【正文】 2 光接收機 光接收機是把從光纖傳輸來的光信號進行解調，還原成射頻電視信號，經處理后送入用戶分配網絡而到達各用戶電視機。 CATV 用 AMVBS 光發(fā)射機主要有兩種類型：一種是直接調制方式；另一種是外調制方式。 三、光纖傳輸系統的設備概述 1．光發(fā)射機 光發(fā)射機的組成 光發(fā)射機是將電信號變成光信號的設備。 7．光連接器 光連接器的作用是實現光纜與光纜、光纜與 器件、光纜與系統和儀表的活動連接。 5．光隔離器 光隔離器的作用是防止反射光或散射光回返。光檢測器用于光接收機，主要有兩種，即 PINPD光二極管（ PIN Photo Diode，簡 稱 PINPD）和 APD光二極管（ Avalanche Photo Diode，簡稱 APD）。 （ 1）使用自然發(fā)光的二極管（ Light Emitting Diode，簡稱 LED）； （ 2）受激發(fā)的激光二極管（ Laster Diode，簡稱 LD）。 4 光纖傳輸的基本原理 二、 光纖傳輸系統的組成 光纖傳輸系統大體上由發(fā)送端、中繼站和接收端 3 部分組成。 （ 7）光纖傳輸不受電磁干擾，又無中間放大及饋電環(huán)節(jié)，使系統可靠性提高，并使日常維護工作簡化。 （ 5）光纖傳輸質量高。 （ 3）光纖頻帶寬，傳輸容量大。 （ 1）光纖的芯線很細，單模光纖一般為 4～ 10?m，外徑為 125?m，用光纖做成的光纜，重量遠比電纜輕，尺寸也小，敷設方便。 色散 是光纖傳輸中的另一主要指標：不同波長或不同模式的光在光纖中傳輸時具有不同的速度。光信號在光纖傳 輸中的各種損耗包括：吸收損耗、散射損耗、凸凹散射損耗、彎曲損耗、連接損耗以及與器件的耦合損耗等，如下圖所示。 光纖主要有兩個特性指標：一是損耗，二是色散。 傳輸系統 分配網絡 45 傳輸系統 光纜傳輸 一、光纜的概述 1 光纖的構造及傳輸機理 光纖是由導光材料制成的纖維絲，由芯線、包層和涂覆層等組成。 干線傳輸圖 解 ： 干線 M 點電平： ?????? ??????? XSCFPFTM LLLLLGSS =80+(25+22)－ 8－ (+2)－ 3－ (5+10+30+50+40) =100dB 支線 N 點電平： ?????? ??????? XSCFPFTN LLLLLGSS =80+25－ 8－ － 10－ (5+10+10) =84dB 及書 P63 例題“例如圖 517。 例題 以下圖為例來計算 M 點和 N 點的電平值。 N t 是將 Ft 轉化為分貝數。利用此公式計算時，都應換算成倍數而不能用分貝數計算。從中也可以看出，干線傳輸過程中的某點電平與各種損耗相聯系，所以對輸入電平值有較高的要求。因而要選用損耗較低的同軸電纜來減少放大器的串聯級數。干線傳輸系統主要性能參數如表所示： 干線傳輸系統的技術指標： 項目 主要性能參數 備注 載 噪比（ C/N） ≥ 46dB 交擾調制（ GM） ≥ 52dB 中型系統 ≥ 56dB 大型系統 信號交流聲比（ HM） ≥ 46dB 回波值（ E） ≤ 7% 干線傳輸距離較長時，為補償電纜的衰減，需要級聯若干臺干線放大器，每臺放大器本身會產生一些噪聲，而且前面的噪聲與信號一起被后面的放大器放大，使噪聲在干線中被積累和疊加。由此可見由于傳送頻率不同，放大器之間的間距也就不同，一般來講，干線放大器級數最多不能超過 33 個，那么干線最遠的傳輸距離也就有所限制，如 500MHz 系統最遠距離為 6 公里左右，而 200MHz 系統最遠距離也就 10 公里左右。 120==183m；而 200MHz 的間隔為： 22247。 （ 2）干線放大器的間距與級數 信號在干線中傳輸的損耗由放大器來補償，兩個干線放大器之間的距離與放大器的增益有關，還與傳輸干線使用的電纜衰減特性及傳輸信號的上限頻率有關。 路由選擇時應結合當地具體情況，如道路情況、用戶情況及系統信號特性等問題綜合來考慮。而 下右 圖 就是樹枝型和星型的混合型。樹枝型網絡結構采用同軸電纜作傳輸媒介，特別適宜于從干線、支干線分支拾取和分配信號，它的結構如圖所示。 （ 1）干線網絡結構與路由選擇 有線電視的線路結構有樹枝型、星型和兩者結合型等。 1）． 干線傳輸系統的設計 信號在電纜中傳輸是要衰減的，傳輸距離越遠，衰減量越大；電纜的頻率特性又使頻率越高的信號衰減的程度越大。 電纜供電方式 干線傳輸系統的設計 干線傳輸系統的設計主要是保證信號電平的穩(wěn)定傳輸，同時保證有線電視信號的零增益?zhèn)鬏敗９╇姺绞饺?下 圖所示。也可以在前端或干線中的任何一點集中供電，所謂集中供電就是通過同軸電纜進行遠距離供電。 41 3． 干線放大器的供電 放大器是一個有源的器件，干線放大器被安裝在干線傳輸的途中，因此供電也是一個大的問題。 （ 4）在雙向傳輸系統中，干線放大器還應具有雙向放大的功能，以實現下行信號和上行信號的零增益。倘若增益過小，補償就不足；倘若增益過大，多次級聯之后，會使放大器進入非線性區(qū)，產生非線性失真。 （２）干線放大器的增益是可調的。橋接放大器的結構框圖如圖 所示： 圖 橋接放大器框圖 干線放大器的特點 由上述幾種類型的放大器可以看出，放大器有如下的幾個特點： （１）干線放大器是一個寬帶放大器。 干線橋接放大器對干線信號和分支信號都提供放大，同時具有干線放大器的自動增益或自動斜率的控制。 自動電平控制（ ALC）放大器框圖 （ 3）干線橋接放大器和橋接放大器 這兩種放大器是為了從干線上取出部分信號給分配系統，同時彌補傳輸線路上的損耗。自動電平控制放大器的結構方框圖如圖 所示：從分支器取出的一部分信號，經過兩個帶通濾波器將低導頻信號和高導頻信號分離出來，再經過各自的放大、檢波、比較放大，分別控制可變衰減器和可變均衡器，保持各頻率電平基本不變，實現自動電平的控制。 （ 2）自動電平控制（ ALC）干線放大器 自動增益（ AGC）放大器，只能控制增益，而自動斜率（ ASC）放大器也只是在增益控制的基礎之上作一定程度的斜率補償。 自動增益控制（ AGC）放大器的結構框圖 39 從分支器取出一部分干線信號，經過帶通濾波器分離出導頻信號，然后對導頻信號放大、檢波，再送入比較放大器與參考電壓比較放大后，經過低通濾波，用以控制可變衰減器。在自動控制過程中，一般都采用導頻信號來作為控制信號，導頻信號是由前端系統中的導頻信號發(fā)生器產生的（在前一小節(jié)中已述及），與電視信號一起傳送下來。選擇放大器，要根據干線的傳輸距離、系統的上限頻率、環(huán)境溫度的變化及投資建設等不同的要求來確定。針對這兩個方面，干線放大器的任務不僅要彌補信號的平均損失，同時也要注意溫度和頻率的影響，所以一般高性能的干線放大器具有自動增益控制（ AGC）和自動斜率控制（ ASC）實現溫度和頻率的自動補償。 衰減器可以分為固定式衰減器和可調衰減器兩種，固定式衰減器常常做成插件結構，可直接插入放大器內，其衰減量為 3dB、 6dB、 9dB、 12dB、 15dB、 20dB 等，可調衰減器一般用于需要經常改變的場合，可調范圍一般是 0～ 20dB。在具有 AGC、 ALC 的放大器中，除了自動控制增益外，都要加入衰減器以手動調節(jié)增益。它多 38 用于放大器的輸入端 和輸出端，調節(jié)并控制放大器的輸入，輸出電平、也可以改善其阻抗特性。 衰減器的電路結構如圖 所示，它有不同的電路結構， T 型、 H 型、π型、 O型、橋 T 型以及橋 H 型等，它們均由電阻組成，而且電路是對稱的，輸入端和輸出端可以互相對換。 （ 2）衰減器 在有線電視系 統中，若輸入或輸出電平超過規(guī)定的范圍，將會直接影響接收效果，而使用衰減器可以適當調節(jié)輸入、輸出端電平，使其保持在合適的范圍內。從而平衡了電纜對不同頻率的衰減量。 lg ( )lg ( )1010indou tincBRPL dBPPL dBP?? 37 圖 均衡器的原理圖 L C1組成串聯諧振， L C2組成并聯諧振電路，這兩個 LC 諧振電路是阻抗互為倒置的網絡，諧振頻率均在信號的高頻端。 分支器的主要性能指標有插入損耗 Ld、分支損耗 Lc、相互隔離度 S 和反向隔離度Sr 等 ,其中 : 其它 無源器件 衰減器、均衡器、輸出口等 P5455 附： （ 1）均衡器 在有線電視系統中，電纜對傳輸信號的衰減量與信號頻率的平方根成正比，即電纜的衰減隨著信號頻率的升高而增加，均衡器則是對同軸電纜的衰減特性進行頻率補償，也就是說均衡器是一個與電纜頻率特性相反的衰減器，對較低頻率的信號衰減較大，而對較高頻率的信號衰減較小。 分支器的符號 36 原理圖 分支器根據分支端數目的不同 ,通常有一分支器、二分支器和四分支器幾種。 分支器由一個主路輸入端 (IN)、一個主路輸出端 (OUT)和若干個分支輸出端 (BR)構成。 又稱它為定向耦合器 。 4） 電壓駐波比 電壓駐波比（ VSWR）又稱駐波比，它反映了阻抗匹配的狀況。 通常使用的分配器有 3 種：二分配器、三分配器和四分配器，它們的符號如 P51圖所示 其電路原理如下 ? ?dBlg20lg20 HHEEB ????( ) H ( )???E 屏 蔽 場 強 屏 蔽 磁 強屏 蔽 系 數 =E( 無 屏 蔽 場 強 ) H (無 屏 蔽 磁 強 )它 的 倒 數 就 是 屏 蔽 衰 減 系 數 。 二、常用無源器件 分 配 器 分配器是有線電視系統中一種重要的無源器件，可應用于前端、干線、支干線和用戶分配網絡。 5)回路電阻 回路電阻是指單位長度內外導體形成回路的電阻值，通常以 ?/km 表示 回路電阻小，則在對放大器供電時就能多供幾個放大器工作。見 P49. 3）溫度系數 同軸電纜的衰減量隨溫度的變化而變化，優(yōu)質電纜的衰減值的溫度變化量大約為%～ %（ dB） /℃，即溫度變化 1℃衰減值變化 %～ %（ dB）。 ） 外護套 僅起防護作用，用以增強電纜的抗磨損、抗機械損傷、抗化學腐蝕的能力。（根據屏蔽效果與導體趨膚效應的關系，趨膚深度越深，屏蔽要求的導體越厚。 介質絕緣層的作用 是絕緣與支撐，但它的存在也形成了對電磁波傳輸的阻礙作用。它是由內導體（芯線）、絕緣層、外導體（屏蔽網筒）及護套由里向外層層組合而成。在傳輸距離較遠時，采用光纖或微波技術，目前應用成熟的是 HFC 網絡，即干線采用光纖，用戶分配網絡仍采用同軸電纜的混合式網絡。在干線系統中 ,傳輸的介質有多種，如同軸電纜、光纖、微波等。 根據實際的用途，前端的設計可有多種，但都應具備上述的功能。 前端類型與組成形式 ? 傳統的有線電視系統前端的主要功能如下所述。當導頻信號電平降低時，控制信號使放大器的增益提高；反之使放大器增益降低，以達到穩(wěn)定輸出電平的目的。采用了導頻信號發(fā)生器，就可以將導頻信號從前端同 電視信號一起送入干線傳輸系統。對應電纜衰減量的變化來控制放大器的增益，它是自動電平控制的一種方式。同時，由于干線可能長達幾千米，電纜中傳輸的電視信號的衰減和幅頻特性的傾斜都要發(fā)生變化。為此 ,在前端就需要提供一個或兩個反映傳輸電平變化情況的固定頻率 (幅度也要穩(wěn)定 )的載波信號 (導引信號 ),即導頻。 (3) 高電平輸出放大器 為前端的輸出寬帶功率放大器，提高負載能力，主要指標是非線性失真和輸出電平。 NF 比較大。 (1) 天線放大器 對于天線放大器，輸出信號可達到 Sa≤ 57~60dBμ V ●寬帶型天線放大器 同時接收幾個頻道，噪音系數較小，約 2dB ●頻道型天線放大器 一般可由寬帶天線放大器 +頻道濾波器構成，或采用參差調諧放大器。 寬帶傳輸線變壓器式的優(yōu)點是用分支器與分配器構成，頻道變化不調整，使用方便，但其插入損耗大。其主要技術 指標是 :插入損耗 (要小 )、隔離度 (要大 ,一般要求＞ 20dB)、帶外衰減 (要大 )、輸入輸出阻抗 (通常為 75Ω )。其作用往往是用于改善原射頻信號中電視信號的品質。 解調 調制型頻道處理器主要用于通過微波中繼的超大型系統 ,而一般常用的是外差型。下圖為一 PAL/D178。因此 ,它可以在中頻將圖像與伴音進行分離 ,并進行伴音電平的調節(jié) 。 26 一次變頻頻道轉換器 二次變頻頻道轉換器 頻道處理器 有兩種類型 ,即外差型和解調 調制型。 一次變頻的頻道轉換器的原理框圖示如下。前者結構簡單、體積小 ,但存在許多干擾 ,而且涉及的品種多。在強場強區(qū) ,為了克服空間波直接竄入高頻頭而形成前重影 ,往往采用 VV 轉換器。在全頻道有線電視系統中 ,可以用 VU 轉換器把 VHF 的電視信號轉換