共用天线电视系统概述

4.1.1　共用天线电视系统概述

共用天线电视系统是为了解决用户电视收看效果不好，而在智能楼宇中设置的系统。它首先要把本地区有关频道（譬如说3个频道或5个频道）的广播电视信号接收下来，但是，这些信号有强有弱，用户直接收看不能达到最佳效果。试想，我们能否把每个频道的信号，都分别处理一下，使它们都达到最佳水平，然后再把它们混合起来，传送到用户终端呢？这就是开发“共用天线电视系统”的初衷。共用天线电视系统及其传输网络就是按照这一思路搭建起来的。

1）系统的主要架构

共用天线电视系统通常由高增益天线、前端信号处理器、用户传输网络三大部分组成，如图4.1所示。

图4.1　共用天线电视系统的主要架构

高增益天线通常架设在大楼屋顶，由于电视发射信号是超短波信号，只能在视距范围内获得有效接收，故接收天线架设越高，越能有效地接收到远处电视台发射的信号。

当今，城市电视广播比较发达，一般用天线可收到十几个或几十个广播电视发射台的节目。由于发射台所处的位置不同，电波来向也不同，因此用一副电视接收天线很难满足多个电视节目的接收效果。如今，共用系统普遍采用方向性强、增益高的单频道天线，一副天线专门对准一个电台，接收一套节目，这样既能高效接收，又便于单独处理。

大楼顶层通常设有前端室，安装前端处理设备。它的任务是把每副天线送来的电视信号进行逐一、分别处理，使之达到同等强度，然后经过混合、放大，送往用户传输网络。

用户传输网络的任务在于把前端处理好的各频道电视信号送往大厦、小区的各家各户。该网络应保证各收视终端每套节目都能获得规定的电平和良好的收视效果。

用户传输网络，则分装在大厦各层、各户、各室，但其主干电缆一般由弱电竖井往下敷设，网络器件安装在器件箱内。

2）电视广播使用的频率范围

电视信号包括图像信号和伴音信号。由于载波频率高，信号频带宽，为了保证图像的质量，我国电视标准规定，伴音信号的载波频率比图像信号的载波频率高6.5MHz。电视频带宽度为8MHz，称为“频道”，如图4.2所示。每一套电视节目必须单独使用一个频道，要在同一地区同时播送几套电视节目，就必须采用几个电视频道。按照我国广播电影电视部电视标准规定，我国广播电视使用甚高频（VHF）波段的频率范围是48.5～223MHz，波段划分为12个电视频道；特高频（UHF）波段的频率范围是470～958MHz，波段划分为56个频道，全波段的频率范围是48.5～958MHz，波段划分为68个频道。

图4.2　电视信号频带的宽度

3）电视信号传输系统匹配和衰减的概念

在处理电视信号传输系统的工程问题中，经常会遇到有关电路匹配问题及信号传输衰减问题。在介绍系统结构、组成之前，让我们首先了解一下这方面的概念，以便于分析、解决网络中的有关问题。

（1）系统匹配的概念

电视信号传输系统是一个工作于超高频的能量传输系统，它要求传输线、终端负载处于匹配状态，即传输线的特性阻抗Z_c要与终端负载阻抗Z_o相等。

Z_c＝Z_o　　　　　　　（4.1）

只有满足这一条件，才不至于产生能量反射。而一旦系统出现了反射，图像质量将大为降低，最常见的现象是出现重影。

为此，在电视信号的传输系统中，要求各类器件的输出阻抗、输入阻抗都要与传输线的特性阻抗相等，在传输系统的末端都要专门连接匹配电阻，以保证系统不产生能量反射现象。

目前，国内外电视信号传输系统统一规定：特性阻抗为75Ω。这就要求各生产厂家提供的器件，输出阻抗、输入阻抗均为75Ω，同轴传输电缆的特性阻抗也为75Ω，如常用的与电视机信号插座相连的同轴电缆标识为SYWV-75-5，其中“75”即为特性阻抗。

（2）系统衰减计量（分贝）的概念

一般电气线路中，电压、电流、功率的计量单位是伏特、安培和瓦特。而在电视传输系统中，对功率、电压、电流的测量，常用“电平”来表示。被测点的电平是该点的功率、电压或电流值与设定的某基准值之比的对数。如取常用对数，则单位为分贝（dB）。

在共用天线系统中，常用分贝值来计算衰减。也就是常用分贝值来判断信号电平的增减。当共用天线系统匹配的情况下（即75Ω条件），将基准电压值定为1微伏（μV），分贝值称为0dBμV。U₂＞U₁，dBμV是正数为增益；U₂＜U₁，dBμV是负数为衰减。这样系统任何一个环节的相对电平值都可以用dBμV来表示。各厂家还推出电平测试仪（又称场强测试仪）专门测试CATV系统的传输参数。表4.1给出了dBμV、电压、电流、功率数值的对照。

表4.1　dBμV、电压、电流和功率数值对照

（续表4.1）

注：表中单位词头m＝10^-3，μ＝10^-6，n＝10^-9，p＝10^-12，f＝10^-5；规定R_L＝75Ω。

在智能楼宇的电视系统中，安装了许多放大器、分支器、分配器、终端盒，经常要测量它们的放大、衰减、隔离参数，如要以多少倍或多少分之一的比率来做乘、除法运算，将使运算十分复杂；引入分贝计算后，可把复杂的乘、除运算变为简单的加、减法运算，给系统工程的设计、测量、检验带来了极大的方便。这是电视传输系统采用分贝计量的主要原因。

下面举一个简单的例子来说明分贝值的应用。在图4.3中有两个放大器、两段传输线和一个分支器，经测量a、b、c、d、e各点电平值如图所示，由此说明“传输线1”衰减95dBμV-85dBμV＝10dBμV；“分支器”衰减85dBμV-83dBμV＝2dBμV；“传输线2”衰减83dBμV-70dBμV＝13dBμV；放大器B把电平由70dBμV提升为95dBμV，说明其增益为25dBμV。

图4.3　电视传输系统的线路衰减