【正文】 1 有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教案 第一章 有線電視的起源與發(fā)展 一 起源 （略） 1940 年美國(guó)的共用天線 二 有線電視的特點(diǎn) 有線電視系統(tǒng)的功能具有以下特點(diǎn) 改善了用戶電視的收視質(zhì)量 擴(kuò)大了電視的覆蓋范圍 開(kāi)路電視廣播具有直線傳播的特點(diǎn)，很容易受城市高大建筑和邊遠(yuǎn)地區(qū)地勢(shì)的影響 !而產(chǎn)生弱場(chǎng)強(qiáng)區(qū)和陰影區(qū) 同時(shí)建筑物和高山等不僅會(huì)阻擋電波 而且還能造成電波的多次反射。因而產(chǎn)生對(duì)電視圖像的干擾，另外，受電視臺(tái)發(fā)射功率限制和空間介質(zhì)對(duì)電視信號(hào)傳播的衰減，使得距發(fā)射臺(tái)較遠(yuǎn)地區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度大為降低。由于各電視發(fā)射臺(tái)的 位置、高度和發(fā)射功率各不相同，用戶接收到的信號(hào)強(qiáng)度差別很大 這些客觀因素存在 使個(gè)體接收的用戶難以收看到高質(zhì)量的電視節(jié)目。然而對(duì)有線電視臺(tái)來(lái)說(shuō)，則可以通過(guò)選用高增益天線，增加天線放大器、加高接收天線高度和選擇合適的位置安裝天線等措施提高接收信號(hào)的質(zhì)量，再通過(guò)有線電視系統(tǒng)傳輸給用戶，從而改善了處于不利地理位置和接收環(huán)境下用戶的收視效果 進(jìn)而擴(kuò)大了電視的覆蓋范圍。 用戶接收的電視節(jié)目數(shù)量顯著增加 頻譜資源獲得充分利用 有線電視系統(tǒng)本身是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。它既不受開(kāi)路電視信號(hào)的影響，也不會(huì)對(duì)其他系統(tǒng)產(chǎn)生干 擾。因而可最大限度地利用頻率資源，有線電視系統(tǒng)通過(guò)采用先進(jìn)的鄰頻處理技術(shù)和啟用在開(kāi)路電視中不可能使用的增補(bǔ)頻道。更進(jìn)一步大大增加了系統(tǒng)內(nèi)傳送節(jié)目的數(shù)量，節(jié)目數(shù)達(dá)數(shù)十套之多。特別是近幾年來(lái)數(shù)字壓縮技術(shù)的發(fā)展，使有線電視系統(tǒng)可以傳送的節(jié)目數(shù)超過(guò)了上百套。 有利于開(kāi)展付費(fèi)電視業(yè)務(wù)，滿足不同用戶的收視要求 有線電視系統(tǒng)節(jié)目傳送能力的不斷提高，為不同層次用戶提供多種專(zhuān)門(mén)內(nèi)容的節(jié)目并收取一定費(fèi)用提供了有利條件。如開(kāi)設(shè)體育、電影、音樂(lè)、商品信息等專(zhuān)用頻道、相對(duì)于無(wú)線電視廣播，有線電視通過(guò)采用加解擾技術(shù)使付費(fèi)電視業(yè)務(wù) 中的收費(fèi)管理更簡(jiǎn)便。 從而取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 可擴(kuò)展成多媒體寬帶網(wǎng)，提供多種服務(wù)業(yè)務(wù) 作為一個(gè)已進(jìn)入千家萬(wàn)戶的大型寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)對(duì)有線電視系統(tǒng)進(jìn)行必要的擴(kuò)充和 實(shí)施以雙向化為代表的技術(shù)改造 。 可以將其擴(kuò)展成為多媒體寬帶接入網(wǎng) 。 實(shí)現(xiàn)其綜合利用 。 通過(guò)這一網(wǎng)絡(luò)不僅可以為用戶提供已有的模擬電視廣播 ， 還可以提供數(shù)字電視廣播 、 圖文廣播以及電話 、 電子信箱 、 Inter 接入 、 視點(diǎn)播 、 交互式視頻游戲 、 遠(yuǎn)程教學(xué) 、 遠(yuǎn)程醫(yī)療 、 網(wǎng)上購(gòu)物等綜合性服務(wù) 。 三 有線電視的發(fā)展 2 四、有線數(shù)字電視 什么是數(shù)字電視？ 指采集、制作、播出、存儲(chǔ)、接收采用數(shù)字技術(shù)的電視。 頻道擴(kuò)容，畫(huà)質(zhì)提高、 交互式出現(xiàn)、增值業(yè)務(wù)。（模糊媒體間的區(qū)別） 有線電視的基礎(chǔ)知識(shí) 一、電磁波傳播的基本知識(shí) 電磁波 無(wú)線電波和其他電磁波一樣，其波長(zhǎng)、頻率和傳播速度有如下關(guān)系 fc/?? 極化的概念 電磁波的劃分 書(shū)上有進(jìn)一步的細(xì)分。 電磁波的發(fā)射與接收 天線的可逆 水平與垂直極化波的天線位置 二、信號(hào)的分貝表示 分貝的定義 使用分貝的好處 三 電平的表示 相對(duì)電平 絕對(duì)電平 幾種絕對(duì)電平的單位 3 如 dBmW dBuV 及 0dB 10dB 20dB 的含義 四 噪聲 信噪比 與噪聲系數(shù) 信噪比 =10lg(S/N)=SN 2/載噪比 =10lg(C/N) 載噪比與信噪比之間的關(guān)系 C/N=S/N+ VoIP（ Voice over Inter Protocol）簡(jiǎn)而言之就是將模擬聲音訊號(hào) (Voice)數(shù)字化，以數(shù)據(jù)封包 (Data Packet)的型式在 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) (IP Network)上做實(shí)時(shí)傳遞。 VoIP 最大的優(yōu)勢(shì)是能廣泛 地采用 Inter 和全球 IP 互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更多、更好的服務(wù)。 VoIP 可以在 IP 網(wǎng)絡(luò)上便宜的傳送語(yǔ)音、傳真、視頻、和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，如統(tǒng)一消息、虛擬電話、虛擬語(yǔ)音 /傳真郵箱、查號(hào)業(yè)務(wù)、 Inter 呼叫中心、 Inter 呼叫管理、電視會(huì)議、電子商務(wù)、傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和各種信息的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等。 有線電視系統(tǒng)概述 有線電視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分成四個(gè)部份，這一節(jié)的內(nèi)容就是先從總體上來(lái)介紹有線電視系統(tǒng)的構(gòu)成，要求注意的是本是一種概述，是讓學(xué)生對(duì)有線電視系統(tǒng)有一個(gè)印像： 4 上圖是一個(gè)有線電視的系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖 一、信號(hào)源 空間接收的信號(hào) 如有：廣播電視信號(hào)、衛(wèi)星電視信號(hào)、微波電視信號(hào) 自辦的節(jié)目信號(hào) 本教材的 P9 最后一段 二射頻前端 作用其作用是將從信號(hào)源來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行必要的處理，將其轉(zhuǎn)化成適于傳輸?shù)纳漕l信號(hào) 前端的作用有 頻率轉(zhuǎn)化 — 調(diào)制 — 頻道轉(zhuǎn)換 — 放大 — 混合 — 混合 分配 三、干線傳輸系統(tǒng) 作用是把前端的信號(hào)傳輸至用戶 以 傳輸?shù)拿劫|(zhì)分類(lèi)有 同軸電纜 光纜 微波 四、用戶分配網(wǎng)絡(luò) 由分配放大器、延放大器、分配器、分支器、用戶終端盒等構(gòu)成 有線電視的鄰頻道傳輸技術(shù) 在這一節(jié)中我們主要是要討論，有線電視系統(tǒng)中的頻率利用與劃分問(wèn)題。 5 由于在一個(gè)時(shí)空中頻率資源是有限的，為此人們?cè)趥鬏旊娨曅盘?hào)時(shí)，對(duì)占用什么頻率有著規(guī)定。同時(shí)由于技術(shù)的進(jìn)步，電視頻率的劃分還出現(xiàn)一些變化。 主要是早期的隔頻傳輸與現(xiàn)在的鄰頻傳輸。 為了分析頻道傳輸問(wèn)題，我們首先回顧一下，人們對(duì)頻譜的劃分： 一、有線電視傳輸頻譜劃分 我國(guó)規(guī)定的 無(wú)線廣播電視頻率主要有 ～ 108MHz、 167MHz～ 223MHz、470MHz～ 566MHz 和 606MHz～ 958MHz 4 個(gè)頻段，開(kāi)路電視頻道一共有 68 個(gè)，每個(gè)頻道的帶寬都是 8MHz，其頻率范圍由 fV? 到 fV+，其中 fV 是圖像載頻，而伴音載頻 fA比圖像載頻高 有線傳輸系統(tǒng)的頻率配置方案基于無(wú)線電視廣播頻率配置方案，并增加了有線電視專(zhuān)用的增補(bǔ)頻道。對(duì)于單向有線電視系統(tǒng)而言，各鄰頻系統(tǒng)擁有的頻率資源情況如下表 鄰頻系統(tǒng) 300MHz 450MHz 550MHz 750MHz 862MHz 標(biāo)準(zhǔn)頻道 DS1～ DS12 DS1～ DS12 DS1～ DS22 DS1～ DS42 DS1～ DS56 增補(bǔ)頻道 Z1～ Z16 Z1～ Z35 Z1～ Z37 Z1～ Z42 Z1～ Z42 共計(jì)（個(gè)） 28 47 59 84 98 （同時(shí)可參看書(shū)中 P12 圖 15 的表述） 圖 電視頻道的頻譜分布圖 6 二、隔頻傳輸 這是一種老技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在配置好的系統(tǒng)中， VHF 段只用 6 個(gè)頻道， UHF 段只能用10 個(gè)頻道 ，其中 UHF 中的大部分不可用。這一技術(shù)現(xiàn)在只在一些小型自辦電視臺(tái)中使用如學(xué)校，廠礦 對(duì)節(jié)目數(shù)要求不高的場(chǎng)合。 隔頻傳輸?shù)亩x ：系統(tǒng)所使用的頻道不相邊，而是間隔著使用。其原因是 克服鄰頻的干擾 克服鏡像頻道干擾； 降低高頻的衰減不一致 三、鄰頻傳輸 即連續(xù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)電視頻道，的一種傳輸形式，是當(dāng)前使用的。 鄰道抑制度 60DB 最好全部抑制，但事實(shí)上不可行，下降 60dB 只是主觀上感覺(jué)不到鄰道的最低限度。 帶外抑制度 本頻道 8MHz 外的成分相對(duì)于基準(zhǔn)電平小 頻譜。 圖像載波電平與伴音載波電平之比可調(diào)。 17dB 的要求，目的是使鄰 道 的伴音不足以本頻道的圖像。 各頻道的電平相對(duì) 一 至，任意頻道間差小于 10dB，相鄰的小于 2dB. 四、信號(hào)的處理方式 為達(dá)到以上的技術(shù)要求，對(duì)電視信號(hào)要進(jìn)行處理 。由于對(duì)于 RF 信號(hào)頻率高不宜處理，一般多采用中頻處理方式。 故這里所討論的是有線電視系統(tǒng)前端的一些問(wèn)題。 信號(hào)處理器的組成：下變頻器、中頻信號(hào)處理器與上變頻器三個(gè)部分。 特點(diǎn)與功能 ： 為解決 A/V 可調(diào) 進(jìn)行音視頻分離； 為解決帶外抑制度 用聲表面波濾波 為解決各頻道的電平相對(duì)一致 采用 AGC 電路 為 保證頻率的穩(wěn)定性 采用晶振。 五有線電視系統(tǒng)的頻率配置 見(jiàn) P15 表 14 第二章 廣播電視接收 有線電視接收系統(tǒng)的基本組成 一、一些基本概念 開(kāi)路電視 電視節(jié)目通過(guò)空間電磁波傳送的，其工作頻道是標(biāo)準(zhǔn)頻道。 7 陷波器 陷波器是一種諧振電路，或者說(shuō)是一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)的感應(yīng)器，在天線工程上應(yīng)用它可以根據(jù)信號(hào)的頻率，自動(dòng)延長(zhǎng)或縮短天線的長(zhǎng)度。無(wú)線電接收機(jī)中專(zhuān)門(mén)用于消除某些無(wú)用信號(hào)以減小對(duì)有用信號(hào)的干擾的濾波器。 用在電路上濾除不需要的頻率的信號(hào)，比如在帶通濾波器通頻帶的邊緣外加陷波器， 通常是串聯(lián)一個(gè)并聯(lián)諧振回路，或并聯(lián)一個(gè)串聯(lián)回路，它們的諧振頻率就是要濾除的頻率， 二、開(kāi)路電視的基本組成 見(jiàn)書(shū) P17的圖 21 注意三個(gè)問(wèn)題 天線的方向 對(duì)應(yīng)不同的極化信號(hào) 加濾波器與陷 波器的作用 最終信號(hào)輸送給誰(shuí)？ 接收天線與饋線 天線在廣播電視中的作用：引入電磁波，是第一道門(mén)坎 一 、 天線的基本參數(shù) 輸入阻抗 。 天線通過(guò)傳輸線與發(fā)射機(jī)相連，天線作為傳輸線的負(fù)載，與傳輸線之間存在阻抗匹配問(wèn)題。天線與傳輸線的連接處稱(chēng)為天線的輸入端，天線輸入端呈現(xiàn)的阻抗值定義為天線的輸入阻抗 (Input Resistance)，即天線的輸入阻抗 Zin為天線的輸入端電壓與電流之比： 其中， Rin、 Xin 分別為輸入電阻和輸入電抗，它們分別對(duì)應(yīng)有功功 率和無(wú)功功率。 有功功率以損耗和輻射兩種方式耗散掉，而無(wú)功功率則駐存在近區(qū)中。天線的輸入阻抗決定于天線的結(jié)構(gòu)、工作頻率以及周?chē)h(huán)境的影響。輸入inin in ininUZ R jXI? ? ? 8 阻抗的計(jì)算是比較困難的，因?yàn)樗枰獪?zhǔn)確地知道天線上的激勵(lì)電流。除了少數(shù)天線外，大多數(shù)天線的輸入阻抗在工程中采用近似計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測(cè)定。 天線方向性與方向圖 是指在離天線一定距離處 , 輻射場(chǎng)的相對(duì)場(chǎng)強(qiáng)（歸一化模值） 隨方向變化的曲線圖 , 通常采用通過(guò)天線最大輻射方向上的兩個(gè)相互垂直的平面方向圖來(lái)表示。 天線的輻射與接收作用分布于整個(gè)空間， 因而天線的方向性即天線在各方向輻射（或接收）強(qiáng)度的相對(duì)大小可用方向圖來(lái)表示。以天線為原點(diǎn)，向各方向作射線，在距離天線同樣距離但不同方向上測(cè)量輻射（或接收）電磁波的場(chǎng)強(qiáng)， 使各方向的射線長(zhǎng)度與場(chǎng)強(qiáng)成正比，即得天線的三維空間方向分布圖。這樣的方向圖是一空間曲面，如圖 26（ a）所示。 圖 26 天線空間與平面方向圖 (a) 天線空間方向圖 。 (b) E 平面方向圖 。 (c) H平面方向圖 主瓣寬度 對(duì)于任一天線而言，無(wú)論是 E 面方向圖還是 H 面方向圖，它們一般呈花瓣?duì)?，故方向圖又稱(chēng)為波瓣圖。最大輻射方向 所的瓣稱(chēng)為主瓣，其余的瓣稱(chēng)為副瓣或旁瓣，處于主瓣正后方的波瓣稱(chēng)為后瓣。見(jiàn)圖 2－ 7。 所謂主瓣寬度通常是指主瓣最大值兩側(cè)功率密度等于最大方向上功率密度一半的兩個(gè)方向間的夾角，以 2θ 。當(dāng)功率密度下降一半，場(chǎng)強(qiáng)則相應(yīng)地降至 倍。 天線的頻帶寬度 與天線的尺寸有關(guān)，越大越寬 天線的 駐波比 全稱(chēng)為 電壓駐波比 ，又名 VSWR 和 SWR，為英文 Voltage Standing Wave Ratio 的簡(jiǎn)寫(xiě)。 在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅Ｖ max ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Ｖ min ，形成波節(jié)。其它各點(diǎn)的振幅值則介于波腹1 . 0xrz?O1 . 0yr?1 . 0 x( b )( c )z?1 . 0y1 . 0rxs i n 2 ? s i n ?( a )O 9 與波節(jié)之間。這種合成波稱(chēng)為行駐波。駐波比是駐波波腹處的聲壓幅值 Vmax 與波節(jié)處的聲壓 Vmin 幅值之比。在 駐波管法 中，測(cè)得駐波比，就可以求出吸聲材料 的聲 反射系數(shù) 和吸聲系數(shù)。 在無(wú)線電通信中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)信機(jī)的阻抗不匹配，高頻能量就會(huì)產(chǎn)生反射折回，并與前進(jìn)的部分干擾匯合發(fā)生駐波。為了表征和測(cè)量天線系統(tǒng)中的駐波特性，也就是天線中正向波與反射波的情況，人們建立了 “ 駐波比 ” 這一概念， SWR=R/r=(1+K)/(1K) 反射系數(shù) K=(Rr)/(R+r) (K 為負(fù)值時(shí)表明相位相反 ) 式中 R 和 r分別是輸出阻抗和 輸入阻抗 。當(dāng)兩個(gè)阻抗數(shù)值一樣時(shí)，即達(dá)到完全匹配，反射系數(shù) K 等于 0，駐波比為 1。這是一種理想的狀況，