有线电视放大器的作用与调整方法.

有线电视放大器的作用与调整方法评价一个 CATV 网络的好坏通常用 CTB , CSO , C/N这三项指标来进行评测。放大器是 CATV 网络中的有源器件 ,

所以对放大器的选取、调试是否合理将直接影响着上述三项指标的好坏,下面我们就讨论一下 CATV 放大器的组

成、原理和调试方法。

l 电缆的特性

电缆是组成 CATV 网络的主要器材,它具有三大特性:阻抗特性、传输特性和温度特性。放大器在网络中的

主要作用是用它的增益补偿电缆的损耗,所以,了解电缆的特性将有助干我们理解放大器的组成、原理和调试。

1.1 电缆的传输特性

①电缆对不同频率的高频信号有着不同的衰减量,单位长度(一般取 100米的电缆 , 在其上面传输的信号频

率越高, 衰减就越大。电缆的损耗大小随频率变化的这种特性我们称为电缆的斜率特性, 理想的电缆它的

传输衰减量与传送信号频率的平方根成正比。由于电缆存在这种斜率特性,为此在 CATV 系统中,要进行斜

率补偿或叫均衡处理。下面是几种常用电缆的传输特性表:

频率 50MHz 200MHz 750MHz

电缆型号 (100米 (100米 (100米

QR540 1.5dB 3.2dB 6.07dB

SYWV-75-5 4.7dB 9dB 18dB

SYWV-75-9 2.4dB 5dB 9.5dB

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。这里我们引入一个称为电长度

的概念,在 CATV 系统中,常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电长度。

在网络中对电缆所产生的负斜率进行补偿的器件是均衡器, 其均衡量一般有两种表示方式:一种是直接

标

注高低频参考点的损耗分贝差;一种是标注电长度,这种标注法称当量均衡值。某段电缆的斜率等于其电长度

除以系数μ=1/1-(fL/fH1/2,式中 fL 是低端频率, fH 是高端频率。根据此公式计算出 :频率范围为 50-750M Hz 时

μ=1.35,在 50~550MHz 则μ=1.43,这一关系在网络的设计和调试时很有用。

上面我们所论述的电缆斜率是线性的, 是理想化的, 而实际上电缆的斜率曲线呈弧形, 是非线性的, 这个

弧型的顶点在 400MHz 附近,也就是说在中间频段电缆的损耗实际上要比理想衰减曲线值要小,至使在线路较长

时形成整个通道内靠近中间频段的电平发生凸起的现象。

②电缆对高频信号的衰减量与电缆的长度成正比。

1.2 温度特性

电缆的斜率和损耗还与环境的温度有关。我们用一个温度系数参数来描述电缆的这种温度特性。一般电缆

的温度系数是 0.2%/摄氏度, 即温度增加一度, 损耗将增加 0.2%。在我国的大部分地区 , 气温对电缆所造成的损

耗变化量为 ±5%,当电缆网较长时,电缆的温度特性所造成的影响就不容忽视。

1.3 阻抗特性

常用的 CATV 电缆其标称特性阻抗均为75Ω,当电缆因受长期的自身重量、风压负荷等作用使其机械特性变差

时,电缆的特性阻抗将会发生变化,其

结果使网络的反射损耗变小,严重时使图像产生重影现象。在网络的铺

设施工中,我们常对电缆的弯曲程度和绑扎工艺都有一定的要求,其目的就是防止因为施工不当造成电缆的机

械性能变差,使电缆的特性阻抗变值,从而使网络的反射损耗指标变差。

2 放大器概述

2.1 放大器的增益

为了保证 CTB 的指标正常,必须要降低放大器的输出电平,一般来说电平下降ldB , CTB 的指标可提升 2dB 。

而放大器的输入电平则是由 C/N来决定的, 这些指标都和网络中所用的放大器台数 N 有关。把输人电平和输出电

平及放大器台数 N 的关系画成曲线,就形成一个 V 字形曲线图,如图 2所示。

图中上下直线之差称为放大器的极限增益。从图 2可见,随着台数 N 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 , 否则将会不能满足指标的要求。对某一个N 来讲就有一个极限增益以之对应,

因此,正确选择放大器的增益是很重要的。

当两种放大器的增益不同(如一个为 35dB, 一个为 27dB 但其最大输出电平和噪声系数相等时 , 如某 C ATV 系

统使用增益为 35dB 的放大器串接数为 10个,那么同样一个系统,使用增益为

27dB 的放大器,其串接数为则为 13

个。在两个系统的 CTB 相等下,那么后者的 C/N将得到改善,其改善值为:35-

27-20(lgl3-lg10 =5.8 dB ,如

果在 C/N相等的情况下,那么 CTB 指标可改善 5.8×2=11.6dB。从以上分析可见,采用低增益的放大器对一般系统

特性的改善有一定作用。那么是不是放大器的增益越低越好呢? 回答是否定的。当干线放大器的增益降至 8dB

以下时, C/N和 CTB 都将会变坏 , 因为此时串接的放大器数增多 ,CTB 将由于20lgN 的增加而变坏; C/N也因为 10lgN

的增加而变差。另外,如果增益低,对于同一输出电平,在输人端输人的信号值要求变高,各级放大器也因此

而容易产生非线性失真。为此,当线路较长时,干线放大器增益选取在 27dB 左右较为合适。

2.2 放大器的工作方式

在 CATV 网络中放大器的幅频特性必须与电缆传输特性相关,为此,放大器主要有如下三种工作方式。①使干线放大器的输入信号电平与频率无关(即输入信号是平坦的,输出信号电平补偿电缆的衰减变化值,

即输出信号的正斜率 (高低端输出电平差为正值刚好补偿电缆所产生的负斜率(高低端输出电平差为负

值,该方式称为输出全倾斜方式。如图 3a 。

②使干线放大器的输出信号电平与频率无关(即输出信号是平坦的,放大器的增益补偿电缆的衰减变化值

(即放大器所产生的正斜率刚好补偿电缆所产生的负斜率,该方式称为平坦输出方式。如图 3b 。③介于上述两者之间的方式,称为半倾斜输出方式。如图 3 C 。

工作于全倾斜方式的放大器出现在早期, 这种放大器将整个传输频率范围分为高低两个通道分别进行放大,

高端通道增益比低端通道高,现在已经很少采用。

工作于平坦输出方式的放大器是使用均衡与具有平坦特性的放大器组合在一起的, 这种工作方式由于输入

到放大模块的信号是平坦的,所以对改善非线失真有好处,但要使用大均衡量的均衡器,所以多使用在 45 0MHz

及以下的 CATV 系统。

现在的放大器由于其工作的最高频率达 750MHz 甚至 860MHz ,所以无论是干线放大器、延长放大器, 基本上

都采用半倾斜输出方式。这种放大器通常由两块以上的放大模块所组成,它内部设置了两个均衡器,一个是输