第五章有线电视的传输系统

2.光纤及光缆
光纤是由导光材料制成的纤维丝，基本结构包括纤 芯和包层两部分。纤芯由高折射率的柔软玻璃丝制成， 是光波的传输介质；包层材料的折射率比纤芯稍低一些， 它与纤芯共同构成光波导，形成对传输光波的约束作用。 光在光纤中发生全反射，光就会在芯线内来回反射，曲 折向前传播。
光纤的传输损耗非常小，并且不同波长的光在光纤 中传输损耗是不同的。在850nm、1310nm和1550nm 三个值附近，光纤损耗有最小值，故称这三个波长为 光 纤 通 信 的 三 个 窗 口 。 850nm 波 长 的 光 损 耗 约 为 2.5dB/km ； 1310nm 波 长 的 光 损 耗 约 为 0.35dB/km ； 1550nm波长的光损耗约为0.2dB/km。
1.光缆传输系统概述
1.激光的基本知识
激光是“利用光子受激辐射实现光放大”的简称， 也属于电磁波。
在光纤传输中，激光是信号传输的载体，而普通光 是不能作为载体的。这是因为与普通光相比，激光 具有以下一些宝贵的特性：
① 激光具有很强的方向性 ② 激光的单色性很高，频谱很窄。而普通 光源除
发出可见光外，还发出紫外线、红外线等，有 很宽的频谱。 ③ 激光器的发光功率非常大
1. 分配器
分配器是每个有线电视系统中都不可缺少的器件。其主要作用是将一路输入 信号电平平均地分成几路输出，如分成二、三、四、六和八路等；此外，将 分配器的输入、输出端倒过来使用，则相当于混合器，可将多路信号混合成 一路输出。
分配器的分类方法很多，通常根据分配器有几个输出端而称为几分配器，如 二分配器、三分配器、四分配器、六分配器等。从组成分配器的电路原理来 看，最基本的是二分配器和三分配器，也就是说四分配器可由三个二分配器 组成，六分配器可由一个二分配器和两个三分配器组成，依此类推。
按照所传送电视信号的调制方式，微波系统可分为残留边带调幅 （VSB/AM）调制、频率（FM）调制和数字微波电视三类。调幅 （VSB/AM）微波系统与电视调制制式相同，不存在制式的转换问题， 且具有设备简单、造价低、可靠性高等优点，因此得到了广泛的应用。
VSB/AM微波系统通常又分为两类：调幅微波链路（AML）系统和多 频道多点微波分配（MMDS）系统。
单根光纤很细，强度很低，无法应用。因此，实际中 是将多根光纤组合成多芯光纤，并加入钢丝、聚酯单 丝等加强筋，外面再加上保护套，才成为实用的光缆。
3.光缆传输的基本原理
光缆CATV系统的基本组成如图5-19所示。无论是数字 系统还是模拟系统，其基本组成方式是一致的，区别主要在 于光发射机和光接收机的不同。
电缆代号
符号
含义
S
同轴射频电缆
SE
对称射频电缆
SJ
强力射频电缆
SG
高压射频电缆
SZ
延迟射频电缆
ST
特性射频电缆
SS
电视射频电缆
绝缘材料
符号
含义
D
稳定聚乙烯
—空气绝缘
护套材料
符号
含义
B
玻璃丝编织
浸硅有机漆
F
氟塑料
F
I
聚乙烯—
H
空气绝缘 M
W
稳定聚乙烯
V
X
橡皮
Y
Y
聚乙烯
YK
聚乙烯纵孔
氟塑料 橡套
棉纱编织 聚氯乙烯
4.光纤传输的特点
（1）频带宽，传输容量大 频带的宽窄代表了可以传输信息容量的 大小。由于光的波长为微米（μm）级，频率在3×105GHz左右，其 绝对带宽相当宽。从理论上而言，它可容纳比同轴电缆多得多的频 道。
（2）传输损耗小 光纤传输的损耗非常小，例如1310nm波长的光损 耗为0.35dB/km，不加中继站，单程可传输30km，而一般直径较大 的同轴电缆每公里损耗可达数十分贝。此外，还有两个特点：其一 是在全部有线电视传输频道内具有相同的损耗（频率特性好），不 需加入均衡器；其二是损耗几乎不随温度变化。
第五章 有线电视的传输系统
第一节 光缆传输 第二节 微波传输 第三节 电缆传输 第四节 分配网络
干线传输系统是有线电视的重要组成部分，位于前端和用 户分配系统之间，其作用是将前端输出的各种信号稳定而且 不失真地传输至用户分配系统。干线传输的传输媒介主要包 括：光缆和微波、电缆、。大多数有线电视系统并不只单独 使用一种传输媒介，而是多种传输媒介混合使用，例如光缆 和电缆混合传输、微波和电缆混合传输等。
一. AML和MMDS系统的特点
AML和MMDS系统各自的特点与区别如表5-5所示。
项目
AML
频率范围（GHz）
12.7～13.25
带宽（容量）
550MHz（PAL 制 59 个频道）
天线辐射
多点定向，即点对点（或多点）定向传
输
传输方向
双向传输
成本及性能 成本高，系统功能复杂，性能指标较高，
可达到光缆传输的质量
（6）最小弯曲半径 铺设电缆时，若电缆某处弯曲程度太大或被挤压变形， 特性阻抗就会变得不均匀，造成该处的驻波比增大，产生反射，收视效果 变差甚至影响收看。
（7）防水、防潮性能 水分会使电缆的损耗急剧增大，对电缆有非常不利 的影响。护套虽然能防止水通过，却不能防止水蒸气通过。因此，同轴电 缆要长期使用，防水、防潮性能尤为重要。
第一节 光缆传输
光导纤维——光缆作为一种新型先进的传输媒质，自从 问世以来，在通信和电视传输方面得到了广泛的应用，出现 了有线传输的新局面。随着光纤传输技术的发展与成熟，近 年来我国许多大中城市已经开通或正在规划建设光缆电缆混 合网。采用光缆CATV系统，可充分利用光纤传输具有的宽 带、抗干扰和高保真等特性，有利于实现通信、计算机和有 线电视的三位一体，使未来的有线电视能融合于信息高速公 路中。因此，用光纤作为传输媒质，建设宽带光缆网，发展 数字有线电视是有线电视必然的发展方向。
聚乙烯
派百度文库特性
符号
含义
P
屏蔽
Z
综合
随着新技术和新材料的应用，新型电缆代号可能会超出表中所列含义。 有线电视系统中使用的射频同轴电缆，芯线绝缘外径分为4.80mm、 7.25mm、9.00mm、11.50mm、13.00mm、15.00mm和17.30mm等几种，我 国用5、7、9、12、13、15和17等数字来表示
四. MMDS系统
MMDS系统的传输方式是点对面，用于支线、分支线。可接小型分 配网络，如一幢楼、集体住宅区等；也可以是单个用户。它适用于大城 市及不允许或不便铺设有线传输媒质的城市，具有安装维护方便，投资 少，见效快的特点。MMDS系统如图5-34所示。
MMDS系统的发射天线为全方向性的，为了扩大覆盖范围，天线应 尽量架设得高一些。各个用户或住宅楼使用接收天线及相应设备将信号 接收下来并转换到电视机能够接收的有线电视频段，然后通过分配网络 送至用户终端，也可直接与电视机相连接。
按照光传输模式的不同，光纤可分为多模光纤和单模光 纤。光在光纤介质中传播，它的电磁场在光纤中将按一定的 方式分布，这种分布方式称为模式。多模光纤是指允许多种 电磁场分布方式同时存在的光纤，按其折射率分布可分为两 类，即阶跃折射率分布光纤和渐变折射率分布光纤。单模光 纤是指只允许一种电磁场分布方式存在的光纤。
MMDS 2.5～2.7 200MHz（PAL 制 23 个频道） 全方向性，即点对面传输
只能单向传输 投资少，成本低，系统简单
用途
点对点（或多点）传输，用作主干线， 点对面传输，不适于作为主干线，只能
适用于大型区域联网
作为支线、分支线，通常接小型电缆分
配网络，也可直接入户
三.AML系统
AML系统的传输方式是点对点（或多点）的定向传输，用于 主干线。典型的AML系统如图5-33所示。
此外，还可按照工作频率范围分为全频道型、5～550MHz带宽型、5～ 750MHz带宽型和1GHz宽带型，1GHz宽带型具有双向传输功能，适用于 有线电视宽带综合业务；按照能否通过50Hz电源电流分为过电流型和不 过电流型，若干线放大器通过电缆馈电(一般为40～60V，50Hz)，则要求 安装在电流通路中的分配器为过电流型；按照分配器盒体结构分为塑料 型、金属型、压铸型、密封防水型等。 分配器的图示符号如图5-3所示，通常有两种表示符号，在技术文献中 都可以使用
（3）抗干扰性能强 由于光纤的基本成分是石英，为非导体，它不受 电磁场干扰，雷电、高压电也不会侵入而产生触电或毁坏设备等事故。 同时，光纤抗化学腐蚀能力强，安全可靠。
（4）保真度高 光纤传输通常不需要中继站（或中继站极少），不会 引入非线性失真，使信号传输质量大大提高。同时，光纤中传输的信 号不易泄漏，保密性好。
3. 性能参数
（1）特性阻抗 特性阻抗是指在同轴电缆终端匹配的情况下，电缆上 任意点电压与电流的比值，通常与内、外导体直径和绝缘材料的相对 介电常数有关。有线电视系统中同轴电缆的标准特性阻抗为75Ω。
（2）衰减常数 衰减常数(α)定义为单位长度(如100m)电缆对信号衰减 的分贝数。
（3）温度系数 温度系数表示温度变化对电缆损耗值的影响。通常温 度增加，电缆损耗增大；温度降低，电缆损耗减小。
微波最早被用来传送电话、电报、传真和电视节目，并通过微波中 继站构成了覆盖全国大部分地区的微波传输网络。最初的微波电视信号 采用调频方式，占用频带宽，一般仅传送1～2个频道信号。
为了能够收看到距离较远、套数更多的电视节目，在20世纪60年代 末国外开始将微波技术应用于有线电视系统，国内的有线电视微波系统 在近几年也得到了迅速的发展。与同轴电缆和光缆传输相比较，微波传 输具有以下一些优点： 1）微波传输适用于地形较复杂（如需跨过河流、山谷）以及建筑物和 街道的分布使铺设电缆光缆较为困难的地区。另外，利用微波可跳过面 积较大的无居民区，以避免铺设没有收入的传输线路，造成不必要的浪 费。 2）由于不需要铺设大量的有线传输媒质，微波传输的建造费用少，建 网时间短，维护方便。而在50km视距范围内，微波传输是相当稳定的。 因此，在传输距离较远时，微波传输具有较高的性能价格比。
第四节 电缆传输
一.射频同轴电缆
1.结构 射频同轴电缆由内导体、绝缘体、外导体(屏蔽层)和护
套(保护层)四部分组成，绝缘体使内、外导体绝缘且保持轴 心重合。如图
2.型号 射频同轴电缆的种类和规格很多，我国对同轴电缆的型号
与规格实行了统一的命名，具体编制方法如图
型号命名通常由四部分组成：第一部分用英文字母表示，分别表示同轴 电缆的分类代号、绝缘材料、护套材料和派生特性，具体含义见表5-1
（4）屏蔽性能 电缆的屏蔽性能是一项重要的指标。屏蔽性能好，不 仅可防止周围环境中的电磁干扰影响本系统，也可防止电缆的传输信 号泄漏而干扰其它设备。金属管状的外导体具有最好的屏蔽性能，双 层铝塑带和金属网外导体也可取得较满意的屏蔽效果。
（5）回路电阻 回路电阻定义为单位长度(如1km)内导体与外导体形成的 回路的电阻值(以Ω/km表示)。
多模光纤的制造、耦合、连接都比较容易，但由于存在 多种模式传输，色散现象较为严重，进而使传输频带变窄， 传播性能较差，不适合有线电视系统使用。单模光纤的芯线 直径小，制造、耦合、连接都比较困难，但其频带宽，传输 性能好，适于大容量信息的传输，有线电视系统均采用单模 光纤。
色散是光纤传输中的另一重要指标，理论和实验证明： 不同波长或不同模式的光在光纤中传输时具有不同的 速度。在传输一定距离后，将相互散开，从而造成波 形失真。频带越宽，传输距离越远，波形失真越严重。 多模光纤的色散较严重，故限制了它的带宽。单模光 纤只传输一个模式，色散较小。1310nm波长的光理 论上为零色散，因而带宽很宽，在目前光纤传输中应 用最广。
3）微波传输的定向性较好，传输频率高，因此其抗天电干扰和工业干 扰的能力较强。 4）微波传输易于与前端和电缆分配网络接口。还可以传输加扰电视， 与付费电视相兼容。
当然，微波传输也有一些不足之处：微波传输有严格的频率管理， 选用微波传输方式应事先向当地无线电管理机构申请频率；微波传输容 易受雨、雪等气候现象干扰，易受障碍物阻挡。
（5）重量轻，铺设方便 光纤非常细，即使做成光缆也不粗，且比重 小，重量轻，便于铺设。
（6）来源丰富 光纤是由石英制成的，其主要成分为SiO2，是地壳 中含量最丰富的物质。随着光缆生产技术水平的提高，有望进一步降 低成本。
第二节 微波传输
微波一般是指波长从1m到1mm的电磁波，相应的频率范围是 0.3GHz～300GHz。
（8）老化 随着使用时间的推移，安装在室外的电缆会出现老化现象，各 项性能参数都要发生变化，其中电缆损耗特性变化很大，例如，三年后， 电缆损耗增加1.2倍，六年后增加1.5倍。因此，当使用时间较长，收视效 果变差时，可尝试更换安装在室外的电缆。
二. 常用无源器件
无源器件是指不需要供电的各类器件。有线电视系统中无源器件的应用 最广，使用量最大，主要包括分配器、分支器、衰减器和均衡器等。