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CATV基础知识讲座
2003-05-19 中国有线电视
王锡胜，王元挺
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。
1同轴电缆传输
1.1同轴电缆传输系统的构成
同轴电缆传输系统目前在国内外仍占有主要地位，图1是该系统的典型组成模式。它是由多级干线放大器级联，1级桥接放大器和2级分配放大器组成。
干线放大器大都采用压铸铝合金机盒安装在干线上，对信号进行放大，以补偿干线电缆的损耗，使传输线路进一步延伸。这类干线放大器应用于不同规模的CATV系统中应有不同的考虑。对于小型的CATV系统，一般为全频道传输，由于干线传输距离短，使用的放大器也不多，对放大器的主要技术要求是工作频率和最大输出电平。这类系统通常使用最大输出电平高的放大器，其动态范围大
，在传输中产生交互调失真的可能性就小，但要综合整个系统造价等因素合理选用，一般选用最大输出电平为110
dBμV即可。使用放大器时，应注意信噪比与电平的关系，需合理设置其输入输出电平。
对于中型的CATV系统，其干线半径为大于1 km，小于3
km的范围，一般为片区CATV系统联网。这种系统有单向和双向传输之分，综合系统的各种因素和造价等问题，干线大多采用300
MHz以下的通频带。由一个总前端通过干线把若干个中小系统连接在一起，此时每个中小型CATV系统为子系统，UHF信号的接收及传输由子系统独立完成。单向传输的系统可采用桥接放大器和带有全功率增益可调的干线放大器。而在双向传输系统中，干线放大器要用双向放大器和双向分波器与各子系统连接。上、下行信号采用频率分割方式，即上行信号在5~30
MHz频段传输，下行信号在95~300 MHz频段传输，且在一根同轴电缆上传输。
对于大型CATV系统，一般为大型工矿企业或中型城市的联网。由于干线上串接的放大器多，用户也多，因而系统的线路结构为树枝型，由各个子系统联网。整个系统可以单向传输，也可为双向传输，在国内大多采用单向传输。由于系统大、传输距离远，在干线传输中应尽量减小传输失真，也就是在保证信号电平的前提下，抑制信号中的交互调产物。在实际设计和调试中，要做好电缆的斜率补偿和温度补偿，稳定放大器的输入、输出电平，尤其是输出电平一定要控制在放大器的线性动态范围内。所以，要求一部分干线放大器采用具有输出电平稳定作用的ALC或具有AGC，ASC功能的放大器，以稳定干线的电平。
桥接放大器是干线放大器的派生品种。干线桥接放大器除放大干线中的信号外，还分出几路支线信号传输到用户分配系统。而桥接放大器则对干线中的信号不放大，仅对分出的几路信号进行放大并送到用户分配系统。
为了能带动更多的用户，在甚高频有线电视系统中可在支线上再串接2台分配放大器，在全频道系统中则只能串接1台分配放大器，分配放大器的输出可直接驱动用户分配网。
在电缆传输的有线电视系统中，从前端发出的射频电视信号是用同轴电缆传输给用户的。由于所传输的射频信号都在高频段，因而需要使用比较粗的同轴电缆以降低损耗，传输较远的距离。
对于同轴电缆传输系统，虽然国内外各种放大器的性能已达到相当高的水平，而且在减少同轴电缆衰减、减少温度系数、提高同轴电缆寿命等方面做了不少的工作，从而在同样的电长度下能传输更远的距离和提高系统的可靠性，但是由于同轴电缆传输系统离不开放大器和同轴电缆，系统本身存在一些难以克服的缺陷，不能无限制地级联干线放大器来增加传输的距离，因而，同轴电缆传输系统的发展受到了限制。
1.2有线电视传输用同轴电缆线
同轴电缆线性能的好坏，除直接影响到信号的传输质量外，还影响到系统规模的大小、寿命的长短和造价等。
1.2.1结构与特性
同轴电缆由同轴结构的内外导体构成
同轴电缆有一个用金属导体制成的内导体（芯）并外包绝缘物。绝缘物外面是用金属丝编织网或用金属箔制成的外导体（皮）。最外面用塑料护套或其他特种护套保护。由于其结构的关系，内外导体之间存在着分布电容（C）和电导（G），及分布电感（L）和导体电阻（R），其等效电路如图2(b)所示。高频信号电流在电缆中传输要受到R,G,L,C四个参量的共同作用，其特性阻抗Z0为：
Z0=Z/Y
其中，交流串联阻抗Z=R+jωL；交流并联导纳Y=G+jωC。
当同轴电缆为理想电缆时：R=0,G=0,此时，
L=（μ0μr/2π）lg(r2/r1)
C=ε0εr2π/lg(r2r1)
Z0=［1/(2π)］μ0μr/ε0εr·lg(r2/r1)
由上式可知，同轴电缆的特性（也称固有阻抗）与电缆本身的结构和所采用的材料性能μr,εr,r1,r2有关，而与频率无关。有线电视系统用的同轴电缆，各国都规定阻抗为75
Ω,所以使用时必须和电路阻抗相匹配，否则会引起电波的反射。
同轴电缆另一个特性参数是传播常数γ，它表明交流信号的传输特性，其表示式为：
γ=Z·Y=（R+jωL）（G+jωC）
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