建筑电气技术第章 共用天线电视系统

第1节 共用天线电视系统概述
1．2 系统的分类 1．按系统的大小规模分类 ➢ 大型系统(A类系统)； ➢ 中型系统(B类系统)； ➢ 中小型系统(C类系统)； ➢ 小型系统。
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2．按系统工作频率分类 ➢ 全频道系统； ➢ 300MHz邻频传输系统 ➢ 450MHz邻频传输系统； ➢ 550MHz邻频传输系统； ➢ 750MHz邻频传输系统。
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3．按传输介质或传输方式分类 ➢ 有同轴电线、光缆及其混合型、微波中继、卫星电视等。
4．按用户地点或性质分类 ➢ 有城市系统、乡村系统、住宅小区系统等。
第1节 共用天线电视系统概述
1．3 系统的频道 ➢ 制式不同，各国的电视频道都不相同。 ➢ 我国采用的视频带宽为6MHz。因此，在电视频道上规定每8MHz为一个频道所占的 频带。伴音载频和图象载频相隔为6.5MHz。
第2节 前端系统
3．接收天线的分类 ➢ 按结构形式分：八木天线、双环天线、对数周期天线、菱形天线、抛物面天线、特 殊功能(如抗重影、列阵天线)天线等。 ➢ 按接收频道分： ✓ 单一频道专用接收天线； ✓ 多频道(宽频带)专用接收天线。 ➢ 按安装位置分：室内天线、室外天线。 ➢ 按是否有源分： ✓ 有源天线――可使天线系统实现高增益、高信噪比接收，通常把天线放大器 安装在天线的竖杆上，把它看成天线的一部分。 ✓ 无源天线
第1节 共用天线电视系统概述
➢ 干线放大器的类型（传输方向分）：双向和单向。 ➢ 干线放大器的类型（电平控制能力分）：
✓ 手动增益控制和均衡型干线放大器； ✓ 自动增益控制(AGC)型干线放大器； ✓ AGC加自动斜率补偿型放大器； ✓ 自动电平控制(ALC)型干线放大器。
➢ 其他干线设备：电源、电流通过型分支器、分配器、长距离传输的光缆传输设备 （光发射机、光分波器、光合波器、光接收机、光缆等）。
解： (1) Ui＝200μV，由表查得6dB的电压比Uo／Ui
＝2，因此Uo＝400μV。 (2) Ui＝400μV，由表查得20dB的电压比Uo／Ui
＝10，因此Uo＝4mV。 (3)两个放大器串接后，总电压增益Gu＝6dB＋
20dB＝26dB。由表查得电压比Uo／Ui＝20。 其输出仍然是4mv。
性能指标见表7—4。图像质量问题见表7—5。
第1节 共用天线电视系统概述
1．5 系统的分贝计算方法 1．分贝的概念 ➢ 放大器的电压增益：表示放大器的放大程度，定义为放大器输出信号电压与输入信 号电压的比值。
➢ 常用分贝来表示放大倍数的大小，此时称“增益”。 ➢ 功率增益GP：
➢ 电压增益GU：
✓ UHF全频段接收天线(13—68频道)； ✓ 全频道接收天线(1—68频道)。
第2节 前端系统
➢ CATV系统中常用电气指标比较高的对数周期天线。它有很宽的工作频带，稳定的 输出阻抗。
➢ 是在一条绝缘板上，安装27个单元构成的。每个单元都是两根对称的金属管。由最 短的开始数，第1～9单元工作在特高频道，第14～27单元工作在甚高频道，第 10～13单元为过渡耦合元件（为保持整体特性过渡平稳、频带连续）。
➢ 组成： ✓ 馈电振子（有源振子）：用半波折合振子起馈电作用； ✓ 反射器（反射体）：较有源振子长(一般远大于λ/2)的振子起反射作用; ✓ 引向器(引向体)：其余半波振子起引向作用。
➢ 注：多元天线的单元数等于振子总数。
第2节 前端系统
(4)宽频带天线 ➢ 以上是频道专用天线(单频道天线) 。CATV需要宽频带天线。 ➢ 宽频带天线分类（从频带上分）：
频道划分规定: ➢ “I”频段:划分为5个频道; ➢ “Ⅱ”频段：划分给调频广播和通信专用（88～l08MHz）; ➢ “Ⅲ”频段:划分为7个频道; ➢ “Ⅳ”频段: 划分为12个频道； ➢ “Ⅴ”频段：划分为44个频道。
甚高频(VHF)频段：有12个频道（“I”频段＋“Ⅲ”频段）； 超高频(UHF)频段：有56个频道（“Ⅳ”频段＋“Ⅴ”频段）。
Fra Baidu bibliotek
第1节 共用天线电视系统概述 我国的电视频道划分如表7—3所示。电视频道配置如图7—2所示。
第1节 共用天线电视系统概述
第1节 共用天线电视系统概述
1．4 系统的技术指标 CATV系统的主要技术参数： ➢ 第一类是电平参数：给电视机提供一个最佳输入电平的范围。输入电平太高，会在 电视机高频头的放大器中产生非线性失真，使图像质量下降；输入电平太低，则会 受到电视机高频头噪声系数的影响，使用户看到的图像信噪比不符合接收要求，图 像质量也会下降。 ➢ 第二类图像质量参数：信号质量的好坏。
第1节 共用天线电视系统概述
传统电视存在问题： ✓ 偏僻地区电视信号微弱； ✓ 城市由于用钢筋水泥建造的高层建筑较多，对电视信号会造成各种折射、反 射，使电视倍号过于微弱； ✓ 室外天线林立，相互之间产生干扰，雷电还会造成人机危害，影响建筑物的 寿命和美观。
➢ 40年代出现的共用天线电视系统(CATV)解决了以上问题。 ➢ CATV系统可以为用户提供高质量的开路电视节目、闭路电视节目、广播卫星电视
第2节 前端系统
2．2 接收天线 1．接收天线的功能 ➢ 接收电磁波能量。将其转换成电势和高频电流通过馈线送给CATV的前端设备进行 信号处理或送给电视接收机。 ➢ 增加电视信号的有效传播距离。 ➢ 提高接收电视信号的质量。
第2节 前端系统
2．系统对接收天线的要求 ➢ 有较高的增益和信噪比，以提高系统接收效果。 ➢ 良好的频率特性。为了获得清晰的图像和伴音，要求接收天线有足够的频带宽度， 一般略大于8MHz。 ➢ 较好的方向性。较高的方向指标有利于抗干扰和抗重影。 ➢ 有良好的匹配特性。天线的阻抗与传输线阻抗基本相等，以减少反射波对系统的干 扰。 ➢ 机械强度高、天线尺寸小、耐腐蚀，并采取必要的避雷措施，以提高系统的安全性 和可靠性。
第5章共用天线电视系统
绪言： 通过本节内容的学习，了解并掌握共用天线电视系统概述、前端系统、电视的干线传输 系统、用户分配系统、卫星电视广播系统等。
内容框架： 第1节 共用天线电视系统概述 第2节 前端系统 第3节 电视的干线传输系统 第4节 用户分配系统 第5节 卫星电视广播系统
重点/难点： 前端系统、电视的干线传输系统、用户分配系统。
节目、付费电视节目、图文电视、无线电视、宽带双向业务。
第1节 共用天线电视系统概述
1.1 系统的组成 ➢ 共用天线电视系统组成：前端接收部分、干线传输部分、用户分配网络。
第1节 共用天线电视系统概述
1．前端系统 ➢ CATV系统最重要的组成部分之一。 ➢ 前端系统包括：电视接收天线、频道放大器、频率变换器、自播节目设备、卫星电 视接收设备、导频信号发生器、调制器、混合器、连接线缆等。
第2节 前端系统
(3)多元振子天线（八木天线） ✓ 半波振子和折合振子作为简单的接收天线用时，其增益低、方向性不强(即各 向具有相同的接收能力)，只适用于信号强、干扰小的地区。 ✓ 当接收点远离电视台、信号较弱，或虽信号强但干扰严重的地区，则须采用 高增益的定向天线。 ✓ 日本东北大学教授八木秀次发明提高增益和增强方向性的多元振子天线。
➢ 适用：具有很宽的频带，但其增益和方向性不如单频道专用天线。因此，它只适用 于各频道信号接收电平相差不多，干扰较小的地区。
第2节 前端系统
(5)改善天线性能的措施 ➢ 使用组合天线。解决对数周期天线的不足，有效措施是采用天线的组合使用，即根
据接收频道的要求，把低频段天线与高频段天线、高频段天线与频道专用天线，或 低频段天线与频道专用天线组合在一起使用。 注：组合天线最适用于作CATV系统的天线。 组合方式：水平组合和垂直组合。 天线间隔（避免天线间干扰）要求：间隔距离尽量大一些，其水平间隔应大于最低频 道信号的波长λ，而垂直间隔应大于λ/2，天线离地(电气地)高度应大于λ。
第2节 前端系统
➢ 工作原理：与多元振子天线相似。对某一信号频率来讲，接近该信号λ/2波长的几 个单元参与工作(参与工作的单元所在的区域称为谐振区)。参与工作的单元就组成 一个多单元振子天线，如某信号的频率刚好等于第n个对称振子的谐振频率时，该 振子就获得激励，它相当于多元振子天线中的有源振子，较长相邻(第n＋1个)振子 相当于反射器，而较短相邻(第n－1个)振子相当于引向器。
第1节 共用天线电视系统概述
➢ 作用： ✓ 将天线接收的各频道电视信号分别调整到一定电平值，然后经混合器混合送 入干线； ✓ 必要时将电视信号变换成另一频道的信号； ✓ 向干线放大器提供用于自动增益控制和自动斜率控制的导频信号； ✓ 自播节目通过调制器后成为某一频道的电视信号而进入混合器； ✓ 卫星电视接收设备输出的视频信号通过调制器成为某一频道的电视信号进入 混合器； ✓ 交互式电视系统的加密、计算机管理、调制－解调等功能。
第2节 前端系统
4．天线的基本单元及参数 一般电视发射采用水平极化天线，电视接收也采用水平极化天线。其天线的振子总是 水平放置的。 (1)半波振子 ✓ 又叫半波偶极子，是复杂天线的最基本单元。 ✓ 半波：水平放置的长度为λ／2(λ为某一电视信号的波长)的导体 ✓ 天线的基本参数：辐射阻抗、波瓣宽度、增益、频带宽度、电压驻波比、天 线有效长度等。 (2)半波折合振子
第1节 共用天线电视系统概述
2．干线传输系统 ➢ 是把前端接收处理、混合后的电视信号，传输给用户分配系统的一系列传输设备， 主要有干线放大器和干线电缆。 ➢ 采用优质低耗的同轴电缆或光缆；采用干线放大器，其增益应正好抵消电缆的衰减。 ➢ 在主干线上应尽可能少分支，以保持干线中串接放大器数量最少。 ➢ 要传输双向节目，必须使用双向传输干线放大器。
第1节 共用天线电视系统概述
2．参考电平 ➢ 参考电平分贝数只是一个比值，它并不能表示一个信号电平的高低。 ➢ 标准电平通常为1μV。 ➢ 若输出电平为l0μV时，则称为比标准电平提高了10倍，称为20dB的增益，即为 20dBμV的增益。 ➢ dB和dBμV是不同的：dB数表示一个比值，而dBμV则表示一个信号电平。
第2节 前端系统
➢ 前端系统包括从天线到分配系统的所有部件。 ➢ 组成：天线、放大器、混合器、分配器、天线放大器、U／V变换器。 ➢ 任务：把从天线接收到的各种电视信号，经过处理后，恰当地送入分配网络。 ➢ 重要性：其质量的好坏，对整个系统的音像质量起关键作用。
第2节 前端系统
2．1 接收信号源 CATV的接收信号源有： ➢ 广播电视接收天线(如单频道天线、分频段天线及全频道天线，CATV主要使用)； ➢ FM天线； ➢ 卫星直播地面接收站； ➢ 视频设备(录像机、摄像机)、音频设备； ➢ 电视转播车； ➢ 计算机。 主要功能：接收并输出图像和伴音信号。
✓ VHF接收天线： 低频段接收天线(1—5频道)； 高频段接收天线(6—12频道)； 全频段接收天线(1—12频道)；
✓ UHF接收天线： 低频段接收天线(13—36频道)； 高频段接收天线(37—68频道)； 低频段接收天线(13—24频道)； 中频段接收天线(25—44频道)； 高频段接收天线(45—68频道)；
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3．用户分配网络 ➢ 用户分配网络的主要设备：分配放大器、分支分配器、用户终端、机上变换器、双 向电缆电视系统的调制解调器和数据终端等设备。 ➢ 主要作用： ✓ 将干线送来的信号放大到足够电平； ✓ 向所有用户提供电平大致相等的电视信号，使用户能选择到所需要的频道和 准确无误地解密或解码；。 ✓ 系统输出端具有隔离特性，保证电视接收机之间互不干扰； ✓ 借助于部件输入与输出端的匹配特性，保证系统与电视接收机之间有良好的 匹配； ✓ 对于双向电缆电视还需要将上行信号正确地传输到前端。
第1节 共用天线电视系统概述
例1 ：某放大器输入信号为30μV，输出信号为3000μV，求放大器的电压增益是多少分 贝?
解：
第1节 共用天线电视系统概述
例2：(1)当输入Ui＝200μV信号通过电压增益 为6dB的放大器时，求其输出Uo； (2)由a所求的输出再通过电压增益为20dB的放 大器时，求其输出； (3)当输入Ui＝200μV信号通过串接电压增益为 6dB和20dB的放大器时，求其输出Uo。