太原理工大学有线电视系统方案设计书_电信1001班_陈越

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1、本科课程设计课程名称：有线电视系统实验名称：太原理工大学有线电视系统设计专业班级：电子信息工程1001 班学号：2010001187学生姓名：陈越同 组 人：温慧欣、庞娇足、王娅敏、张若笑、宁金玲、许燊、伊玲、刘丹指导教师：李艳萍2013年12月13日太原理工大学有线电视系统设计一、系统的规划1. 规划的指导思想太原理工大学前端中心设在北区， 需传输有线电视信号到中区、 南区和明向校区，由于北区到明向校区距离较远， 所以北区到明向校区采用光缆传输。 经过计算，若北区到南区采用同轴电缆传输，大概需要 16 个干线放大器，考虑到成本问题，北区到南区也采用光缆传输。 而北区到中区距离较近， 故采用同

2、轴电缆传输。前端应选用规格比较高的优质的国产设备。一般可采用 860MHz邻频传输技术，近期规划传输十二套节目即可满足用户要求。2. 系统的频道配置与节目规划该小镇的CATV 系统需避开的开路频道有DS2； DS7，所以其频道设置为：DS1, DS3,DS4,DS5,DS6 ,DS7,DS8,DS9,DS10,DS11,DS12，另外使用两个增补频道Z5，Z7。具体的节目频道安排如下：卫星接收：DSDS天线接收：DS1 转中一台DS3 转中二台5 转浙江台DS6 转中教一台9 山东台DS10 转山西台DS11 转太原一台DS 12 转黄河台DS4 转中三台DS 8 转中四台Z5 转中教二台Z7

3、 转太原二台二、系统模式及规模该镇的 CATV系统的传输和分配网络采用“星一树”结构，并全部采用单方向传输方式。 其基本模式为： 前端一干线一支干线及分配系统，如图 3-30 所示。三、设计依据设计时主要依据有以下几种规定：（ 1）有线电视广播系统及规范（ GY106-92）。(2) 民用建筑电缆电视系统工程技术规范 （国际报批稿）。（ 3）声音和电视信号的电缆分配系统（ GB6510-86）。（ 4）广电部“有关有线电视现阶段网络技术体制的意见” 。（ 5）该地区 CATV系统总体规划。（ 6）该地区现状区域及气候环境状况。四、系统的设计和指标分配（ 1）根据系统技术规范的要求该系统的各项总

4、技术指标应为载噪比C/N43 dB载波互调比IM57 dB交扰调制比CM46 dB系统输出口电平65 ? 75dB在设计中留有余量，每项指标增加1 dB ，则设计值分别为： C/N 44 dB ；IM58 dB ；CM47 dB 。主要计算公式：(错误！未找到引用源。) x=44-10lgaIMx=58-20lgb (三次 )CMx=47-20lgc其中， a、b、c 为分配系数。(错误！未找到引用源。 ) a=Uai -F a-10lgn-2.4其中， ( 错误！未找到引用源。 ) a 为干线部分载噪比； Uai 为干放输入电平；干放噪声系数 ;n 为级联数。CMa=CMo+2(Uomax-

5、Uo)-20lgn-10lg(N-1)Fa 为其中 CMa 为干线部分的交扰调制比； CMo为干放标称交调比； Uomax 为干放最大输出电平； Uo 为干放实际输出电平； N 为系统传输的频道数目。IMa=IMo+(Uomax-Uo)-15lgn其中， IMa 为干线部分载波互调比；IMo 为干放标称载波互调比。（ 2）各项指标的分配因该系统干线衰耗在100 dB 以下，故可按表3 - 7分配。项目表 3-7 系统名称系统各项指标的分配比例dB 值说明前端7/1045.5干线2/1051分配系统1/1054CM干线4/1055前段用单频道分配系统6/1051.5调制器不分配交互IM4/106

6、6调指标干线分配系统6/1062.4五、前端的设计根据目前国内有线电视系统的设计规范和基本要求，做出如下规划：1、 系统设计采用 860MHZ同轴电缆邻频传输方式2、 系统设计一套自办节目3、 系统可接续当地有线电视网4、 系统网络主要采用“星一树”结构进行信号传输5、 架设一副 3.2 米口径天线。6、 信号处理方式：卫星电视接收天线接收下来的卫视下行微波信号，经高频头下变频后，送到卫星电视接收设备。 卫星电视接收设备输出的 AV信号经过视、音频调制、处理后，变成 RF射频信号送入混合器。为降低建设成本，卫视前端信号、自办节目信号与当地有线电视并网采取宽带混合，若出现宽带信号中有个别频道指标

7、达不到技术规范要求，可采用频道处理器进行下变频、中频处理后再上变频后进入混合器，以提高前端输出信号质量。前端部分提供有线电视信号源， 卫星电视接收系统、 采编录及播送设备、 调制器、混合器、前置放大器组成前端部分。 卫星电视接收系统是由： 抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成一套完整的卫星地面接收站。有线电视信号源可以有各种类型，物业有线电视输出端是主要来源，根据需要，用户如果有自办节目， 或者要接收市有线电视台以外的卫星电视都要设置卫星接收设备和混频器，如果当卫星接收的频道与有线电台播放的频道有冲突的时候，应将卫星接收频道加频道转换器，转换到 1 64 频道中某一空余频道， 如果制式不同

8、还必须加制式转换器，最后与有线电视系统一起混频后传向用户电视系统。本系统设计不包括自办频道部分，即没有考虑混频器等设备， 而是把物业有线电视信号直接输入电视放大器。六、干线的设计1、光纤设计南区、明向校区的传输因为 1.55um 光纤每 km损耗约 0.2dB，在传输距离较远时都要利用光纤熔接机把两根光缆连接起来，现在的自动熔接机，可以使熔接损耗在0.05dB以下，故在计算光纤损耗时，常把熔接损耗包括在内，按1km损耗0.25dB计算。由于光纤和光发射机、光接收机的连接需要活动接头，而活动接头的损耗较大，每个约0.5dB ，每一条链路还需加上与光接收机连接的活动接头的0.5dB 损耗。由于从北

9、区向南区、明向校区传输均采用光缆传输，因此需使用分光器将光发射机的输出分成几束光耦合到不同的光纤中去，因此链路损耗还应包括分光器损耗。1. 器材选用在本设计中选用 GYXTW中心管式室外 4 芯单模光缆作为传输光缆， 光接收机采用 HCOR-8602SA型光接收机，其特性是：工作波长为11001600nm。2. 传输系统HFC 网络光链路的拓扑结构一般有光纤到分配区的星型结构、星树型结构、两极光链路级连的双星型结构、具有自愈功能的环- 星型结构、带光放大器的光链路结构、超干线结构及反向链路等几种形式。本系统采取典型的星型结构。（ 1）前端到各光接点采用 1550 nm 光纤及设备。（ 2）确保

10、系统各项指标符合 CATV国标中技术规范及要求。（ 3）光链路总损耗包括光发射机和光接收机尾纤的连接损耗、光纤损耗及熔接损耗。3. 光链路设计确定光缆路由的前提下根据上述的系统设计指标，合理地选择光发射功率，一般光链路的设计有两种方法： 一种是从前端到光节点的思路正算法， 即选一台光发射机， 根据系统三大技术参数 （主要是 C/N 值） 的设计值及加载频道数，确定光链路总损耗的最大允许值 Amax，把光发射机与若干条星型光纤综合考虑 , 设计光路，然后计算光链路的预计损耗 Ai ，当 Ai 很接近但不超过 Amax时，则这一光链路组合成立， 最后，验算光接收机的输入光功率值及各光链路的三大技术

11、参数指标。另一种方法是从光接收点到前端的思路逆推法， 即选定光接收机的光输入功率， 然后计算链路损耗以此来确定光发射机的输出功率， 从而选定光发射机型号，最后验算各光链路的总损耗及三大技术参数的指标， 上述两种方法都是可行的，本方案采用的是第二种方法。光纤干线系统技术指标和光调制指数、 频道数及光路反射有密切联系， 光纤干线非线性指标 CTB 和 CSO取决于光调制指数， 而光纤干线的载噪比 C/N 则取决于光纤链路损耗及光接收机的光灵敏度，本方案光纤干线部分分配指标取 CNR=50 dB；CTB=67dB； CSO=60 dB。光调制指数由光发射机及输入电平决定，所以恰当选择光发射机及输入电

12、平、控制光纤链路总损耗是光干线设计的关键。本设计中注意事项： 保证光发射机到各光节点损耗的均匀性；光接收机功率在 -5+1 之间；光链路总损耗 = 光缆损耗（包括熔接损耗） + 活动接头损耗（ 0.25/ 个） + 设计余量。本设计中：光缆及熔接损耗 Li （ Li 为光缆长度， 为 1550nm按 0.25 dB/km计算。其他损耗：活动接头加设计余量加分光器的附加损耗按1.8dB 计算。引用公式：Pj0.1 L j第 j 路的分光比： k j10Pn0.1 Ln10链路损耗： A 10lg100.1 Ln 1.8光发射机的输出光电平：10lg P10 lg P0 A南区到前端的距离L1 =

13、4km，明向校区到前端的距离为L2 =23.5km, 代入，求出：0 .1n100.025 4100.02523.5=5.12710则第 1 路输出口分光比 k1100.025 4 /100.1 Ln =24.6%同理，第 2 路输出口分光比 k2 =75.4%链路总损耗： A10lg100.1 Ln 1.8 =10lg(5.127)+1.8=8.9dB考虑到载噪比的要求，取光接收机的输入光电平10lg P0 为-1dBm，则求出光发射机的输出光电平 10 lg P 为 7.9dBm，相应输出光功率为6.17mW，即只需买一台 7mW的光发射机即可。选 HCOT-8500型光发射机（其 155

14、0nm输出功率为： 2-10mW其 CNR52 dB， CTB67 dB， CSO57 dB；满足设计要求。2、同轴电缆设计中区的传输：1. 器材选用从北区到中区的这一干线，总长 0.75km。考虑到电长度小于 100 dB，可选用国产优质电缆。如 SYDV 7512 电缆，其特性： 800MHz衰减量约为 7.1 dB /100m。干线放大器则选用室外型杰士美 4734H干线双向延长放大器， 其标准输出电平为 96 dB V，噪声系数 8 dB ，载波二次互调比 52 dB， 最大输出电平为 110 dB V, 增益 G 30dB。2. 干线的指标计算 a. 结构设计EDl H0.7571=

15、53.25dB所需放大器台数： n= E = 53.25 =2 台G 30b. 干放工作电平的确定：UaiC2.4 51 10lg2 8 2.4 64.41dBuV10lgn FaN a其中， ( 错误！未找到引用源。) a 为分配给干线部分的载噪比；Fa 为单个干线放大器的噪声系数；为了提高干线放大器的载噪比，选输入电平Uai =70dBV。干线放大器在常温下输出电平的最高极限值（按宽带设计）U aoU o max10 lg n7.5lg N11CM a471 55212210 lg 27.5 lg 2447104.63dB V2其中， CMa 为分配给于线部分的交扰调制比；考虑到温度变化的

16、影响，留有一定的余量，干线放大器输出电平选记为96 dBV。c. 干线长度的计算。应用 l= （GL） 100 式也即式（ 319），并据图 330 所示，前端输出电平为 96dBV，在前端输出口设有一个二分支器， 其插损为 2 dB，在两条干线出门处设有一只二分配器 , 其损耗为 4 dB。在往东去的一条干线中间设有一只二分支器，其插损为 2 dB所以，从前端到中区的干线上第一个干线放大器的距离l1U ho U ai 2 4967067.11007.1100 282m从前端到中区的干线上第二个干线放大器的距离l 2U hoU ai96707.1100100 366m7.1信号到达了中区。干线

17、放大器的集中供电。两条干线电缆段距分别为0.38km、 0.355km、，SYKV 7512 电缆回路电阻约为11 /km，则其回路电阻分别为4.18 、3.9 、3.85 、4.4 。干线放大器平均工作电流为I=18 55=0.33A，其中：18 为干线 放大器消耗功率， 55 为干线放大器平均供电电压。供电系统等效电路如图 3 - 31所示。I 40.33AI 3I 40.330.66AI 2I 30.330.99AI10.33A因而相加于 A1、 A2、 A3 、A4 的电压分别为U1604.180.3358.6VU 2603.90.9956.1VU 3U 23.850.6653.6VU

18、 4U 34.4 0.3352.1V各电压均在干线放大器供电范围之内整个十线放大器供电电流I 总 =0.99+0.33=1.32A 。4 个放大器可以使用本电路，本设计中共用到16 个放大器，为了可靠， 本系统的干线上用四台3A 供电电源。项指标的验算。CU aiFa 10 lg n 2.4758 10lg 162.4 52.5dB51dBNaCM a CM o2 U o maxU o20 lg n10lg N1482 1309620lg 16 10 lg 2478.1dB55dBIM aIM oU omaxU o15lg n521309615lg1667.9dB66dB七、支干线及用户分配部

19、分的设计从干线取出信号，在本地区最长的一条支干线长度为0. 7 km ，可以用两级支干线放大器和一级用户放大器送入终端。支干线放大器选用国产设备GF1132型干线放大器，其最大输出电平为122 dBV，标准增益为 32dB，载波二次互调比 81dB，噪声系数 7 dB 。各种电缆在 300 MHz时衰减值为：SYKV7596. 5 dB/100 mSYKV7579 dB/100 mSYKV75512 dB/100 m（1）支干线放大器和用户放大器工作电平的计算U o支U omax10 lg n 5 lg ( N 1 )1 ( CM a CM o )21221( 51.447 ) 105 7 d

20、B Vlg3 5 lg 272考虑到温度变化的影响， 留有余量，则支干线放大器的工作电平确定为103dB。用户放大器的工作电平则可确定为105 dB。（2）分配系统各项指标的验算上述验算说明各项指标均符合要求。八、用户电平分配用户接入某楼为有一 5 层的楼房，层高为 3m，4 个单元，每单元的每层有 3 户。用藕芯电缆组成用户分配系统。用户线有 1 户是 5m 长，2 户是 10m 长。用 4 分配器分配方式设计此系统。系统的组成如图 1。计算时将最低的 1 频道电平写在分子上、最高的 25 频道电平写在分母上，便于对照。连接电缆的损耗： 1 频道为 0.05dB/m， 25 频道为 0.07

21、dB/m，所有的电平单位都是 dB V。首先取底层 10m 的用户电平为 72/70(用户电平规定 705dB)。25 频道的电平稍低，是因为考虑到调频道的损耗比较大。C / N 支 U aiFa10 lg n2.4 72 74.82.4 57.8 dB 54 dBCM 支472 U omaxU 020 lg n10 lgN147212210520 lg 310 lg 2757.2 dB51.4 dBIM 支IM oU omaxU o15 lg n8112210515 lg 390.8 dB62.4 dB加上 10m 长电缆的损耗，在底层分支器的分支输出端电平应为：（ 72+0.5）/ （70

22、+0.7）=72.5/70.7底层分支器选用 12dB 的，即分支损耗为 12dB。从而可求得底层分支器的输入电平为（ 72.5+12）/ （70.7+12） 84.5/82.7底层 5m 长用户电平为：（ 72.5-0.25）/ （70.7-0.35） 72.25/70.35二层分支器选用 16dB 的，分支损耗为 12dB，插入损耗 VHF为 2dB，UHF为 3dB。二层分支器的输入电平为：（ 84.5+0.15+2） / （82.7+0.21+3） 86.65/85.91二层分支器的分支电平为：（ 86.65-16） / （85.91-16） 70.65/69.91二层 10m 长用户

23、电平为：（ 70.65-0.5）/ （ 69.91-0.7） 70.15/69.21二层 5m 长用户电平为：（ 70.65-0.25）/ （ 69.91-0.35） 70.4/69.56三层分支器仍选用16dB 的。则三层分支器的输入电平为：（ 86.65+0.15+2）/ （85.91+0.21+3） 88.8/89.12三层分支器的分支电平为：（ 88.8-16）/ （89.12-16） 72.8/73.12三层 10m 长用户电平为：（ 72.8-0.5） / （ 73.12-0.7） 72.3/72.42三层 5m 长用户电平为：（ 72.8-0.25） / （ 73.12-0.35

24、） 72.55/72.77四层分支器如仍选用 16dB 的，用户电平将为 89.12+0.21+3-16-0.7 75.63 超过 75dB。因此改用 20dB 的分支器，分支损耗为 20dB，插入损耗 VHF为1.5dB， UHF为 2dB。四层分支器的输入电平为：（ 88.8+0.15+1.5） / （89.12+0.21+2） 90.45/91.33四层分支器的分支电平为：（ 90.45-20）/ （91.33-20） 70.45/71.33四层 10m 长用户电平为：（ 70.45-0.5）/ （ 71.33-0.7）69.95/70.63四层 5m 长用户电平为：（ 70.45-0.

25、25） / （71.33-0.35） 70.2/70.98五层分支器选用24dB 的，分支损耗为 24dB，插入损耗 VHF 为 1dB，UHF为 2dB。五层分支器的输入电平为：（ 90.45+0.15+1）/ （ 91.33+0.21+2） 91.6/93.54五层分支器的分支电平为：（ 91.6-24）/ （93.54-24） 67.6/69.54五层 10m 长用户电平为：（ 67.6-0.5） / （ 69.54-0.7） 67.1/68.84五层 5m 长用户电平为：（ 67.6-0.25）/ （69.54-0.35） 67.35/69.19将以上计算中的有关电平数字标在图中。计算

26、结果表明用户电平在67.172.42dBV 之间，合乎设计要求下面计算 4 分配器的输入电平， 4 分配器的分配损耗 VHF为 7.5dB，VHF为 8dB。因此，分配器的输入电平五层分支器的输入电平+30m 长电缆的损耗 +分配损耗4 分配器输入电平为（ 91.6+1.5 +7.5）/ （ 93.54+2.1 +8） 100.6/103.64中间两个单元距离 4 分配器的长度并不是 30m，这时这两串分支器的输入电平会高些。只要将所有的电平数字都增加输入电平的增设量就可以， 不必再重新计算九、系统总指标的验算（ 1）载噪比 C/N(C/N)前=60 dBC/N =1000000N/C=0.0

27、00001(C/N)干=57.8dBC/N =602600N/C=0.0000016(C/N)支=57.8dBC/N =602600N/C=0.0000016（ N/C)总 =0.000001+0.0000016+0.0000016=0.0000042 C/N=238095C/N(dB)=10lg 238095=53.7(dB)44dB 设计值（ 2）交扰调制比 CMCMCM干支76.2dB20lg（ CM ）CM=64571/CM=0.000154858.2dB20lg（ CM ）CM=812.81/CM=0.00123031/CM 总=0.0001548+0.0012303=0.00138

28、51CM=722(3) 载波互调比 IMIMIM干支95.3dB15lg（ IM ） IM=24360001/IM=0.000000490.8dB15lg（IM ） IM=11310001/IM=0.00000081/IM总=0.0000004+0.0000008=0.0000012IM=833333IM （dB） 15lg83333388.（6dB ）58dB设计值关于用户电平，实践证明，当电视机输入电平超过65dB 时，在提高电平，图像质量也无明显提高，所以，实际用户电平选定为64dBuV4dBuV,这样，既可以减少不必要的信号损失， 提高效率，又可以减少因信号过强而造成信号泄露和产生交、互调干扰的可能。