《有线电视系统》PPT课件.ppt

有线电视系统,用同轴电缆或光缆做为信号传输介质，即从信号源到用户之间均用缆线相连接，故又称电缆电视或有线电视。电视在信号传输过程中不向空间辐射电磁波，所以称为闭路电视系统。,系统组成,信号输入部分(信号源)前端设备干线传输分配部分用户分配部分,有线电视系统的构成,我国电视频道的划分,个频道的电视信号占用频带宽度为8MHz，伴音信号的载频比图象信号载频高65MHz。112频道属于“甚高频段”，常用英文缩写字母VHF表示；1368频道属于“特高频段”，常用英文缩写字母UHF表示I频段为电视广播的15频道；频段划分给调频广播和通信专用；频段为电视广播的612频道；频段为电视广播的1324频道；为电视广播的2568频道,有线电视广播系统工作频段,Z17Z36,标准频道用DS、增补频道用Z表示,前端系统对天线接收的信号、摄录设备输出的信号调制为高频电视信号，通过混合设备同时将多路信号合并为一路电视信号，以便输送到干线传输系统。前端常用设备：天线放大器，调制器、解调器、混合器、滤波器等。,前端模拟调制设备,邻频混合器,前端模拟调制设备邻频混合器,有线电视的信号传输,同轴电缆传输电缆的芯线越粗，其损耗越小。长距离传输多采用内导体粗的电缆。字母代号含义,常用同轴电缆,SYKV75同轴电缆,光纤闭路电视系统,光纤的特点和应用频带宽、抗干扰能力强、损耗小、材料来源丰富等特点，得到越来越多的推广应用长波长光纤传输损耗为1dB/km，相当于SYV759型同轴电缆传输损耗的百分之一以下带宽达到400MHZ800MHZ光纤传输系统由发送端、中继站、接收端三部分组成,发送端主要设备是光发射机，包括光源、激励器、编码箱。光发射机的作用是把被传输的电信号经过调制处理后得到强度随传输信号变化的已调光信号，送入光纤中进行传输。中继站的主要设备有检光器、放大器或再生器、激励器、光源等。中继站的作用是通过检光器把光信号解调为电信号，并将其放大后再转换成光信号继续送入光缆进行再传输。（也有光放大器）接收端安装检光器、放大器或再生器等设备，它们的作用是把光缆中传输的光信号经检光器恢复成原来的电信号，并使其强度达到要求、供用户接收。,多频道微波分配系统（MMDS）,微波传输适合于不便于架设传输线的地方。MMDS系统由发射站和多个接收点组成。发射站的多路信号源混合后上变频到2527GHz，由发射站的微波发射机放大，经发射天线发射。在每个接收点的定向微波接收天线接收到微波电视信号后，下变频为V、U频道或增补频道，送入集体接收的前端，再经过用户的分配分支网络送到用户终端。供用户收看。,闭路电视系统的设备,放大器放大电视信号，弥补闭路电视系统中的电缆、分支器、分配器等无源器件对电视信号的衰减单频道放大器单频道放大器位于系统的前端，用来放大摄象机、录象机和接收天线输出的信号，又称低噪声放大器或前置放大器。这种放大器只放大一个频道的电视信号，噪声系数很低，一般为36dB宽带放大器宽带放大器可以对两个频道以上的电视信号同时放大,干线放大器又称主线放大器，安装在干线部分的放大器分支放大器是由一台干线放大器和一只分配器或分支器组装而成支线放大器线路延长放大器，通常安装在支干线,最大输出电平单频道放大器来说是指该放大器在线性放大区的最高输出电平宽带放大器来说通常是指输入两个频道的电视信号，交扰调制为60dB时的最大输出电平,干线放大器,放大器的技术指标,频带宽度（1）VHF频带放大器，工作频带为45230MHZ（2）UHF宽带放大器，工作频带为470960MHz（3）VHF低频段放大器，工作频带为4595MHz（4）VHF高频段放大器，工作频段为165230MHz（5）全频道放大器，工作频带为45960MHz增益放大器对高频道电视信号的放大倍数单道放大器增益较高，一般可达35dB，宽带放大器增益一般为2030dB输入电平指放大器的最大输入电平，应等于该放大器最大输出电平（dB）与增益（dB）之差，例如某放大器增益为30dB，放大器最大输出电平为120dB，则该放大器最大输入电平为90dB。其它指标（略）,放大器的技术指标,混合器,把若干路（套）电视信号混合为一路的设备，可分为：无源混合器由高低通滤波器组成，有的还有带通滤波器。对电视信号的传输具有一定的损耗，即增益为负值有源混合器含有上述几种滤波器以外还增加了放大部分，对传输信号具有一定的放大作用，即增益为正值频道混合器输入单一频道的电视信号频段混合器输入端分别输入某一频段的电视信号二路混合器五路混合器七路混合器,混合器的性能指标,插入损失混合器的插入损失值等于输出电平值和输入电平值的差驻波比衡量混合器输入端和输出端阻抗匹配好坏的技术指标，一般小于2隔离度混合器各输入端相互影响的程度叫隔离度。隔离度的值等于在各端匹配的情况下，某一输入端加入一个信号，该信号电平（dB）与其它输入端出现的信号电平（dB）之差。隔离度要求大于22dB。输入输出阻抗输入输出阻抗一般为75不平衡式,混合器主要性能指标,分频（波）器,含有多频道或多频段信号的宽带复合电视信号分离出若干个频道或频段的电视信号的设备可见分频器的作用与混合器的作用相反用于全频道闭路电视系统的干线传输分配部分分波器一般都是无源器件混合器倒接代用分波器,分配器,分配器的性能指标：阻抗：分配器的输入，输出阻抗一般均为75分配损失：二分配器分配损失小于35dB，四分配器分配损失小于75dB,二分配器工作原理,分配器是一个功率分配的部件将一路信号均等地分成二路、三路、四路，故又称二分配器、三分配器、四分配器等。,分配器主要性能参数,端子间隔离度：隔离度越大越好，一般隔离度都大于22dB驻波比：越接近于1越好，否则将由于信号反射而造成图象重影。实际驻波比在1117之间。,分支器,用于较高电平的馈电干线中，它能以较小的插入损耗从干线取出部分信号供给终端用户分支输出有一路、二路、四路等，故又称串接一分支、串接二分支、串接四分支等。,分支器的电气特性插入损失：分支器插入损失大小一般在034dB之间分支损失：也叫分支耦合损失，它表示分支输出端从干线耦合能量的多少，一般在635dB之间,隔离：分支器的隔离有反向隔离和相互隔离反向隔离一般在25一40dB之间相互隔离（分支输出端之间）大于20dB,分支器的技术数据,频道转换器,VV转换器可实现VHF频段内某一频道对VHF频段内某一频道的转换。UV转换器可实现UHF频段内某一频道对VHF频段内某一频道的转换。UU转换器可实现UHF频段内某一频道对UHF频段内某一频道的转换。VU转换器可实现VHF频段内某一频道对UHF频段内某一频道的转换。,频道转换器可适用于以下三种情况,强场强区开路接收时防止前重影减少干线传输部分的信号损耗UHF频段的频率为470958MHZ，这样高的频率信号在同轴电缆中传输其损耗是相当大的，采用U/V转换器把频率降低后进行传输，到达某用户群以后用分频器分离出该信号，然后通过VU转换器还原成原来频道。VHF系统传输UHF频段节目,调制器,中频调制器将视频和音频调制在电视中频上，即图像中频38MHZ，伴音中频31.5MHZ。经中频调制的视频信号能有效地克服邻频干扰。射频调制器将视频和音频信号调制在VHF、UHF频段上闭路电视系统中使用的调制器均为射频调制器，把彩色或黑白电视的视频和音频信号变成射频全电视信号，其输出频率符合我国电视标准规定,电视调制器性能参数,衰减器,混合器前的输入端在电平较高的频道串入衰减器后,使各频道的输入信号电平相等。放大器输入端串入衰减器以后,使输入电平低于放大器的最大输入电平，防止放大器过载。,均衡器,含有多频道电视信号的宽带信号进入系统后，由于电缆的衰减特性造成高端频道的衰减远大于低频道信号电平的衰减，尤其是全频道闭路电视系统UHF频段电视信号的衰减更为严重。解决高低端电平差的方法一般是采用电平均衡补偿法，即在线路中根据信号传输距离和所采用的电缆的衰减特性，选用适当斜率的均衡器由接于线路中，以补偿电缆对各频道信号衰减的不均匀性。,均衡器在不同频率上的均衡值,0.5,滤波器,为了抑制无用信号的干扰，通常采用滤波器对所需信号频率以外的信号进行滤除。常用的滤波器有带通滤波器和带阻滤波器带通滤波器的作用：是对某一频带的信号衰减很小，而对该频带以外的信号衰减很大带阻滤波器的作用：是对某一频带的信号衰减很大，而对于该频带以外的信号则衰减很小例如架设一付四频道天线，专门接收四频道电视节目，可是在该天线的接收方向还有一个二频道电视发射台的信号，在这种情况下就必须加装四频道带通滤波器或二频道带阻滤波器。,自动开机、关机设备,当电视台广播时，天线接收的高频电视信号经该放大器放大以后驱动功率放大电路，然后通过系统的传输电缆打开设在各处的电源开关。电视台全部停播后。高灵敏度放大器无信号输出，电路自动断开，切断上述电源。,导频信号发生器,导频信号发生器是供干线放大器的自动增益和自动斜率控制的标准信号发生装置。导频信号的频率一般取较高和较低的两种频率对自动增益和自动斜率进行控制。在VHF系统中低导频信号取735MHZ，高导频信号取160250MHZ之间的频率信号。,避雷保安盒,天线下引电缆和空旷地区的传输专线，串接避雷保安盒能起到阻止雷电或高压串入系统的作用。避雷保安盒一般有四条传输线（四进四出）。被保护的传输少于四条时，空头不用终接，多于四条传输线的可用多个保安盒。,视频电缆补偿器,对视频信号在长距离传输过程中造成的损耗进行补偿放大,以保证干线的长距离传输而不影响图象质量。设备性能指标如下：（1）输入输出阻抗：75（2）输入全电视信号幅度：不大于1Vp-p（3）输出全电视信号幅度；1Vp-p10（4）输出信号幅频特性：土1dB(018MHZ),CATV系统的设计,设计依据,设计的主要目:是为用户提供高质量的图像和声音GB5020094有线电视系统工程技术规范；JGJ162008民用建筑电气设计规范；,CATV系统的主要参数和指标要求,系统载噪比、交扰调制比和载波互调比的最小设计值,系统输出口电平设计值非邻频系统可取70士5dBV；邻频传输的系统可取64土4dBV。大中型闭路电视系统一般采用邻频传输,雪花干扰背景图像干扰网状干扰,系统输出口频道间的电平差的设计值不应大于下表规定,图像质量评价,系统的基本模式,无干线系统模式（规模很小）,独立前端系统模式（典型的传输分配系统）,有中心前端系统模式（本地前端+覆盖地域中心）,有远地前端系统模式（本地前端距离信号源太远）,部件选用,（1）保证用户电平为705dBV，获得最佳的收看效果；（2）扩大电视服务范围，解决弱场强区的收视问题；（3）提高系统的抗干扰能力，特别是处于雷达站、电台、电视台、高频器件厂等附近的地区，要将系统的抗干扰能力作为设计的重要问题予以考虑和解决；（4）保证图像的传输质量。传输过程不失真，系统不出现交调、互调及重影等影响图像质量的现象；,部件选用,（5）解决远距离传输问题；（6）自办节目录像、卫星接收、现场演播等；（7）防雷问题。由于共用天线多架设在建筑物高处，因此设计中必须注意解决防雷问题；（8）其他问题。例如造价应尽量降低，布线应尽量简洁、美观且施工方便，用户盒安装位置应尽量合理，方便用户等。,天线系统设计,天线的架设与选择,（1）天线架设点的选择应综合考虑场强、反射（重影）、周围干扰、架设便利、安全可靠诸因素。一般架设在所处位置最高处，天线朝向电视发射台的方向不应有遮挡物和可能的信号反射，并尽量远离汽车行驶频繁的公路、电气化铁路和高压电力线。,天线的选择,（2）在接收频道少、场强相差不多、反射信号不强（一般比主信号小40dB以上）、接收方向基本一致的情况下，可以选用宽频带天线。在接收频道多、场强差别大、反射信号复杂、收信号较弱、接收方向不一致的情况下，注意选择增益高、方向性强的天线。,（3）无线馈线应采用屏蔽性能良好的同轴电缆，长度不宜大于20m（接收信号电平VHF段大于80dB、在UHF段大于85dB时可适当长些）。（4）天线输出电平在VHF段小于55dB，在UHF段小于58dB时，必须采取措施，如用高增益天线和使用低噪声天线放大器，以提高天线输出电平，确保系统的载噪比指标。,天线的选择,天线的选择,（5）天线的馈电端、阻抗匹配器、高频连接器和安装在室外的天线放大器、避雷器等,须有良好的防雨结构和可靠的防腐蚀措施。天线与天线坚杆（架）应具有防腐蚀、抗盐雾、抗硫化物腐蚀的能力，所有金属结构件表面必须涂敷、镀锌等，腐蚀特别严重的地方宜采用不锈钢材料。,卫星电视信号的接收,接收天线有两种基本类型：一是主焦点抛物面天线，它只有一个反射面，二是卡塞格伦天线，它除了主反射面(抛物面)外，还有副反射面，电波经两次反射后集中到一点。,卡塞格伦天线成本较高，适合于热带卫星电视接收站。它的低噪声放大器放在抛物面背后，避免阳光直射。非对称结构的偏置抛物面天线，可以避免抛物面反射器受到馈源、副反射器及其支撑杆的遮挡，从而减小天线增益的下降。,卫星电视接收系统基本组成,抛物面天线把来自空中的卫星信号能量会聚成一点。馈源是在焦点设置的一个接受卫星信号的喇叭形装置。高频头（LNB亦称降频器）将馈源送来的卫星信号进行降频和放大后传送至卫星接收机。卫星接收机将高频头输送来的卫星信号进行解调，输出卫星电视图像信号和伴音信号,馈源,馈源一体化高频头,八木接收天线输出电平的计算,SaE20lg/十GaLf7Sa接收天线输出电平（dBV）；E接收场强（dBV）；频道中心频率的波长（m）；Ga接收天线的增益（dBV）Lf馈线损耗（dB）；20lg/波长修正因子，每频道对应一个数值,前端的设计过程流程图,前端系统的设计,中频处理器,中频调制器,前端系统的设计计算,按系统总体分配到前端的载噪比，计算天线最小输出电平（CN）hUaFh-2.4（dB）式中：（CN）h前端系统载噪比；Ua前端输入电平；Fh前端系统噪声系数。已知系统分配给前端的载噪比（CN）h则天线的输出电平为：Uimin（CN）hFh2.4如果接收系统某一天线的输出电平低于Uimin，则应加装低噪声天线放大器或频道放大器。,FhF1(F2一1)/G1,F1和G1分别为第一级放大器的噪声系数和增益；Fh第H级放大器的噪声系数。通常G11，即上式FhF1,前端总噪声系数就是第一级的噪声系数在CATV前端应尽可能选用低噪声系数F1和具有高增益的第一级天线放大器。,频道变换器的频道和设备的选择,全频道传输系统中，为了避开当地电视台强信号的同频道干扰，可采取变换频道办法来避开同频干扰频道变换器的质量好坏直接影响系统的质量一次变频式频道变换器，容易引入互调干扰要求高的CATV系统采用二次变频式变频器，即先把接收频道变成中频，然后将中频处理后再变换成所需的频道。,前端系统设计示例,明确采用全频道或隔频传输方式，还是邻频传输方式根据接收频道及各频道场强、自办节目和卫星接收数、预留频道数、传输距离及总用户数等，进行前端设计步骤大致如下：（1）选择自办节目的频道调制器、变换器、频道处理器等设备；（2）按系统总体分配到前端的载噪比，计算必须的天线最小输出电平，根据实际场强及天线最小输出电平，选择各频道天线；,前端系统设计示例,（3）按前端输出电平要求及各天线实际输出电平，确定天线放大器、频道放大器和混合放大器的增益，并按载噪比的要求确定各放大器的型号；（4）计算前端电平及载噪比，若不符合要求，改用其他型号放大器,PBIDCR2000S有线数字电视接收机,解压接收由CATV网或MMDS网传来的压缩的有线数字电视信号，采用宽频率数字解压接收技术，可有多种解码方式。符合MPEG-2（MPML）和DVB-C标准预置100个频道参数，200个电视节目参数，200个广播节目参数音量可调且可独立设置存储各个节目音量大小超清晰画面和高保真数码立体声输出通过RS-232口进行软件升级,PBI-2000M有线电视邻频调制器,输出电平可达110dB；采用频率合成技术，频率稳定性好；采用特殊滤波技术，寄生分量少；能方便地改变AV比，以适应邻频传输的要求；性能价格比高。调制度80土75；带内平坦度3dB(5MHz以内)；微分增益5；微分相位50；色度/亮度时延差60ns；视频信噪比52dB；频率准确度5kHz；图像/伴音功率比1020dB连续可调；图像/伴音载频间距6500土10kHz；带外寄生输出抑制60dB；图像输出电压十105dBV；射频输出反射损耗10dB；音频最大频偏50kHz；音频带内平坦度2dB（80Hz10kHz）；音频失真度2（士60kHz频偏时）；音频信噪比50dB。,有源混合器PBI-2016C（4016C）,16路邻频输入，内有多级CATV放大器，谐波分量低，隔离度高，驻波小。频率范围48550MHz；增益；10dB输入口间隔离度40dB;最大输出电平120dBV；输入口反射损耗一20dB；输出口反射损耗一16dB；输入、输出口阻抗75；环境温度一1050；电源220V16W；尺寸19英寸X35英寸X175英寸,传输分配系统的设计,作用是把前端输出的电视信号送至各个用户,分支分支方式分配分支方式,分配分配方式,分配一分支方式,分支分配方式,不对称分配方式,用户分配系统的设计要点,用户电平的确定CATV系统提供给用户的电平范围为6080dBV（即705dBV）。取高取低应根据以下几个因素确定：（1）根据当地场强来确定距离电视发射台比较远的地方，场强较弱，用户电平取在6070dB就能较满意接收；距离电视发射台较近的地方，场强较强一般取7080dB。,（2）根据干扰电平的大小来确定干扰信号较弱的地方，用户电平可取低些。分配器输出端不能直接用户终端。当分配器有输出端空余时，必须接75负载电阻。由上至下进行分配时，上层的分支衰减量应取大一些，下层的分支衰减量应小一些，保证上、下层用户端的电平基本相同。分支器主输出口空余时，必须接75的负载。分配器、分支器尽可能安装在建筑物内。,电缆与有关障碍物交越距离的要求,CATV的设计步骤,（l）列出已知条件和要求：1）用户数目；2）接收电视频道；3）场强或天线输出电平（计算或测得）；4）建筑物的土建立面和平面图；5）要求的用户电平；6）各种器件的型号和性能；7）其他要求。（2）确定整个系统的结构组成方案,（3）倒推法计算分配网络的输入电平，即前端输出电平S。,SOSnLPLXLnGFLZL（dbV）式中Sn用户端电平，dBV；LP总的分配损耗，dB；LX总的电缆线损耗，dB；Ln总的分支器插入损耗，dB；GF放大器的总增益，dB；Lz一分支损耗，dB；L衰减器的衰减量，dB。（4）计算要求的前端增益和设计前端。前端增益为：GS。一Sa（5）用顺算法计算各用户电平（并选分支、分配元件）。用户电平为：SnSOLPLnLXGFLzL（dB）（6）列表或绘图，并进行成本核算。,CATV的设计步骤,双向有线电视系统,由前端向用户终端传送的信号叫下行信号或正向通路信号；信号从用户端向前端传送的通路称为反向通路或上行通路，相应的信号称为上行信号。双向CATV的工作方式：（1）空间分割法又称双缆法，利用两根缆线分别传送上、下行信号。（2）频率分割法用同一缆线的不同频段分别传送上、下行信号。,通常同轴电缆采用频率分割法，上行载频小于50MHz，下行载频在88860MHz之间，数字业务在高端；光缆采用空间分割法。,（3）时间分割法类似于通信系统中的时分多址(TDMA)和时分复用(TDM)，它虽然不产生上、下行信号的交、互调干扰，但存在迟延现象，而且技术难度大，需要复杂的取样和传送设备，目前还难以实现。,双向CATV光纤同轴电缆混合网HFC,双向CATV对下行信号的处理与一般有线电视基本一样，而对上行信号的处理比较复杂。在系统输出口，上行调制器把上行信号调制到某一上行频道，由双向滤波器送入用户端，再经支线、干线传回前端。在传输干线中需要双向传输放大器。双向传输放大器有双向放大器和双向滤波器组成，双向滤波器还可兼作电源插入器。,