【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)地勢的影響 !而產(chǎn)生弱場強(qiáng)區(qū)和陰影區(qū) 同時建筑物和高山等不僅會阻擋電波 而且還能造成電波的多次反射。因而產(chǎn)生對電視圖像的干擾，另外，受電視臺發(fā)射功率限制和空間介質(zhì)對電視信號傳播的衰減，使得距發(fā)射臺較遠(yuǎn)地區(qū)的信號強(qiáng)度大為降低。由于各電視發(fā)射臺的 位置、高度和發(fā)射功率各不相同，用戶接收到的信號強(qiáng)度差別很大 這些客觀因素存在 使個體接收的用戶難以收看到高質(zhì)量的電視節(jié)目。然而對有線電視臺來說，則可以通過選用高增益天線，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的質(zhì)量，再通過有線電視系統(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)本身是一個相對獨(dú)立的系統(tǒng)。它既不受開路電視信號的影響，也不會對其他系統(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)通過采用先進(jìn)的鄰頻處理技術(shù)和啟用在開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)超過了上百套。 有利于開展付費(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門內(nèi)容的節(jié)目并收取一定費(fèi)用提供了有利條件。如開設(shè)體育、電影、音樂、商品信息等專用頻道、相對于無線電視廣播，有線電視通過采用加解擾技術(shù)使付費(fèi)電視業(yè)務(wù) 中的收費(fèi)管理更簡便。 從而取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 可擴(kuò)展成多媒體寬帶網(wǎng)，提供多種服務(wù)業(yè)務(wù) 作為一個已進(jìn)入千家萬戶的大型寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過對有線電視系統(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、接收采用數(shù)字技術(shù)的電視。 頻道擴(kuò)容，畫質(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 一、電磁波傳播的基本知識 電磁波 無線電波和其他電磁波一樣，其波長、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 相對電平 絕對電平 幾種絕對電平的單位 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）簡而言之就是將模擬聲音訊號 (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)時傳遞。 VoIP 最大的優(yōu)勢是能廣泛 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、虛擬語音 /傳真郵箱、查號業(yè)務(wù)、 Inter 呼叫中心、 Inter 呼叫管理、電視會議、電子商務(wù)、傳真存儲轉(zhuǎn)發(fā)和各種信息的存儲轉(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)可以分成四個部份，這一節(jié)的內(nèi)容就是先從總體上來介紹有線電視系統(tǒng)的構(gòu)成，要求注意的是本是一種概述，是讓學(xué)生對有線電視系統(tǒng)有一個印像： 4 上圖是一個有線電視的系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖 一、信號源 空間接收的信號 如有：廣播電視信號、衛(wèi)星電視信號、微波電視信號 自辦的節(jié)目信號 本教材的 P9 最后一段 二射頻前端 作用其作用是將從信號源來的信號，進(jìn)行必要的處理，將其轉(zhuǎn)化成適于傳輸?shù)纳漕l信號 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傳輸至用戶 以 傳輸?shù)拿劫|(zhì)分類有 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題。 5 由于在一個時空中頻率資源是有限的，為此人們在傳輸電視信號時，對占用什么頻率有著規(guī)定。同時由于技術(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題，我們首先回顧一下，人們對頻譜的劃分： 一、有線電視傳輸頻譜劃分 我國規(guī)定的 無線廣播電視頻率主要有 ～ 108MHz、 167MHz～ 223MHz、470MHz～ 566MHz 和 606MHz～ 958MHz 4 個頻段，開路電視頻道一共有 68 個，每個頻道的帶寬都是 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線電視廣播頻率配置方案，并增加了有線電視專用的增補(bǔ)頻道。對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） 28 47 59 84 98 （同時可參看書中 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 個頻道， UHF 段只能用10 個頻道 ，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中使用如學(xué)校，廠礦 對節(jié)目數(shù)要求不高的場合。 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 只是主觀上感覺不到鄰道的最低限度。 帶外抑制度 本頻道 8MHz 外的成分相對于基準(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 一 至，任意頻道間差小于 10dB，相鄰的小于 2dB. 四、信號的處理方式 為達(dá)到以上的技術(shù)要求，對電視信號要進(jìn)行處理 。由于對于 RF 信號頻率高不宜處理，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)前端的一些問題。 信號處理器的組成：下變頻器、中頻信號處理器與上變頻器三個部分。 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 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 開路電視 電視節(jié)目通過空間電磁波傳送的，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，或者說是一種自動開關(guān)的感應(yīng)器，在天線工程上應(yīng)用它可以根據(jù)信號的頻率，自動延長或縮短天線的長度。無線電接收機(jī)中專門用于消除某些無用信號以減小對有用信號的干擾的濾波器。 用在電路上濾除不需要的頻率的信號，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)一個并聯(lián)諧振回路，或并聯(lián)一個串聯(lián)回路，它們的諧振頻率就是要濾除的頻率， 二、開路電視的基本組成 見書 P17的圖 21 注意三個問題 天線的方向 對應(yīng)不同的極化信號 加濾波器與陷 波器的作用 最終信號輸送給誰？ 接收天線與饋線 天線在廣播電視中的作用：引入電磁波，是第一道門坎 一 、 天線的基本參數(shù) 輸入阻抗 。 天線通過傳輸線與發(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題。天線與傳輸線的連接處稱為天線的輸入端，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，它們分別對應(yīng)有功功 率和無功功率。 有功功率以損耗和輻射兩種方式耗散掉，而無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)、工作頻率以及周圍環(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)測定。 天線方向性與方向圖 是指在離天線一定距離處 , 輻射場的相對場強(qiáng)（歸一化模值） 隨方向變化的曲線圖 , 通常采用通過天線最大輻射方向上的兩個相互垂直的平面方向圖來表示。 天線的輻射與接收作用分布于整個空間， 因而天線的方向性即天線在各方向輻射（或接收）強(qiáng)度的相對大小可用方向圖來表示。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量輻射（或接收）電磁波的場強(qiáng)， 使各方向的射線長度與場強(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 對于任一天線而言，無論是 E 面方向圖還是 H 面方向圖，它們一般呈花瓣?duì)?，故方向圖又稱為波瓣圖。最大輻射方向 所的瓣稱為主瓣，其余的瓣稱為副瓣或旁瓣，處于主瓣正后方的波瓣稱為后瓣。見圖 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方向間的夾角，以 2θ 。當(dāng)功率密度下降一半，場強(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 全稱為 電壓駐波比 ，又名 VSWR 和 SWR，為英文 Voltage Standing Wave Ratio 的簡寫。 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)兩個阻抗數(shù)值一樣時，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，