第2章模擬有線電視技術基礎2.1有線電視技術的基礎知識2.2模擬有線電視網絡的基本組成2.3CATV網絡系統(tǒng)常用設備、器件、器材及部件介紹 2.1有線電視技術的基礎知識

2.1.1電視頻道的頻帶寬度

眾所周知，要使多套電視節(jié)目同時在空間或同一條電纜中傳送，必須將它們分別調制到不同頻率的高頻載波上，這樣電視接收機才能通過將高頻頭調諧到不同的頻率來實現(xiàn)每一套節(jié)目的正確接收。也就是說，不同的電視節(jié)目在傳送時必須被安排到一個個不同的“頻道”上。由于無線電頻率資源有限，不可能給一個電視頻道太寬的頻帶，因而地面電視廣播中視頻信號的調制都采用殘留邊帶調幅(VSB-AM)方式，而衛(wèi)星電視則采用調頻方式。讓我們回顧一下VSB-AM高頻電視信號的形成過程，如圖2-1所示。

所謂殘留邊帶調幅，即是用普通的雙邊帶調幅方式，把帶寬為6MHz的視頻信號調制到圖像載頻?v上，得到帶寬為12MHz的雙邊帶調幅信號，再讓該雙邊帶信號通過一個殘留邊帶濾波器，把下邊帶的絕大部分濾去，最后保留上邊帶的全部及下邊帶的少部分信號。同雙邊帶傳送相比，殘留邊帶傳送方式所占用的頻帶要小得多，只有上邊帶的6MHz，加上下邊帶的1.25MHz，共計7.25MHz。再加上給伴音信號留的0.5MHz的帶寬(伴音副載波的頻率為?v?+?6.5MHz)，一個頻道只需8MHz，因為把12MHz帶寬減少到了8MHz，所以可容納更多的頻道。當然，若采用單邊帶傳送，即把下邊帶全部去掉，則頻帶會更窄，也不會失去視頻信號中的任何信息，但這種方式失真大，對濾波器的要求高，技術上較困難。圖2-1VSB-AM高頻電視信號的形成示意圖2.1.2地面電視廣播的頻道配置

地面電視廣播能夠使用的無線電頻率主要有48.5～108MHz，167～223MHz，470～566MHz，606～958MHz四個頻段。我國規(guī)定的開路電視頻道的具體配置方案見表2-1。

從表2-1可以看出，我國原來規(guī)定的開路電視頻道一共有68個，但第5頻道與調頻廣播使用的頻段重疊，一般不再使用。目前，廣播電視實際使用的頻道只有47個(1～4，6～48)，其中每個頻道的帶寬都是8MHz，其頻率范圍由?v-1.25MHz到?v+6.75MHz，其中?v是圖像載波頻率，而伴音副載波頻率?a比圖像載波頻率高6.5MHz。表2-1中的1～12頻道屬于甚高頻(VHF)頻段，13～68頻道屬于特高頻(UHF)頻段。此外，還有專用于調頻廣播的頻段，其頻率范圍為87～108MHz。綜合開路電視與調頻廣播的頻率分布可知，在VHF頻段，可分成三個部分：

VⅠ頻段為1～4頻道，頻率范圍為48.5～84MHz，但3、4頻道之間有3.5MHz的頻率間隔(主要是為了避開電視中頻38MHz的二次諧波干擾)。在VⅢ頻段，有6～12頻道，頻率范圍為167～223MHz；調頻廣播則位于VⅠ和VⅢ之間。在UHF頻段，則分成兩個部分：UⅣ頻段為13～24頻道，頻率范圍為470～566MHz；UⅤ頻段為25～68頻道，頻率范圍為606～958MHz。所有這些頻道的序號都是連續(xù)排列的，但其中某些序號相鄰的頻道的頻率卻相差很多(如CH12與CH13)。這68個頻道的頻譜分布如圖2-2所示。圖2-2電視頻道的頻譜分布圖2.1.3有線電視系統(tǒng)的頻率劃分和頻道配置

早期的有線電視系統(tǒng)完全是地面開路電視的公共接收系統(tǒng)，因而當時的有線電視系統(tǒng)中采用的頻道配置方案也完全照搬了開路的頻道設置，這就是當時的所謂“全頻道系統(tǒng)”。隨著有線電視的發(fā)展，全頻道方案已經不能滿足要求，人們開始尋求一種更能體現(xiàn)有線電視特點的方案。在能體現(xiàn)有線電視特點的方案中，除需考慮到與開路電視的兼容，即把開路的頻道設置完整保留(稱為有線電視的標準頻道)外，還要開發(fā)利用有線電視獨有的可用頻道(稱為有線電視的增補頻道)。從圖2-2中可以看出，在調頻廣播與6頻道之間有59MHz的間隔，在12頻道與13頻道之間有247MHz的間隔，在24頻道與25頻道之間有40MHz的間隔。這些頻率被分配給郵電、軍事等通信部門(例如，我國尋呼機全國聯(lián)網與區(qū)域聯(lián)網的頻率為152.650MHz、151.350MHz及150.725MHz等)，開路電視信號不能采用，否則會造成電視與通信的互相干擾。由于有線電視系統(tǒng)是一個獨立的、封閉的系統(tǒng)，一般不會與通信造成互相干擾，因此可以采用這些頻率來擴展節(jié)目的套數(shù)，這就是有線電視系統(tǒng)中的增補頻道。在5頻道和6頻道之間，除調頻廣播外，還有59MHz的間隔，可以傳7套電視節(jié)目，我們選擇111～167MHz這個范圍，并分別命名為增補1頻道～增補7頻道；在12頻道和13頻道之間有247MHz的間隔，也可以增加30個增補頻道，分別命名為增補8頻道～增補37頻道；在24頻道和25頻道之間有40MHz的間隔，可以增加5個增補頻道，分別命名為增補38頻道～增補42頻道。這樣，對于單向有線電視系統(tǒng)而言，300MHz的鄰頻系統(tǒng)擁有28個頻道資源(12個標準頻道，16個增補頻道)，即如果系統(tǒng)的最高傳輸頻率為300MHz，則最多可以傳送28套模擬電視節(jié)目；450MHz的鄰頻系統(tǒng)擁有47個頻道資源(12個標準頻道，35個增補頻道)，或者說450MHz鄰頻系統(tǒng)的系統(tǒng)傳輸容量為47個頻道；同樣，550MHz鄰頻系統(tǒng)的系統(tǒng)容量為59個頻道(22個標準頻道，37個增補頻道)；750MHz鄰頻系統(tǒng)的系統(tǒng)容量為84個頻道(42個標準頻道，42個增補頻道)；862MHz鄰頻系統(tǒng)的容量為98個頻道(56個標準頻道，42個增補頻道)。在雙向有線電視系統(tǒng)中，由于同軸電纜分配網實現(xiàn)雙向傳輸時只能采用頻分復用的方式，因此系統(tǒng)中必須考慮上、下行頻率的分割問題。過去，為了確保下行的頻率資源得到充分利用，我們通常采用“低分割”方案，即5～30MHz上行，30～48.5MHz為過渡帶，48.5MHz以上全部用于下行傳輸，頻道資源可以得到最充分的利用。隨著有線電視綜合業(yè)務的逐漸開展，“低分割”方案的上行帶寬已經顯得越來越不夠，可能出現(xiàn)“信道擁塞”的情況；另外，上行信道在頻率低端嚴重的噪聲積累現(xiàn)象使該頻段的利用也受到了限制，進一步凸現(xiàn)了上行帶寬的不足。于是，雙向系統(tǒng)需要考慮采用上、下行頻率的“中分割”方案，才可能真正開展雙向業(yè)務。行標GY/T106-1999規(guī)定，上行頻率范圍為5～65MHz，過渡帶為65～87MHz，這樣，下行傳輸便只能從87MHz開始，原來的DS1～DS5頻道只好忍痛割愛了。因此，750MHz雙向系統(tǒng)所擁有的下行頻道資源實際上應為79個頻道(37個標準頻道，42個增補頻道)；862MHz的雙向系統(tǒng)所擁有的下行頻道資源實際上應為93個頻道(51個標準頻道，42個增補頻道)。詳細的頻率分割和頻道配置方案見表2-2和表2-3所示。2.1.4電磁波傳輸?shù)幕靖拍?/p>

1．電磁波的基本概念

無線電系統(tǒng)(例如廣播、通信、電視)都是利用電磁波來傳遞信息的。在廣播電視系統(tǒng)中，必須首先將視頻信號調制在高頻載波上，然后把調制后的高頻(射頻)電視信號放大，并通過發(fā)射天線轉換為電磁波輻射到空間，傳播到四面八方的電視用戶那里。當把高頻電流送入天線導體時，高頻電流在導體周圍產生變化的磁場，變化的電場和磁場便以饋電導體為中心，以周圍的空氣為媒介向遠處傳播，這種傳播具有波動特性，所以稱為電磁波。在自由空間里，電磁波的電場方向與磁場方向是互相垂直的，且朝著與電場和磁場都互相垂直的方向傳播。如圖2-3(a)所示，電磁波的電場方向為x軸，磁場方向為z軸，電磁波的傳播方向為負y軸，該圖進一步說明了電磁波傳播的基本原理。極化是電磁波的一個重要概念。電磁波在空間傳播時，電場矢量和磁場矢量在空間具有一定的取向，這種現(xiàn)象就稱為電磁波的極化。通常我們以電磁波的電場矢量的方向作為波的極化方向，在此方向上電場強度最大(在垂直于傳播方向的平面上，由電場矢量端點的軌跡呈線狀、圓形或橢圓形，極化可分為線極化、圓極化、橢圓極化)。在工程上，通常以大地作為參照標準平面，把電場方向與大地平面相平行的電磁波稱為水平極化波，如圖2-3(a)所示；把電場方向與大地平面相垂直的電磁波稱為垂直極化波，如圖2-3(b)所示。圖2-3電磁波的傳播及電磁波的極化電磁波在真空和大氣中的傳播速度近似于光速，即300000km/s。電磁波相鄰兩對應點(如同一相位的波腹)的空間距離為電磁波的波長，其速度v和波長λ之間的比值為電磁波的頻率f，三者之間的關系為因此，可以按波長和頻率對電磁波劃分波段，不同的波段，用途也不同。根據(jù)電磁波理論，只有當天線的幾何尺寸大到可以和電磁波波長相比擬時，天線才能有效地輻射電磁波。受實際天線尺寸的限制，電磁波發(fā)射必須提高到高頻頻段。

2.電磁波的波段劃分

隨著科技的發(fā)展，作為一種自然資源，電磁波的應用頻率范圍已十分寬廣。國際上把電磁波的整個頻率范圍劃分為許多波段，各波段的頻率范圍、對應的波長和波段名稱見表2-4。

3.電磁波的發(fā)射和接收

在廣播電視系統(tǒng)中，天線是實現(xiàn)高頻電流(或電壓)與電磁波相互轉換的裝置。天線可分為發(fā)射天線和接收天線。發(fā)射天線是將高頻電流(或電壓)轉換為電磁波并向空間傳播出去；接收天線則是將空間接收到的電磁波轉換成在傳輸線中傳輸?shù)母哳l電流(或電壓)。因此，無論發(fā)射天線還是接收天線，都屬于能量變換器，具有可逆性，即一副天線既可以作為發(fā)射天線使用，也可以作為接收天線使用，且參數(shù)保持不變。電磁波的極化方向取決于發(fā)射天線的放置方向。當發(fā)射天線平行于地面放置時，電磁波中的電場方向也平行于地面，所輻射的電磁波就是水平極化波；當發(fā)射天線垂直于地面放置時，電磁波中的電場方向也垂直于地面，所輻射的電磁波就是垂直極化波。因此，在接收端，為了接收到較強的電磁波，接收天線的放置方向必須與發(fā)射天線放置的方向一致。當電磁波為水平極化波時，接收天線應水平放置；當電磁波為垂直極化波時，接收天線應垂直放置。2.1.5高頻傳輸線的基本概念

1.傳輸線

傳輸線是有線傳輸電磁波的傳輸媒體。

CATV系統(tǒng)就是用同軸電纜等作為傳輸線，把各種設備、部件連接起來而構成的電視信號傳輸系統(tǒng)。CATV系統(tǒng)中傳輸?shù)氖歉哳l信號，它所采用的傳輸線是高頻傳輸線。高頻電磁波在自由空間傳播過程中，沿傳播途徑的分布具有波動性。同樣，高頻電磁波在傳輸線中傳播的過程中，當傳輸信號頻率較高，其波長可以與傳輸線的長度相比擬時，例如傳輸線的長度等于信號波長，或等于一個波長，則傳輸線就成為了“長線”，在某一瞬間的傳輸過程中，傳輸信號的電壓(電流)將沿線起伏分布，即呈現(xiàn)“波動狀態(tài)”。由于電壓(電流)起伏分布，也就是說傳輸線的特性參數(shù)需采用分布參數(shù)來描述，因此一般表示為分布電阻R、分布電感L、分布電容C和分布電導G。

在無限長的傳輸線中，這四個特性參數(shù)如果能保持處處相等，則這樣的傳輸線稱為均勻傳輸線。在這四個特性參數(shù)中，分布電感L、分布電容C表征傳輸線存儲磁能和電能的作用，分布電阻R、分布電導G表征傳輸線對所傳能量的損耗。對于分布電阻R、分布電導G引起能量損耗大而不能忽略的傳輸線，稱為有損傳輸線，而能量損耗可以忽略不計的傳輸線稱為無損傳輸線。在運用傳輸線的過程中，因其終端所接負載不同而呈現(xiàn)以下一些重要特性：

(1)所接負載等于傳輸線的特性阻抗，在無限長的傳輸線的任何一點的輸入阻抗Zi等于特性阻抗Zc，這時傳輸線只有入射波而無反射波，使傳輸呈行波狀態(tài)，輸入的能量全部為負載吸收。

(2)當傳輸線終端短路(稱為短路線)時，其輸入阻抗隨長度發(fā)生以下變化：

(3)當傳輸線終端開路(簡稱開路線)時，其情況與上述短路線情況相反。

(4)當傳輸線接任意負載時，其輸入阻抗Zi一般呈復數(shù)阻抗，在傳輸線上既有入射波又有反射波，兩個分量相疊加形成分布電壓(或電流)曲線。只有在電壓波峰或電壓波谷點，輸入阻抗Zi才呈現(xiàn)為純電阻。

2.阻抗匹配

我們知道，當信號源的內阻抗等于負載阻抗時，負載可獲得信號源最大功率值。這種情況稱之為阻抗匹配。阻抗匹配是實現(xiàn)信號源供給負載最大功率的條件。

高頻信號在傳輸線上是以波的方式傳播的，但阻抗匹配時，傳輸線上只有入射波而沒有反射波，此時電壓(電流)沿線分布為行波狀態(tài)。入射波在傳輸線各處的電壓幅度相等。2.1.6分貝比與電平的概念

1)分貝比

在有線電視系統(tǒng)和衛(wèi)星接收系統(tǒng)中，各點的電壓和功率相差很大。例如，從電視接收天線上得到功率的數(shù)量級可小到10-2μW，而高輸出放大器的輸出功率卻能達到104μW，兩者相差100萬倍，在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中，這個差別甚至可以達到100億倍。這樣大的差別，要用乘除法來計算其中某一級的增益、衰減等很不方便。為了簡化這種運算，人們采用分貝比來表示系統(tǒng)中兩個功率(或電壓)大小的區(qū)別，這不僅簡化了數(shù)字表示方法，而且原來需要用乘除法的地方改為加減法來計算，用起來非常方便。設某四端網絡的輸入功率為P1，輸入電壓為U1，輸入阻抗為Z1，輸出功率為P2，輸出電壓為U2，輸出阻抗為Z2，如圖2-4所示。圖2-4四端網絡示意圖這時，輸出、輸入功率比P2/P1可能是一個很大的數(shù)(例如1000000)，電壓比就更大了(為1000000000000)，使用起來很不方便。若將這個功率比取對數(shù)，變?yōu)閘g(P2/P1)，則為一個較小的數(shù)6，顯然要方便得多。人們定義這個對數(shù)的單位為貝爾，于是，可以說該四端網絡的功率增益為6貝爾。但在實際中發(fā)現(xiàn)，貝爾這個單位太大，例如當功率比為2時，用對數(shù)來表示的增益僅為0.3貝爾，使用起來也不方便。因此，就把貝爾的十分之一作為一個新的實用單位，稱之為分貝(用dB來表示)。

兩個功率P2和P1的分貝比定義為其單位用分貝(dB)來表示。利用分貝比可以表示有線電視系統(tǒng)的增益、衰減、交調比、互調比、載噪比等。例如，功率放大倍數(shù)為10000的放大器的增益，用分貝比來表示為將一個功率P1均分成兩份的理想分配器，則每一路輸出功率為P1/2，用分貝比來表示，該分配器的衰減為因為有線電視系統(tǒng)的輸入、輸出阻抗都為75Ω，Z2?=?Z1，利用公式所以電壓比可用分貝比表示為

2)電平

當需要表示系統(tǒng)中的一個功率(或電壓)時，不能用分貝比，而可利用電平來表示。

系統(tǒng)中某一點的電平是指該點的功率(或電壓)對某一基準功率(或基準電壓)的分貝比，即顯然，基準功率(即P=P0)的電平為零。對同一個功率，選用不同基準功率P0(或基準電壓U0)時所得電平數(shù)值不同，故后面要加上不同的單位。若以1W為基準功率，則功率為P時對應的電平為10lg(P/1W)，單位記為分貝瓦(dBW)。例如功率為1W時，電平為0dBW；功率為100W時，電平為20dBW；功率為100mW時，對應的電平為已知系統(tǒng)中某點的電壓，也可用dBW來表示該點的電平。例如某輸入端的電壓為100mV，系統(tǒng)的輸入阻抗為75Ω，則其輸入功率為對應的電平為若以1mW為基準功率，則功率為P時對應的電平為10lg(P/1mW)，單位記為分貝毫瓦(dBm)。例如功率P為1W時，電平為30dBm；功率為1mW時，電平為0dBm；功率為1μW時，電平為-30dBm；電壓為1mV時，對應的功率為對應的電平為若以1mV作為基準電壓，則電壓為U時對應的電平為20lg(U/1mV)，單位記為分貝毫伏(dBmV)。例如電壓為1V時，對應的電平為60dBmV；電壓為1μV時，對應的電平為-60dBmV；功率為1mW時，電壓為對應的電平為若以1μV為基準電壓，則電壓為U時對應的電平為20lg(U/1μV)，單位記為分貝微伏(dBμV)。例如電壓為1mV時，電平為60dBμV；電壓為100mV時，電平為100dBμV；功率為1mW時，電壓為對應的電平為電平的四個單位dBW、dBm、dBmV、dBμV之間有一定的換算關系。表2-5所示為左邊的原單位變換為上邊的新單位時需要增加的數(shù)值。

利用表2-5可以方便地把電平由一種單位轉換為另一種單位。例如要把115dBμV轉換為其他單位表示，可利用表中最后一行：轉換為dBW時用第一列數(shù)?-138.75，即用原來的數(shù)加?-138.75，得?-23.75，說明115dBμV相當于-23.75dBW。類似地，115dBμV相當于115-108.75=6.25dBm，相當于115-60=55dBmV。若把dBmV轉換為其他單位，則應用第三行；若把dBm轉換為其他單位，則應用第二行；若把dBW轉換為其他單位，則應用第一行。2.2模擬有線電視網絡的基本組成

2.2.1概述

有線電視系統(tǒng)是一個復雜的完整體系，它由各種各樣的具體設備和器件按一定的方式組合而成。從功能上來說，任何有線電視系統(tǒng)無論其規(guī)模大小如何、繁簡程度怎樣，都可抽象成如圖2-5所示的物理模型，也就是說，任何有線電視系統(tǒng)均可視為由信號源、前端、傳輸系統(tǒng)、用戶分配網四個部分(或稱四個功能模塊)組成。圖2-5有線電視系統(tǒng)的物理模型圖2-5中，信號源是指提供系統(tǒng)所需各類優(yōu)質信號的各種設備；前端則是系統(tǒng)的信號處理中心，它將信號源輸出的各類信號分別進行處理，并最終混合成一路復合射頻信號提供給傳輸系統(tǒng)；傳輸系統(tǒng)將前端產生的復合信號進行優(yōu)質、穩(wěn)定的遠距離傳輸；用戶分配網則準確高效地將傳輸信號分送到千家萬戶。有線電視系統(tǒng)有多種分類方法，按用戶數(shù)量可分為A類系統(tǒng)(10萬戶以上的系統(tǒng))、B類系統(tǒng)(2000～10000戶的系統(tǒng))和C類系統(tǒng)(300～2000戶)，300戶以下屬小型系統(tǒng)；按干線傳輸方式可分為全電纜系統(tǒng)、光纜與電纜混合系統(tǒng)、微波與電纜混合系統(tǒng)、衛(wèi)星電視分配系統(tǒng)等；按照是否利用相鄰頻道，可分為非鄰頻傳輸系統(tǒng)與鄰頻傳輸系統(tǒng)，其中，非鄰頻傳輸系統(tǒng)可按工作頻段分為VHF系統(tǒng)、UHF系統(tǒng)和全頻道系統(tǒng)，鄰頻傳輸系統(tǒng)按最高工作頻率又可分為300MHz系統(tǒng)、450MHz系統(tǒng)、550MHz系統(tǒng)、750MHz系統(tǒng)、1000MHz系統(tǒng)等。此外，還有單向系統(tǒng)與雙向系統(tǒng)之分。2.2.2傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的基本組成

一般來說，不同的系統(tǒng)在具體的組成上差異很大，主要取決于系統(tǒng)規(guī)模的大小、節(jié)目套數(shù)的多少、功能應用的情況等諸多因素。為了幫助讀者建立起系統(tǒng)的整體概念并獲得直觀的認識，下面以圖2-6所示的傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的基本組成進行討論。圖2-6傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的基本組成

1)信號源

傳統(tǒng)有線電視系統(tǒng)的節(jié)目來源通常包括多個衛(wèi)星轉發(fā)的衛(wèi)星電視信號、當?shù)仉娨暸_發(fā)送的開路電視信號、當?shù)匚⒉ㄕ景l(fā)射的微波電視信號、其他有線電視網通過某種方式傳輸過來的電視信號、自辦電視節(jié)目、自辦或轉播的視/音頻節(jié)目等，接收或產生這些節(jié)目信號的設備共同組成了系統(tǒng)的信號源部分。這些設備包括：

(1)用于開路廣播電視接收的高增益接收天線(通常是多單元強方向性的八木天線)。為了接收中央、省、地、市臺向空中發(fā)射的廣播電視節(jié)目，有線電視臺必須有高質量的電視接收天線和調頻廣播接收天線。一般說來，在接收VHF頻段的電視節(jié)目時，要采用單頻道天線，即一副天線只接收一個頻道的節(jié)目；在接收調頻廣播和UHF頻段的電視節(jié)目時，則可采用頻段天線，即由一副天線接收頻率相差不大的幾個頻道的節(jié)目。要注意天線的質量和安裝天線的位置，以及天線同電纜的匹配連接，對電視臺較遠、信號較弱的頻道，需要在天線桿上加裝天線放大器，對所接收的信號進行預放大，以改善系統(tǒng)的載噪比指標。對那些信號很弱、干擾較強的頻道，則可由幾副天線組成天線陣，以進一步提高天線的增益和方向性。

(2)用于衛(wèi)星電視接收的衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)。為了接收中央電視臺和部分省級電視臺通過衛(wèi)星轉發(fā)的電視節(jié)目以及中央人民廣播電臺通過衛(wèi)星轉發(fā)的調頻廣播節(jié)目，有線電視臺必須要有口徑為3～6m的拋物面衛(wèi)星電視接收天線以及相應的饋源、高頻頭、衛(wèi)星接收機等設備。一般說來，接收一個衛(wèi)星的節(jié)目需要有一到兩副拋物面天線、一至四個高頻頭(四個高頻頭分別用于接收C波段和Ku波段兩種不同極化方式的節(jié)目)、若干個功分器和衛(wèi)星接收機。衛(wèi)星接收機的數(shù)量應大于所接收頻道的數(shù)量，以保證一個頻道有一臺衛(wèi)星接收機，并留有一定的備份。衛(wèi)星接收機的類型主要有模擬接收機(FM)、數(shù)字接收機(DVB-S)和數(shù)字解擾專用接收機(用于中央電視臺等加擾節(jié)目)。

(3)用于自辦電視節(jié)目的自動播出系統(tǒng)，包括多臺攝像機、電影電視設備、DVD播放設備、字幕機、切換矩陣、自動播出控制系統(tǒng)以及演播室、轉播車等。

(4)用于接收其他有線網傳送信號的相應設備，具體組成取決于傳送方式。如采用微波(AML)，則需要微波接收天線和下變頻器；如采用AM光纖，則需要光纖接收機；而如果采用數(shù)字光纖傳送，則除了光纖接收機外，還需要有將相應數(shù)字信號轉化為模擬視、音頻信號的專門設備。

(5)用于微波電視信號接收的微波接收天線和微波接收機，用于接收FM廣播節(jié)目的天線、接收機和用于自辦FM節(jié)目的立體聲放音設備、播出控制設備。

2)前端

前端是位于信號源和干線傳輸系統(tǒng)之間的設備組合。其任務是把從信號源送來的信號進行濾波、變頻、放大、調制、混合等，使其適合在干線傳輸系統(tǒng)中進行傳輸。例如，對于當?shù)貜娦盘栯娨暸_發(fā)出的信號，一般要經過頻率變換，把該頻道的節(jié)目轉換成其他頻道，在線路中傳輸，以避免空中強信號直接竄入用戶電視機而出現(xiàn)重影干擾。在VHF系統(tǒng)中，也需要把天線上接收到的UHF信號轉換成VHF的標準頻道或增補頻道，以免傳輸時信號損失太大。從衛(wèi)星接收機、微波接收機輸出的視頻、音頻信號，以及自辦廣播電視節(jié)目中產生的視頻、音頻信號，還需要進行調制，使其變?yōu)楦哳l信號，才能進入混合器，使各個不同的節(jié)目互不干擾地在線路中傳送。在鄰頻傳輸系統(tǒng)中，還應采用高質量的頻道處理器來處理要傳輸?shù)男盘?，以避免相鄰頻道的干擾等。大型有線電視系統(tǒng)的前端不止一個，其中直接與系統(tǒng)干線或與作干線用的短距離傳輸線路相連的前端稱為本地前端(相當于主前端)；經過長距離地面或衛(wèi)星傳輸把信號傳遞給本地前端的前端稱為遠地前端(相當于本地前端的信號源前端)；設置于服務區(qū)域的中心，其輸入來自本地前端及其他可能信號源的輔助前端，稱為中心前端(相當于分前端)。一般說來，一個有線電視系統(tǒng)只有一個本地前端，但卻可能有多個遠地前端和多個中心前端。在本地前端中采用的鄰頻前端主要有兩種類型。一是頻道處理器型，即把電視接收天線收到的開路電視信號先下變頻至圖像載頻為38MHz、伴音載頻為31.5MHz的中頻信號，然后經過中頻處理器對信號進行處理，使之適合鄰頻傳輸?shù)囊?，最后經過一個上變頻器，把經過處理的中頻信號變?yōu)樗獋鬏數(shù)母哳l信號。另一種類型是調制器型，即把天線收到的開路信號通過一個解調器變成視頻和音頻信號，再經過一個調制器變成中頻信號，經過中頻處理和上變頻變?yōu)楦哳l信號輸出。這種方式的特點是前端的輸出設備采用清一色的調制器，設備的一致性較好，便于定貨、調試等。此時對開路信號的處理需要加裝電視解調器，當采用標準解調器時，可采用視頻處理技術來提高信號質量，使輸出的視頻、音頻信號都是高質量的，與演播室質量相類似。但標準解調器的成本太高，若采用普通解調器，在解調過程中難免對信號質量產生損傷。在價格相同的情況下，調制器方式得到的信號質量比頻道處理器型要稍差一些。

3)干線傳輸系統(tǒng)

干線傳輸系統(tǒng)的任務是把前端輸出的高頻復合電視信號優(yōu)質、穩(wěn)定地傳輸給用戶分配網。其傳輸方式主要有光纖、微波和同軸電纜三種。

光纖傳輸是通過光發(fā)射機把高頻電視信號轉換至紅外光波段，使其沿光導纖維傳輸，到接收端后，再通過光接收機把紅外波段的光變回高頻電視信號。光纖傳輸具有頻帶很寬(好的單模光纖帶寬可達10GHz以上，因而可容納更多的電視頻道)、損耗極低(例如1.55μm波長的光纖傳輸1km的損耗僅為0.2dB)、抗干擾能力強、保真度高、性能穩(wěn)定可靠等突出的優(yōu)點。前幾年，由于激光器和光導纖維的價格較貴，使光纖傳輸?shù)膽檬艿较拗?。隨著技術的進步，光纖傳輸設備的成本不斷降低，當干線傳輸距離大于3km時，光纖的成本反而比電纜干線要低。故在干線傳輸距離大于3km的系統(tǒng)中，在傳輸方式上應首選光纖傳輸。微波傳輸是把高頻電視信號的頻率變到幾GHz到幾十GHz的微波頻段，或直接把電視信號調制到微波載波上，定向或全方位向服務區(qū)發(fā)射，在接收端再把它變回高頻電視信號，送入用戶分配網。微波傳輸方式不需要架設電纜、光纜，只需安裝微波發(fā)射機、微波接收機及收、發(fā)天線即可，因而施工簡單、成本低、工期短、收效快，而且更改線路容易，所傳輸信號質量也較高。其缺點是容易受建筑物的阻擋和反射，產生陰影區(qū)或形成重影。由于雨、雪、霧等對微波信號有較大的衰減，因而給多雨、多霧、多雪地區(qū)的應用帶來了不便。電纜傳輸是技術最簡單的一種干線傳輸方式，具有成本較低、設備可靠、安裝方便等優(yōu)點。但因為電纜對信號電平損失較大，每隔幾百米就要安裝一臺放大器，所以會引入較多的噪聲和非線性失真，使信號質量受到嚴重影響。過去的有線電視系統(tǒng)幾乎都采用同軸電纜傳輸，而現(xiàn)在一般只在較小系統(tǒng)或大系統(tǒng)中靠近用戶分配系統(tǒng)的最后幾公里中使用。

4)用戶分配網

用戶分配網的任務是把有線電視信號高效而合理地分送到戶。它一般是由分配放大器、延長放大器、分配器、分支器、用戶終端盒(也稱系統(tǒng)輸出口)以及連接它們的分支線、用戶線等組成的。分支線和用戶線通常采用較細的同軸電纜，以降低成本和便于施工。分配器和分支器是用來把信號分配給各條支線和各個用戶的無源器件，要求有較好的相互隔離、較寬的工作頻帶和較小的信號損失，以使用戶能共同收看、互不影響并獲得合適的輸出電平。分配放大器和延長放大器的任務是補償分配網中的信號損失，以帶動更多的用戶。與干線放大器在中等電平下工作不同，分配放大器和延長放大器通常在高電平下工作，輸出電平多在100dBμV以上。2.3CATV網絡系統(tǒng)常用設備、器件、器材及部件介紹

2.3.1接收天線的介紹

接收天線是CATV信號系統(tǒng)的大門，它的作用是接收預定空間的電磁波能量，并將其轉變成高頻電流，經饋線傳輸給接收設備。

1)開路電視接收天線

開路電視接收天線的種類很多，按其接收頻率的不同可分為三類：甚高頻接收天線(1～12頻道)、超高頻接收天線(13～68頻道)和全頻道接收天線(1～68頻道)。按此劃分，常見天線的種類還可以細分為單頻道接收天線、分頻段接收天線、全頻段天線和組合天線(也稱復合天線)等。

常見開路電視接收天線的外形如圖2-7所示。圖2-7常見開路電視接收天線的外形圖單頻道接收天線又稱專用頻道天線，適合于中、近程距離接收。它具有增益高、方向性強、電壓駐波比好等優(yōu)點，并且可以針對每一個頻道選擇場強電平高、傳播電波方向好的地方來設置。所以，目前CATV系統(tǒng)中普遍采用此種接收天線。

分頻段接收天線一般分為甚高頻低頻段(1～5頻道)、甚高頻高頻段(6～12頻道)以及特高頻段接收天線。它兼顧接收幾個頻道的信號，頻帶較寬，電氣性能參數(shù)不如單頻道接收天線好。由于UHF頻段頻率很高，接收天線目前多采用20單元或50單元的八木天線。其他結構形式，如對數(shù)周期天線、環(huán)形天線、魚骨天線等用得較少。為了提高接收圖像的質量，可根據(jù)接收電波的情況把甚高頻的低頻段和高頻段接收天線組合在一起，或把甚高頻低(高)頻段天線和頻道專用接收天線組合在一起，并與饋線和同軸電纜及混合器連接，就可用于全頻道的接收，這種天線稱為組合天線。組合天線仍能充分發(fā)揮頻段專用天線的特性，所以比全頻道天線的性能更好，尤其是大大改善了低頻段的性能，因而最適于用作有線電視系統(tǒng)的接收天線。

天線放大器連接天線輸出口，是一種低噪聲放大器。其作用是放大微弱高頻信號，提高天線輸出端的信噪比。因此，天線放大器與天線匹配是很重要的。匹配有阻抗匹配和噪聲匹配兩種狀態(tài)。阻抗匹配可獲得最大信號功率輸出，同時能減少因失配而產生的圖像重影。噪聲匹配可獲得最小噪聲功率、提高載噪比C/N。天線放大器的主要技術指標包括工作頻率范圍、增益、噪聲系數(shù)、頻道內增益幅度的平坦度、輸入和輸出阻抗、輸入和輸出電平、交擾調制等。那么、在共用天線電視系統(tǒng)中，應選用什么樣的天線呢?這要視具體情況，根據(jù)接收頻道、場強和電波傳輸方向來選擇合適的天線。通常VHF頻段在強場強區(qū)，中小規(guī)模的CATV系統(tǒng)可以使用單頻道接收天線；UHF頻段一般采用超高頻頻段天線；在弱場強區(qū)，可以采用組合天線；在干擾嚴重和因反射波引起重影的地方，除需選擇單頻道天線外，在特殊的頻道可設置輸入濾波器，以消除干擾，或采用抗重影天線消除重影。在電纜電視系統(tǒng)中，原則上不要使用寬頻帶天線。因為要兼顧較寬的頻帶，其性能指標不可能太好，而且?guī)讉€發(fā)射臺很難都在一個方向上，所以很難使每個頻道都獲得滿意的效果；同時，共用一副天線帶來的多頻道信號在放大器中的相互干擾在技術上也不好解決。在某些特殊的場合，也可以使用組合天線、抗重影天線、對數(shù)周期天線等。目前，CATV電視系統(tǒng)中大都采用八木天線及其組合天線，只要選用恰當，基本能滿足系統(tǒng)對廣播電視信號的接收要求。電纜電視系統(tǒng)中使用的接收天線與一般家庭使用的接收天線沒有本質的區(qū)別，只不過在電氣性能、材料、質量、機械強度、抗風、防雷保護等方面，比家庭使用的天線要求更高些。系統(tǒng)中選用的天線一般應滿足以下要求：

(1)有較高的增益，以提高系統(tǒng)的接收效果。

(2)有較好的方向性，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

(3)有良好的匹配特性，天線的阻抗與傳輸線阻抗基本相等。

天線豎桿、支臂、支架一般用耐腐蝕的鋼材或鋁鍍鎳、黃銅鍍鎳；振子管的末端要封閉，以防浸水；饋電部分為完全密封的防水型；天線、螺釘、螺栓等也都應針對鹽霧、風雪和其他化學公害而采取耐腐蝕性處理。

天線豎桿應安裝避雷針，其避雷針高度應能保護天線振子。天線豎桿及相關建筑物應按第二類建筑物防雷要求統(tǒng)一設計防雷系統(tǒng)，具體指標應符合《建筑防雷設計規(guī)范》的規(guī)定。

2)?MMDS接收天線

現(xiàn)在我國很多地區(qū)都建成了自己的MMDS系統(tǒng)，使用效果很好。微波信號經接收天線和下變頻器輸出的電視標準頻道信號和增補頻道信號，可以直接送入電視機供用戶收看，也可以直接送入前端混合器，還可以經過鄰頻處理后，分頻道送入前端混合器。

MMDS接收天線主要由下變頻器及其供電電源、接收天線和饋源組成，如圖2-8所示。下變頻器將2500～2700MHz信號下變頻(群變頻)至有線電視標準頻道(U、CATV增補頻道)，然后送往CATV前端，或者用家庭電視機直接收看。通常，下變頻器有多種本振頻率的型號供選擇。圖2-8MMDS接收天線的外形圖例如，接收頻率范圍為2500～2684MHz的條件下，當本振頻率為2277MHz時，其輸出頻率為223～407MHz；當本振頻率為1894MHz時，其輸出頻率為606～790MHz(DS25～DS47)。采用哪種本振頻率的下變頻器，由頻率配置規(guī)劃來確定。下變頻器一般都是密封在接收天線的下端，和接收天線一起安裝在戶外，以減小連接電纜損耗。因此，除要求下變頻器噪聲系數(shù)低、動態(tài)范圍大、對干擾信號有良好的抑制作用外，還要求其能在高溫、低溫、風、雨等環(huán)境下正常工作。接收天線一般采用小型定向天線，如矩形拋物面天線或八木天線。為了保證在視距以內，接收天線架設高度應為15～25m，其增益有15dB、18dB、21dB、24dB等多種，可根據(jù)離發(fā)射天線的遠近來選擇。接收天線的前后比應大于20dB，交叉極化率大于22dB，波束寬度為25°?就可以了。

微波接收天線(例如骨架半拋物面天線)的焦點處裝有一個饋源，通過一條短電纜連接到下變頻器。饋源和下變頻器是分開的，叫做分體式下變頻器；有些饋源和下變頻器合在一起，叫做一體式下變頻器。下變頻器自身不帶電源，它安裝在室外，由置于室內的供電電源提供12V左右的工作電壓。

3)衛(wèi)星電視接收天線

衛(wèi)星電視接收天線一般都采用拋物面天線。其基本結構如圖2-9所示。圖2-9衛(wèi)星電視接收天線的外形圖目前，我國的衛(wèi)星電視廣播業(yè)務只與C波段(3.7～4.2GHz)和Ku波段(11.7～12.7GHz)有關。為了避免衛(wèi)星電視廣播對C波段地面通信的干擾，衛(wèi)星轉發(fā)器的功率不允許做得太大(一般為8～16W)。由于電波到達地面的等效輻射功率較低，地面接收必須采用直徑為幾米的大口徑拋物面天線和高靈敏度的衛(wèi)星接收機，因此C波段衛(wèi)星只能供地面收轉電視用。Ku波段被規(guī)定為與地面廣播和移動通信業(yè)務共用，但衛(wèi)星廣播可以優(yōu)先使用。由于Ku波段頻率高，轉發(fā)器功率可做到幾百瓦，到達地面的信號強度比C波段的強許多，因此，地面接收天線的直徑可做到1m以下，衛(wèi)星接收機的生產難度也大為降低。所以，Ku波段適用于衛(wèi)星直播的個體接收。常見的拋物面天線有單反射器拋物面天線和雙反射器拋物面天線兩種。

(1)單反射器拋物面天線又稱前饋拋物面天線，由拋物面反射器和饋源(亦稱初級輻射器)組成，如圖2-10所示。

拋物面反射器的幾何形狀是按特定的拋物線繞軸線旋轉而成的旋轉拋物面的一部分，按此形狀制成金屬反射面，用來截獲和會聚電波能量。而饋源置于拋物面焦點F上，當衛(wèi)星下行的電磁波(平面波)到達反射面后，經過一次反射(球面波)會聚于焦點F上，饋源便將進入的電磁波經極化轉換后，高效率地傳輸?shù)教炀€高頻頭的低噪聲放大器的輸入端。顯然，拋物面口徑(孔徑)越大，則截獲、會聚電磁波的能力越強，天線增益也就越高。圖2-10單反射器拋物面天線

(2)雙反射器拋物面天線又稱后饋拋物面天線，由拋物面形的主反射面、雙曲面形的副反射面、饋源(銷釘)移相器和圓矩波導變換器組成，如圖2-11所示。在結構上應使副反射面的虛焦點與主反射面的焦點O1相重合，而饋源的相位中心應與副反射面的另一焦點O2重合，且三者應在同一軸線上。這時接收來自衛(wèi)星的電波經由主反射面反射到副反射面，然后又經副反射面再次反射會聚于饋源喇叭的相位中心，最后傳輸?shù)浇邮赵O備的輸入端。圖2-11雙反射器拋物面天線簡易衛(wèi)星電視地面接收站都使用前饋天線。前饋天線的效率雖然稍低于后饋天線，但由于造價低，因而得到廣泛的使用。

若從天線反射器的結構形式區(qū)分，天線又有板狀和網狀的區(qū)別。一般來說，板狀比網狀的效率高約30%。但板狀的造價要比網狀的高出5～6倍，而且其由于風阻大、重量大，不易裝在樓頂，必須另建基礎，且不能調整，因此以選用合金鋁骨架結構、鋁沖拉網的網狀天線為好。衛(wèi)星電視接收天線的主要技術指標有：

(1)天線增益。增大天線直徑可以提高增益，要盡量提高天線效率，減小饋線傳輸損耗。

(2)旁瓣電平。要求天線旁瓣電平要低。

(3)噪聲溫度。國家標準規(guī)定，口徑為3～4m的天線(優(yōu)等品)，當仰角為10°時，天線分系統(tǒng)的噪聲溫度應不大于33℃；仰角為20°時，天線分系統(tǒng)的噪聲溫度應不大于28℃。

(4)頻帶特性。接收來自衛(wèi)星的電視信號，應具有500MHz的帶寬，在此范圍內都應具有高增益、低旁瓣和匹配好等特性。

(5)極化軸比。國家標準規(guī)定，圓極化電壓軸比應不大于1.35。

(6)極化可變性。饋源系統(tǒng)圓極化、線極化變換器應能方便調整。

(7)天線調節(jié)范圍。天線調節(jié)是指對天線的仰角、方位角進行調節(jié)。為了接收多個軌道位置衛(wèi)星發(fā)射的電視信號，在天線底座固定不動的情況下，以正南方向為基準，天線指向調整范圍是俯仰0°～90°，方位為-90°～+90°。2.3.2CATV網絡信號源設備中最主要的設備——衛(wèi)星接收機

目前，CATV網絡中所用的衛(wèi)星接收機均為數(shù)字式衛(wèi)星接收機。數(shù)字衛(wèi)星接收機的稱呼較多，有人稱為“數(shù)字綜合解碼衛(wèi)星接收機”，有人稱為“數(shù)字解碼器”甚至“IRD”，也有人稱為“衛(wèi)星數(shù)字機頂盒”等。

數(shù)字衛(wèi)星接收機是由寬帶調諧器、QPSK解調器、內碼解碼器(FEC)、MPEG-2解復用器、視頻信號解壓縮、音頻信號解壓縮、授權控制電路和用戶鍵盤等組成的，如圖2-12

所示。圖2-12數(shù)字衛(wèi)星接收機原理框圖工作過程：經高頻頭(LNB)輸出的C波段或Ku波段的射頻信號，在寬帶調諧器中進行濾波、混頻和下變頻處理后，進入QPSK解調器，完成對QPSK已調信號的相干解調和模/數(shù)轉換后，再進入去FEC的信道解碼電路，完成輸出188字節(jié)TS包的MPEG-2碼流。接著去MPEG-2解復用器，系統(tǒng)解復后，分別送入視、音頻解壓縮電路，經過視、音頻解壓縮器后，再經過視頻編碼器和D/A轉換器最后得到視、音頻信號。目前衛(wèi)星接收機的芯片集成度不斷提高，正朝著單片多媒體引擎結構(OMEGA)的方向發(fā)展，而將CPU和周邊芯片組成單一芯片。我國市場上有超過半數(shù)的數(shù)字衛(wèi)星接收機使用的是ST公司的芯片。ST公司1997年推出的DVB-S接收機芯片主要有STV0190(A/D變換器)、STV0196(QPSK解調，F(xiàn)EC解擾)、ST20-TP2(解復用CPU)、STi3520(MPEG-2視、音頻解碼)、STV0119(NTSC/PAL視頻解碼)、STi4600(杜比AC-3環(huán)繞立體聲解碼)。到了1998年，ST公司又推出了STV0199(STV0190+STV0119)、STi5500(STi3520_STV0119)。

ST公司在2003年12月又推出STi5518芯片系列，這種芯片生產的衛(wèi)星接收機代表了目前生產的衛(wèi)星接收機中的先進水平，它使數(shù)字衛(wèi)星接收機性能可靠性有較大改善。其組成衛(wèi)星接收機框圖如圖2-13所示。圖2-13STi5518芯片系列單片芯片的數(shù)字衛(wèi)星接收機2.3.3CATV網絡系統(tǒng)中的無源器件

1.混合器

在有線電視系統(tǒng)中，把兩個或兩個以上的輸入信號混合在一起饋送到一根電纜去的設備稱為混合器。其主要電路由低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器組成。圖2-14為一個具體的HH302型號VHF和UHF頻段混合器。圖2-14HH302型號VHF和UHF頻段混合器對混合器的基本要求有：一是具有濾除干擾和雜波的能力：二是能實現(xiàn)系統(tǒng)設備之間以及設備與電纜之間的阻抗匹配。

混合器的分類方法很多，按是否有放大作用，可分為增益為負的無源混合器和增益為正的有源混合器；按適用頻率范圍不同，可分為頻道放大器、頻段放大器和寬帶放大器；按輸入信號的路數(shù)可分為二路混合器、三路混合器等；按結構可分為濾波器式混合器和傳輸變壓器式混合器。

在CATV網中還可將分配器的輸入與輸出端倒過來使用，以代替需要的混合器，這主要是由于分配器輸出端之間有大于20dB的隔離度的原因。但這種方式損耗值較大，其值與分配器的損耗值接近。

2.分配器與分支器

1)分配器

(1)分配器的作用與分類。分配器是用來分配高頻信號的部件，它可將一路信號功率平均分配給幾路輸出。一般都按輸出路數(shù)的多少來進行分類，有二路分配器、三路分配器、四路分配器等。此外，將分配器的輸入、輸出端倒過來使用，則相當于混合器，可將多路信號合成一路輸出。

(2)分配器的電氣參數(shù)。

①分配損耗：指分配器輸入端的輸入電平Ui與輸出電平Uo(dB)之差，即根據(jù)分配損耗定義，已知輸入端電平或某個輸出端電平，就可計算出任一輸出端電平或輸入端電平，如下式：理想情況下，n分配器的每一路輸出信號功率是輸入信號功率的1/n，此時分配損耗LP與分配路數(shù)n的關系如下：LP=10lgn

由上式可以看出，分配損耗隨分配路數(shù)的增加而增大。實際上，由于分配器在設計和制作過程中會引入一定的損耗，故實際損耗值都大于理想損耗。②相互隔離：如果在分配器的某一輸出端A加入一信號，則該信號電平(用分貝表示)與其在B端輸出信號電平之差即為相互隔離，如圖2-15所示。相互隔離越大，表示分配器各輸出端之間的相互干擾越小。通常分配器的輸出與電視機連接，電視機中的本機振蕩的輻射電波反射回來到達分配器的輸出端，而我們希望反射回來的這一信號在其他輸出端最好不出現(xiàn)。此外，還要考慮當輸出端中有開路或短路時，不要對其他端子產生影響。這種隔離越大，各路電視機的相互干擾就越小。一般分配器的相互隔離要求大于20dB。圖2-15分配損耗與相互隔離③反射損耗：表示分配器的輸入、輸出端與相連接同軸電纜的匹配程度。若反射損耗很大，則說明匹配程度很好，信號在分配器的輸入、輸出端處不會產生反射；若反射損耗很小，則說明匹配程度不好，會產生反射。

④輸入阻抗：分配器的輸入、輸出阻抗均75Ω。

(3)分配器的使用。選用分配器時，應根據(jù)系統(tǒng)總體設計要求考慮信號分配路數(shù)，同時根據(jù)使用環(huán)境條件不同選擇室外型還是室內型，是饋電型還是普通型。一般在室外和直接供電使用時，必須選用室外型、饋電型；在高場強區(qū)要選用有金屬屏蔽結構的分配器，不能使用塑料結構的分配器，以避免高頻直射波干擾而產生重影；在遠距離大型系統(tǒng)中應選用電流通過型(即饋電型)的分配器，其電壓一般為交流60V，防雨箱及安全接地要牢固可靠。

在使用分配器時，不使用的分配器輸出端一定要接終端負載，以免造成反射，影響其他終端正常工作。

(4)分配器的電路組成與原理。分配器的電路主要由阻抗匹配器、功率分配器、高頻外補償電容和電阻組成，所用的主要器件是寬帶傳輸線變壓器。

寬帶傳輸線變壓器是將傳輸線與變壓器相結合，即用雙股導線并繞在高頻磁芯上，每兩根導線構成一幅均勻傳輸線。高頻時，能量主要以電磁波的形式在導線構成的傳輸線上傳播，從而顯著改善高頻的傳輸特性，使變壓器的工作頻段大大展寬，適用于甚高頻到超高頻這樣的寬頻帶。組成分配器電路的阻抗匹配器和功率分配器正是利用了這一原理。

圖2-16是二分配器的基本電路圖。三、四分配器與二分配器的電路圖基本相同，這里不再列出。圖2-16二分配器電路圖由于二分配器是分配器的一個基本的單元電路，因而在此基礎上可以擴展為三、四、六、八分配器。下面介紹二分配器的工作原理。

圖2-17為二分配器的工作原理圖。圖2-17二分配器的工作原理圖圖2-18二分配器的隔離原理圖

2)分支器

(1)分支器的作用與分類。

分支器用來把主路上的信號分出一小部分，是通過1～n個分支端口輸出的無源器件。

分支器通常用于較高電平的干線中，它能以較小的插入損耗從干線取出部分信號供給住宅樓或用戶，有時也可為支干線提供信號電平。通過分支器的電視信號中的一小部分從分支器輸出，大部分功率繼續(xù)沿干線傳輸。

分支器和分配器的根本區(qū)別在于，分配器平均分配功率，分支器則是從電纜中取出一小部分功率提供給用戶，而大部分功率繼續(xù)向后面?zhèn)鬏敗?/p>

分支器有一分支、二分支、三分支、四分支和饋電型分支器。饋電型分支器主要用于干線，它既能傳輸信號，又能傳輸電源。圖2-19分支器的圖示符號

(2)分支器的電氣參數(shù)。

①插入損耗和分支損耗：信號從干線輸入端到干線輸出端之間的傳輸損耗，即輸入信號電平(dB)與輸出信號電平(dB)之差，用dB表示。

分支損耗是信號從干線輸入端到分支輸出端之間的損耗，即干線輸入端電平(dB)與分支端輸出電平之差(dB)，用dB表示。

插入損耗與分支損耗之間的關系是：插入損耗小，則分支損耗大；插入損耗大，則分支損耗小。②相互隔離：表示分支輸出端之間相互影響的程度，即在一個分支輸出端上送入信號(用dB表示)，該信號電平與其他分支輸出端的輸出電平之差。該值越大，消除電視機之間的干擾越好。

③反向隔離：指分支輸出端和主輸出端之間的損耗，即從分支輸出端送入信號，該信號電平(dB)與主輸出端的信號電平(dB)之差，用dB表示。為了使電視輻射出來的干擾信號不影響干線，該值越大越好。

(3)分支器的使用。為了適應電纜分配系統(tǒng)的各種要求，分支器做成了許多種，既可按分支數(shù)進行分類，又可按使用環(huán)境條件進行分類。因此，我們必須根據(jù)整個系統(tǒng)的設計來選用不同種類的分支器，尤其要通過設計計算選用不同分支損耗的分支器。在干線電平較高的地方，需選用插入損耗小、分支損耗大的分支器；在干線電平較低的地方，需選用插入損耗大、分支損耗小的分支器，這樣才能使各分支器輸出端的信號電平盡可能接近。

一般，在高場區(qū)要選用金屬盒結構的分支器，不能用塑料盒結構的分支器，以避免高頻直射波干擾而產生重影；在遠距離大型系統(tǒng)中，要選用饋電型分支器，其電壓一般為交流60V，室外使用時必須選用防水型。由于分支器傳輸信號具有方向性，因此干線輸入端、干線輸出端、分支輸出端之間不能接錯。

(4)分支器的電路及原理。分支器通常是由定向耦合器和分配器組成的，具體電路見表2-6。關于分配器的原理前面已述，現(xiàn)僅對定向耦合器進行簡單介紹。圖2-20定向耦合器工作原理圖分支器的反相隔離原理如圖2-21(b)所示。當端子C加入信號時，電流iC流經端子D，被負載電阻R吸收，電流iC/m則流向端子A，但在B端由于兩電流反相，互相抵消，因此無信號輸出。實際上此值并不為零，即端子C、B間的信號電平差并非無限大，而是20～30dB，此值即為分支器的反相隔離。分支器中最基本的是一分支器，如果在D端并聯(lián)一個電阻和電容，然后接地，就成為一個一分支器了。其電阻為吸收電阻，用于吸收分支端出來的干擾信號；電容用于抵消變壓器漏感和補償高頻特性。二分支器是在一分支器的分支輸出端加一個二分配器而構成的；四分支器是在一分支器的分支輸出端加一個四分配器構成的。饋電型分支器是在干線輸入端與輸出端、干線輸入(輸出)端與分支輸出端之間接入一隔直電容和一低頻電感，使高頻信號通過傳輸線變壓器傳輸，而50Hz交流電則通過電感進行饋電。分配器與分支器的分類：

可按使用頻率來劃分，例如550MHz系統(tǒng)專用、860MHz系統(tǒng)專用。

可按盒體結構來劃分，有防水型、一般型等。

按過電流與不過電流來分，有饋電型分支分配器和不饋電型分支分配器等。

3.衰減器

在有線電視系統(tǒng)中，當輸入或輸出電平超過規(guī)定的范圍時，就會影響接收效果，而使用衰減器以適當調節(jié)輸入端、輸出端電平，可使其保持在合適的范圍內。通常衰減器串接在放大器的輸入或輸出端。

衰減器一般有固定式和可變式，設計系統(tǒng)時可根據(jù)具體情況進行選用。固定式做成不同規(guī)格衰減量的系列產品，直接裝入有線電視系統(tǒng)中，其體積小，性能穩(wěn)定，裝配方便。

可變式分為兩種：一種是步級可變式，用波段開關進行步級調節(jié)：另一種是連續(xù)可變式，用可調電阻代替固定電阻，在一定范圍內可任意進行調整。

4.均衡器

因為CATV網中同軸電纜損耗與所傳送的信號頻率平方成正比，所以，要想使整個工作頻段內取得平坦的幅頻特性，必須對電纜的衰減頻率特性進行適當?shù)难a償，這種補償可以通過對放大器的適當設計來取得。另一種方法是設計一個均衡器，均衡器的衰減特性與電纜的衰減特性相反，而低頻衰減大，高頻衰減小。均衡器是由電感、電容和電阻等無源器件組成的。(衰減器對各頻率信號的衰減大體相同。)圖2-21是均衡器的原理圖，這是一個由電抗元件組成的橋T網絡，通過調整元件，改變衰減大小，完成對高低頻率的衰減量。圖2-21均衡器原理圖均衡器對傳輸信號也會造成一定的衰減。但均衡器與衰減器不同，衰減器對各種頻率信號的衰減量相同，而均衡器則對低頻衰減大，高頻衰減小，正好與電纜的衰減特性相反。因此，在同軸電纜干線傳輸系統(tǒng)中，可利用均衡器來彌補同軸電纜在高、低頻信號傳輸時衰減的不同，通過均衡器而達到在電纜中傳輸高、低頻頻道時使其輸出電平大體相同的目的。

描述均衡器特性最主要的參數(shù)是均衡量與插入損失。所謂均衡量，就是該均衡器對下限頻率和上限頻率衰減量之差；所謂插入損失，就是該均衡器對上限頻率的衰減量。由插入損失和均衡量可以得出均衡器對不同頻率信號的衰減情況。例如，若一均衡器的插入損失為2dB，均衡量為6dB，說明它對其上限頻率的衰減量是2dB，對下限頻率的衰減量是8dB。

5.供電器和電源插入口

在電纜分配系統(tǒng)的傳輸干線中，一般需要采用供電器和電源插入器，其主要作用是給干線放大器提供電源。由于干線放大器一般工作在室外，掛在電線桿上，因此對干線放大器主要通過同軸電纜的芯線來供電。在長距離傳輸時，電纜芯線會產生壓降而使遠處放大器供電不足，因此，在串聯(lián)幾個放大器之后，就應該串聯(lián)一個電源插入器和供電器，使交流電進入已有射頻信號的同軸電纜，保證干線放大器正常工作。為干線放大器工作而使用的供電器和電源插入器，必須采用密封防水型并配有專用防水插頭座，以適應室外工作的需要。為工作在室外的線路放大器提供的供電器和電源插入器，可以統(tǒng)一為一個整體，這樣結構更簡單些。

干線放大器的供電一般采用與信號共纜傳送的方式，即把電源供給器輸出的50Hz交流電與高頻信號一起送入電纜芯線中傳送。到達干線放大器后，采用LC濾波器將信號與交流電分離。設電源供給器的輸出電壓為U0，放大器最低工作電壓為Un，每臺放大器平均耗電電流為I，相鄰兩臺放大器之間的電纜回路電阻為R，由此可以計算出每臺電源供給器沿一個方向可以供給放大器的最大數(shù)目為實際上，電源供給器可以沿前、后兩個方向對放大器進行供電，最大供電數(shù)目為2n-1，其中n是由上式求得。

6.用戶終端設備

用戶終端設備是CATV分配系統(tǒng)與用戶電視機相連的部件，包括用戶線和接線盒。

接線盒分為單輸出孔和雙輸出孔(TV、FM)，在雙輸出孔電路中，要求TV和FM輸出間有一定的隔離度，以防止相互干擾。具體用戶終端的外形及接線圖如圖2-22所示，性能參數(shù)見表2-7。圖2-22用戶終端外形圖2.3.4放大器的類型

放大器是有線電視系統(tǒng)中最重要的部件之一，廣泛應用于系統(tǒng)的前端、干線傳輸和用戶分配網絡。放大器的作用是在滿足載噪比和非線性失真指標的前提下，盡可能把輸入端的弱信號放大，輸出足夠高的電平，其性能的好壞直接影響到系統(tǒng)的質量。選擇放大器時，首先，要考慮它的工作頻率范圍是否合乎要求。例如，用來放大2頻道信號的頻道放大器，其工作頻率范圍應是56.5～64.5MHz；在550MHz系統(tǒng)中的干線放大器，其工作頻率范圍為45～550MHz等。其次，要考慮其輸出電平的大小，最大輸出電平越大越好。第三，要考慮它的增益，即輸出信號是輸入信號的倍數(shù)(是用分貝數(shù)來表示的)。至于噪聲系數(shù)，應該越小越好；反射損耗也是越大越好。關于非線性失真指標，例如交調指標、互調指標，復合三次差拍指標比(CTB)等，都應越大越好。對于干線放大器，還應要求具有自動增益控制(AGC)、自動斜率控制(ASC)等功能。根據(jù)需要，還應考慮其屏蔽性能、防水、防潮、防曬等特性。最后，還要注意所使用的電源電壓、電流限制、饋電方式等。放大器的分類方法很多，下面按照它的用途分別進行敘述。

1)天線放大器

天線放大器的作用是放大從天線上收到的、小于60dBμV的微弱電視信號，使進入前端設備的載噪比得到提高。它又可以分為寬帶天線放大器和頻道天線放大器兩種。

寬帶天線放大器主要用于放大VHF頻段和UHF頻段的信號或遠離發(fā)射臺的邊遠地區(qū)。對寬帶放大器的基本要求是，在與天線工作頻帶相同的頻帶范圍內具有平坦的放大特性。單頻道放大器又稱為選頻放大器，其基本結構是在寬帶放大器輸入端加濾波電路。由于它只對某一特定頻道的信號進行放大，因此可有效地抑制鄰頻干擾。但選頻回路的引入會帶來插入損耗，使噪聲系數(shù)增加，故單頻道放大器的噪聲系數(shù)比寬帶放大器的噪聲系數(shù)要大。

由于第一級的噪聲系數(shù)對整個系統(tǒng)的噪聲起決定性的作用，因此對天線放大器的最主要要求是噪聲系數(shù)要低，至少在5dB以下；還要求天線中使用的晶體管具有增益高、線性好的特點，以避免本地強信號對弱信號的交擾調制。因為天線放大器在露天工作，對防水性、抗惡劣氣候的能力的要求也較高，所以應采用遙遠供電方式。天線放大器應直接安裝在天線桿上，以提高整個系統(tǒng)的載噪比。例如接收21頻道的信號時，設天線輸出信號電平為55dBμV，天線放大器的增益為25dB，噪聲系數(shù)為4dB，從天線到前端機房50m電纜衰減為5dB(相當于一個增益為?-5dB，噪聲系數(shù)為5dB的放大器)，則總的噪聲系數(shù)為式中，F(xiàn)——總的噪聲系數(shù)；

F1，F(xiàn)2——放大器噪聲系數(shù)；

G1——第一放大噪聲的增差。公式中的值是以數(shù)值大小表示的，若用分貝表示公式中的F1、F2、G1，則必須進行換算，所以如用對數(shù)表示，則信號到達前端后的載噪比為所以若把天線放大器安裝在前端機房，經過50m電纜損失后，天線輸入電平僅為50dB，則載噪比變?yōu)?/p>

2)前端放大器

使用在前端機房的放大器也有頻道放大器和寬帶放大器兩類。頻道放大器用在混合器前，用于對每一個頻道的信號分別進行放大；寬帶放大器則用在混合器后，用于對所有頻道的信號同時進行放大，使其具有足夠高的電平以送入干線。前端所用的頻道放大器一般只用于非鄰頻系統(tǒng)。它具有如下特點：

(1)輸入電平低(約60dBμV)，輸出電平高(約115～120dBμV)，要求增益高達60dB，常用3～4級放大電路組成。放大器工作在單頻道，雖然不需要大功率管，但末級晶體管要求動態(tài)范圍大、線性好。好的頻道放大器還需有自動增益控制電路。

(2)輸入端由于加濾波電路，因此它的選擇性高，抑制干擾的能力強，可達到30dB的阻帶損耗。

(3)放大器的輸出阻抗對本頻道很低，對其他頻道可近似為無窮大，因而可以直接混合而不會發(fā)生太大影響。但因其幅頻特性不太陡峭，故在鄰頻系統(tǒng)中不能直接混合。

前端中使用的寬帶放大器與干線放大器類似，但有兩點區(qū)別：一是輸出電平高，一般在110dBμV左右，而干線放大器在90dBμV左右；二是一般不具有自動增益控制和自動斜率控制功能。

3)干線放大器

干線放大器用來彌補信號在電纜中的損失，其增益正好等于兩個干線放大器之間的電纜損失，使任兩個干線放大器的輸入信號電平基本相同。干線放大器的帶寬就是有線電視系統(tǒng)的帶寬，在整個通帶范圍應具有盡可能平坦的輸出特性。由于線路長，電纜衰減同頻率和溫度等有關，因此要求干線放大器具有較高的增益控制和斜率控制特性。常用的干線放大器大體可分成下面幾類。

(1)手控增益和斜率均衡放大器。它是由一個平坦型放大器加一個均衡器組成的，其方框圖如圖2-23所示。這種放大器造價低，但指標不高，信號電平隨溫度變化而波動，僅適用于小規(guī)模干線系統(tǒng)。

均衡器是由電感、電容和電阻等無源器件組成的高通網絡。描述均衡器的特性主要參量有均衡量和插入損失。所謂均衡量，就是該均衡器對下限頻率和上限頻率衰減量之差。所謂插入損失，是該均衡器對上限頻率的衰減量。顯然，均衡器對下限頻率的衰減量是插入損失與均衡量之和。

(2)手控增益和斜率均衡加溫度補償放大器。圖2-24是這類干線放大器的方框圖。虛線框中，R1、R2、Cl和PIN二極管組成一可變衰減器。其中PIN二極管在射頻信號輸入時呈純電阻狀態(tài)，其阻值隨外加直流電壓的不同而不同，電流越小，電阻越大，可從幾歐變到幾千歐。溫度補償?shù)墓ぷ髟硎牵敎囟壬邥r，熱敏電阻RT的電阻下降(也有的熱敏電阻隨溫度的升高而電阻增大)，使比較放大器的輸入電壓減小，輸出隨之減小，流過PIN二極管的電流也減小，電阻增大，可變衰減器的衰減量減小，輸出增大，補償了因溫度升高而導致的電纜衰減量的增加。圖2-24手控增益和斜率均衡加溫度補償放大器

這一類干線放大器與第一類干線放大器相比，性能有所改善。但放大器與電纜處于不同的環(huán)境下，具有不同的溫度，熱敏電阻溫度變化引起衰減量的變化與電纜中衰減量的變化不能完全抵消，故這種改善是不完全的。

(3)自動增益控制(AGC)放大器。為了使可變衰減器的變化跟上電纜溫度的變化，我們可以利用電纜中傳送的一個導頻信號(110MHz)來對增益進行自動控制，其方框圖如圖2-25所示。當溫度升高時，電纜衰減增加，導頻信號同被傳送的信號一樣減少，從中取出來檢波得到的直流電流也減少，用它控制的可變衰減器衰減減少，從而使增益提高，達到自動增益控制的目的。圖2-25自動增益控制(AGC)放大器

(4)自動電平控制(ALC)放大器。自動增益控制放大器只能控制其增益，而不能控制其斜率。為了彌補這個缺點，我們可以在電纜中同時傳輸兩個導頻信號，并在圖2-24的主路通道中增加一個可變均衡器(串接在可變衰減器與放大器之間)，用高導頻信號控制可變衰減器，以保持高頻信號的增益不變；用低導頻信號控制可變均衡器，以保持高低頻之間的增益差即斜率不變。這類干線放大器比前面幾類功能更全，性能更好，是大型有線電視系統(tǒng)中主要使用的干線放大器，可以級聯(lián)30級左右，傳輸距離為15km。

(5)前饋放大器。在干線放大器中采用前饋技術，可以減小非線性失真，提高圖像質量。一般說來，前饋放大器可比一般放大器的非線性失直指標提高十四或十五個分貝，輸出電平提高四、五個分貝。前饋放大器的方框圖如圖2-26所示。輸入信號中一部分經主放大器A1放大，輸出電平很高，失真分量也很大；另一部分經延遲線延遲一定相位，使加至分支器DC3信號的相位正好與從另一個分支器DC2耦合經衰減來的信號幅度相等、相位相反。兩信號相減，有用信號互相抵消，只剩下主放大器的誤差信號(失真部分)，再經誤差放大器放到適當電平，把它加到分支器DC4，與從延時器DL2來的信號相減，就可以抵消主放大器中產生的失真分量，使輸出信號的質量得以提高。圖2-26前饋放大器

(6)雙向放大器。目前有線電視雙向傳輸系統(tǒng)一般采用頻率分割方式，即用不同的載波頻率分別傳送上行和下行信號。我國規(guī)定用5～30MHz頻段傳送上行信號，48MHz以上頻率傳送下行信號，30～48MHz為保護帶，以減小由于濾波器濾波特性不陡峭而造成的頻帶交叉影響。由于電纜對上行、下行信號都有衰減，故需要雙向放大器對上行、下行信號進行放大。雙向放大器有兩種基本方式，其方框圖如圖2-27(a)和(b)所示。圖2-27(a)中正向信號(用實箭頭表示)和反向信號(用虛箭頭表示)都用同一個放大器來進行放大，其優(yōu)點是減少了放大器的個數(shù)，降低了成本。但要使一個放大器同時滿足正、反向的要求，做到增益均衡，減少交調、互調干擾，是很困難的，故一般不采用這種辦法。圖2-27(b)是正向、反向各用一個放大器，在輸出、輸入端用高通和低通濾波器把正、反向信號分開，由于反向信號頻率低，電纜損失小，故反向放大器增益要小一些。也可以隔幾個單向放大器再加一個雙向放大器，但因為正向放大器中不允許反向信號通過，故在單向放大器中要預留反向信號的通道，即用一條電纜代替圖2-27(b)中的反向放大器。圖2-27雙向放大器2.3.5CATV網絡常用前端設備介紹(模擬前端)

前端是整個系統(tǒng)的中樞，它主要包括電視調制器、頻道處理器、解調器、射頻放大器、系統(tǒng)信號發(fā)生器等，其中最主要的是電視調制器。

電視調制器的作用是將視、音頻信號轉換成射頻信號，如圖2-28所示。調制器的輸入信號通常來自攝像機、錄像機、CD、VCD、DVD等自辦節(jié)目設備，也可來自解調器、衛(wèi)星接收機和微波接收機等解調出來的視頻、音頻信號。調制器輸出的射頻信號通常送至多路混合口。圖2-28電視調制器按調制方式的不同，電視調制器可分為直接調制方式和中頻調制方式兩大類。直接調制方式是將視、音頻信號直接調制到所傳輸?shù)念l道載波上，一般用于電氣性能要求不高的非鄰頻傳輸系統(tǒng)。前端所用的高、中檔調制器，通常采用中頻調制方式。所謂中頻調制方式，是將視頻信號調制成頻率為38MHz的調幅圖像中頻信號，將聲音調制成31.5MHz的調頻伴音中頻，然后對中頻信號進行各種處理，使其滿足鄰頻傳輸?shù)囊?，最后通過上變頻器將中頻信號變換