沈阳建筑大学城市建设学院。
2024年春季学期。
课设题目有线电视双向传输网络设计
学院沈阳建筑大学城市建设学院
专业通信工程
班级 08 级班。
姓名。指导教师张辉侯静
2011 年 6 月 24
有线电视双向传输网络设计， ,
1.加深对有线电视的基本组成、通道结构、主要特性、设备功能和技术指标等方面的理解；
2.运用已学过的专业知识，进行实际课题设计，较好掌握有线电视系统常规设计的主要程序、方法和要领；
3.培养学生分析解决工程实际问题能力和创新开拓精神，进一步促使基本概念和设计方法的系统化和具体化；
4.通过查资料、选方案、搞设计和写报告等，进行一次全面的工程设计方面的综合训练，为毕业设计和今后就业打下基础。,
整个系统为切合多频道传输，所有设备均为符合邻频传输规格，对原有隔频信号设置信号处理器，经调制器调制成适合邻频传输的信号；
系统设备包括接收天线，功分器，接收机，解密器，制式转换器，前置放大器，光发射机，光接收机，光耦合器，频道放大器，混合器，供电单元，同轴电缆，宽带放大器，分配器，分支器，终端电阻等设备；,
3.1有线电视系统概述。
闭路电视系统，也称有线电视系统，是现代建筑信息系统必不可少的组成部分。它以同轴电缆、光缆或其组合作为信号传输介质，传输图像信号、声音信号和控制信号，故又称电缆电视或有线电视。由于这些信号在封闭的线缆中传输，信号传输过程中不向空间辐射电磁波，所以称为闭路电视系统，以区别于电视台无线传播的开路电视系统。
3.2有线电视系统的功能。
传输广播信号。
教学。服务于工业、农业生产和交通运输。
服务于社会公共安全。
3.3有线电视系统的特征。
3.3.1大型化、多路化。
用户可达上千万户，同时传输几十套节目。
3.3.2系统功能强。
可以与外界**通信网、电化教育网、微波网等连成网络；能够进行vhf和uhf电视节目、fm调频广播节目、传真、数据传输和电化教育等信号的传输，组成一个宽带通信的综合业务系统。
3.3.3进行双向传输。
信息中心可以通过网络接受用户的请求向用户终端提供所需信息，进行图像3.3.4数据双向通信。
3.3.5光纤作为传输介质。
增加系统容量、延长传输距离、提高质量。
3.4干线传输系统。
干线传输系统是将前端输出的信号不失真并稳定地传输到分配系统。在干线系统中，传输的介质有多种，如同轴电缆、光纤、微波等。有线电视的初期一般采用同轴电缆，但是干线长度一般不超过15公里。
在传输距离较远时，采用光纤或微波技术，目前应用较为成熟的是hfc网络，即干线采用光纤，用户分配网络仍采用同轴电缆的混合式网络。
图4.18为干线传输系统的简单结构图，它主要由同轴电缆、干线放大器，定向耦合器、干线桥接放大器、均衡器等组成。
图4.18 干线传输系统的组成框图。
3.4.1 干线传输的设备器件。
在干线传输中，使用的主要器件是干线放大器和干线桥接放大器，其次还有定向耦合器、均衡器、衰减器等无源器件，而均衡器和衰减器又多数集成在放大器中。它们的主要作用在于弥补信号传输过程中电缆造成的衰减和失衡，保证干线系统的零增益和信号电平的均衡，使用户端接收到的信号符合收看要求。
在干线传输系统中，还有一些不可缺少的器件，例如用于斜率调整的均衡器，调节输入输出电平的衰减器和支出信号的定向耦合器等等。它们都是无源器件，但却在有线电视系统中起着非常重要的作用。
1）均衡器。
在有线电视系统中，电缆对传输信号的衰减量与信号频率的平方根成正比，即电缆的衰减随着信号频率的升高而增加，均衡器则是对同轴电缆的衰减特性进行频率补偿，也就是说均衡器是一个与电缆频率特性相反的衰减器，对较低频率的信号衰减较大，而对较高频率的信号衰减较小。
均衡器通常是由电感、电容和电阻组成的t型网络构成，它的原理图见图4.19。
图4.19 均衡器的原理图。
l1、c1组成串联谐振，l2、c2组成并联谐振电路，这两个lc谐振电路是阻抗互为倒置的网络，谐振频率均在信号的高频端。当高频信号通过此电路时，l1、c1串联回路和l2、c2并联回路均谐振，因而衰减量较小，而随着频率的降低，l1、c1的串联阻抗增大，l2、c2的并联阻抗降低，因而均衡器在低频时有较大的衰减。从而平衡了电缆对不同频率的衰减量。
均衡器按其均衡量是否可变分为固定式和可调式两种。
2）衰减器。
在有线电视系统中，若输入或输出电平超过规定的范围，将会直接影响接收效果，而使用衰减器可以适当调节输入、输出端电平，使其保持在合适的范围内。衰减器一般由电阻组成，没有电抗元件，因此只有幅度衰减，没有相移，能在很宽的频率范围内正常工作。
衰减器的电路结构如图4.20所示，它有不同的电路结构，t型、h型、π型、o型、桥t型以及桥h型等，它们均由电阻组成，而且电路是对称的，输入端和输出端可以互相对换。
图4.20 衰减器的电路结构图。
衰减器电路简单，制作方便，可靠性高，因此被广泛用在有线电视系统中。它多用于放大器的输入端和输出端，调节并控制放大器的输入，输出电平、也可以改善其阻抗特性。放大器、变频器等输入电平过高时会产生非线性失真，如果在输入端加入衰减器即可保证系统指标正常。
在具有agc、 alc的放大器中，除了自动控制增益外，都要加入衰减器以手动调节增益。衰减器还常用在分支器中使分支器获得更大的分支衰减量。
衰减器可以分为固定式衰减器和可调衰减器两种，固定式衰减器常常做成插件结构，可直接插入放大器内，其衰减量为3db、6db、9db、12db、15db、20db等，可调衰减器一般用于需要经常改变的场合，可调范围一般是0～20db。
3）定向耦合器。
定向耦合器主要用于从同轴电缆线上取出部分信号作为监测、自动控制或供给分配网络。也就是说通过定向耦合器的信号分为大小不等的主路和支路信号，主路信号基本上不受影响地继续传输，取出小部分信号作为它用。另外，如果输出端加入信号，分支输出端没有影响，同样如果分支输出端加入信号，对主输出端也没有影响，也就是信号传输是单向的，因而称其为定向耦合器。
定向耦合器的种类有多种，有宽带变压器式、阻抗插入式、微带传输线式等，应用较为广泛的是宽带变压器式，它的工作原理图如图4.21所示。
图4.21 定向耦合器原理电路图。
宽带变压器式定向耦合器，由两个变压器所构成，l1、l2相互耦合的变压器t1和l3、l4相互耦合的变压器t2。两个变压器的匝数比决定了从干线上耦合能量的多少。从外观上看，定向耦合器的主输入是a端子，由l1与l3的线头连接在一起；主输出端是c端子，是l1的线尾；分支输出端是b端子，它是将l2与l4的线头连接在一起；另外两个主要是为了吸收干扰信号用的，d端子是l4的线尾，e端子是接地端，是将l2与l3的线尾连接在一起。
由电缆的特性可知：一方面衰减量随温度升高而增加，另一方面是衰减量与所传输信号的频率有关，与信号频率的平方根成正比，也就是说随着频率的增加，衰减量也越大。针对这两个方面，干线放大器的任务不仅要弥补信号的平均损失，同时也要注意温度和频率的影响，所以一般高性能的干线放大器具有自动增益控制（agc）和自动斜率控制（asc）实现温度和频率的自动补偿。
干线放大器的类型有多种，从对信号的控制上可以分为手控增益放大器、带温度补偿的手控增益放大器、自动增益控制（agc）放大器和自动斜率控制（asc）放大器、自动电平控制(alc)放大器等等。选择放大器，要根据干线的传输距离、系统的上限频率、环境温度的变化及投资建设等不同的要求来确定。
1）自动增益控制（agc）放大器。
为了使可变衰减器的变化能跟上电缆温度的变化，可采用自动增益控制（agc）放大器来实现。在自动控制过程中，一般都采用导频信号来作为控制信号，导频信号是由前端系统中的导频信号发生器产生的（在前一小节中已述及），与电视信号一起传送下来。图4.
22为自动增益控制（agc）放大器的结构框图。
图4.22 自动增益控制（agc）放大器的结构框图。
从分支器取出一部分干线信号，经过带通滤波器分离出导频信号，然后对导频信号放大、检波，再送入比较放大器与参考电压比较放大后，经过低通滤波，用以控制可变衰减器。当温度升高时，电缆衰减增大，导频信号减弱，比较放大器输出减少，使可变衰减器衰减变小，干线电平保持不下降。
2）自动电平控制（alc）干线放大器。
自动增益（agc）放大器，只能控制增益，而自动斜率（asc）放大器也只是在增益控制的基础之上作一定程度的斜率补偿。自动电平控制（alc）放大器则是分别控制可变衰减器和可变均衡器，具有自动增益控制（agc）和自动斜率控制（asc）两重功能，使各频道的电平基本保持不变，因而称其为自动电平控制放大器。自动电平控制放大器的结构方框图如图4.
24所示：从分支器取出的一部分信号，经过两个带通滤波器将低导频信号和高导频信号分离出来，再经过各自的放大、检波、比较放大，分别控制可变衰减器和可变均衡器，保持各频率电平基本不变，实现自动电平的控制。
alc放大器的两个导频信号，一般低导频可选用65.75mhz（3频道的图像载频）或者77.25mhz（4频道的图像载频）；高导频则可选用448.25mhz。
图4.24 自动电平控制（alc）放大器框图。
3）干线桥接放大器和桥接放大器。
这两种放大器是为了从干线上取出部分信号给分配系统，同时弥补传输线路上的损耗。它们的作用与干线放大器类似，只不过多一个支出信号的作用。
干线桥接放大器对干线信号和分支信号都提供放大，同时具有干线放大器的自动增益或自动斜率的控制。干线桥接放大器的结构框图如图4.25所示：
图4.25 干线桥接放大器。
而桥接放大器对干线没有放大作用，通过定向耦合器在干线上提供分支点，只对支线的信号提供放大作用，为分配网络提供足够的信号电平。桥接放大器的结构框图如图4.26所示：
图4.26 桥接放大器框图。
由上述几种类型的放大器可以看出，放大器有如下的几个特点：
１）干线放大器是一个宽带放大器。它的带宽就是有线电视系统的带宽，在这个频率范围内尽可能实现平坦输出，对所有频道的信号都进行放大。
２）干线放大器的增益是可调的。干线放大器的作用是为了弥补电缆上的信号电平损失，实现干线传输的零增益。倘若增益过小，补偿就不足；倘若增益过大，多次级联之后，会使放大器进入非线性区，产生非线性失真。
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