电视第5章-电缆电视系统的传输线(馈线)课件

第五章第五章 电缆电视系统的传输线（馈线）电缆电视系统的传输线（馈线）目录第一节同轴射频电缆同轴射频电缆 第二节第二节 同轴电缆的基本参数同轴电缆的基本参数 第三节第三节 馈线的匹配馈线的匹配电缆电视系统的传输线有三大种类：电缆电视系统的传输线有三大种类：一是扁平馈线一是扁平馈线二是同轴电缆二是同轴电缆三是光纤光缆三是光纤光缆一、扁平馈线一、扁平馈线二、光缆二、光缆第一节第一节 同轴射频电缆同轴射频电缆同轴射频电缆：同轴射频电缆：简称同轴电缆，同轴是指结构简称同轴电缆，同轴是指结构上同轴，射频是指电缆中传输的是射频电流信号。上同轴，射频是指电缆中传输的是射频电流信号。射频（射频（RF）是）是Radio Frequency的缩写，表示的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从300KHz30GHz之间。之间。射频简称射频简称RF射频就是射频电流，它是一种高频射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化交流变化电磁波的简称。每秒变化小于小于1000次的交次的交流电称为低频电流，流电称为低频电流，大于大于10000次的称为高频电流，次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。有线电视系统就是而射频就是这样一种高频电流。有线电视系统就是采用射频传输方式的。采用射频传输方式的。一、结构一、结构 同轴电缆的得名与它的结构相关。同轴电缆是同轴电缆的得名与它的结构相关。同轴电缆是最常见的传输介质之一。它用来传递信息的一对导最常见的传输介质之一。它用来传递信息的一对导体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体（一根细体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体（一根细芯）外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构芯）外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构制选的，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴制选的，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆。心上，所以叫做同轴电缆。一般由四部分构成：内导体、绝缘体、外导体、一般由四部分构成：内导体、绝缘体、外导体、护套。护套。几种类型的同轴电缆几种类型的同轴电缆各部分结构各部分结构一、内导体：一般是实芯（铜芯），也有空心铜管或一、内导体：一般是实芯（铜芯），也有空心铜管或 双金属线。双金属线。二、绝缘体：聚乙烯、聚氯乙烯。可分实芯、半空气二、绝缘体：聚乙烯、聚氯乙烯。可分实芯、半空气 绝缘、空气绝缘三种。绝缘、空气绝缘三种。三、外导体：双重作用，回路导体、屏蔽。分金属管三、外导体：双重作用，回路导体、屏蔽。分金属管 状、铝箔纵包搭接、铜网和铝箔纵包组合等。状、铝箔纵包搭接、铜网和铝箔纵包组合等。四、护套：外皮，聚乙烯、聚氯乙烯等。四、护套：外皮，聚乙烯、聚氯乙烯等。二、同轴电缆的编号二、同轴电缆的编号主要字母代号及意义：主要字母代号及意义：S同轴射频电缆、同轴射频电缆、Y聚乙烯、聚乙烯、YK聚乙烯纵孔半空气绝缘、聚乙烯纵孔半空气绝缘、D稳定聚乙烯空气绝缘、稳定聚乙烯空气绝缘、V聚氯乙烯聚氯乙烯 举例：举例：SYKV-75-5表示：聚乙烯藕芯绝缘、聚氯乙表示：聚乙烯藕芯绝缘、聚氯乙烯护套、特性阻抗为烯护套、特性阻抗为75欧姆、芯线绝缘外径欧姆、芯线绝缘外径5mm。三、同轴电缆的种类三、同轴电缆的种类按按特性阻抗特性阻抗分：有分：有50、75、93、100等系列。等系列。按按派生特性派生特性分：有同轴电缆、泄漏同轴电缆。分：有同轴电缆、泄漏同轴电缆。按按导体导体分：有铜包钢线、镀银铜线、实心铜线、分：有铜包钢线、镀银铜线、实心铜线、空心光滑铜管、空心轧纹铜管等。空心光滑铜管、空心轧纹铜管等。按按绝缘结构绝缘结构分：有实心、发泡、半空气结构。分：有实心、发泡、半空气结构。按按绝缘材料绝缘材料分：有聚乙烯、辐照聚乙烯、氟塑料等系列分：有聚乙烯、辐照聚乙烯、氟塑料等系列常见分法：按内外导体间常见分法：按内外导体间绝缘介质处理方法绝缘介质处理方法分有：分有：1、实芯同轴电缆（损耗大、淘汰）、实芯同轴电缆（损耗大、淘汰）、2、藕芯同轴电缆（损耗小、防潮防水差）、藕芯同轴电缆（损耗小、防潮防水差）3、化学发泡同轴电缆（化学反应发泡、有残留）、化学发泡同轴电缆（化学反应发泡、有残留）4、物理发泡同轴电缆（物理方法、充惰性气体、物理发泡同轴电缆（物理方法、充惰性气体）5、竹节同轴电缆（使用环境有限制）、竹节同轴电缆（使用环境有限制）6、全空气绝缘同轴电缆（理论上）、全空气绝缘同轴电缆（理论上）第二节第二节 同轴电缆的基本参数同轴电缆的基本参数 1 1、特性阻抗、特性阻抗定义：电缆处于匹配状态（即线路上无反射波）时沿定义：电缆处于匹配状态（即线路上无反射波）时沿线的电压与电流的比值。线的电压与电流的比值。计算公式：计算公式：Z=lgZ=lg Z Z 特性阻抗特性阻抗 d d2 2:外导体有效直径外导体有效直径 r r 相对介电常数相对介电常数 d d1 1：内导体有效直径：内导体有效直径阻抗匹配阻抗匹配：在：在CATVCATV系统中，电缆的特性阻抗应尽可能系统中，电缆的特性阻抗应尽可能和负载的阻抗相一致，否则，（和负载的阻抗相一致，否则，（1 1）造成信号的反射，）造成信号的反射，使负载得到的功率减少，电缆的传输效率下降；使负载得到的功率减少，电缆的传输效率下降；（2 2）会造成传输信号的畸变，使电缆图象传输出现）会造成传输信号的畸变，使电缆图象传输出现重影。重影。同轴电缆衰减测试电缆电缆型号型号5MHz15MHz30MHz50MHz65 MHz100MHz750MHz75-51.82.63.64.75.36.71975-71.31.82.33.03.44.31375-90.91.31.82.32.63.31075-120.60.91.31.71.92.47.4电缆的衰减系数dB/100m3 3、温度系数、温度系数 电视信号随环境温度变化的关系。一般情况，温电视信号随环境温度变化的关系。一般情况，温度变化度变化11，电缆损耗变化约为，电缆损耗变化约为0.2%0.2%。4 4、回波损耗、回波损耗定定义义：RL=-20lg RL=-20lg(dB)(dB)，式式中中代代表表电电缆缆输输入入端反射系数。端反射系数。本本质质：回回波波损损耗耗表表示示电电缆缆内内部部均均匀匀性性好好坏坏。回回波波损损耗耗RLRL越越大大，反反射射系系数数越越小小，也也就就是是驻驻波波系系数数S S越越小小，则表示电缆则表示电缆内部均匀性好内部均匀性好。回回波波损损耗耗曲曲线线是是判判断断电电缆缆传传输输信信号号时时反反射射程程度度的的依依据据，它它是是在在电电缆缆的的信信号号输输入入端端测测到到的的各各使使用用频频率率点点的的反反射射损损耗耗数数据据组组成成的的连连续续曲曲线线。优优质质电电缆缆的的反反射射损耗曲线上没有孤立的特别低的峰值。损耗曲线上没有孤立的特别低的峰值。同轴电缆反射损耗测试第三节第三节 馈线的匹配馈线的匹配馈线与天线匹配：馈线与天线匹配：为了从天线处获取最大的能量。为了从天线处获取最大的能量。馈线与负载匹配：馈线与负载匹配：为了使馈线上传输的信号能量全部被负载吸收。为了使馈线上传输的信号能量全部被负载吸收。一、终端匹配的馈线一、终端匹配的馈线 当馈线终端所接负载阻抗当馈线终端所接负载阻抗ZL等于馈线阻抗等于馈线阻抗Zc时，时，称为终端匹配连接。称为终端匹配连接。一、终端匹配的馈线一、终端匹配的馈线特点：特点：1.馈线上只有入射波而没有反射波，此时馈线上所传送馈线上只有入射波而没有反射波，此时馈线上所传送的电波能量全部被负载吸收。终端匹配时馈线上电压的电波能量全部被负载吸收。终端匹配时馈线上电压（电流）的分布为行波状态。（电流）的分布为行波状态。2.馈线上任意一点的阻抗都等于其特性阻抗。馈线上任意一点的阻抗都等于其特性阻抗。二、终端不匹配的馈线二、终端不匹配的馈线 馈线终端的阻抗馈线终端的阻抗馈线的特性阻抗馈线的特性阻抗 负载只能负载只能吸收电波部分能量吸收电波部分能量 多余能量形成反射波多余能量形成反射波 入射入射波加反射波波加反射波 驻波驻波特点：特点：1.输入信号的功率不能被负载全输入信号的功率不能被负载全部吸收，用户端信号达不到规定值。部吸收，用户端信号达不到规定值。2.出现反射波，若反射波与输入阻抗仍出现反射波，若反射波与输入阻抗仍不匹配时，又会产生反射信号，成为不匹配时，又会产生反射信号，成为新的入射波。在终端出现右重影。新的入射波。在终端出现右重影。三、阻抗变换器三、阻抗变换器1.在在CATV系统中，天线的输出阻抗为系统中，天线的输出阻抗为300，而电缆，而电缆的特性阻抗为的特性阻抗为75，它们之间需要进行阻抗变换；，它们之间需要进行阻抗变换；2.天线折合半波振子输出两端对地之间的电压大小相天线折合半波振子输出两端对地之间的电压大小相等，相性相反，因此两个输出端对地是平衡的，而等，相性相反，因此两个输出端对地是平衡的，而同轴电缆的外导体是直接与地相连的，同轴电缆的同轴电缆的外导体是直接与地相连的，同轴电缆的内外导体与地之间以是不平衡的。因此，天线与同内外导体与地之间以是不平衡的。因此，天线与同轴电缆之间轴电缆之间还还需要进行平衡需要进行平衡不平衡的转换。不平衡的转换。（一）同轴电缆变换器（一）同轴电缆变换器 利用一段利用一段长度为长度为/2 的同轴电缆，可以实现阻的同轴电缆，可以实现阻抗变换和平衡抗变换和平衡不平衡变换，通常称为不平衡变换，通常称为“U”型平衡型平衡变换器。变换器。天线与同轴电缆的连接方法：天线与同轴电缆的连接方法：“U”型平衡变换器型平衡变换器的屏蔽层和主馈线的屏蔽层和主馈线电缆的屏蔽层相连电缆的屏蔽层相连（即铜网相连），（即铜网相连），芯线分别连接在芯线分别连接在折合半波振子的折合半波振子的两个馈电点上，两个馈电点上，而主馈线电缆的而主馈线电缆的芯线接天线的任一个馈电点。芯线接天线的任一个馈电点。变换原理：变换原理：由于折合半波振子由于折合半波振子两端对地阻抗相等，两端对地阻抗相等，因此它可等效为因此它可等效为中心点接地的负载中心点接地的负载RL如右上图。电磁波由如右上图。电磁波由主馈线电缆主馈线电缆A传至传至a点点后分成两路，设后分成两路，设a点到地的电压为点到地的电压为U，供给负载供给负载RL的左的左半部；另一路经半部；另一路经“U”型平衡变换器到达型平衡变换器到达b点，点，b点与点与a点点相差相差1/2波长，故波长，故b点到地的电压为点到地的电压为-U，供给负载，供给负载RL的的右半部，因此右半部，因此a、b两点电压大小相等，相位相反，达两点电压大小相等，相位相反，达到了到了平衡平衡的目的。的目的。变换原理：变换原理：将上页图画成右图，将上页图画成右图，可以看出，可以看出，a点到地及点到地及b点到地之间均接有负载点到地之间均接有负载RL/2，b点到地的阻抗经点到地的阻抗经1/2波长的同轴电费反映到波长的同轴电费反映到a点到地仍点到地仍为为RL/2，因此上图可画为左下图，主馈线电缆的特性因此上图可画为左下图，主馈线电缆的特性阻抗为阻抗为75，其负载阻抗为其负载阻抗为300，a点阻抗为点阻抗为RL/4=75，达到了达到了阻抗匹配阻抗匹配。（二）传输线变压器式阻抗变换器（二）传输线变压器式阻抗变换器 前述前述/2阻抗变换器，由于所取长度和波长有关，阻抗变换器，由于所取长度和波长有关，因此只适用于因此只适用于单频道天线单频道天线和馈线的连接，在和馈线的连接，在多频道接多频道接收时收时，为了，为了满足宽频带范围内的匹配满足宽频带范围内的匹配，可采用传输线，可采用传输线变压器式阻抗变换器。变压器式阻抗变换器。如图，它是由导线（传输线）如图，它是由导线（传输线）绕在绕在NXO-100或或NXO-200高频高频双磁芯上而成，每个孔中有两个双磁芯上而成，每个孔中有两个线圈，用直径为线圈，用直径为0.2-0.5mm的单的单股塑包铜线（或镀银铜线）双线股塑包铜线（或镀银铜线）双线并绕并绕3-4圈。每个孔中绕组的圈。每个孔中绕组的等效电路下页图。等效电路下页图。（二）传输线变压器式阻抗变换器（二）传输线变压器式阻抗变换器bbaaa1:1abb因为因为两两个绕组的圈数相同，所以等效变阻器的阻抗变个绕组的圈数相同，所以等效变阻器的阻抗变换为换为1：1。两孔中的四个绕组相当于两个等效变阻器，两孔中的四个绕组相当于两个等效变阻器，当四个绕阻按下左图连接时，其等效电路如下右图示。当四个绕阻按下左图连接时，其等效电路如下右图示。bbacaddc（二）传输线变压器式阻抗变换器（二）传输线变压器式阻抗变换器因因为为输入端是输入端是b、a与与d、c串联，阻抗增大一倍；串联，阻抗增大一倍；而输出端是而输出端是b、a与与d、c并联，阻抗为原阻抗的并联，阻抗为原阻抗的1/2，所以总的阻抗变换比为所以总的阻抗变换比为4：1。因此，当输入端。因此，当输入端b c阻抗阻抗300时，输出端时，输出端d、c间的阻抗就是间的阻抗就是300/4即即75所以起到阻抗变换作用。又由于输入羰是中点所以起到阻抗变换作用。又由于输入羰是中点a和和b接地，输出端是一端（接地，输出端是一端（a和和c）接地，所以还起到了接地，所以还起到了平衡平衡-不平衡的变换作用。这种变换器广泛应用于引向不平衡的变换作用。这种变换器广泛应用于引向天线与馈线之间的变换。天线与馈线之间的变换。