有线电视系统结构

4.3.2　有线电视系统结构

有线电视系统由三大部分组成：第一部分设备，安装在城市有线电视台，其中包括各类天线、前端设备等；第二部分干线传输线缆、设备，安装在城市的大街小巷；第三部分用户分配网络线缆、设备，安装在大厦、小区的院内、院外、室内、室外等。有线电视系统结构，如图4.15所示。

1）有线电视前端设备

前端设备安装在城市有线电视台里，其中包括各类电视接收天线、卫星接收机、调制器、频道放大器、导频信号发生器、混合器以及有线电视台各项自办节目设备等。许多前端设备，在共用电视系统中都有过介绍，下面着重讲述导频信号发生器和邻频传输的调制器。

（1）导频信号发生器

导频信号是有线电视系统中起着保证稳定作用的一种信号。大家知道，有线电视系统中所使用的同轴电缆的信号衰减量和幅频特性的倾斜度，是随温度和频率的变化而变化的。如果要使信号质量保持不变，则必须在干线放大器中进行自动增益控制（AGC）和自动斜率控制（ASC）。对应电缆衰减量的变化来控制放大器的增益，称为自动电平控制，它是自动增益控制的一种方式。但是，一般的自动增益控制是以输出信号电平恒定为条件工作的。而在干线放大器中，因为输出的信号不是恒定的，就不能把输出信号从放大器取出来实行自动增益控制，补偿电缆衰减量的变化。而采用导频信号发生器，将导频信号从前端同电视信号一起送入干线传输系统，通过干线放大器放大，然后在系统的输出端取出一小部分导频信号，经处理后对放大器增益特性进行自动控制。当导频信号电平过低时，控制信号使放大器增益提高，反之使放大器增益降低，以达到稳定输出电平的目的。为了使AGC和ASC同时进行工作，导频控制方式有两种：

①采用一个频率的导频信号进行AGC，再用检温器（如热敏电阻检温器）实行ASC控制斜率；

②采用两个频率的导频信号，一个控制增益，另一个控制斜率。由于采用一个频率导频信号方式中的热敏电阻对温度敏感性与同轴电缆不一致，补偿效果不够理想，因此，双导频控制方式得到了普遍应用。双导频控制中的低导频信号控制斜率，高导频信号控制增益。

根据我国国家标准，46.6MHz和229.5MHz为双导频信号频率，109.9MHz为单导频信号频率。按照这一标准，有线电视系统的前端专门设置了导频信号发生器，并将其信号与各频道电视信号经混合器混合后一起送进干线系统，由于导频信号与电视信号的频率不同，故它们互不影响，各自实现自己的特定功能。而大厦、小区中自建的共用系统，由于传输距离有限，很少使用导频信号发生器。

（2）调制器

共用天线电视系统、卫星电视共用系统里都安装了调制器，那么有线电视系统中的调制器与前者有何不同呢？大家知道，有线电视系统传送的电视节目较多，系统覆盖的频率范围较宽，为了缩小频率覆盖范围，要实行邻频传输，因此，对调制器的频率准确度、稳定度、幅频特性均要求较高。如PBI公司生产的PBI-2 000M型、PBI-2 500MB型有线电视邻频调制器，是采用多频道邻频传输技术开发的新产品。其特点是采用频率合成技术，频率稳定性好；采用特殊滤波技术，寄生分量少；输出电平高，能满足有线电视前端的要求；能方便地改变A/V比，适应邻频传输的要求。

2）干线传输部分

有线电视传输干线分为两大类：一类是同轴电缆传输干线；另一类是光缆传输干线。

（1）同轴电缆传输干线

同轴电缆传输干线是传统的传输干线，它所使用的同轴电缆有SYV聚乙烯绝缘同轴电缆、SDVC藕状聚乙烯绝缘同轴电缆、SBYFV泡沫聚乙烯绝缘同轴电缆、SYDQY垫片式聚乙烯护套同轴电缆等。图4.15中给出的就是同轴电线传输方案，由于干线网络分布面广、线路长，需要选择那些损耗更小的同轴电缆作为传输介质，同时在干线、支线、分支线上加装各类放大器，以补偿线路上信号的损耗。

同轴电缆传输系统在干线、支线、分支线上所装的放大器统称为线路放大器。它分为：干线放大器、干线桥接放大器、桥接放大器、线路延长放大器、分配放大器、分支放大器等。有的系统要求双向传输，因此在有的放大器中还设有反向传输的放大通道，如双向干线放大器、双向干线桥接放大器等。

在图4.16中，给出了各类放大器在干线中所处的位置。

图4.16　干线传输系统中的放大器

①干线放大器。干线放大器一般安装在吊装干线同轴电缆的钢丝绳上，压铸铝合金机壳，耐腐蚀，对气候有适应性，重量轻，导电、导热性能好。其功能在于对信号进行放大，以补偿干线电缆的损耗，使传输线路延伸。在大型CATV系统中，干线传输部分要用很多干线放大器，它的好坏直接影响整个系统的性能，关系到成千上万用户的收视质量，因此对干线放大器的可靠性及技术性能要求极严。大多数高性能干线放大器既具有自动增益控制（AGC），又具有自动斜率控制（ASC），合称自动增益斜率控制（AGSC）。干线放大器的增益最大可达25dB～26dB。其电源部分通过同轴电缆进行远距离供电。

②干线桥接放大器和桥接放大器。干线桥接放大器除放大干线中的信号外，还分出几路支线信号传输到用户分配系统；桥接放大器对干线中的信号不放大，仅对分出的几路信号进行放大并送到用户分配系统。由此可见，干线桥接放大器和桥接放大器适用于干线的分支点上，至于采用哪种放大器，要看干线传输电平和分支电平在该点上是否有必要提升。

③线路延长放大器。线路延长放大器一般用于干线或支线的末梢，对线路损耗略加补偿，通常在野外使用，可根据情况悬挂在线路上或安装在电线杆上，采用铸铝防水机壳。它虽具有高电平输出，但没有自动电平控制和自动斜率控制功能，因此，结构比较简单，价格较低。

④分配放大器和分支放大器。这两类放大器通常安装在楼内，俗称为“楼放”，它们和分配系统的关系十分密切，我们将在用户分配系统中加以介绍。

⑤双向放大器。双向放大器是为适应CATV系统双向传输而设置的线路放大器，有双向干线放大器、双向干线桥接放大器等。双向传输是指前端以45～300MHz向下传输电视节目和调频广播节目给用户，用户端以5～30MHz向上传输各种信息给前端，在CATV网络中又开辟了一条广泛的信号通道。而双向放大器就是为了满足双向传输，提高网络利用效率而发明的新器件。双向传输有两种常用的方式：一种是空间分割方式，采用两套各自独立的电缆和放大器系统组成上行、下行干线传输系统；另一种是频率分割方式，使用一根电缆和两套放大器，用双向滤波器进行频率分割，按上行、下行频率分别对信号进行放大，这时的双向放大器分为反向放大器和正向放大器。通常把这两个独立的放大器组件装在一个干线放大器中，便于使用和维修。目前，在CATV中普遍采用频率分割方式。

在频率分割方式中，有两个问题值得注意：第一个问题是上行传送信号的频率低，频带窄；下行的频率高，频带宽，因此，电缆中下行信号衰减大，上行信号衰减小。这样，在下行方向需使用2～3个干线放大器，在上行方向只要使用一个干线放大器。换句话说，上行与下行方向使用的干线放大器的数量是不一样的。图4.17给出了双向有线电视系统实例。

图4.17　双向有线电视系统实例

从实例中可以看出，在主传输通道上，下行方向使用了4个干线放大器，上行方向只使用了2个干线放大器。第二个问题是双向有线电视系统的每一个干线放大器的2个输入端都加有进行频率分割的多路滤波器，此滤波器对彩色信号产生时延，且这种时延是逐渐累加的，它限制了干线放大器的串接数目。这些问题都是在双向系统配置上要加以注意的。

（2）光缆传输干线随着信息技术的发展，近年来有线电视系统开始在系统干线上采用光缆传输。

①光缆传输的结构。光缆传输的干线系统主要由光发射器、光分路器、干线光缆和光接收器等部分组成，如图4.18所示。CATV前端输出的高频电视信号在光发射器里对波长为1 310mm的激光进行调制，然后已调制的激光信号进入光分路器分多路输出；输出的电视激光信号经光缆干线在星形、树形网络中以“一点发多点收”的方式，传输给各收视点的光接收器进行光电转换，将CATV电信号送至大厦、小区的用户分配网络。

图4.18　光缆干线的CATV系统

②光缆系统的特性。发射特性：光发射器将电视信号调制成激光信号时，多数主干线工程采用波长为1 310mm的单模传输方式，该波长的传输损耗小，约为0.4dB/km，且发射器、接收器的产品性能稳定；只有在通信距离较短时，才考虑采用价格较低的多模传输方式。调制方式常采用锁相FM调频技术，不需设自动增益控制AGC电路。在光发射功率上，为了远距离传输的需要，要有足够的功率；设备工作应能适应各种环境的需要；传输特性：光缆干线衰减小，频道容量大，抗干扰性能好，传输距离长，但设备投资大。首先需要设置光发射器，在传输过程中必要时还应加装光信号放大器，接收时尚需进行光/电转换，这些都将增加设备投资。然而，当干线超过5km时，光缆传输与电缆传输的成本已大体相当，甚至还便宜，因此，光缆传输已成为有线电视的发展方向；技术特性：光缆干线可以传送CATV的模拟信号，也可传输数字信号。由于模拟信号噪声和失真的累积特性，CATV信号不能使用二次中继方式；为提高信号的信噪比，要求光纤的反射损耗小，光纤路由直达，两端活动接触为斜面（APC型）活接头；电视信号的全数字化，要求每个光节点都要增加数字分路设备、数字信号解码器、调制器、混合器等。

由于光源传输的信息容量大、衰减小，为CATV网开展多种业务创造了良好的条件。因此，通过光缆干线传输可提供广播电视节目双向传输、传真通话、电视会议、远程教学、远程医疗等多种业务。如我国青岛有线电视台于1996年就建成了连接远郊五市、两区的2.5Gbit/s的同步数字光纤（SDH）环形网，全长430km，上游与山东省广播电视厅、国家广电局SDH网互联，下游与五市两区互通。目前，已下传12套、回传7套电视节目，已开通的内部电话和综合数据传输业务能与全省17个地市广电系统联网。网络具有大容量、高速率、高可靠性，对开展多功能数据传输具有很大潜力，已成为该地区宽带多媒体的骨干传输平台。