第一部分有线电视系统性能分析和主要参数

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福 有线电视网络技术交流
建
省
广
播
电
视
网
络
有
限 在有线电视系统中，电平的单位大多数采用1μV为基准电
公
压，即0 dBμV。
司 一般将dBµV简写为dB
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建 省 2、系统噪声和噪声系数
广
按噪声来源的不同，分为系统外部噪声和系统内部
播
噪声两大类。
电
视
外部噪声是系统外部电信号对系统内有用信号产生
视 网
伴音载波频率（MHz） 118.75
络 z 每个模拟电视节目占用8MHz带宽
有 z 频率范围是在图像载波频率F前后范围内
限 F-1.25 MHz ~ F+6.75 MHz
公 z 伴音载波频率=F+6.5 MHz 司 z 信号测试的频点选择测试图像载波频率F
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建
省
判断一个有线电视系统的优劣，除了人眼进行主观
电
部噪声干扰是系统所固有的，是不能抑制的，但可以通
视
过选择优质器件来减弱这类噪声。通常用信噪比和噪声
网
系数来衡量噪声大小。
络
有
限
公
司
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建 省 2.1理想热噪声
广
在电阻等无源器件内部只有电子的无规则运动而引
播
起的噪声。因为这种噪声是固定存在，仅与器件的温度
电
有关，而与所传输的信号及其它因素无关，我们把它称
有 利用分贝比可以表示有线电视系统的增益（分贝比为正
限
值）、衰减（分贝比为负值）、交调比、互调比、载噪
公
比等。例如功率放大倍数为10000的放大器的增益，用分
司
贝表示为101g（10000）=40dB。
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建 省 1.1模拟信号电平
广 定义：图象载波电平是调制包络峰处图象载波的均方根值，
电
方案已经无法满足有线电视的发展需求了，于是把原来
视
分配给邮电、军事等通信部门的频率（111~167MHz、
网
223~470MHz、566~606MHz）划分使用，形成了如今有线
络
电视系统中的增补频道。因为有线电视系统是一个独立
有
的、封闭的系统，一般不会与通信造成干扰，可以使用
限
增补频道来扩展节目的套数。
播
准参考电压）
电 标准参考功率为：P0=1/75pW
视 该功率是指在75Ω电阻两端电压降（标准参考电压）为1µV
网
有效值时所消耗的功率。
络
有
限
公
司
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建
省
在有线电视系统中，常用绝对电压电平来表示放大
广
器输出电平、系统输出口电平等。包括有线电视常用测
播
量仪器（场强仪）所测系统端口电平，其读数常用dBµV
司 R 电阻
单位为Ω
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建
省 PAL制电视：等效噪声功率带宽为B=5.75 MHz，R=75Ω，在
广
常温20℃时，T=293K
播 P=1.38×10-23×293×5.75×106=2.32×10-14(W)
电 V=1.32μV
视 网 络
Nb=20 Lg 1.32=2.4 dBμV 不同带宽，不同温度下Nb值不同
网
的干扰，外部噪声主要包括天线热噪声和雷电干扰、宇
络
宙干扰和工业干扰等引起的噪声。有线电视系统中通过
有
良好的电磁屏蔽可抑制或减弱外部噪声产生的干扰。
限
公
司
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建
省
内部噪声是系统内部器件产生的无用信号对系统内
广
有用信号的干扰，内部产生的噪声主要包括由电阻等无
播
源器件产生的基础热噪声和晶体管产生的散弹噪声。内
电 视 网 络
Ci、Co输入、输出信号功率 Ni、No输入、输出噪声功率（理想热噪声） 噪声系数：以分贝表示噪声指数
有
NF=10LgF（dB）
限
公
司
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建 省 使用dB表示时
广 NF=10LgF（dB）= Ci/Ni（dB）- Co/No（dB） 播 即为输入载噪比与输出载噪比的dB值之差。
建 省 若一个光节点带有放大器个数为：32、15
广 反向通道汇聚到光站端口处的噪声功率为：
播 电
N1= N35+ F（dB）+10Lgn =10.24+10+10 Lg32
视 网
=35.24（dBμV）
络
有 N2 =10.24+10+10 Lg15
限 =32（dBμV） 公
司
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限 5~65 MHz
12.58（dBμV）
公
司
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建 省 （2） 放大器噪声分析
广 如单个放大器噪声系数为：F=10dB
播 反向通道带宽为：5~40 MHz ，BW=35 MHz，
电 视
等效的输入噪声功率为：10.24 （dBμV）
网
络
有
限
公
司
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公 13~24CH 司 Z38~Z42
470~566 MHz 566~606MHz
25~56CH
606~862 MHz
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建 省 基带信号特征
广 基带信号包含视频信号和音频信号
播 视频信号（图像信号）频率在0~6MHz之间
电 音频信号（伴音）频率范围约为40Hz~15KHz
视 网 络 有
视
为基础热噪声（理想热噪声）。
网
络
有
限
公
司
19
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建 省 理想热噪声
广
P=B×k×T
播 P为噪声功率 单位为W
电 B为信号带宽 单位为Hz
视 网
K =1.38×10-23J/K
为玻耳兹曼常数
络 T为绝对温度 单位为K
有
V2/R=B×k×T
限
V=（R×B×k×T）1/2
公 V为噪声电压 单位为V
但是放大器本身是要产生噪声的，实际输出端的噪
限 公
声功率比G Pn0大，设为F G Pn0 ，即由于放大器内部产生 噪声的结果，使得放大器输出端的噪声功率扩大了F倍。
司
这个倍数F就称为概放大器的噪声系数
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建
省 噪声系数（F）等于有源器件输入载噪比与输出载噪比的比
广
值
播
F=Ci/Ni/Co/No
建
省
32台放大器 15台放大器
广 5~30 MHz 33.8（dBμV） 30.56（dBμV）
播 5~40 MHz 35.24（dBμV） 32.0（dBμV）
电 视
5~65 MHz
37.58（dBμV） 34.34（dBμV）
网 可见：放大器数量增加汇聚的热噪声电平也增大。
络
有
限
公
司
30
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电 视 网 络
当n个相同噪声系数为Fa的放大器串接，且电缆损耗等于放 大器增益时， F=nFa
NF=NFa+10Lgn
有
限
公
司
24
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建 省 2.3数字系统的噪声电平
广 N（dBmV）= N0+10LgBWSYS
播 电 视
N0：每赫兹功率 单位为dBmV/Hz BWSYS：信号的总带宽
网
V0= Vi+G（dB）
络 有
V0是放大器输出电平（dBμV）
限 G为放大器的增益
公
司
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建 省 1.4功率电平与电压电平的关系
广 0dBm=48.75dBmV
播 0dBm =10Lg（10-6V2/R）=10Lg（1mW）
电 0dBmV =10Lg[（1mV）2/R]
视 网 络
电视广播中的图像信号采用调幅方式，而伴音采用 调频方式。为了控制电视频道的带宽，图像调制采用残 留边带的方式将整个频道带宽限制在8MHz内。
限
公
司
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建 省 频道信号特征
广 举例如： Z1频道
播 频率范围（MHz） 111.0-119.0
电 图像载波频率（MHz）112.25
公
司
2
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建
省 根据行标GY/T106-1999规定，有线电视频率和电视频道配
广
置如下：
播 上行通道
5~65 MHz
电 隔离带
视 调频广播
网 络
Z1~Z7
有 6~12CH
65~87 MHz 87~108 MHz 111~167 MHz 167~223 MHz
限 Z8~Z37
223~463 MHz
10Lg{（1mW）/[（1mV）2/R]}=10Lg（103R） =30+10Lg75=48.75
有 0dBmV=60dBμV
限 P（dBm）=10Lg（10-6V2/R）
公 V（dBmV）=20Lg（10-3V）=-60+ dB V 司 V（dBμV）=20Lg（10-6V）=-120+ dB V
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建
省 若反向通道为：5~40 MHz，那么上行流的总带宽为：BW=35
广
MHz
播 总的噪声功率为：
电 视
N35=-65.2dBμV/Hz+10Lg （BW） =-65.2dBμV/Hz+10Lg （35×106）
网 络
=10.24 （dBμV）
有 5~30 MHz
8.8（dBμV）
播 数字信号电平定义为：在有效带宽内所选射频或中频信号
电
的均方根值（RMS）功率。
视
数字信号传输的峰值功率比平均值功率高6~10 dB，
网
在电缆电视系统中为了防止放大器的压缩和降低互调干
络
扰产物，要求数字调制信号电平比模拟调制信号电平低
有
6~10 dB左右。
限
公 司
说明：普通场强仪是峰值检波，频谱仪是平均值检波
峰值检波比平均值检波高出6 dB。
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建 省 1.3放大器输入输出电平
广
Vi=C/N+NF+2.4 dBμV
播
式中，Vi是放大器输入电平（dBµV）；C/N是放大器的
电
载噪比（dB）；NF是放大器的噪声系数（dB）；2.4是在
视
5.75 MHz带宽内温度为20℃时的75Ω系统热噪声电平。
网 络
z 系统的非线性失真
有 z 系统的线性失真
限 公
z 有关的国标规定
司
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建 省 1、信号电平
广 基本概念
播 常用对数：以10为底的对数叫常用对数 。
电 视
分贝：是指输出功率与输入功率比P2/P1取常用对数乘以10 所求出数值的单位。
网 络
数值等于10lg（P2/P1），单位为dB。
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建
省
第一部分 性能分析和主要参数
广
播
电 z 信号电平和系统噪声
视 z 载噪比和信噪比
网 络
z 系统的非线性失真
有 z 系统的线性失真
限 公
z 有关的国标规定
司
1
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建
省
有线电视传输频道信号（回顾）
广
早期的有线电视系统的频道配置是照搬了开路电视
播
的频道设置，形成了当时所谓的“全频道系统”。全频道
电
为单位，故有线电视技术中，如不特殊说明，通常所说
视
的信号电平都是指单位为dBµV的绝对电平。
网
络
有
限
公
司
11
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建 省 1.2数字信号的电平
广 在有线电视网络中传送的数字信号：
播 DVB-C（Digital Video Broadcasting-Cable）
电 使用QAM（Quadrature Amplitude Modulation）正交幅度
广
评价外，还应用仪器进行客观测试，需要测试的参数很
播
多，他们大体可以分为两类，一是高频性能参数，二是
电
视频音频性能参数。前者是在解调前对高频电视信号进
视
行的测量；后者则是在解调后对图像和伴音信号的测量 。
网
络
有
限
公
司
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建
省
性能分析和主要参数
广
播
电 z 信号电平和系统噪声
视 z 载噪比和信噪比
网
络
有
限
公
司
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建 省 2.4上行流噪声
广 ⑴热噪声
播 PAL制电视：等效噪声功率带宽为B=5.75 MHz
电
R=75Ω
视 网
在常温20℃时，T=293K
络 噪声功率（总功率）为：
有 Nb=20 Lg V=20 Lg 1.32=2.4 dBμV 限 每赫兹功率为：
公 2.4 dBμV-10Lg（5.75×106）=-65.2dBμV/Hz 司
播
以分贝（微伏）dB（μV）表示，终端阻抗为75Ω或折算
电
到75Ω。
视 调频（FM）广播信号电平定义为：FM广播信号电平是无调
网
制载波的均方根值，以分贝（微伏）dB（µV）表示，终
络
端阻抗为75Ω或折算到75Ω。
有
限
公
司
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建 省 信号电平可用下式表示：
广 LS=10Lg（载波功率/标准参考功率）=20 Lg（载波电压/标
视
调制
网 络
DVB-S（Digital Video Broadcasting-Satellite ）
有 使用 QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）正交（四
限
相）相移键控
公
司
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建
省
在信号的描述时，都称调制的射频/中频信号为“载波”
广
（C），即数字信号电平，主要是区别基带“信号”（S）
有
限Baidu Nhomakorabea
公
司
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建 省 2.2噪声指数/噪声系数
广
有源器件内部产生的噪声不仅有基础热噪声，还有
播
晶体管产生的散弹噪声、分配噪声和闪烁噪声。它的总
电
噪声比基础热噪声要大。
视
设有一个放大器，其功率放大倍数为G，在输入端
网 络 有
的噪声功率仅是基础热噪声Pn0，如放大器不产生噪声， 在输出端的噪声功率为G Pn0。