CATV的原理介绍(工程人员考核)

单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,CATV的原理介绍,1,议 程,1CATV系统作用是什么？,2CATV系统是如何构成的？,3每种设备在系统中起到什么作用？,4每种设备的主要指标要达到什么要求？,5CATV系统输出口的主要指标是什么？,6如何设计系统，并满足CATV系统输出口的主要指标？,7CATV系统设计中的注意事项是什么？,8CATV系统在施工中的注意事项是什么？,2,1CATV系统作用是什么？,3,首先，我们来认识CATV的意思：CATV是指Cable Television及有线电视系统。从而也就说明了其作用是电视台将接收的或自办的多路高质量电视信号通过前端设备和传输设备（金属电缆或光缆）传送到用户。这就解决了开路电视信号在传输时，遇到高山或建筑物而引起的不良信号折射或反射问题，及其传输距离问题；CATV系统也提高了信号的接收质量，增多了收看节目。正因为CATV系统为用户提供了多路高质量电视信号节目，也就拓宽了CATV系统的发展前景。,4,CATV系统随着技术的进步而经过了300MHz系统，450MHz系统，550MHz系统，发展到现在的多功能业务的双向 750MHz系统或860MHz系统（1GHz系统）。双向CATV系统指：上行 5MHz30MHz，下行 45MHz750MHz（860MHz或1GHz）系统；或上行5MHz65MHz，下行88MHz750MHz（860MHz或1GHz）系统。上行是用户将信号通过网络回传到电视台中心节目控制室进行数据访问；下行是电视中心将信号传输到用户，可传输210个FM节目，59套摸拟电视节目，200套数字电视节目或数字信号，其中88MHz107MHz供FM传输，550MHz750MHz（860MHz或1GHz）传输数据信号。该网络并通过PC网络实现用户到电视中心到用户的多功能业务互访。,5,CATV系统从单一的发收发展到宽带的双向发（收）收（发），技术的革新，使CATV系统从模拟信号传输发展到数字传输；从同轴电缆传输发展到光缆传输；从Cableodem（电缆调制解调器）双向传输发展到SDH（同步数字传输）双向传输；并将发展到从中央到地方实现双向多功能业务IP大联网，及是使电视，电话，电脑联网，进行多功能业务互访；这是CATV系统生存与发展的趋势。,6,CATV系统的结构总体上分为三大部分：及是有线电视台节目中心控制系统，网络传输系统，用户接收系统。,其方框示意图如下,上行 上行,下行 下行,前端中心机房,传输网络,用户接收,下行 下行,7,1）：有线电视台节目中心设备及其结构示意图 如下：,a设备：,接收天线、功分器、馈源、摸拟或数字接收机、馈线调制器、处理 器、解调器、混合器、分支器、分配器、机架、计算机、Cable Modem、公英制F头，以及UPS电源、空调、接地系统和防尘防静电系统。,8,构示意图：,卫星天线,功分器,卫星接收机,调制器,八木天线,处理器,自办节目,调制器,混合器,传输系统,Cable Modem M,PC交换机,Internet网络,多路 多路,多路,输出,9,2,a：设备：,前置放大器、光发射机、光放大器、光分路器、光缆、跳线、法兰、 光衰减器、光接续合、光配线架、机架、光接收机、RF衰减器和均衡器、60V供电器。,b:结构示意图：,），传输网络系统的设备及示意图：,光发射机,光接收机,光放大器,光分路器,光接收机目,光缆,光发射机,光缆,信号输入,信号输出,信号输入,跳线,跳线,跳线,信号输出,10,2.用户接收系统,a设备：,同轴电缆、交织电缆、公英制F头、60V供电器、干线放大器、分配放大器、楼栋放大器、分支分配器、过流型分支分配器、电源插入器、衰减器、均衡器、终端用户合、电视、计算机、电话、电缆调制解调器。,11,b. 结构示意图：,干线 放大器,Coble,Modem,或,机顶盒,分配放大器,楼栋放大器,电视,电话,计算机,下行信号输入,下行,下行,下行,上行,上行,上行,上行信号输出,注：当光纤到楼栋时（FTTB），干线放大器或分配放大器可以取消；当光纤到用户时（FTTC），各类带来非线性失真的放大器都可以取消。,12,1每种设备在系统中所起的作用,1）八木天线：将电视台发射的开路的模拟信号接收下来，传送给信号处理器。,2）卫星天线：将卫星发射的模拟或数字信号接收下来，馈送给高频头。,3）高频头； 将卫星天线送来的3.7GHz-4.2GHz模拟信号，11.7GHz数字信号下变频为2.1GHz信号传送给功分器。,13,4）功分器： 将高频头送来的多路信号平均分配给多个卫星接收器。,5）馈源： 给高频头供电的设备。,6）卫星接收机：将卫星天线高频头送的信号转换成A/V信号。,7）调制器：将卫星接收机送来的A/V信号调制到某一固定频道上，输出RF信号。,8）处理器：将输入的某频道RF信号捷变成另一频道的RF信号输出。,9）解调器：将接收的或自办的RF信号解调成A/V信号输出。,14,10）混合器：将输入的多路RF信号馈送给一个RF信号输出口。,11）分支器：将一路RF信号分成多路电平不相等的RF信号。,12）分配器：将一路RF信号分成多路电平相等的RF信号。,13）过流型分支分配器：可以馈60V电的分支分配器。,14）电源插入器：给RF信号馈入60V电源的设备。,15）19“机柜：国际标准的放置前端设备的框架。,15,16）RF衰减器：将输入的RF信号功率相对输出的RF信号功率减小。,18）RF均衡器：在一定的频率范围内，用来补尝由于馈线或设备引起的幅度/频率失真或者相位/频率失真。,19）金属电缆（包括同轴电缆和金属交织线），光缆：它们都是馈线，用于信号通路的传输。,20）光发射机：将RF信号调制到纳米级的微波上，便于更好的将信号高质量送到更远的用户。,21）,分支器：将一路RF信号分成多路电平不相等的RF信号。,16,23）光接收机：将送来的光信号进行光/电转换成RF信号。,24）光衰减器：用于把过高的光功率降到光接收机可以接受的光功率范围内的装置。,22）光分路器：将输入的一路光信号按一定的百分比分解成多路光信号。,25）跳线：将光信号进行短距离（10m内）连续转换的光纤。,26）法兰：用于光纤进行接续连接的活动装置。,27）接续盒：用来放置熔接后的光纤的固定装置。,17,28）配线架：机房用来有标志的，有规律的放置熔接或转换的光纤的装置。,29）干线放大器：用来补偿干线线路衰减的放大器。,30）分配放大器：用来补偿一路或多路衰减的放大器。,31）天线放大器：低噪声型的用来补偿天线增益的放大器。,32）前端放大器：低噪声型的用来补偿前端RF增益的放大器。,18,33）楼栋放大器：用来满足用户TV收看的高增益放大器。,34）自动电平控制器：能自动控制输出信号的电平；可采用导频载波，温度敏感器件等。,35）电缆效正器：用于效正电缆不良特性引起的信号幅度/频率失真的装置。,36）F头：用于电缆与各RF信号输出输入口的装置。,37）频道选择器：用户为了选择所需频道而设计的机器。,38）用户线：用来连接CATV系统输出口与用户设备的引入线。,19,39）用户盒：CATV系统的输出口（输出FM信号和RF信号）。,40）供电器：为CATV系统中，需60V电源的设备而设计的，输出60V电源的供电设备。,20,4. 各种设备的主要指标要达到什么要求？,卫星天线：天线增益 G10dB,天线接收效率 T70%,天线噪声温度 30K,天线抛物面直 C波段： D25m,Ku波段： D075m,天线接收波长带宽 C波段： 35GHz45GHz,Ku波段： 102GHz125GHz,21,八木天线：天线增益 G10dB,天线接收效率 T70%,输入阻抗 R=75,驻波比 20,天线接收波长带宽 Z=007m,22,高频头：噪声Tk=25K（33K）,输入驻抗75,接收频率C波段 375GHz425GHz,Ku波段 117GHz,反射16dB,信噪比 S/N38dB,非线型失真 C/CTB-130dB,电源+18V（+24V）,输出频率：21GHz,23,高频头：噪声Tk=25K（33K）,输入驻抗75,接收频率C波段 375GHz425GHz,Ku波段 117GHz,反射16dB,信噪比 S/N38dB,非线型失真 C/CTB-130dB,电源+18V（+24V）,输出频率：21GHz,功分器：插入损耗4dB,相互隔离26dB,反向隔离30dB,反射损耗16dB,24,馈源：输入AC=220V,输出DC=18V（24V）,卫星接收机：接收频率 2.1GHz,信噪比 S/N49dB,输出电平51dB,输入驻抗75,视频输出V=1v,音频输出A=0.0775v,交流输入220V,25,调制器：视频输入V=1V p p3dB,音频输入A=00775v,视频调制度80%,视频输入信噪比S/N45dB,视频信号钳位能力25dB,图象载频准确度f f 5kHZ （VHF）,f10kHz （UHF）,图象载波频率漂移 f f20kHz,26,最大输出电平120dBuV （寄生输出抑制比应大于60dB）,输出反射16dB,载噪比CNR57dB,二次产物失真C/CSO-70dB （单频道时不考虑该指标）,三次产物失真C/CTB-75dB （单频道时不考虑该指标）,信号互调比CM57dB （单频道时不考虑该指标）,IM58dB （单频道时不考虑该指标）,HM58dB,微分增益DG5%,微分相位DP5,色/亮度时延差45ns,视频带内平坦度2dB,27,寄生输出抑制60dB （图象输出电平不小于113dBvU）,视频/音频V/A=1021dB可调,图象伴音载频间距（fvfa）误差5kHz,邻频抑制比 -45dB,音频预加重50ns,非加权音频信噪比50dB （视频调制信号为黑场号，频偏为50kHz）,28,PAL-D图象/伴音载频间距6.5MHz10KHz,音频调制频偏 50kHz （音频输入电平范围：0dBm6dB,音频频响 1.5dB （40Hz15kHz，基准频率为1kHz）,总谐波失真 1.0 （频偏为60kHz，测试频率为1kHz）,29,数字调制器：,QUASAR MKII 技术指标,30,环境温度范围,触点式继电器,指标内：10至40C / 50至104F,工作： 0至45C / 32至113F,储存： -20至70C / 4至158F, 电源： AC10024010%,功率： 最大 40W, 重量： 6.5kg / 13.23磅,尺寸： 19”* 1RU * 470mm, 接头： 9针D型接头, 触点： 地，常开，常闭, 触点类型：继电器型, 报警： 可通过软件设置,遥控,接口： 9针D型接头,类型： RS485,格式： RCDS,速率： 高达19.2kB,31,接口指标,ASI输入（标准配置,接头：BNC，75r,类型：异步串性接口,（根据EN50089-9）,包格式：自动检测：188/204包,码率：1-215Mbit/s,（最小1Mbit/s净荷）,句法：SPTS或MPTS,（根据ISO/IEC 13818）,32,信号指标,信道编码：RS编码,（根据ITU.T，A，B，C）,EVM（在均衡以前）2%RMS（射频） MER（均衡后）40dB（射频）,BER：5X10-9（无FFC和256QAM）,包格式：自动检测；188/204字节包,（无信道编码）,SNR：50dB（带内）,带宽：6MHz或7-8MHz,QAM星座：16，32，64，128，256QAM,支持输入码率：高达215Mbit/s,符号率：1-7Ms/s（TTU-A）和,1-5.5Ms/s（TTU-B）,PID过滤功能：可选,33,RF输出,接头：F头，75R （或BNC，50/75R）,频率：50-870MHz,带宽：1-8MHz可选,电平：50-60dBmV RBS,回波损耗：15dB,BER：5X10-9（256QAM）, SNR：50dB,RF测试口电平：-20dB,34,II环通道,接头：F头，75R；BNC 50/75R, 频率：FC1：44MHz（TTU-BC）或,FC2：36.65MHz7MHz和,FC3：36.15MHz7MHz（TTU-A）,电平：40dBmV RMS,选件：,DVB-SPI,输入接口；,DS-3,电信输入接口；,E-3,电信输入接口；,48V,电源,35,处理器：输入频道：任意频道 （满足频率配置标准要求）,输入频道：任意频道 （满足频率配置标准要求）,输入电平 5585dB,输入驻抗75,输入反射16dB,输出电平120dB,输出电平连续可调范围 015dB,输出驻抗75,输出反射16dB,载噪比CNR57dB,36,二次产物失真C/CSO-70dB （单频道时不考虑该指标,三次产物失真C/CTB-75dB （单频道时不考虑该指标）,信号互调比CM57dB （单频道时不考虑该指标）,IM58dB （单频道时不考虑该指标）,HM58dB,微分增益DG5%,微分相位DP5,色/亮度时延差60ns,视频带内平坦度2dB,寄生输出抑制60dB,37,邻频抑制 60dB,镜像抑制；VHF60dB,UHF40dB,带边抑制： 20dB,视频/音频V/A=1021dB可调,频率变换精度 f f20kHZ,噪声系数 8,伴音载波控制特性：伴音输出电平变化1dB,（伴音输入电平变化+10dB）,伴音载波电平可调范围 -5 -25dB,（相对于输出图象载波电平）,38,中频图象载波频率： 38MHz,中频伴音载波频率： 31.5MHz,中频输出电平： 90dBuV,中频输入电平范围：8397dBuV,PAL-D图象/伴音载频间距6.5MHz10KHz,39,解调器：输入电平85dB,输入驻抗75,输入反射16dB,视频输入V=1v,音频输出A=00775v,视频输出信噪比S/N45dB,音频信噪比50dB,40,混合器：插入损耗 dB,相互隔离22dB,带内平坦度1dB,带外衰减30dB,反向隔离30dB,反射损耗16dB,分配器：插入损耗4dB（2路分配器）,相互隔离26dB,反射损耗16dB,41,分支器：分支损耗8dB（1路8dB分支器）,插入损耗1dB,反向隔离30dB,反射损耗16dB,RF衰减器：a.可调衰减器：可调范围1020dB,b.固定衰减器：1dB至20dB不等,c.插入衰减量1dB,42,RF均衡器：a.可调均衡器：可调范围1020dB,b.固定均衡器：1dB至20dB不等,c.最大均衡时，高端衰减量1dB,同轴电缆：电缆型号与电缆长度的衰减量电缆型号与每公里温度的变化量,光缆：波长1310nm的光通过光缆的衰减量：0.4dB/Km,波长1550nm的光通过光缆的衰减量：0.25dB/Km,有中心束管式；铠装式；成绞式光缆；有单模与多模之分。,43,光发射机：输入RF的电平72dBuv85dBuv,输入驻抗75,输入RF的带宽：上行光发射机：5MHz200MHz,下行光发射机：40MHz1GHz。,输入反射损耗16dB,输出光波长1310nm20nm 1550nm20nm,幅度不平坦度0.5dB,光调制度5.5%,上行光发射机的输出光功率一般为1mW2mW（dBm）,下行光发射机的输出光功率一般为2mW25Mw,即3dBm14dBm,44,光驱动电流：Ibias50mA（最大时小于100mA）改变此电流，即可改变输出光功率。,激光器的工作温度24 C,AGC控制范围：10dBvU,有无预失真补偿电路：可改善载噪比2dB，即可用测载噪比来测试其预失真补偿电路有无。,载噪比CNR54dB,二次失真C/CSO-65dB,三次失真C/CTB-70dB,输入电压AC=110V或220V,输出光接口FC/SC/ST,45,光放大器：输入光功率 5mW10mW,输入光波长 1550nm+20nm,输入交流电源 AC=110V或220V,输出光功率 25mW260mW,工作环境温度050,工作环境湿度 85,输入光接口FC/APC SC/APC,输出光接口FC/APC SC/APC,46,设计1550nm光链路时一定要考虑输入光放大器的光功率；务必使输入光功率大于5dBm；以及二级光链路的各项指标。主要有CNR；CSO；CTB以及二次色散。,47,光分路器：输入光接口FC/APC SC/APC SC/UPC ST/PC,输出光接口FC/APC SC/APC SC/UPC ST/PC,光分光比,光分光损耗,光分路器的自身插损小于 0.5dBm。,48,光接收机：输入光功率 +2dBm -9dBm,输入光波长1310nm=20nm，,1550nm=20nm,交流供电AC=60V或220V,RF输出电平96dBuV（最大可达108dBuV）,RF输出平坦度1dB,RF输出反射16dB,输出衰减（ATT）20dB可调，均衡（EQ）20dB可调。,CNR51dB,C/CSO-65dB,C/CTB-70dB,CM51dB,IM57dB,HM57dB,49,DG8%,DP8,备注：是否已预留回传通道即可插回传光发射机与双工滤波器。,光衰减器：光波长1310nm20nm,1550nm20nm,可调范围10dBm 或 更大。,50,跳线：长度：3m，5m，10m,光接头的机械结构与接头面：,SC/APC，SC/UPC，FC/APC，ST/PC,光损耗量：0.10.4（dBm）,光接头面的反射损耗：APC面的反射损耗大于45dB,UPC面的反射损耗大于40dB,接头的机械结构与接头面的识别：,FC/APC SC/APC 面为斜8*度，其机械结构为绿色；,SC/UPC面为平面，其机械结构为兰色；,FC/UPC面为平面，其机械结构为黑色；,51,法兰：光接头的机械结构与接头面：,SC/APC，SC/UPC，FC/APC，ST/PC,光损耗量：0.10.4（dBm）,光接续盒：室内室外。（略）,52,光功率机：测试光功率的仪器。（略）,测试光波长范围（780nm；850nm；1300nm；1310Nm；1550nm）,测试光功率范围： - 45dBm + 45dBm；或,- 26dBm + 26dBm。,光功率测试时可否由 dBm 换算成 mW。,53,光反射时域仪：测试光纤链路接续损耗的仪器。（略）,双工滤波器：1.分类：A：上行：530MHz；下行：451GHz。,B： 上行：565MHz；下行：871GHz。,2.具有相同的电气特性：插损：1dB,输入反射：14dB,输出反射：16dB,54,带内幅平：0.5dB,上、下行相互隔离度：50dB,上、下行带外抑制度：70dB,光接收机或放大器的尽增益，必须大于双工滤波器隔离度；否者，光接收机或放大器在输入RF信号时，机器会自激，及无 RF信号输出；机器长时间工作在此状态下，会损坏机器的功率倍增输出模块。,55,放大器：增益22dB30dB,带内平坦度1dB,最大输出电平：105dBuV120dBuV,反射损耗16dB,Fa8dB,CNR54dB,C/CSO-65dB,C/CTB-70dB,56,用户盒：插入损耗1dB,输入驻抗75,输出驻抗75,输入反射16dB,输出反射16dB,反向隔离30dB,抗雷击能2Kv,屏蔽度90Db,57,上行频率：,TV频率：110MHz550MHz，750MHz860MHz，传输模拟电视信号或压缩后的数据信号；,FM频率：87MHz107MHz，传输调频立体广播信号；,DP频率：550MHz750MHz，传输200路数据信号；,下行频率：,5MHz65MHz，传输模拟或数据信号,58,5.CATV系统输出的主要指标是什么?,59,输出电平57dBuV83dBuV,CNR44dB,C/CSO-55dB,C/CTB-57dB,CM47dB 45+10lg（N-1）,IM48dB,HM3%,色/亮度时延差100ns,DG10%,DP10,60,输出驻抗75,抗雷击能力2Kv,相邻两频道电平差3dB,任意频道电平差10dB,任意频道幅度变化不大于2dB,相邻频道间隔8MHz,中频干扰比最低电视信号低10dB,PALD制的图象与伴音频率间距差65MHz,PALD制的图象与伴音电平幅度相差10dB23dB。,61,色度/亮度时延差 100ns,回波值 7%,图象载频准确度 25kHz,伴音载频准确度 5kHz,系统输出口相互隔离度 30 （VHF）,22 （其他）,62,6. 如何设计CATV系统，满足CATV系统输出的主要指标？,63,1）在设计CATV系统，并使其满足CATV系统输出指标时，就必须知道 CATV系统输出口的主要指标是什么前端系统输出的指标，传输系统的指标，用户接收口的指标，这三大指标的某一项设计指标达不到国家规定的指标，那么，用户接收的效果将受到不良影响。,64,2）列举系统的三个主要指标：,系统口,类别,载噪比,CNR （dB）,二次失真产物,CSO（dB）,三次失真产物,CTB（dB）,前端输出口,54,70,75,传输输出口,51,65,70,系统输出口,44,55,57,65,3）在设计CATV系统时，我们可根据目前CATV系统是HFC结构的特点， 要酌重考虑最后一公里同轴电缆传输所引起的失真。在具体设计时，可以从前端向用户一级一级地设计；也可以由用户向前端一级一级地设计。,66,4）如下设计实例：,名称,CNR dB,CSO dB,CTB dB,CM dB,IM dB,国标,44,55,57,46,75,设计值,44,57,57,46,58,指标分配,计算公式,44-10lgk,57-15lgk,57-20lgk,46-20lgk,58-10lgk,前端 系统,分配,比例,1/10,1/10,1/10,1/10,1/10,计算值,54,72,77,84,68,光纤,系统,分配,比例,1.5/10,2/10,2/10,2/10,2/10,计算值,52.5,67.5,72,78,65,分配系统,分配,比例,2.5/10,3/10,3/10,3/10,3.5/10,计算值,50,67.5,65,74.5,62.5,用户交换机,分配,比例,4.5/10,4/10,4/10,3/10,3.5/10,计算值,47.5,65,62.5,72,62.5,67,该图的分配设计指标已满足CATV系统各输出口指标，用户口的输出指标还高于国标。,依据在CATV系统网络中，输出电平每升高1dB，则CNR指标就相应升高1dB；CNR指标每高一个分配，则CSO指标，CTB指标相应变差2分配。上例设计的CNR指标高于国标3.5dB，CSO指标高于国标8dB，也就是说上例设计的各项指标在满足光接点各项指标，CSO指标在满足国标55dB时，CNR指标可以变化4dB。而同轴分配网的5同轴电缆随温度的变化量是0.2dB/Km，假设温度变化是20摄氏度，则输出电平变化是4dB，也能满足系统输出国标。,由上述设计示例说明，我们在设计了如上例CATV系统时，就要考虑设备的各项指标，一定要满足设计指标。,68,5）前端：主要考虑卫星接收机；调制器，混合器，前置放大器的各项指标。,光传输系统：主要考虑光发射机的各项指标；光链路损耗；光色散。,同轴分配网：温度对同轴电缆的影响；分配放大器的各项指标。,69,