第6章CATV系统.ppt

第6章  CATV系统 6．1  基本概念 （一）定义（一）定义 CATV系系 统统 ——Community Antenna Television System 共用天线电视系统（或电缆电视系统），是一种利用同轴电缆进行宽频带传输音像信号的系统 （二）系统特点（二）系统特点 （1）接收功率大，可以改善电视信号的接收，提高音像质量； （2）可以传输调频广播节目； （3）节目来源丰富，服务范围广； （4）维护方便，便于集中管理 （三）电视频道的划分（三）电视频道的划分（（1）场频和行频）场频和行频 电视信号包括视频信号即图像信号和伴音信号图像信号是来自扫描过程中的信号视频信号的频率就是视频信号变化的快慢，它与图像内容的繁简有关  对于电视系统采用的扫描方式，实际上是隔行扫描而不是逐行扫描，即每幅图像分2次(称为2场)扫描，第1场扫描1、3、5…等奇数行，然后接着进行第2场扫描，才插进2、4、6…等偶数行按这样的规律每秒钟连续传送25幅画面，每幅画面扫描2场，那么每秒扫描50场，竖直扫描的频率为50Hz这就是电视的场频场频每秒扫描50场，每场312.5行，共 312.5×50＝15625行，所以fH＝15625Hz，这就是行频行频。

 （（2）电视频道划分）电视频道划分 频道频道——中心频率和带宽 为保证图象细节的清晰度和色彩的层次性，电视频带宽度为8MHz 电视频道分三个波段：电视频道分三个波段：甚高频（VHF） 30—300MHz特高频（UHF） 300—3000MHz超高频（SHF） 3—30GHz我国电视广播使用的频率范围：我国电视广播使用的频率范围：VHF 48.5—223MHz 分12个电视频道 UHF 470—958MHz 分56个电视频道 6．2 电视信号的接收 6．．2．．1 接收点场强的计算接收点场强的计算 当发射天线、接收天线都处于高架的情况下，接收的电视场强一般是由空间直射波和地面反射波相互干涉合成 电场强度可根据下式近似计算： 式中： h1——发射天线的高度，m； h2——接收天线的高度，m； P——发射天线实际辐射的功率，W； λ——信号的波长，m； d——发射点与接收点间的距离，m 对于电视信号，场强常用分贝微伏dBμ或dBμV来表示，规定1μV／m为0dBμV即dBμ。

 6．2．2  电视信号的传输 （一）电视天线（一）电视天线（（1）天线分类：）天线分类：UHF天线： 全频道（13—68）、低频道（13—24）、中频道（25—36）、高频道（37—68） VHF、UHF全频道共用天线：1—68频道 （（2）天线的作用）天线的作用     A、将电视信号波转换成高频电流 B、提高电视机的灵敏度 灵灵敏敏度度——电视机对微弱的电视信号的放大能力放大能力的大小用增益（dB）来衡量，放大增益太高，会产生自激 C、提高电视机的选择性（选择一定频道的电视信号） D、提高电视机的抗干扰能力 （二）馈线（二）馈线 馈馈线线——连接天线与电视机调谐器的传输线（（1）馈线的基本要求）馈线的基本要求 A、以最小的损耗传输电视信号 B、馈线本身应尽可能不接收杂散的干扰信号 C、馈线必须屏蔽或平衡 （（2）馈线的种类）馈线的种类 带状平行馈线（300Ω扁馈线） 同轴电缆馈线（75Ω电缆馈线） （（3）馈线的性能）馈线的性能同轴电缆馈线：同轴电缆馈线： A、工作频率范围宽，适用于VHF、UHF两个波段 B、线路损耗小 C、能消除电缆的天线效应（辐射） D、对静电有屏蔽作用，不能抗磁场干扰 E、频率越低，屏蔽作用越差 同轴电缆不能与有强电流的线路平行走向，同轴电缆不能与有强电流的线路平行走向，也不宜靠近低频信号线路。

也不宜靠近低频信号线路 平行扁馈线：平行扁馈线： A、线路损耗较大，100MHz的信号通过50m的平行馈线信号衰减将近一半 B、在UHF频段，损耗更大 C C、、在在CATVCATV中，干线与支线都使用同中，干线与支线都使用同轴电缆轴电缆 6．3  CATV系统的组成和部件 6．．3．．1 前端设备前端设备 CATV CATV系统的基本组成包括天线及前系统的基本组成包括天线及前端设备、信号传输分配网络和用端设备、信号传输分配网络和用 户终户终端端( (或用户输出端或用户输出端) )  前前端端设设备备的的组组成成：：主要包括天线放大器、混合器、主干放大器等，是CATV系统中最重要的组成部分 前端设备的主要任务：前端设备的主要任务：进行电视信号进行电视信号接收后的处理，这种处理包括信号放大、接收后的处理，这种处理包括信号放大、混合、频率变换、电平调整，以及干扰混合、频率变换、电平调整，以及干扰信号成分的滤波等信号成分的滤波等 （一）天线 （（1）天线的选择原则）天线的选择原则： A、在各电视台处于相同的方向，电场强度也足够强，各频道信号电平差较小，且没有干扰的情况下，用宽带或全频带接收天线。

B、在特定频道，电场强度较弱，有重影干扰，来波方向与其他频道电波方向不同的情况下，用宽带和单频带天线组合方式 C C、、在干扰严重和低电平的情况下，则使在干扰严重和低电平的情况下，则使用各频道专用天线用各频道专用天线 （（2）天线放大器的作用）天线放大器的作用 天线放大器的作用是提高接收天线的输出电平，以满足弱场强区和电视信号阴影区接收电视信号用 天线放大器宜采用专用频道放大器只只放放大大单单一一频频道道的的放放大大器器称称为为专专用用频频道道放放大大器器，能提高选择性，对抑制邻频干扰有明显的效果如果要接收几个频道的远距离电视信号，常在CATV系统前端中采用单频道放大器 天线放大器的输入电平一般为天线放大器的输入电平一般为50—6050—60dBdB，，输出电平一般为输出电平一般为9090dBdB，，属于低电平放大属于低电平放大器 （（3）主放大器的作用）主放大器的作用 主主放放大大器器的的作作用用是补偿传输网络中的信号损失，它的输入电平一般为80～90dB，输出电平一般为110dB，属于中电平放大器 主放大器多采用宽频带放大器。

主放大器多采用宽频带放大器对对1 1～～1212频道的信号进行放大者称为频道的信号进行放大者称为VHFVHF全频道全频道放大器；对放大器；对13—6813—68频道的信号放大者称为频道的信号放大者称为UHFUHF全频道放大器宽频带放大器又称为多全频道放大器宽频带放大器又称为多频段放大器宽频带放大器的通用性强，频段放大器宽频带放大器的通用性强，但抗干扰能力差，在系统中要视情况灵活但抗干扰能力差，在系统中要视情况灵活运用 （4）天线与前端设备的组合 天线天线放大器天线1天线2天线1天线2天线放大器天线放大器主放大器主放大器混合器混合器（二）混合器 （（1）混合器的作用）混合器的作用 混合器的作用是将不同输入端的信号混合器的作用是将不同输入端的信号( (如如VHFVHF、、UHFUHF不同频段的信号或不同频段的信号或VHFVHF与与UHFUHF信号信号) )混混合在一起，使用它可以消除因不同天线接收同合在一起，使用它可以消除因不同天线接收同一信号而互相叠加所产生的重影现象混合器一信号而互相叠加所产生的重影现象混合器主要由高通滤波器和低通滤波器组成，或由带主要由高通滤波器和低通滤波器组成，或由带通滤波器组成。

滤波器是一种具有选择性的四通滤波器组成滤波器是一种具有选择性的四端网络，它能够从输入端的全部频谱中选出一端网络，它能够从输入端的全部频谱中选出一定的有用频率范围给予传输，而对这一频率范定的有用频率范围给予传输，而对这一频率范围以外的信号具有很大的衰耗，使之几乎不能围以外的信号具有很大的衰耗，使之几乎不能通过 （2）混合器对系统的影响  混合器质量好坏对系统有很大影响，混合器质量好坏对系统有很大影响，常用插入损失、相互隔离和电压驻波比常用插入损失、相互隔离和电压驻波比等项指标来衡量其性能等项指标来衡量其性能  插插入入损损失失 在系统传输线路中，插入某器件前和插入器件后在同一标准负载上功率dB数的差值 相相互互隔隔离离 从混合器的一个输入端输入相应频道信号，从另一个输入端来测量该频道的衰减值，称为相互隔离此值越大越好，一般应大于20dB 电压驻波比电压驻波比 即驻波系数，是衡量输入端与输出端匹配好坏的指标，一般应小于2 6．3．2  传输分配网络 （一）（一）无源、有源分配网络无源、有源分配网络 分配网络指的是信号电平的有线分分配网络指的是信号电平的有线分配网络。

分配网络分为配网络分配网络分为有源及及无源两类无源分配网络只有分配器、分支器和传只有分配器、分支器和传输线等无源器件，可连接的用户较少输线等无源器件，可连接的用户较少有源分配网络增加了线路放大器，因而增加了线路放大器，因而所接的用户数可以增多所接的用户数可以增多 （二）分配器（二）分配器 分分配配器器的的任任务务是进行信号分配，即混合后的总信号根据用户分布情况，分成若干条干线进行传输分配器通常是把1路输入信号功率平均地等分成2路或2路以上输出，这就有2分配器或3分配器、4分配器等通常在系统中以2分配器、3分配器和4分配器用得较普遍 分配器的输出不能开路或短路，否则会造成输入端严重失配，同时还会影响到其他输出端 （三）分支器（三）分支器 分支器有分支器有2 2种输出端，一种是主干线种输出端，一种是主干线输出端，另一种是分支线输出端，只有输出端，另一种是分支线输出端，只有1 1个分支线输出端的称为串接个分支线输出端的称为串接1 1分支器，有分支器，有1 1个以上分支线输出端的分别称为个以上分支线输出端的分别称为2 2分支分支器、器、4 4分支器等，分支器只能作为信号的分支器等，分支器只能作为信号的单向传输，所以也称为方向耦合器或定单向传输，所以也称为方向耦合器或定向耦合器。

向耦合器 （四）分配网络 （1）全部采用分配器的“分配一分配”方式 前端设备2分配器优优点点：：分配损失较小，在信号较强的地区可不用放大器缺缺点点：：一路空载时对其他几路影响较大，故在某一路输出暂时不用时，一定要接以75Ω匹配电阻 适合：适合：干线分配 （2）全部采用分支器的 “分支”方式 前端设备 各分支器的输出电平应尽可能接近，这可选用不同损失的分支器靠近前端的分支器要求插入损失小一些，分支损失大一些，靠近终端的分支器要求插入损失大一些，分支损失小一些；而中间部分的分支器则介于两者之间为了使为了使系统匹配需要在干线的终端接入系统匹配需要在干线的终端接入75ΩΩ电电阻 （3）全部采用分支器的“分支一分支”方式 前端设备特点：特点：线路损失较大，适宜于前端设备输出电平较高的情况下采用 （4） “分支一分配”方式 前端设备 适用于终端不空载、分段平面辐射形的用户 （5）“分配一分支”方式 前端设备 适用于用户端适用于用户端的位置相同、上下的位置相同、上下成串的多层与高层成串的多层与高层建筑 6．3．3 用户端电平  用户端电平要求： 良好图像      46dBμV 合意图像 40dBμV 下限图像 34dBμV CATV系统噪声电平值一般为8dBμV，系统老化后噪声增大，给出6dBμV的余量，所以最低接收电平为： 8+46+6=60dBμV  多数电视接收机具有20dBμV的自动增益，则最高接收电平为： 60+20=80dBμV 所以，电视机用户端信号电平为：60dBμV—80dBμV， 最佳范围：70dBμV（设计标准） 黑白电视：70±5dB 彩色电视：73±5dB 。