第7章有线电视传输系统

第7章有线电视传输系统
ALC放大器基本原理图
放大器 入
均衡器
可变衰减器
放大器 分支器
可变均衡器
出
比较放大器 参考电压
滤波电容
比较放大器
检波器 参考电压
低导频带
通滤波器
滤波电容
放大器
检波器 放大器
高导频带 通滤波器
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ALC放大器基本原理分析
由图可见，分支器分出的信号(包括两个被传
n 绝缘体(位于内导体与外导体之间)或叫绝缘介质，也叫电介 质，是用聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等材料制成的，它的作 用是阻止沿径向的漏电流和支撑内外导体，使电缆构成稳定 的整体；
n 外导体(位于绝缘体与护套之间)叫屏蔽层，较细的电缆采用 铝塑复合膜加疏编铜网，较粗的电缆采用元缝铝管或感应焊 接铝管等，它的作用是传输高频电流，使电缆内的电磁场不 受外界影响，同时也不干扰外界的电磁场；
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光缆传输系统的基本原理
有线电视光缆调制，是通过所传的电视信 号副载波去改变发光器件的光强度来达 到调制目的的。其主要调方式有三种： 一为调频调制方式，二为调幅调制方式， 三为数字调制方式。
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调频光缆传输系统
用多路视音频信号对70MHz的中频副载波进 行调频，再经上变频器将其变换为不同的电 视高频信号，然后混合起来去调制光信号的 强度。这种方式的优点是传输的图像质量高、 传输距离远（超过40公里后，其信噪比仍达 60dB以上）、光接收机的灵敏度高。缺点 是所占频带较宽，且光接收机输出的信号不 能被电视机直接接收，需要经过FM/AM转 换为残留边带调幅信号，才能送入用户分配
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分配／分支放大器
分配放大器处于干线或支线传输的末端。其作用是将 主路信号分成两路或多路输出。一般来说，分配放 大器由一个宽带放大器、分配器(可以是二分配或三 分配等)、可变均衡器和可变衰减器组成，它设有 AGC和ASC功能，其增益和斜率是通过手动来调整 的。分支放大器的结构与分配放大器类似，只要将 分配器换成分支器就可以了。它除提供一路主信号 输出外，还提供一路或多路电平不等的支路信号输 出。为了能带更多的用户，分配／分支放大器的增 益通常都做得很高(一般在115—120dB)。这一点， 与干线放大器的低增益情况恰恰相反。
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注意
n 这类放大器比第一类放大器的性能有所 改善，但因放大器与电缆所处的环境不 可能完全相同，所以这种补偿在客观上 也不可能完全反映温度对电缆的影响
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自动增益控制(AGC)放大器
n 为了使可变衰减器能够跟上电缆因温度 变化而引起的信号电平变化，利用在电 缆中传送一个约110MHz的导频信号，来 达到对放大器增益进行自动控制的目的。 当温度升高时，电缆的温度随之升高， 从分支器分出的信号与导频信号同样受 到衰减，则比较放大器输出的信号电压 随之降低，可变衰减器的衰减量随之减 小，从而使干线电平基本维持不变。
n 调频光缆传输系统大致由调频调 制器、多路混合器、光发射机、 光接收机、分配器和调频解调器 等器件组成。
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方框图
平坦型放大器
入
均衡器
出
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手动增益／斜率均衡加温度补偿 的放大器
n 在手动增益/斜率均衡放大器的基础上加 上温度补偿电路(见下图)之后，便在一定 程度上克服了因温度变化而引起的电缆 上的信号衰减变化。
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温度补偿电路图
入
R1
R2
C
(7)防污染：为避免污染，不宜采用有毒的 聚氯乙烯塑料来作电缆的护套。
(8)机械特性：电缆的机械性能要好，要耐 弯折，不易变形。
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同轴电缆的选用（1）
n 基本原则：为使电缆传输分配系统运行达到最 佳状态，又要做到经济合算，应根据不同的应 用场合和不同级别的产品来选择电缆。 n 用于天馈线方面的电缆，大多选用弯曲性能 好、密封程度高、传输损耗小的泡沫型电缆、 藕状电缆或螺旋套管型电缆。 n 用于远距离传输的干线电线，应选用直径较 大、损耗较小、密封程度高的双护套防水型 电缆、垫片电缆和藕芯电缆等。
第7章有线电视传输系统
2020/11/27
第7章有线电视传输系统
第 7 章 有线电视传输系统
有线电视系统中的传输部分是把前端的高 频电视信号不失真地稳定地传送给用户分 配系统的传输设备,它处于前端和分配系统 之间,是有线电视系统的重要组成部分。 为了实现大容量、远距离、高质量传输, 传输部分一般采用设计合理的星型或星-树 型的传输网,分配干线、超干线采用同轴电 缆、光纤和微波等媒介。
送的导频信号)分别送入低、高导频带通滤波
器，由此分离出低导频信号和高导频信号，
经过放大、检波、比较放大后，其中低导频
信号去控制可变均衡器，使高低频之间的频
谱斜率保持不变；高导频信号去控制可变衰
减器，使高频信号增益保持不变，从而自动
地将干线电平控制在稳定的状态。此类放大
器性能较好、功能较多，适用于大型有线电
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主要内容
n 7.1 同轴电缆传输系统 n 7.2 光缆传输系统 n 7.3 微波传输系统
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7.1 同轴电缆传输系统
n 同轴电缆传输系统的构成 n 同轴电缆传输系统用同轴电缆线 n 同轴电缆传输系统用放大器
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同轴电缆传输系统的构成
n 同轴电缆传输系统目前在国内外仍 占有主要地位,下图是该系统的典型 组成模式。
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手动增益/斜率均衡放大器
n 手动增益／斜率均衡放大器由一个 均衡器和一个平坦型放大器所组成， 如下图所示。放大器的增益和均衡 器的均衡特性可以通过手工调整， 实现对传输信号幅度与频谱斜率的 补偿。这种放大器随温度变化而使 其补偿效果变差，因此仅适用于短 距离的小规模干线系统。
n 护套(包在屏蔽层的外面)是用塑料制成的，它的主要作用是 增强电缆的抗机械磨损和抗化学腐蚀的能力。
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同轴电缆的特性（1）
(1)特性阻抗：是指同轴电缆终端匹配的前提下，电磁 波沿同轴电缆传播时所呈现的阻抗。其阻抗的大小 取决于电缆结构尺寸和介电常数。一般来说，同轴 电缆的特性阻抗有50Ω、75Ω、100Ω等几种规格， 在有线电视系统中都用损耗最小的75Ω电缆。
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同轴电缆的选用（2）
n 分Байду номын сангаас线、用户线及室内安装用的一些电缆， 可用直径不大的藕状电缆、螺旋套管型电缆 或泡沫电缆等。
n 接头不常挪动的分支线，或弯折机会不多的 地方，可以选用垫片电缆和铝薄外导体电缆。
n 埋入地下的电缆，应选用铠装电缆和双护套 防水型电缆等。
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(4)屏蔽特性：为使电缆传送的信号既不受外界杂波 干扰，也不干扰外界的有关电气设备，就要采用 屏蔽特性好的金属网和双重铝塑带作电缆的屏蔽 层。
(5)反射损耗：为避免反射波造成重影而影响图像质 量，要求反射损耗大于20dB。
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同轴电缆的特性（3）
(6)防水防潮：电缆进水或受潮后，就会破 坏绝缘介质的绝缘性能，使内外导体遭 到腐蚀而增加损耗，故需注意防水和防 潮间题。
视网络。
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前馈放大器
n 前馈放大器由主放大器、误差放大器、 定向耦合器(DCl~DC4)、衰减器和延迟 线(Ldl、Ld2)等器件组成，如下图所示。
n 实践证明：采用这种电路形式(即前馈技 术)，可以减小放大器的非线性失真，使 传输的信号质量得到提高。
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前馈放大器原理图
同轴电缆传输系统用放大器
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概述
n 放大器的主要作用在于补偿信号通过传输电缆 时所造成的损失。
n 由于电缆的衰减特性与信号频率和温度有关， 加之为满足各种不同场合的需要，人们生产出 了多种形式的干线放大器。
n 仅从控制方式来看就有：手动增益／斜率均衡 放大器、手动增益/斜率均衡加温度补偿的放大 器、自动增益控制放大器、自动电平控制放大 器和前馈放大器等。
主放大器 DC2 Ld2
DC4 出
入
Ld1
DC1
衰减器 DC3
误差放大器
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前馈放大器原理分析
从下图可见，输入信号经定向耦合器DCl分成两路：一 路经主放大器放大，输出一个幅度较高、失真较大的 信号；另一路经延迟线Ldl延迟一定相位后加到定向耦 合器DC3。其信号幅度、相位刚好与从DC2耦合(并经 衰减)来的信号幅度相等、相位相反，彼此抵消掉有用 信号，只剩下主放大器的误差失真信号。该信号经误 差放大器放大后送往DC4，与从Ld2来的信号进行减 法运算，从而抵消掉主放大器产生的失真。由此可见， 消除失真的必要条件是保证DCl输出的两路信号幅度 相等、相位相反，这就要求设法使主放大器和误差放 大器处于相同的工作状态。
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同轴电缆传输系统用同轴电缆线
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同轴电缆的结构
n 有线电视同轴电缆由内导体、绝缘体、 外导体（屏蔽层）和护套组成。
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同轴电缆组成部分的作用
n 内导体是用铜管或铜棒、镀铜的铝线或铝捧，或是镀铜(甚至 是镀银)的钢丝制成的，它的作用是传输高频电流；
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来自混合器的 复合信号
干线放大器
桥接放大器
1
2
N 干线电缆
支干线电缆
分支干线放大器
电缆传输系统的基本构造示意图
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同轴电缆传输系统的组成要素
干线传输系统由多级具有自动电平控制(ALC)的干线放大器、 桥接放大器和干线电缆组成。为了提高信号传输质量，弥 补由于电缆对高频道信号衰减与对低频道信号衰减的不同 而形成的电平差，除了要求选用低损耗、高性能的优质电 缆外，还需选用具有均衡和温度补偿功能的干线放大器。 当然，干线上所接放大器的数目是有限度的。一般来说， 300MHz的传输系统可以串接20个放大器；800MHz的传输系 统只能串接6-8个放大器。而桥接放大器，不仅要放大干线 信号，还要分出几个支路信号到支干线上。
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7.2 光缆传输系统
n 光缆是一种传输媒体，它以一定波长的 光和被调制的电视信号在其中传播。光 缆传输具有损耗低、距离远、频带宽、 容量大、信号质量好、保真度高、可靠 性高、抗干扰力强等优点，故而有着广 阔的应用前景。
n 光缆传输系统的基本原理 n 光缆传输系统的主要设备和器材
PIN管
出 比较放大器
R3 参考电压
R4 RT
控制电 压
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温度补偿电路基本原理分析
n 因图中虚框内的R1、R2、C、PIN二极管组成一个 可变衰减器；虚框外的R3、R4、RT和放大器组成 一个比较电路。当温度上升时，热敏电阻RT的阻值 变小→在其上的电压降随之降低→放大器的输出电 压降低→流过PIN管的电流减小→可变衰减器的衰 减量减小→输出增大，从而补偿了由于温度上升电 缆衰减量的增加。如果当C减小到一定程度，可变 衰减器便成为一个与频率有关的电路，即PIN管电 流增加时，PIN管的等效高频电阻减小，高频衰减 量增加，在一定范围内调整了电路的频响，起到了 一定的斜率控制作用。
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AGC放大器基本原理
入 均衡器
放大器
放大器 分支器
可变衰减器
出
低通滤波器 比较放大器
参考电压
带通滤波器
检波器
导频放大器
滤波电容
第7章有线电视传输系统
自动电平控制ALC放大器
n AGC放大器只能控制其增益，而不能控 制频谱斜率的变化。因此，为了填补这 个缺陷，在AGC放大器的基础上增加一 个自动斜率控制放大电路(见下图)，便可 达到AGC与ASC双控的目的。
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调频光缆传输系统示意图
视频 音频
调频调制器1 70MHz
视频 音频
调频调制器n 70MHz
混 合 调频 器
掺饵光纤(EDF)
光发射机 EDF 光接收机
分 调频 配
器
调频解调器1 视频 70MHz 音频
调频解调器n 视频 70MHz 音频
第7章有线电视传输系统
调频光缆传输系统的组成
(2)损耗特性：由于电缆的内外导体都有一定的电阻， 且在绝缘介质中也存在一些漏电流，这些因素都会 导致电缆发热而损耗一部分能量。其损耗大小直接 与电缆的结构尺寸、介电常数和工作频率有关。通 常，电缆的使用期限在7年以上。
第7章有线电视传输系统
同轴电缆的特性（2）
(3)温度特性：同轴电缆的损耗值随温度的变化而变 化，其比例为0.2％dB／℃，即温度升高1℃时， 电缆损耗值增加0.2％。