双向有线电视光纤同轴电缆网基础与设计(老资料)

双向有线电视光纤同轴电缆网基础与设计


    2005年10月11日，中共中央十六届五中全会在《制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中提出： “加强宽带通信网、数字电视网、和下一代互联网等信息基础设施建设，推进‘三网融合’，健全信息安全保障体系。 ”。 2006年3月14日，十届四次人大批准的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》第十五章积极推进信息化，第三节完善信息基础设施全文如下： “积极推进“三网融合”。建设和完善宽带通信网，加快发展宽带用户接入网，稳步推进新一代移动通信网络建设。建设集有线、地面、卫星传输于一体的数字电视网络。构建下一代互联网，加快商业化应用。制定和完善网络标准，促进互联互通和资源共享。” 中央的建议和人大的纲要确立了发展数字电视和三网融合的方向。 2006年1月，全国科技大会贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，建设创新性国家的总体目标是： “自主创新、重点跨越、支撑发展、引领未来。”。 科技纲要提出了国家对各项科技发展的指导方针。
1、必须符合国标、行标 及各省、市、自治区的相关法规
关于有线电视系统的部分国标、行标 GB/T6510－1996《电视和声音信号的电缆分配系统》 P－GB50200－1994《有线电视系统工程技术规范》 GY/T106－1999《有线电视广播系统技术规范》 GY5063－1998《市、县级有线广播电视网设计规范》 GY/T180－2001《HFC网络上行传输物理通道技术规范》 GY5075－2005《城市有线广播电视网络设计规范》

2．有线电视在现有各种宽带网络中的位置 除有线电视双向光纤电缆混合网CATV TWO WAY HFC以外，目前，具备规模的各种宽带网络还有： 电信网，PSTN→ISDN→ADSL→VDSL； 以太网，ETHERNET→FE→GE→TE； 电力线通信网PLC。 此外，还有无线局域网WLAN。 存在即合理，各种网络均有各自的生存空间。事实上，各种网络各有优缺点，但是，都在进行着数据、声音、图像三网融合的工作，都在努力地争取着数字电视业务。 各种网络之间，又竞争、又联合，形成了错综复杂的局面。 有线电视双向HFC是最佳大容量透明传输网、是最佳广播网、是唯一兼容模拟和数字信号的网络、是目前唯一可传输高清晰度电视HDTV的现实网络。其缺点是，非数字基带信号传输，必须使用大量调制解调器；信号幅度小，容易被干扰。 未来宽带网络的发展趋势是： 最终，国家信息基础设施的智能光纤网，光纤到户，将代替目前所有的有线宽带网络，在此之前重点是发展NGN。
NGN与IPTV 下一代网络NGN，是一个分阶段演进的过程。基于分组交换技术和IP互联协议，网络具有分布性、开放性、标准性、可管理性，功能的实现与各种保证QOS服务质量的宽带传送技术相对独立，提供语音、数据、图像各种服务，用户可以自由地接入不同业务提供商。 NGN包括： 下一代互联网NGI ，以IPv6及网络技术为中心，改进TCP/UDP等协议； 下一代电信网NGT ，以软交换技术为核心，向IP多媒体子系统无缝演进； 下一代移动网NGM ，以3G及3G演进为中心，全IP网络结构； 下一代有线网NGC ， DVB-IP及IP软交换，交换式数字广播SDB。 综上所述，IP无所不在，IP必由之路，IP众网所归。 IPTV是NGN的典型业务。 互联网协议电视IPTV， 以IP协议为基础，集互联网、多媒体、通信、广电、NGN等技术于一体，提供语音、数据、图像三重播放Triple Play 、三网融合的业务，可利用各种互联互通的宽带网络设施，终端可以是电视机、计算机、手机等。
交换式数字广播SDB 数字电视总前端的全部广播、窄播信号，不进行多节目传输流MPTS的组合，不进行QAM调制，以数字基带单节目传输流SPTS群的方式输出； 总前端至分前端，采用至少10千兆位的电信级城域以太网10GE MAN，大容量地向各分前端传输； 各分前端只选择总前端送来SPTS群中的广播信号和与本分前端有关的窄播信号，组成若干MPTS，一一对应于边缘IP-QAM调制器群，向HFC网络传输。为尽量缓解MAN的压力，靠缓冲服务器解决重复点播的问题。
FTTH→PON→EPON 彻底取消铜线，光纤到户FTTH，是有线通信方式的最终解决方案。美、欧、日、韩2004年均已启动，计划约2010年完成。 FTTH的最佳选择，不是点对点的无源光网络，也不是点对多点的有源光网络，而是点对多点的无源光网络PON。 PON的最佳选择，不是ATM信元格式的千兆以太网无源光网络GEPON，而是IP格式的以太网无源光网络EPON。 一户一根光纤，采用稀疏波分复用CWDM技术：下行广播信号使用1550nm，下行交互信号使用1490nm，上行交互信号使用1310nm。 武汉市政府已经规定，新建小区必须采用光纤到户方案，费用打入建设成本。

3． 频分复用FDM频谱配置
3．1频谱配置及调制方式 国内的四种上下行频率分割方式： 30/47 MHz；（原美标、原行标） 42/54 MHz；（现美标） 55/70 MHz；（原欧标） 65/87 MHz。

（现欧标、现行标） 选择上下行频率分割方式的原则： 首选现行标65/87MHz，原因是，符合行标、有效上行通带最宽； 与当地有线电视网络采用的分割方式相同，以便对接。


3．3数字信号容量 目前，下行全数字信号的最大容量： 每台下行光发射机， 64-QAM时，96×38=3.6Gbps； 256-QAM时，96×50=4.8Gbps。 64-QAM时，每户最高38Mbps； 256-QAM时，每户最高50Mbps。 目前，上行全数字信号的最大容量： 每台上行光发射机， 64-QAM时，9×30=270Mbps。 每户最高30Mbps。 数字设备配置与全部交互式业务用户的比例，以最高服务速率并发率估算： 图像、乐音1:4（1：10~1：2）；数据、通话1:10。

4． 分贝表示法及其计算 有线电视系统中，数据的表述、计算，大量使用分贝。好处是：大数变小数、乘除变加减。

4．1基本公式 功率10lg(px/py) (4-1) 电压20lg(ux/uy) (4-2)

4．2八种分贝表示法 四种相对电平： 增益+dB，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＞1 衰减-dB，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＜1 指标+dBc，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＞1 指标-dBc，10lg(px/py)或20lg(ux/uy)，真数部分比值＜1 四种相对电平，除非特殊需要，在一般文语中均用dB，有使用场合及前言后语的限定，不会发生误解；
四种绝对电平： 功率dBm，10lg(px/10-3)； 逆运算px=10(xdBm/10)×10-3 电压dBmv，20lg(ux/10-3)； 逆运算ux=10(xdBmv/20)×10-3 电压dBμv，20lg(ux/10-6)； 逆运算ux=10(xdBμv/20)×10-6 场强dBμv/m，20lg(ux/10-6)/m

4．3三种绝对电平的相互换算 0dBm变为dBmv，20lg［(10-3×75)1/2/10-3］=48.75dBmv 0dBm变为dBμv，20lg［(10-3×75)1/2/10-6］=108.75dBμv dBmv变为dBμv，dBmv＋20lg(103)=dBmv＋60dB dBμv变为dBmv，dBμv－20lg(103)=dBμv－60dB 绝对电平转换加值表 4-1

4．4六种分贝计算方法 乘除变加减： 10lg(xy)=10lgx+10lgy或 20lg(xy)=20lgx+20lgy (4-3) 10lg(x/y)=10lgx－10lgy或 20lg(x/y)=20lgx－20lgy (4-4) 增益、衰减的加减： 直接加减，单位是dB。 增益、衰减与绝对电平的加减： 直接加减，单位服从绝对电平。

4．5叠加及分离系数C 叠加及分离系数C表 4-2
纯电缆网，一种指标，一种系数，由前向后，顺序计算； 光纤电缆混合网，一种指标，几种系数，只能先在每段相同系数的范围内计算；然后，再依次在不同系数的段间计算。

5．噪声和失真

5．1噪声 光链路噪声： 光发相对强度噪声、光电转换量子（散粒）噪声。工程上用光链路损耗与C/N对照表查得； 光纤噪声，每dB光纤损耗造成C/N下降0.1dB。 宽放热噪声: Un0=20lg(un0/10-6) =20lg［(pn0×R)1/2/10-6］ =20lg［(KTB×R)1/2/10-6］ =20lg［(1.38×10-23×(273+℃)×B×75)1/2/10-6］ (5-1) Pn0=Un0－108.75dB (5-2)
热噪声电平Un0、Pn0对照表 5-1

5．2失真 失真，包括：线性失真、非线性失真。 线性失真包括：幅度失真、相位失真。 非线性失真，即：多信号工作时，非线性器件产生的新生频率成分。在有线电视系统中，谈到失真，如无特指，都是指非线性失真。 非线性失真，采用三信号fa、fb、fc，三阶以内，三角函数分析法分析。结果如下。
二阶失真三种： 直流成分，设备中的隔直流电容，令其不会叠加； 二次谐波，2fa、2fb、2fc； 二次互调，fa±fb、fa±fc、fb±fc。
二次谐波、二次互调，统称复合二次互调CSO，CSO是一个电平值。载波电平C与复合二次互调电平CSO的差值，就是载波复合二次互调比C/CSO。 C―CSO是+dB，CSO―C是-dB。两种表示方法，绝对值相同，正负号不同。 载波电平C每升高1dB，复合二次互调电平CSO就升高2dB，两者的差值即载波复合二次互调比C/CSO就减少1dB。

三阶失真五种： 基波成分，与原信号同频同相，忽略不计； 三次谐波，3fa、3fb、3fc； 三次互调，2fa±fb、2fa±fc、2fb±fa、 2fb±fc、2fc±fa、2fc±fb； 三次差拍，fa±fb±fc； 交扰调制，每频道(N－1)个。
三次谐波、三次互调、三次差拍，统称复合三次差拍CTB，CTB是一个电平值。载波电平C与复合三次差拍电平CTB的差值，就是载波复合三次差拍比C/CTB。 C―CTB是+dB，CTB―C是-dB。两种表示方法，绝对值相同，正负号不同。 载波电平C每升高1dB，复合三次差拍电平CTB就升高3dB，两者的差值即载波复合三次差拍比C/CTB就减少2dB。 载波电平C与交扰调制电平CM的差值，就是载波交扰调制比C/CM。 载波电平C每升高1dB，交扰调制电平CM就升高3dB，两者的差值即载波交扰调制比C/CM就减少2dB。 一般，在一个系统中，两种三次失真，只核算最差的一种： 当频道数N少于30时，只核算按算术规律增加的C/CM； 当频道数N多于30时，只核算按指数规律增加的C/CTB。 现在，几乎所有的系统，频道数N均多于30，今后还会更多。所以，三次失真只需核算C/CTB即可。

5．3双向HFC光电传输上下行通路的噪声和失真 噪声和失真是光电传输的一对基本矛盾，两者同等重要，不能顾此失彼。 正确的处理原则只能是： 噪声失真平衡。
噪声失真平衡要求： 模数共传时，各项系统指标数值不同，噪声和最差的一种失真，电平余量相等； 全数字信号，噪声失真都视同为噪声，噪声和最差的一种失真，指标数值相等。 模数共传时，系统对噪声和失真要求不同，C/N要求较低，是43dB；而对C/CTB、C/CSO要求较高，是54dB。全数字信号，系统对噪声和失真要求相同，是统一的PNR要求，相比之下，原来的C/N低了，C/CTB、C/CSO高了；必须通过提高光发入、宽放出的工作电平，提高C/N，降低C/CTB、C/CSO，达到PNR最高且一致。即，与模数共传时相比，全数字信号所需的信号总功率必然提高了。 系统的数字信号误码率≤10-6 。
两种信号下的噪声、失真： 模数共传时，各模拟电视频道的载波功率，都集中在图像载频上，因此，有载噪比C/N、载波复合二次互调比C/CSO、载波复合三次差拍比C/CTB之分，而且，均可分别测量； 全数字信号，由于各数字频道内的载波功率都是平均分布的，C/CSO、C/CTB也成了载波互调噪声CIN，噪声、失真难以区分，C/N、C/CTB、C/CSO无法分别测量，只能用统一的功率噪声比PNR代替。 必须清醒地认识到，全数字信号只有PNR，是就表现和测量两个角度而言的，噪声、失真产生的机理，不会随着模拟改数字而发生改变。因此，全数字信号，虽然，噪声、失真指标只有PNR，但是，具体的噪声、失真，仍然是分别计算C/N、C/CTB、C/CSO。

模数共传时数字信号的传输环境： 模拟信号系统指标C/N≥43dB、C/CTB≥54dB； 数字信号需要的C/N， 64-QAM时≥27dB、256-QAM时≥31dB。 数字频道功率比模拟频道低，64-QAM时低10dB，256-QAM时低6dB。两种数字频道电平的差值，正好是两种数字频道C/N的差值。 64-QAM时： C/N≥43-10-10lg（8/5.75）≥43-11.4≥31.6dB； C/CTB≥54-10-10lg（8/0.3）≥54-24.3≥29.7dB。 256-QAM时： C/N≥43-6-10lg（8/5.75）≥43-7.4≥35.6dB； C/CTB≥54-6-10lg（8/0.3）≥54-20.3≥33.7dB。 结论：合格的模拟信号系统传输数字信号毫无问题。 但是，有些模拟信号系统并不合格，为了保证数字信号的正常传输，模拟信号系统中，加入数字信号的频道，指标下限不得低于： C/N≥43-（31.6-27）≥38.4dB； C/CTB≥54-(29.7-27)≥51.3dB。
光发入： 噪声失真平衡。取决于光发驱动电平，即调制度，低时噪声差、失真好，高时噪声好、失真差； 光收输入光功率同时影响噪声。 宽放出： 输入电平决定噪声，输出电平决定失真，增益不宜太高。 模数共传时，干放应噪声失真平衡；支放不属于传输，而属于分配，以失真合格为前提，使用最高输出电平。 全数字信号，无论干放、支放，无论下行、上行，均应以各自统一的PNR为准，噪声失真平衡。只是下行支放，稍有特殊。下行支放的输出电平，由用户分配部分的需要决定，一般，会偏离噪声失真平衡电平，但是，必须予以严格限制。

6． 前端 前端是系统的信号源，应尽可能选用高质量设备。 此外，还应注意： 应根据广播、窄播的需要，搭好多路混合的架子，避免随加随改的麻烦；采用插入损耗小的分配式多路混合器，空闲端口必须终接；为了保证噪声和失真，不宜采用带放大器的混合器。 大中型系统，前端肯定需要宽频带放大器。前端宽放，是系统的首台干放，必须严格控制噪声和失真。必须采用高线性（硅前馈、砷化镓倍功率）、低增益（18~22dB）宽放，必须使用干放中心输出电平，宁可并行多台，也要避免串接。 执行两次一点接地的原则。每个插盒在机柜内的汇流条（棒、板、管）第一次一点接地；每个机柜的汇流条单独引线，在机房的地线汇流条第二次一点接地。同时，机房内必须执行电源地、信号地彻底分离的原则，所有插盒电源插头的地线端必须无效。送入各下行光发射机的信号，信号交流声比≥60dB，即≤0.1% 。 前端上下行信号强而集中，容易相互干扰，无论射频、音视频，均应采用高屏蔽电缆和连接器。

7． 光纤、光缆、连接器、分路器 主用G-652二氧化硅石英玻璃单模光纤，相互熔接的两根光纤，模场直径必须一致； 主要使用光纤素线光缆、谨慎使用带状光纤光缆； 跳线做设备互联； 尾纤做光缆转接或设备连接； 专用尾缆做光缆与室外光节点的转接； 光连接器（含两个插头、一个法兰盘），主用SC/APC，尽量少用FC/APC，彻底更换光缆线路中的PC连接器（C/N、C/CSO将严重劣化） ，并定期清洁。
各种损耗： 光纤损耗，1310nm0.29～0.35dB/Km，1550nm0.18～0.22dB/Km； 设计平均值 0.32dB/Km， 0.20dB/Km； 熔接损耗，素线≤0.03dB， 带状≤0.05dB，最大≤0.08dB； 连接器损耗，选用≤0.25dB； 分路器附加损耗，两路0.2dB， 三路0.3dB， 四路0.4dB， 五、六路0.5dB，七、八路0.6dB，九、十路0.7dB……； 分路器严禁空端，否则，反射损耗严重降低，C/N、C/CSO变差。 微弯损耗将导致反射损耗降低，应避免。1550nm的微弯损耗比1310nm更严重。调制信号传输时，不能利用微弯损耗代替光衰减器。

8． 双向HFC接入网的光电交接 光链路：光发高频入至光收内光电转换出的线路。 下行光收内，光电转换后的宽放，属于电缆线路中的第一台宽带放大器，具有两重性：光节点下有宽放时，按干放使用；无宽放时，按支放使用。 光节点：下行接收光电转换、上行发射电光转换的组合。 至少光纤到支线FTTF，光节点以下≤2000户、串接宽放≤3台； 一般光纤到路边FTTC，光节点以下≤ 500户、串接 宽放≤2台； 最好光纤到建筑FTTB，光节点以下≤ 125户、串接 宽放≤1台。

双向交互群体：最终2000户，初期可归并。 光发带光收： 下行FTTF约1台、FTTC约4台、FTTB约16台； 上行均1对1；若干上行光收混合中继时，应严格控制上行光收的数量，以避免过多的噪声叠加。 光节点尽量小，系统可靠性高，且： 下行通道，信号质量高； 上行通道，户均速率高、干扰噪声小。

9．下行1550nm光链路 光发射机：DFB恒定光源无Chirp噪声，外调制有效降低了二次失真，受激布里渊散射SBS抑制提高了注入光纤功率，输出双≥6mw。 掺铒光纤放大器EDFA：输入0～10dBm，饱和输出光功率13～22dBm系列，只附加噪声、几乎无失真。钇铒共掺光纤放大器YEDFA，饱和输出光功率达27dBm，现有线电视系统中应用极少。 光发经光放送入光链路，实用光放入3～6dBm，注入光纤功率≤光发SBS限制（16.5、18、19dBm）；防色散宜≤100Km，超出时，如用G-652标准光纤应加色散补偿光纤或色散补偿器，或改用G-655非零色散位移光纤；输入光功率低时应使用拉曼光放大器。 大中城市市内链环形，地至县、县至乡镇链形；在双向HFC系统中，双向网不用大功率集群分配。
1550nm链形逆算法： 先求输入分路器的两路光功率dBm，并转成mW： Pa=Pr+La×0.20+(Ma+2)×0.03+Ca×0.25(dBm)， pa=10(Pa/10)(mW)； Pb=Pr+Lb×0.20+(Mb+2)×0.03+Cb×0.25(dBm)， pb=10(Pb/10)(mW)。 再求各自的分路比、插入损耗： a%=pa/(pa+pb)，l a=10lga%－0.2； b%=pb/(pa+pb)，l b=10lgb%－0.2。 任一路dBm与插入损耗的代数和，均为分路器的输入光功率： Pi=Pa―l a=Pb―l b。

10．下行1310nm光链路 光发射机：直接调制，DFB激光器光功率随信号变，2～20mw/3～13dBm系列光功率。为防止SBS，不用≥14dBm的光功率。 一/二级星形模拟光链路光收输入光功率： -2～0/0～1dBm。
1310nm星形逆算法： 先求输入分路器的各路光功率dBm，并转成mW： Pa=Pr+La×0.32+(Ma+2)×0.03+Ca×0.25(dBm)， pa=10(Pa/10)(mW)； Pb=Pr+Lb×0.32+(Mb+2)×0.03+Cb×0.25(dBm)， pb=10(Pb/10)(mW)； …… Pn=Pr+Ln×0.32+(Mn+2)×0.03+Cn×0.25(dBm)， pn=10(Pn/10)(mW) 再求各自的分路比、插入损耗： a%=pa/(pa+pb……+pn)，l a=10lg(a%)－0.n； b%=pb/(pa+pb……+pn)，l b=10lg(b%)－0.n； n%=pn/(pa+pb……+pn)，l n=10lg(n%)－0.n 任一路dBm与插入损耗的代数和，均为分路器的输入光功率： Pi=Pa―l a=Pb―l b……= Pn―l n

11．射频同轴电缆 决定电缆损耗，最根本的是两个因素：高频集肤效应 、介质损耗。 高频集肤效应要求，内导体表面、外导体内表面电阻率必须小，为此，必须有防氧化措施。由于低频透入深度深，为保证低频损耗符合规律地小，外导体必须有足够的厚度，否则，低频损耗会增大。 理想的介质是真空，只有在真空条件下，才会是理想电缆。即，在双对数坐标上，电缆损耗特性，是一条斜的直线。但是，内外导体之间，必须有介质支撑，才能保持同轴，所以，不可能有理想电缆。实际电缆，总有高频跌落现象，介质损耗越大，高频跌落越严重。

内导体是回路线之一，其材料依直径不同，分别是：铜包钢、紫铜、铜包铝、铜管。 外导体是回路线之一，同时担负对内导体的屏蔽作用，其屏蔽系数：连续氩弧焊铝管≥120dB、四屏蔽≥100dB、两屏蔽≥60dB。为保证屏蔽系数、减少供电压降，室外应使用硬电缆。室内使用软电缆。注意：外导体的厚度不足时，由于低频干扰透入深度深，低频屏蔽系数会降低。 外护套，室外PE抗紫外线老化、绝水；室内PVC阻燃、柔软。

介质： 对介质的基本要求是：尽量增大空气的比例，同时封闭防潮防水。 真空的介电常数ε0=1，空气的相对介电常数εr≈1，低密度高压聚乙烯的相对介电常数εr=2.3。 目前使用的竹节、物理发泡两种半空气电缆，参数中，没有εr，可以通过传输速率r（又称波长缩短系数），间接地得到εr。 因为r=1/（εr）1/2，则εr=（1/r）2 (11-1) 进口竹节介质，r=0.93，εr=1.16； 进口发泡介质，r=0.89，εr=1.26； 国产发泡介质，r=0.87，εr=1.32； 全聚乙烯介质，r=0.66，εr=2.30； 如果电缆进水，r=0.11，εr=78。 介质的εr决定电缆损耗曲线高频端的弯曲度。εr越大，高频损耗越大；电缆损耗曲线高频端的弯曲度越大，越难校正。应该尽量选择传输速率r高，也就是相对介电常数εr小的介质。 介质的发泡度，与内导体外径、外导体内径一起决定特性阻抗75Ω。如果发泡度不均匀，阻抗偏离，就会发生反射，造成某些频率的陷波现象。
频率： 对于r大、εr小的电缆，不同频率的电缆损耗，可以用下式近似求得： Lx=Lh(f x/f h)1/2 (11-2) 直径： 电缆越细，缆损越大。 长度： 电缆越长，缆损越大。 温度： 电缆温度系数0.2%/℃。 生产厂给出的是20℃时的电缆损耗值L0 ，各地温度范围不同，应根据本地的电缆温度范围，确定中心缆温℃m和等值正负差±Δ℃ ，算出中心缆温的电缆损耗Lm ，及正负极限温度时的等值偏差±ΔL 。 Lm=L0［1+0.2%/℃(℃m－20℃) ］ (11-3) ±ΔL=±Δ℃×0.2%/℃×Lm (11-4)
老化： 美国规定，电缆寿命50年，20年电缆损耗增加≤5%。 我国尚无规定，一般，按5年电缆损耗增加≤20%。 室外电缆，按老化后取段长；室内电缆，预留3dB老化余量。
室外设备均为5/8″- 24连接器，尽量直通连接； 室内设备均为冷压英制F连接器。

12．双向高频无源设备 分配器是可逆器件：正用分路；反用混合。 分支器的核心是定向耦合器，特点是： 电路全对称、对角线隔离、横向是插损、纵向是支损。 模数共传双向系统输出口： TV、FM端内经高通、DP端双向损耗小。 数字信号双向系统输出口： 系统输出口仍是一体化铸铝外壳、塑料面板； 电路则以用户需要为准。只需一端的，就是一个转接器；需两端以上的，就是普通分配器电路。 应特别注意，由于没有滤波器隔离，不允许有空闲端；端口可以连接STB、CM，不允许直接连接普通电视机、调频广播接收机。

13．下行宽带放大器(包括前端和光节点内宽放) 13．1两种宽放及其增益 双向宽带放大器分为干放、支放，两种宽放的基本配置大致相同，关键是增益不同。必须做到干支分离。 干放，低增益、中心输出电平、只级连、不带户； 支放，高增益、较高输出电平、不级连、只带户。 主输出模块： 硅推挽 硅倍功率或 砷化镓倍功率 砷化镓推挽 干放增益(dB) 18～22 18～26 18～30 支放增益(dB) 各种模块均为30～40

13．2电平倾斜改善失真 平坦输出时的信号总功率PF=Ph+10lgN 倾斜输出时的信号总功率PS=(Ph+Pl)/2+10lgN 倾斜比平坦信号总功率降低了 PF－PS= Ph－(Ph+Pl)/2=(Ph－Pl)/2=Slope/2 (13-1) 二次失真改善了Slope/2；三次失真改善了2Slope/2，即Slope。 干放按说明书使用倾斜，单模块干放不能使用倾斜；支放按用户分配部分的需要使用倾斜，并根据倾斜的变化量，相应修正失真。 为了保证倾斜不损失C/N，只能使用半倾斜方式，不能使用全倾斜方式。

13．3模数共传宽放电平 干放。先选二、三次失真差者与噪声一起求中心输出电平；根据中心输出电平求各单台干放的噪声、失真；然后，干放指标叠加。 支放。选二、三次失真差者与噪声一起，根据剩余指标，求输出电平范围。

13．3．1干放中心输出电平及其噪声、失真 宽放最低输出电平： SOmin=C/N+G+NF+Un0+10lgn +ΔL (13-2) 宽放最高输出电平： SOmax3=SO0－10lg(N/N0)－［C/CTB－(C/CTB0+Slope－Slope0)］/2－10lgn－ΔL (13-3) 或 SOmax2=SO0－10lg(N/N0)－［C/CSO－(C/CSO0 +Slope/2－Slope0/2)］－10lgn－ΔL (13-4) 两个SOmax应选用低的。 SOmin和SOmax共同描述的，就是传统的倒“V”形曲线。

干放中心输出电平，即，最低、最高输出电平的平均值： SOMID=( SOmin+ SOmax)/2 (13-5） （13-5）式在合并同类项时，原来(13-2) 、(13-3)、（13-4）式中的10lgn和ΔL均被约掉。说明，中心输出电平与宽放串接台数、波动电平无关。
一般情况下，宽放最差的失真是C/CTB，干放中心输出电平： SOMID=｛C/N+G+NF+Un0+SO0－10lg(N/N0)－ ［C/CTB－(C/CTB0+Slope－Slope0)］/2｝/2 (13-6a) 干放一般Slope/2－Slope0/2=0，（13-6a）可实用化为： SOMID=［C/N+G+NF+Un0+SO0－10lg(N/N0)－ (C/CTB－C/CTB0)/2］/2 (13-6b) 个别情况下，宽放最差的失真是C/CSO，干放中心输出电平： SOMID=｛C/N+G+NF+Un0+SO0－10lg(N/N0)－ ［C/CSO－(C/CSO0+lope/2－Slope0/2)］｝/2　 (13-7a) 干放一般Slope/2－Slope0/2=0，（13-7a）可实用化为： SOMID=［C/N+G+NF+Un0+SO0－10lg(N/N0)－ （C/CSO－C/CSO0)］/2　 (13-7b)
实际系统中，使用中心输出电平，单台干放的噪声、失真： C/Nt= SOMID－ΔL－G－NF－Un0 (13-8) C/CTBt=C/CTB0+Slope－Slope0－20lg(N/N0)－2(SOMID+ΔL－SO0) (13-9a) 干放一般Slope/2－Slope0/2=0，（13-9a）可实用化为： C/CTBt=C/CTB0－20lg(N/N0)－2(SOMID+ΔL－SO0) (13-9b) C/CSOt=C/CSO0+Slope/2－Slope0/2－10lg(N/N0)－(SOMID+ΔL－SO0) (13-10a) 干放一般Slope/2－Slope0/2=0，（13-10a）可实用化为： C/CSOt=C/CSO0－10lg(N/N0)－(SOMID+ΔL－SO0) (13-10b)
核算噪声、失真，均应以全年最差的温度环境为准。噪声，应按温度最高、电平最低、噪声最差时计算；失真，应按温度最低、电平最高、失真最差时计算。在其他温度环境下，噪声、失真均有程度不同的余量。 ΔL是逐段电缆累加的，每台串接干放的ΔL各不相同，实际输出电平也就各不相同，噪声、失真随之不同，无法使用±10lgn的简单叠加方法。只能逐台算出噪声、失真，然后，使用(4-5)式逐台叠加。

13．3．2支放输出电平范围 支放最低输出电平： SOMINf=C/Nf+G+NF+Un0+ΔL (13-11) C/CTB0最差时，支放最高输出电平： SOMAXf3=SO0－ΔL－10lg(N/N0)－［C/CTBf－(C/CTB0+Slopef－Slope0)］ /2 (13-12) C/CSO0最差时，支放最高输出电平： SOMAXf2=SO0－ΔL－10lg(N/N0)－［C/CSOf－(C/CSO0+Slopef/2－Slope0/2)］ (13-13) 这种算法可以保证，温度最高时，系统噪声仍然合格；温度最低时，系统失真仍然合格。 C/Nf、C/CTBf、C/CSOf均应是在最恶劣条件下，前端、光电传输叠加后剩余的系统指标。作为验证式的估算，也可以粗略地认为，噪声、失真指标，支放均约占整个系统指标的一半，即，分别是：46dB、60dB、57dB。

13．4全数字信号宽放电平 随着我国有线电视按地区由模拟向数字的整体转换，将取消调频广播和模拟电视，下行通道87~862MHz，将全部传送数字信号。这就带来了两个重要的变化： 模数共传时，数字比模拟信号低6~10dB的条件将不复存在。 所有数字频道的电平，至少可以提升至原来模拟频道的水平，即，提高6~10dB；
统一的PNR将代替C/N、C/CTB、C/CSO。原来，C/N≥43dB，C/CTB、C/CSO≥54dB；现在，统一的PNR，就意味着，C/N提高了，C/CTB、C/CSO降低了，也就是说，电平提高了。 用C/CTB和C/N计算，电平提高了(54－43)/3=3.7dB； 用C/CSO和C/N计算，电平提高了(54－43)/2=5.5dB。 两个变化，使数字信号的宽放输出电平至少提高了9.7~13.7dB。 全数字信号电缆传输的PNR，将比模数共传时数字信号的C/N提高9.7~13.7dB，有利于256-QAM或更高速率数字信号的传输。 模数共传时，数字信号用户频道电平的中心值是60dBμv，改为全数字信号以后，也可适当提高。机顶盒处PNR的提高，也将有利于256-QAM或更高速率数字信号的传输。
干放。先选二、三次失真差者与噪声一起求出PNR，进而求出中心输出电平；根据中心输出电平求各单台干放的噪声、失真；然后，干放指标叠加。 支放。选二、三次失真差者与噪声一起，根据剩余指标，求输出电平范围。

13．4．1最佳PNR、干放中心输出电平、噪声和失真 全数字信号的宽放工作电平，基础是最佳噪声功率比PNR。 基本公式与模数共传时完全相同。C/CSO0、C/CTB0仍然按说明书，只是用统一的PNR要求，逐一代替C/N、C/CSO、C/CTB的不同要求。 宽放最低输出电平： SOmin=PNR+G+NF+Un0+10lgn+ΔL (13-14) 宽放最高输出电平： SOmax3=SO0－10lg(N/N0)－［PNR－(C/CTB0+Slope－Slope0)］/2－10lgn－ΔL (13-15) 或 SOmax2=SO0－10lg(N/N0)－［PNR－(C/CSO0+Slope/2－Slope0/2)］－10lgn－ΔL (13-16)
由于是统一的PNR，噪声和两种失真要同时考察。 模数共传时的中心输出电平，已证明与10lgn、ΔL两项无关。全数字信号只能先求PNR，再求中心输出电平，必须首先忽略10lgn、ΔL两项，以保证PNR计算准确。另外，由于累加ΔL的影响，计算干放的噪声、失真，只能是各单台分别计算，然后再用(4-5)式叠加，不能使用10lgn进行指标叠加。
SOMID=SOmin=SOmax3 PNR+G+NF+Un0 = SO0－10lg(N/N0)－［PNR－(C/CTB0+Slope－Slope0)］/2 PNR+G+NF+Un0= SO0－10lg(N/N0)－PNR/2+C/CTB0/2+Slope/2－Slope0/2 PNR=［SO0－10lg(N/N0)+C/CTB0/2+Slope/2－Slope0/2―G―NF―Un0］/1.5 (13-17a) 干放一般Slope/2－Slope0/2=0，（13-17a）可实用化为： PNR=［SO0－10lg(N/N0)+C/CTB0/2―G―NF―Un0］/1.5 (13-17b) 注意： 式中的SO0 、10lg(N/N0) 、C/CTB0，均应以全通带加满数字频道的参数为准，今后，光电有源产品应符合要求； 原有光电有源产品，虽然上限频率没有问题，但是，所有参数，均以550MHz内加满模拟频道、550MHz外电平低10dB为基础，不符合全数字信号的实际，不可直接使用。可粗略地暂将C/CTB0一项降低10dB、另两项不变计算。
根据全数字信号的最佳功率噪声比PNR，求全数字信号的宽放中心输出电平： SOMID= SOmin=PNR+G+NF+Un0 (13-18) 考虑到电缆温度损耗的变化，会引起电平的变化。电平降低1dB，C/N降低1dB；电平升高1dB，C/CTB却降低2dB。所以，为使PNR动态平衡，计算出SOMID后，降低3dB使用。 使用公式(13-8)、(13-9)、(13-10)，分别计算各单台干放的C/Nt、C/CTBt、C/CSOt，然后，用公式(4-5)逐台叠加。

13．4．2剩余PNR及支放输出电平范围 宽放中心输出电平，是宽放的最佳工作电平，原则上，无论干放、支放均应使用。 由于支放输出电平又必须符合用户分配的需要，不可能正好使用中心输出电平，但是，不能突破以下两式的限制。 支放最低输出电平： SOMINf＝PNRf＋G＋NF＋Un0+ΔL (13-19) 支放最高输出电平： SOMAXf3＝SO0－ΔL－10lg(N/N0)－［PNRf－(C/CTB0＋Slopef－Slope0)］/2 (13-20) 或 SOMAXf2=SO0－ΔL－10lg(N/N0)－［PNRf－(C/CSO0+Slope/2－Slope0/2)］ (13-21)

13．5电平自动控制 各种自动控制方式： 为了补偿电缆损耗的温度系数，经常采用自动控制措施： 自动温度控制ATC，依设备感知温度为准，而不是依电缆感知温度为准，难以准确补偿； 自动功率控制APC只能控制信号总功率，不能控制频道电平； 自动增益控制AGC使用导频，只能控制导频点的电平，不能控制斜率，如果若干台串接，AGC几乎无用； 自动斜率控制ASC使用导频，只能控制斜率，不能控制增益； 自动电平控制ALC，是AGC+ASC，分为单体AGC+ASC或AGC、ASC交错串接两种，是较完善的控制方式，但是，电路比较复杂。

13．6电缆和宽放的不平度校正 光收发、宽放都有不平度累加，电缆损耗也有两端跌落、尤其是高频跌落现象。只能采用至少两级宽放模块、带有不平度校正的光收、宽放予以克服。 为了保证系统的回波值，不能在设备外另加不平度校正。

14．光电传输供电 为了提高系统的可靠性，应该集中供电。集中供电，可减少供电故障、减少雷击损坏、便于采用不停电供电措施。 应采用磁饱和、准方波供电器，适应市电波动的能力强。 响声大的缺点，可以用选择安装位置、采取防震措施解决。供电器的功率，应能满足：实际用电功率不超过其供电能力的60%。 光节点、宽放的用电电源，应优选开关电源，适应电压范围宽、效率高。由于开关电源是大电流方波工作，处理不当，容易产生对上下行通带的高频干扰，选购设备时，应注意检查频谱是否干净。

15．双向用户分配系统 用户分配线路设计控制：下行分配损耗约35dB、上行混合损耗约30dB。 用户分配部分是系统的末端，优质的前端、光链路、电缆线路，全年约有±3dB的电平波动，下行用户电平也将随之波动；用户分配部分的设计用户电平，必须控制在±3dB以内。两部分用户电平误差之和，总共±6dB。 各用户输出的上行数字信号，传输路径刚好相反。先通过用户分配，混合误差控制在±3dB以内；再通过电缆线路、光链路、前端，误差也在±3dB以内。两部分用户电平误差之和，总共±6dB。 模数共传的用户电平(dBμv)：模拟电视信号69±6、调频广播信号47~80；下行数字信号接收60±15，上行数字信号发射TDMA108±3、CDMA103±3。 全数字信号用户电平(dBμv)：下行信号接收69±6，上行信号发射TDMA108±3、 CDMA103±3 。
均等、均衡的分配原则： 尽量星形分配，串接分支器尽量少； 无源决定均等，合理搭配分配方案； 电缆决定均衡，合理组合长粗短细。

应废止串接单元。串接链形器件、外环节多可靠性差、最不均衡、隔离散、设计量最大、维护管理困难。 少用串接分支器。串接链形器件、外环节多可靠性差、较不均衡、隔离低、设计量较大、维护管理较难。 提倡集中分支器。终端星形器件、外环节少可靠性高、均等均衡、隔离高、设计量最小、维护管理容易。 有些地方，为了减少用户分配部分的损耗，全部使用分配器分配用户，与分支器分配用户方案比，有两个缺点： 根据多年的运行维护经验教训，用户室内线路故障率最高，当用户室内的线路开路、短路时，造成的阻抗失配反射波较重。由于电缆对低频反射波的衰减小，尤其是对上行传输不利； 集中分支器的相互隔离，VHF≥40dB，UHF≥35dB。而分配器的相互隔离，VHF≥25dB，UHF≥22dB。即，分配器分户，抗用户相互影响的能力差。 所以，任一用户与分配电缆之间，至少应有一个定向耦合器。

16．上行干扰噪声分类及其对策 16．1分类 16．1．1内部噪声 光链路的噪声，决定上行载噪比； 宽放的热噪声，用中心输出电平时，PNR≈70dB，对HFC影响不大。双向HFC，最大的光节点FTTF，不过约2000户，光节点以下的宽放总数，不会超过30台，所有宽放的PNR≈70－10lg30≈55.2dB，比光链路的噪声好约20dB，对上行通道的噪声贡献极小，几乎可以忽略不计。

16．1．2内部干扰 下行二次互调差频n×8MHz、 宽放振荡、 开关电源、 连接腐蚀。

16．1．3外部干扰 家用电器： 系统输出口TV、FM内经高通； CM、STB频谱纯净； 单向用户插入高通、或上行寻址关断。 杂散电磁波(天电干扰、工业干扰、短波干扰)侵入、感应： 杂散电磁波侵入内导体干扰，加强屏蔽、严格工艺。 杂散电磁波感应外导体干扰，加强接地。 上行慎用时分多址TDMA，需C/N≥25dB；主用同步码分多址S-CDMA(DOCSIS2.0)，只需C/N≥15dB。 杂散电磁波干扰一般在28MHz以下，过强时，只好躲避。

16．2对策 克服上行干扰噪声的六项措施是： 节点小、 星形分、 隔离好、 屏蔽高、 接地多、 防腐严。

17．每Hz功率法 上行通道，现在就是全数字信号工作，适用每Hz功率法； 下行通道，改为全数字信号工作以后，适用每Hz功率法。

17．1每Hz功率 全数字信号最佳PNR时的信号总功率和通道总带宽决定每Hz功率。 PHz=PT－10lgBT (17-1) 通道内所有频道每Hz功率相同，频道带宽不同则频道功率不同： PCH=PHz＋10lgBCH (17-2) 以上功率用dBm表示，依计算需要，也可以用dBμv表示： xdBm＋108.75dB＝xdBμv

中、低档电平表的测量带宽均为0.3MHz，频道带宽≤0.3MHz时，测得功率即为实际功率；频道带宽＞0.3MHz时，测得功率只是实际功率的一部分，应用下式修正： PCH=PM+10lg(BCH/BM)+1 (定义域：BCH＞BM) (17-3)

17．2每Hz、各频道载噪比 C/NHz=UHz in―NF－Un0Hz =UHz in―NF＋65.2dBμv (17-4) C/NCH=UCH in―NF－Un0CH =( UHz in＋10lgBCH)―NF－(Un0Hz＋10lgBCH) =UHz in―NF－Un0Hz =UHz in―NF＋65.2dBμv (17-5) (17-4)、(17-5)说明：C/NHz= C/NCH 全数字信号，每Hz热噪声电平是计算宽放C/N的基础，只要测量带宽与信号带宽一致，C/N与带宽无关。

[ 本帖最后由 HT-BEYOND 于 2007-8-28 10:05 编辑 ]

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