同轴电缆传输网课件

同轴电缆传输网络同轴电缆传输网络4.4.1传输网络的基本结构形式传输网络的基本结构形式传输网络的基本结构形式主要有三种：传输网络的基本结构形式主要有三种：即树枝形、星形和环形即树枝形、星形和环形三种基本的网络拓扑结构各有特点，各三种基本的网络拓扑结构各有特点，各有短长，也都拥有各自最为适合的应用领有短长，也都拥有各自最为适合的应用领域和具体业务域和具体业务有线电视技术有线电视技术有线电视技术有线电视技术同轴电缆传输网络4.4.1传输网络的基本结构形式有1传输网络的拓扑结构传输网络的拓扑结构传输网络的拓扑结构2传统的有线电视同轴电缆网几乎无一例外都传统的有线电视同轴电缆网几乎无一例外都采用树枝型结构，传统的电话网则都是星型网络采用树枝型结构，传统的电话网则都是星型网络（实际上是多级星形）（实际上是多级星形），而环形结构最早出现在，而环形结构最早出现在计算机数据网络中，后来成为了光纤骨干传输网计算机数据网络中，后来成为了光纤骨干传输网的主体的主体传输网络结构形式传输网络结构形式（拓扑）（拓扑）的确定，一般来的确定，一般来说取决于网络承载的业务类型和网络所采用的传说取决于网络承载的业务类型和网络所采用的传输媒介输媒介现代的有线电视网络已经形成了环星树现代的有线电视网络已经形成了环星树的混合网络结构的混合网络结构,构成了构成了HFC完整的网络体系完整的网络体系传统的有线电视同轴电缆网几乎无一例外都采3典型的树枝形同轴电缆传输网组成示意图典型的树枝形同轴电缆传输网组成示意图4.4.2 同轴电缆传输网络的基本组成同轴电缆传输网络的基本组成4.4.2同轴电缆传输网络的基本组成4同轴电缆传输系统的基本组成同轴电缆传输系统的基本组成 干干线的基本的基本组成方框成方框图同轴电缆传输系统的基本组成干线的基本组成方框图51.干线放大器的工作方式干线放大器的工作方式根据包括均衡器在内的干线放大器高低频根据包括均衡器在内的干线放大器高低频道的输入电平和输出电平之间的关系，可把干线道的输入电平和输出电平之间的关系，可把干线放大器的工作方式分成全倾斜，半倾斜和平坦输放大器的工作方式分成全倾斜，半倾斜和平坦输出三种出三种.全倾斜方式的非线性失真指标最好，但载噪全倾斜方式的非线性失真指标最好，但载噪比指标最差；平坦输出方式的非线性失真指标最比指标最差；平坦输出方式的非线性失真指标最差，但载噪比指标最好。故一般倾向于采用半倾差，但载噪比指标最好。故一般倾向于采用半倾斜方式。斜方式。4.4.3 同轴电缆传输网络的工作状态同轴电缆传输网络的工作状态1.干线放大器的工作方式4.4.3同轴电缆传输6同轴电缆传输网课件7 传输干干线3种工作方式种工作方式传输干线3种工作方式8放大器的三种工作方式放大器的三种工作方式全全倾斜斜输出方式出方式：平平进斜出斜出使干使干线放大器的放大器的输入信号入信号电平与平与频率无率无关（即关（即输入信号是平坦的），入信号是平坦的），输出信号出信号电平平补偿电缆的衰减的衰减变化化值，即，即输出信出信号的正斜率（高低端号的正斜率（高低端输出出电平差平差为正正值）刚好好补偿电缆所所产生的生的负斜率（高低端斜率（高低端输出出电平差平差为负值）。有利于减小非）。有利于减小非线性失真，但性失真，但输出信号的斜率不能太大，出信号的斜率不能太大，应小于小于10dB。放大器的三种工作方式全倾斜输出方式：平进斜出9放大器的三种工作方式放大器的三种工作方式平坦平坦输出方式出方式：斜斜进平出平出使干使干线放大器的放大器的输出信号出信号电平与平与频率无关（即率无关（即输出信号是平坦的），放大器的增益出信号是平坦的），放大器的增益补偿电缆的衰减的衰减变化化值（即放大器所（即放大器所产生的正斜率生的正斜率刚好好补偿电缆所所产生的生的负斜率）。斜率）。这种工作状种工作状态，高端信号的高端信号的载噪比会噪比会较低，且易出低，且易出现交交调，故，故应避免采用避免采用这种方式。种方式。半半倾斜斜输出方式出方式：斜斜进斜出斜出介于上述两者之介于上述两者之间的方式。在干放的的方式。在干放的输入端的入端的信号中，低端的信号中，低端的电平平值略高于高端的略高于高端的电平平值，而在而在输出端，高端的出端，高端的电平平值略高于低端的略高于低端的电平平值。放大器的三种工作方式平坦输出方式：斜进平出10全全倾斜斜输出方式出方式 全全倾斜斜输出方式出方式调整不整不难，需要的均衡量，需要的均衡量也也较大，大，线路指路指标要求也高。要求也高。全倾斜输出方式全倾斜输出方式调整不11平坦平坦输出方式出方式 平坦平坦输出方式出方式调整起来最整起来最简单，需要的均衡，需要的均衡量量较大，大，线路指路指标要求高。要求高。出出平坦输出方式平坦输出方式调整起来最12半半倾斜斜输出方式出方式 半半倾斜斜输出方式出方式调整整较为复复杂，需要的均衡，需要的均衡量量较少，少，线路指路指标最好。最好。半倾斜输出方式半倾斜输出方式调整较13半半倾斜斜输出方式出方式现在的放大器由于其工作的最高在的放大器由于其工作的最高频率达率达750MHz甚至甚至860MHz，所以无，所以无论是干是干线放大器、延放大器、延长放大器，基本上放大器，基本上都都采用半采用半倾斜斜输出方式出方式。这种放大器通常由两种放大器通常由两块以上的放大模以上的放大模块所所组成，它内成，它内部部设置了两个均衡器，一个是置了两个均衡器，一个是输入均衡器入均衡器，它的作用是保，它的作用是保证输入到第一入到第一块放大模放大模块的信号是平坦的；一个是的信号是平坦的；一个是级间均均衡器衡器，它使，它使输出信号出信号产生所需要的斜率。生所需要的斜率。放大器工作方式的放大器工作方式的选择并非是随意的。例如放大器在并非是随意的。例如放大器在设计时确定确定为平坦平坦输出工作方式，如在出工作方式，如在实际应用中，用中，该放放大器不是置于平坦大器不是置于平坦输出状出状态下工作，而是在半下工作，而是在半倾斜斜输出方出方式下工作，式下工作，这样在在调试时势必通必通过加大放大器加大放大器输入端的均入端的均衡器的均衡量来达到半衡器的均衡量来达到半倾斜斜输出方式，出方式，这将会将会导致低端信致低端信号的号的C/N严重劣化。重劣化。半倾斜输出方式现在的放大器由于其工作的最高频率达14（1）电长度的概念）电长度的概念干干线线放放大大器器是是间间隔隔配配置置在在干干线线中中的的，它它的的增增益益G正正好好补补偿偿了了每每个个间间距距的的电电缆缆在在最最高高工工作作频频率率上上的的衰衰耗耗LH（即即GLH），因因此此，干干线线长长度度可可以以用用串串接接放放大大器器的的增增益益之之和和来来间间接接表征。表征。这个增益和就是所谓的干线电长度，这个增益和就是所谓的干线电长度，即：即：E=nG(dB).式中式中n为放大器的级联数为放大器的级联数;干线的实际长度与其电长度的关系为干线的实际长度与其电长度的关系为:D=E/lH(m)2.干线放大器的工作电平干线放大器的工作电平（1）电长度的概念2.干线放大器的工作电平15 电缆的电长度：电缆的电长度：用电缆在最高工作频率下的损耗分贝用电缆在最高工作频率下的损耗分贝数来表示电缆的长度，我们称之为电缆的数来表示电缆的长度，我们称之为电缆的电长度电长度。通常我们都是以所传送信号的最高工作频率通常我们都是以所传送信号的最高工作频率时电缆的衰减量来设计线路的。因此引入一个称时电缆的衰减量来设计线路的。因此引入一个称为电长度的概念。为电长度的概念。电缆的电长度：用电缆在最高工作频率下的损耗分16电缆干线系统的范围电缆干线系统的范围(光节点以下光节点以下）1、超干线：多个前端之间的连接馈线；或前端与第一个、超干线：多个前端之间的连接馈线；或前端与第一个分配点之间分配点之间 的馈线；的馈线；2、主干线：前端和多个分配点之间的馈线；或多个分配、主干线：前端和多个分配点之间的馈线；或多个分配点之间的连接馈线；点之间的连接馈线；3、支干线：用户分配放大器之后到用户分支器之间的、支干线：用户分配放大器之后到用户分支器之间的连接馈线连接馈线 4、“最长最长”的干线（进行指标设计计算）；的干线（进行指标设计计算）；从第一级干线放大器开始，经分配到支干线末端的放从第一级干线放大器开始，经分配到支干线末端的放大器之间级联数最多的一条传输线。大器之间级联数最多的一条传输线。电缆干线系统的范围(光节点以下）1、超干线：多个前端之间的连17（3）干线放大器的最小输出电平干线放大器的最小输出电平假定已知干线应该满足的载噪比指标为假定已知干线应该满足的载噪比指标为C/N2min，则：，则：SiC/N2minF2.410lgn（2）干线放大器的最大输出电平）干线放大器的最大输出电平 假定已知干线应该满足的载波组合三次差拍比指标假定已知干线应该满足的载波组合三次差拍比指标为为C/CTB2min，则：，则：（2）干线放大器的最大输出电平假定已知干线应该18（4）V型曲线型曲线（4）V型曲线19 V形曲形曲线放大器台数（放大器台数（n）与放大器增益的关系）与放大器增益的关系V形曲线放大器台数（n）与放大器增益的关系20V字形曲字形曲线图的分析的分析放大器极限增益放大器极限增益：图中上下直中上下直线之差之差;随着台数随着台数n的增加，放大器的极限增益也将的增加，放大器的极限增益也将减少，即放大器的增益不能高于极限增益，否减少，即放大器的增益不能高于极限增益，否则将会不能将会不能满足指足指标的要求。的要求。对某一个某一个n来来讲就有一个极限增益与之就有一个极限增益与之对应，因此，正确因此，正确选择放大器的增益是很重要的。放大器的增益是很重要的。同同轴电缆干干线放大器增益放大器增益选取在取在22dB,以不超以不超过27dB左右左右较为合适。合适。V字形曲线图的分析放大器极限增益：图中上下直线之差;21V字形曲字形曲线图分析分析结论1.凡是放大器凡是放大器电平平处在在V型曲型曲线内可内可认为指指标是符合要求。是符合要求。2.由噪声和失真要求可求出最大的串接由噪声和失真要求可求出最大的串接级数。数。3.在串接在串接级数数n增大增大时，电平的平的动态范范围越来越窄，要求越来越窄，要求越来越越来越严。4.在在电缆传输中存在一个最佳的增益。中存在一个最佳的增益。5.放大器串接放大器串接级数越多，数越多，传输距离越距离越远，但相，但相应要求的要求的输入入电平越高，否平越高，否则会造成噪声指会造成噪声指标的下降。的下降。6.系系统的工作余量取决于所希望的噪声余量和失真余量。的工作余量取决于所希望的噪声余量和失真余量。V字形曲线图分析结论凡是放大器电平处在V型曲线内可22 工作电平的取值与放大器工作电平的取值与放大器的级联数的级联数n无关，它是由系统无关，它是由系统性能参数（载噪比指标、非线性能参数（载噪比指标、非线性失真指标、传输频带宽度）性失真指标、传输频带宽度）和放大器本身性能（噪声系数）和放大器本身性能（噪声系数）所决定的。所决定的。工作电平的取值与放大器的级联数n无关，它是由系统23设放大器的极限增益用设放大器的极限增益用Gm表示，则：表示，则：GmSomaxSiminSomaxSimi20lgn此时由此时由n台干放所组成的干线所允许的最大台干放所组成的干线所允许的最大干线电长度为：干线电长度为：Em=Gmn=n(SomaxSimin)20nlgn显然，由于不同的显然，由于不同的n对应的对应的Gm不同，且不同，且n时时,Gm，因而两者之间的乘积一定存在极值，因而两者之间的乘积一定存在极值;（5）同轴电缆干线的最远传输距离）同轴电缆干线的最远传输距离（5）同轴电缆干线的最远传输距离24求极值，可得求极值，可得出出：此时对应的极限增益为：此时对应的极限增益为：我们称该增益为放大器的理论最佳增益我们称该增益为放大器的理论最佳增益同轴电缆传输网课件25综综合合技技术术质质量量指指标标、经经济济指指标标来来进进行行全全面面考考虑虑，放放大大器器的的工工作作增增益益应应选选择择在在G22dB左右，此时放大器的最大级联数为：左右，此时放大器的最大级联数为：干线的最长传输距离（电长度）：干线的最长传输距离（电长度）：综合技术质量指标、经济指标来进行全面考虑，放大器的26设放大器的实际增益为设放大器的实际增益为G，则放大器，则放大器的最佳工作电平应为：的最佳工作电平应为：So最佳最佳=（SomaxSomin）/2=（SomaxSiminG）/2此时对应的输入电平为：此时对应的输入电平为：Si最佳最佳So最佳最佳G（6）干线放大器最佳工作电平的确定）干线放大器最佳工作电平的确定（6）干线放大器最佳工作电平的确定273 干线放大器的控制方式干线放大器的控制方式同轴电缆网络的基本问题：同轴电缆网络的基本问题：实施两种补偿实施两种补偿静态补偿静态补偿：补偿电缆对信号的衰减补偿电缆对信号的衰减（放大器必须有增益使衰减的信号得以放大，提高其电平）（放大器必须有增益使衰减的信号得以放大，提高其电平）补偿电缆引起的频率特性的倾斜补偿电缆引起的频率特性的倾斜（放大器中配置均衡器，对频响进行校正）（放大器中配置均衡器，对频响进行校正）动态补偿动态补偿：电缆的温度变化温度变化电缆的老化变化老化变化电缆的间隔误差间隔误差3干线放大器的控制方式同轴电缆网络的基本问题：实施两种28 采用有温度补偿作用的放大器；采用有温度补偿作用的放大器；采用又导频信号的自动控制放大器；采用又导频信号的自动控制放大器；采用温度系数较小的电缆或埋地式敷设；采用温度系数较小的电缆或埋地式敷设；灵活配置各种类型的放大器；灵活配置各种类型的放大器；采用有温度补偿作用的放大器；29放大器放大器波波动控制方式控制方式1.手手动控制（控制（MGC）：由手动控制增益及均衡所组成,控制单元可以是机械的也可以是电调的，这种控制方式的放大器多用在网路较短的网络上。2.自自动增益控制（增益控制（AGC）：将工作频带内,靠近中间点的频道载波作为参考导频，来控制放大器的增益，从而稳定放大器的输出电平。3.自自动斜率控制（斜率控制（ASC）：将工作频带内,靠近低端的频道载波作为参考导频，来控制放大器的斜率。4.自自动电平控制（平控制（ALC）：既有AGC功能又具有ASC功能。放大器波动控制方式手动控制（MGC）：由手动控制增益及均30ALC常采用两种方式常采用两种方式用用检温器温器：如使用热敏电阻或热敏半导体等温感元件取出温度的变化量来控制放大器的斜率和增益。控制精度不高，但电路简单；采用两个采用两个频率的率的导频信号，一个作信号，一个作AGC控制控制,而另而另一个作一个作ASC控制控制。通常用低导频作ASC（可采用我国标准频道1或3的载频）；用高导频信号作AGC（可选标准频道42频的载频），这样使高端电平牢牢箝位个变，ASC以此作为参考电平通过其控制使低导频点与高导频点的相对电平保持在最佳值。精度很高，但电路较复杂。通常高档的放大器均用些方法。ALC常采用两种方式用检温器：如使用热敏电阻或热敏31同轴电缆传输网课件32