反射。因此电缆弯曲时，一定要按照产品给定的最小弯曲半径，对于未
5、标明最小弯曲半径的电缆，其半径一般应为电缆直径的610倍。 教材表4-2中列出了国内外部分同轴电缆主要技术指标，供读者参考。75-5、75-7 主要用于分配网；75-9、75-12主要用于支线及分配线；干线传输应使用75-12以上的电缆。,(二) 有线电视系统对同轴电缆的要求 1. 频率特性要平坦 2. 电缆损耗要小 3. 传输稳定性要好 4. 屏蔽特性要好 5. 回路电阻要小 6. 电缆的防水性能要好 7. 机械性能,三、干线放大器 由于同轴电缆对电视信号的衰减程度与所传输的信号频率的平方根成正比。因此，电缆的衰耗-频率曲线是倾斜的。要在整个工作频段内取得平坦的响应特性，必须对电缆衰减的频率
6、特性予以适当的补偿。补偿方法有两种：一种是把放大器增益-频率曲线设计成与电缆衰耗-频率曲线互补，即放大器对低频端放大量小而对高频端放大量大。另一种方法是设计一个均衡器，使其较多地衰减低频端电平而较少地衰减高频端电平，再在均衡器的输出端设置一个具有平坦特性的放大器，即可将信号电平恢复到原来的水平。干线放大器的主要作用是以其对信号的放大量（增益）来抵消传输媒介（电缆）对信号的衰减量。因此在有线电视系统中，放大器的配置是以放大器的增益与电缆的损耗来决定的。这里面当然要包括均衡器部分。,(一) 均衡器 均衡器的图形符号如图4.3所示。,(a) 固定均衡器 (b) 可变均衡器 图4.3 均衡器,1. 均
7、衡器的分类 均衡器可按工作频带分类，有V段，U段和邻频用三类，使用时只有在这些频率范围内，均衡器才具有相应的补偿作用。 在某一频带内工作的均衡器又有固定均衡器和可变均衡器。固定均衡器是指均衡量固定，可变均衡器指均衡量在一定范围内可变。有线电视系统中使用较多的是固定均衡器。均衡器可以独立的形式外接在放大器的输入端(或输出端)，也可以插片形式安装于放大器内部，成为放大器的一部分。为了适应放大器的集中供电，多数均衡器是过流型的。,2. 均衡器的主要技术参数 均衡器常用插入损耗，均衡值，均衡偏差，反射损耗，载流量等项指标来衡量其性能。 (1) 插入损耗。在工作频带的上限频率处，均衡器输入功率与输出功率
8、分贝数之差即为插入损耗。国标规定：VHF频段插入损耗1.5dB，UHF频段插入损耗2dB。 (2) 均衡值。均衡值有两种表示方法：一种是均衡量，一种是当量均衡值。各生产厂家的表示方法不同，在选用时必须注意。 均衡量为工作频带内下限频率与上限频率点间衰减量之差，采用不同的均衡量，可以补偿不同长度电缆的损耗。 当量均衡值是放大器级间的电缆长度在工作频带的上限频率处的衰耗分贝数。,均衡量和当量均衡值有如下关系：,式中，E均衡量； Ed当量均衡值； fL下限频率；fH上限频率。 (3) 均衡偏差。均衡偏差为工作频带内规定频率点均衡值与理论均衡值的差，均衡偏差值越小，补偿的效果越好。国标规定为0.51d
9、B。 (4) 反射损耗。它是衡量均衡器输入端和输出端匹配程度的指标。反射损耗值越大，端口的阻抗匹配越好。国标规定，VHF频段反射损耗16dB，UHF频段反射损耗10dB。,(5) 载流量。在采用集中供电方式的有线电视系统中，均衡器应能为后续放大器提供供电通路，也就是要能过流，其载流量有：1A，2A，4A，6A，10A等。若均衡器是专为放大器配接使用的，则不需载流量要求。,(二) 干线放大器 干线放大器，桥接放大器及双向放大器的图形符号如图4.4所示。,(a) 放大器 (b) 桥接放大器 (c) 双向放大器 图4.4 常用放大器符号,1. 干线放大器的特点 干线放大器主要用于干线传输系统，由于工
10、作性质和环境的要求，干线放大器具有如下特点。 (1) 增益可调。一般来说，在干线中有几台或几十台放大器级联工作。原则上，放大器的增益正好等于两台放大器之间的连接电缆的损耗。即对传输干线来说，输出信号电平应该等于输入电平，也就是所谓的“0”增益。如果放大器的增益大于电缆损耗，则通过系统的信号电平将逐级增大，最终将导致系统中某一级放大器因过载而发生信号失真、交调等现象。倘若放大器的增益小于电缆损耗，则通过系统的信号电平将逐级变低，这将最终导致在系统中某一级载噪比不合格。为此，对干线放大器提出了增益可调的要求。,(2) 斜率补偿。电缆对传输信号的衰耗与频率呈一斜率直线，放大器若补偿电缆损耗，也包括斜
11、率补偿。因此，要求放大器的幅频特性曲线的斜率正好与电缆的衰耗相反，或者通过插入均衡器件。 (3) 自动增益控制。为了适应长距离电缆传输的需要，要求干线放大器具有自动增益控制(AGC)功能，有的还具有自动斜率控制(ASC)功能，两者兼有的又称自动增益斜率控制(AGSC)或自动电平控制(ALC)。这种干线放大器比较复杂，一般用于大型系统。对于传输干线比较短的小型系统，一般采用手动增益控制(MGC)的斜率均衡，并加上温度补偿的方法来实现增益控制。,(4) 双向功能。在具有双向传输的有线电视系统中，干线放大器配置为双向放大器，双向放大器中有双向分离器以分别处理正、反向信号。由于反向信号的频率范围常为5
12、30MHz，其电缆损耗要小，因此反向放大器的增益比正向放大要低。 (5) 适应室外工作环境。由于干线放大器多安装在室外，要求采用压铸铝合金机盒，能防水，耐腐蚀，强度好，耐气候变化，重量轻和导热性能及避雷性能好，工作寿命长。 (6) 桥接放大器。桥接放大器是干线放大器派生品种，干线桥接放大器除放大干线中的信号外，还分出几路支线信号传输到用户分配系统，而桥接放大器则对干线中的信号不放大，仅对分出的几路信号进行放大并送到用户分配系统。,2. 干线放大器的主要技术指标 (1) 标称输入电平。满足干线放大器技术参数的输入电平范围内的中心点。 (2) 标称增益。也称典型工作增益，是在合适的自动电平控制和标
13、称输入电平条件下，放大器能得到的增益。 (3) 标称输出电平。在标称输入电平和在标称增益下干线放大器的输出电平。 (4) 带内平坦度。指干线放大器传输频带内最高、最低幅频响应电平相对两者平均电平的偏差总量。要求干线放大器的平坦度达到0.250.3dB。 (5) 载波交流声比(HM)。载波与寄生调幅到载波信号上的电源交流峰值之比。用dB表示。,(6) 非线性失真。主要包括CM、CSO、CTB。干线放大器产品说明书给出的CTB都在一定的频道数和输出电平下测试的，如果实际应用中频道数与给定条件不一致，应该进行修正。 CTBN=CTBT+20lg(T-1)/(N-1) (4-1) 式中，N实际使用频道
14、数；T测试CTB时的频道数。 (7) AGC和ASC特性。AGC特性表示干线放大器输出电平受输入电平变化影响的大小。ASC特性表示干线放大器的输出电平斜率受输入电平斜率变化影响的大小。 (8) 噪声系数NF。干线放大器的噪声系数在710dB范围内，越小质量越好。单台干线放大器的载噪比(C/N)A 与噪声系数的关系为： (C/N)A=SiNF2.4 (dB) (4-2) 式中，Si输入信号电平；NF干线放大器噪声系数； 2.4传输电路热噪声。,干线系统的载噪声比为 (C/N)t=(C/N)A10lgn (4-3) 式中，(C/N) t n个相同干级放大器串接干线系统的载噪比； n串接放大器级数。
15、 (9) 反射损耗。该指标表示阻抗匹配程度。反射损耗不合乎要求，不但引起重影，而且还会使平坦度变差。 (10) 最大输出电平。有些干线放大器给出的是交调比为60dB（三音法测试）时的最大输出电平；有些则给出在几十个频道混合输入时，在某个非线性指标下（如CM）的最大输出电平。,XF系列干线放大器的工作原理方框图见图4.5所示。,图4.5 XF系列干线放大器的工作原理方框图,(三) 干线放大器的集中供电 干线放大器安装在室外，通常采用电缆馈电方式，可以在前端或干线中任何一点对干线放大器集中供电。集中供电需要增加电源供给器、电源插入器等设备。 电源供给器主要由降压变压器及稳压、限流、保护等电路构成。
16、它将市电220V变换成稳定的AC60V输出。电源供给器输出的AC60V和前端输出的电视信号经电源插入器混合后经过电缆送到干线放大器，由干线放大器内的开关电源转换成直流电。集中供电的方式如图4-6所示。,图4.6 集中供电示意图,四、干线系统的设计与调整 干线传输系统设计的主要依据是要求条件和限制条件。要求条件主要是要满足技术指标要求，如C/N、CM、CTB等指标；限制条件是指一般应遵循的设计原则或注意事项，如网络结构形式、干线的布置和路由选择要点等。绘制干线系统图，最后进行验算与调整。 同轴电缆传输系统通常采用树枝型网络结构，在根据整个系统规模、用户密度及其分布状况，具体布置干线电缆和路由的选择时，首先要考虑下列原则要求： (1) 为使干线传输系统高质量、低损耗的传输信号，干线敷设应尽可能选择短而直的路由，以减少放大器串接级数、节约电缆、降低工程造价。 (2) 传输干线应远离强电
