1、HFC 网 络 技 术 -传 输 网一、 HFC 网络综述HFC（Hybrid Fiber-Coaxial,光纤同轴电缆混合网）是现代有线电视网络的基础。与最初的有线电视网相比，它在骨干网络的部分改用光纤技术进行数据传送，而在支干和入户线部分仍然使用原来的模拟同轴电缆方式。这样的结构有以下优点：骨干网部分使用光纤进行传输，具有传输容量大、传输距离长、传输质量高的优点。支干线和入户线部分采用同轴电缆，具有电缆强度高、分配功率方便的优点。 早期有线电视网络的特点采用同轴电缆传输射频信号。采用中继放大器扩展传输距离。采用用户放大器增加覆盖用户数量。早期有线电视网络的缺点同轴电缆衰减大、频率特性差、传
2、输距离短，不便于构建大型网络来共享前端设备。各设备之间地线不隔离，防雷能力较差，网络可靠性差。同轴电缆价格昂贵。HFC 有线电视网络的特点采用光发射机完成射频信号到光信号的转换。骨干甚至支干采用光缆传输射频信号。采用光接收机完成光信号到射频信号的转换。HFC 有线电视网络的优点光缆传输衰减小、频率特性好、传输距离很长，便于构建大型网络。光发射设备到光接收设备之间地线隔离，防雷能力强，可靠性高。总体造价低。二、 光发射机光发射机的功能光发射机的基本功能是完成电信号到光信号的转换。按激光器工作波长分：1310nm 光发射机。1550nm 光发射机。按调制方式分：直接调制式光发射机。外调制式光发射机
3、。三、 光接收机光接收机的功能完成光信号到电信号的转换。对信号进行功率放大。四、 HFC 网络同轴网部分的结构HFC 网络同轴部分的结构有三种： 星型 树型 星树混合型星型分配网是由分配器构成，树型分配网是由分支器构成。分配器与分支器的区别在于： 分配器只能等分输入的射频功率，常见的有 2、4、6、8、12、16 个输出口的产品，从输入口进入器件的信号到每个输出口的衰减都是一样的。 而分支器可以按应用的要求分配功率，常见的分支器有 1 个输入口，1 个主路输出口，1 至 4 个分支输出口。分支输出口相对输入的衰减常见的有 520dB，分支口输出衰减越大则分出的功率越小，主路衰减就越小。五、 H
4、FC 网络的规划和设计HFC 网络的设计目的很简单，就是保证接收设备能输出满足质量要求的图像和伴音。要达到这一要求信号源需具有：足够的信号强度足够的信号噪声比，国标 GY/T106-1999 规定：CNR43 (dB)。信号强度在广电行业一般使用术语“场强”表示，单位是 dBuv。dBuv 是用电压来表征的信号强度，其计算方法是 20*log(用 uv 表示的电压值)。如：0dBuv 参考点的对应电压为 1uv，1v 是120dBuv。信号的噪声比在广电行业一般使用术语“载噪比（C/N） ”表示，单位是 dBc。其计算方法是20*log(有用信号电平 / 噪声电平) ，代表的是信号和噪声的相对
5、强度。在进行网络规划和设计时，需牢牢把握住这两点进行设计和规划有线电视用户放大器的使用技巧新编 发布日期：2011-11-02 分类：有线电视用户放大器是担负用户分配任务的放大器，其输出电平较高、占用系统失真指标的份额较大，所以在使用时必须注意一点技巧，以获得最佳的分配效率，同时保证系统的质量指标。下面提出几点使用技巧供作讨论和参考。1、用户放大器要采取高输出电平工作方式以提高分配效率许多业界同仁赞同用户放大器的输出电平可以在 1005dB 范围选取，实际上这是一种出于无奈的选择。大家都知道，用户放大器的输出电平每提高 4dB，捎带用户的理论数量就可以提高 1 倍，用户放大器输出电平 103d
6、B 时所带的用户的理论数量就是 95dB 时的 4 倍（图 1）！所以大家都巴不得用户放大器能有一个高的输出电平！为什么大家会赞同用户放大器的输出电平要在高低很大的范围里选取，而不是定在一个比较高的数值上？ 有线电视网兴建初期，网络中只有用户放大器，那时，无论电缆网络有多长，用户放大器都得一级一级地串联下去。用户放大器的串联级数 n 多了，其输出电平必然要降低，这很容易从当时的放大器输出电平计算公式中可以看出来：SoSomax10 lg n7.5 lg（ N1 ）(1)那个时候，各条电缆线路中用户放大器的实际输出电平，的确是设计、调试在 95dB 至 105dB 之间的某一个数值。虽然时过境迁
7、，那种放大器的设置、设计和调试的观念已经过时，但是利用近期适用的放大器输出电平计算公式计算得出的结果，在某些地方也有可能是那么宽的电平范围。因为电缆分配部分失真指标和载噪比指标的指标占用系数2，是全系统的指标占用系数减去前端和各级光链路以后的剩余值，网络规模愈大、光缆级数愈多，电缆分配网络的指标占用系数愈少，而电缆分配网络里往往还有若干级延伸干线放大器要占用指标，因此各地区、各条线路用户分配放大器的失真指标和载噪比指标的指标占用系数相差很大，即指标（分配）值相差很大，其中尤其是决定放大器最高输出电平的失真指标 CTB 差距更大。近期适用的、传统的放大器输出电平设计算式和 CTB 指标值计算式是
8、：So=Sa+（1/2）(CTBa-CTB 分配值)(2) CTB 指标值= CTBa +2(Sa - So) .(3)为了便于和下面提到的算式比较，将其变换成改进型的算式1则是：So = 104+(1/2)( CTB104- CTB 分配值) (4)CTB 指标值=CTB104+2(104-So) . . . .(5)从算式(2)至（5）中可以看出，用户放大器 CTB 指标的分配值决定用户放大器的输出电平值，CTB 指标的分配值差距大，设计出来的输出电平差距也大；要使用户放大器的 CTB 指标值符合设计要求值，只有通过改变放大器的输出电平 So 才能达到！最终就造成了用户放大器的输出电平设计
9、选取范围高低相差很大的结果。在没有进行用户放大器指标设计的地方，则反映在某些地方用户放大器的输出电平较高时，图像（失真）质量能达标；而另外一些地方要达到这样的图像质量，用户放大器的输出电平要低得很多才行。如何缩小用户放大器输出电平设计容许选择范围，将用户放大器的输出电平固定在较高数值上？我们可以从近年提出的当前放大器输出电平和质量指标适用计算式的改进型计算式1中找找办法：So = 104+(1/2)( CTB104- CTB 分配值)+f/2(6)CTB 指标值=CTB104+2(104-So)+f . (7)从算式（6）、（ 7）中可以看出，用户放大器的输出电平，不仅由它的 CTB 指标分配
10、值来决定，同时也由放大器的输出斜率 f 来决定；要调整用户放大器的实际 CTB 指标值，既可以通过改变放大器的输出电平 So 来实现，又可以通过改变放大器的输出斜率 f 来实现。另外，从算式（7）中可以看出，对于干线放大器和光接收机末级电放大器，同样也可以用设置适当的输出斜率来提高它们的 CTB 指标，降低 CTB 指标的占用系数，就有可能腾出一些 CTB 指标占用系数转让给用户放大器，为用户放大器固定在高输出电平的设计方法提供一点便利。这样，我们就找到将用户放大器的输出电平固定在较高数值的方法。当前各地采用的用户分配放大器的“标称输出电平 Sa”通常是 102dB，在做网络指标设计的时候，可
11、以先将用户放大器输出电平定于其标称输出电平值 102dB(或略高 1、2 个 dB)，然后再通过改变放大器的输出斜率的方法来调整和改善它的失真指标，使之这符合用户放大器的容许值。然后核算出用户放大器的质量指标和指标占用系数，算出电缆网络剩余指标占用系数，分配给干线放大器和光接收机末级放大器，并设计它们的工作状态。 虽然设置斜率以后会降低载噪比指标，但是由于用户放大器输出电平高，失真指标占用系数大份额大，失真指标常常会达不到设计要求；而载噪比指标占用系数与低电平输出的放大器相同，占用量小，通常都有富裕，通常容许设置斜率。在通常只要一级光缆就可到达用户分配区域的县市城区，失真指标也相当宽松，因此设
12、计用户放大器输出电平的时候，不做调整处理，可以直接将用户放大器的输出电平设定在它的“标称输出电平”值 102dB(或略高 1、2 个 dB)。 有线电视系统的指标一、有线电视系统指标1、电平电平仅仅是针对某一频道而言而的，对于一个模拟频道来讲，具有图像载频和伴音载频两个参数，两者差值为 6.5MHz，模拟信号的图像载波电平是图像调制包络峰值处图像载波电压的有效值，测量取样点从频域看是在图像载波处，从时域看是图像信号包络的峰值处（同步头），频道电平实际上指的就是该频道的图像载频电平，伴音载频的电平一般比图像载频电平低 12-18dB。测试电平的仪表我们称为场强仪。2、伴音图像载波功率比（V/A）
13、定义：电视信号的图像载波调制包络峰值功率与未加调制的伴音载波功率之比，以 dB 表示：10lg 图像载波调制包络峰值功率/未加调制的伴音载波功率(dB)国标 GY/T106-1999 规定：A/V 为-173(dB)3、噪声定义：网络中存在的热噪声。UN 基础热噪声波源电压（有效值）V；k 波兹曼常数，取 1.3810-23；R 基础热噪声波源内阻，取 75T 绝对温度，常温时取 293K;f 频带宽带，对我国 PAL-D 制取 5.75106 Hz将以上数值代人算式，即可得出:UN=2.64V热噪波与负载连接的等效电路如下图所示，由于负载的阻抗和噪声源的阻抗相等，因此负载上获得的噪声电压为
14、UN 的一半。即 1.32V，基础热噪电平为 20lg 1.32=2.4dBV.因此基础热噪声电平也可以直接用下式算出：fkTR2基础热噪声电平= （dBV）fkTRlg204、载噪比CNR（carrier to noise ratio）：在系统的指定点，图像或声音载波功率与噪声功率之比。以衡量噪声对高频载波信号的影响。CNR=10lg 载波功率/噪声功率=20lg 载波电压/噪声电压（dB）国标 GY/T106-1999 规定：CNR43 (dB)。指标主观评价：图像中的噪波即“雪花干扰”。5、噪声系数定义：输入端载噪比与输出端载噪比之比。串接系统中，当系统为有增益系统时，第一级的噪声系数起
15、主要作用，增益越大，后面各级的噪声系数对系统总的 CNR 影响越小，因此，当各级的噪声系数不同时，应将噪声系数较小的设置于第一级。6、交扰调制比CM（cross-modulation ratio）是在系统指定点，指定载波上有用调制信号峰峰值对交扰调制成分峰峰值之比。是由于系统设备的非线性所造成的其它信号的调制成份对有用信号载波的转移调制。CM=20lg 被测载波上调制信号的峰峰值/被测载波上转移信号的峰峰值（dB）国标 GY/T106-1999 规定：CM46+10lg（N-1）(dB)。指标主观评价：在收看某一频道时，屏幕上会出现干扰频道图像的负像，由于干扰频道与所收看频道的同步信号不可能绝
16、对同步（即使同频，相位也会有差异），故在屏幕上会看到由同步信号反转而成的一条竖条纹左右移动，条纹宽度即为同步信号的宽度。若干扰频道的同步信号频率高时，竖条纹向右移动，反之则向左。干扰与被干扰频道同步信号频率差越大，竖条纹移动也越快，若有多个频道对一个频道产生交调干扰时，就会出现多条竖条纹，所以交调干扰也称为雨刷干扰。主观评价为图像中移动的垂直或倾斜的图案即“串台”。当系统中存在 N 个频道数时，就会有 N-1 个频道的调制信号可能转移到本频道，使 CM 劣化，这个影响可以用 10lg（N-1）来进行量化。电平高的频道一般要串入电平低的频道；而电平低的频道串入电平高的频道的相对比较少。当其它频道
17、信号电平降低 1dB 时，本频道的 CM 指标能改善 2dB。7、载波互调比IM（carrier to inter-modulation ratio）是在系统指定点，载波电平对规定的互调产物的电平之比。是由于系统设备的非线性，在多个输入信号的线性组合频率点产生寄生输出信号（互调产物）的过程。IM=20lg 图像载波电压/互调产物电压（dB）国标 GY/T106-1999 规定：IM 354dB 电视频道内单频互调干扰IM357dB 对电视频道的单频干扰。指标主观评价：由于其干扰频率是新产生的，而且频率也基本固定，所以在收看被干扰频道图像时，将产生斜网状干扰，干扰频率越接近被干扰频道的图像载波时
18、，斜网表现得越粗。所以互调干扰也称为网状干扰。主观评价为图像中移动的垂直、倾斜或水平条纹。可以被抵消一部分，但当频道较多或干线采用光缆干线时（不采用推挽电路），二次失真就得不到抑制。当信号电平降低 1dB 时，IM 2指标能改善1dB，IM 3指标能改善 2dB。由于互调的群集性，相互进行迭加，形成了二次、三次的组合差拍，具体用 C/CTB、C/CSO 二个指标进行描述。8、载波复合三次差拍比复合三次差拍：在多频道传输系统中，由于设备非线性传输特性中的三阶项引起的所有互调产物。定义原因：当系统传输频道较多时，非线性失真产生许多频率分量，对电视信号影响的程度不仅与其数量有关，而且还与其幅度大小有
19、关，而 IM 指标不能反映出这种干扰的程度；当系统传输频道较多时，交调干扰因为相位的不同和主观感觉不一致，同时给测量上带来很多误差，从而使 CM 指标意义降低。因此，采用了载波复合三次差拍比 C/CTB （carrier to composite triple beat ratio）指标。定义：在系统指定点，图像载波电平与围绕在图像载波中心附近群集的复合三次差拍产物的峰值电平之比。C/CTB=20lg 指定频道上的图像载波电压/聚集在图像载波附近复合三次产物的峰值电压（dB）国标 GY/T106-1999 规定：C/CTB54dB指标主观评价：图像中水平间隔条纹。信号电平降低 1dB，C/CT
20、B 可改善 2dB。CTB 主要是由于有源器件的饱和区放大引起的，所以应正确选择有源器件的工作点，使信号的放大严格地控制在线性区域，不允许工作在饱和、过饱和的非线性区域。9、载波复合二次差拍比复合二次差拍：在多频道传输系统中，由于设备非线性传输特性中的二阶项引起的所有互调产物。定义：在系统指定点，图像载波电平与在带内成簇集聚的二次差拍产物的复合电平之比。记为 C/CSO（carrier to composite second order beat ratio）。C/CSO=20lg 指定频道上的图像载波电压/聚集在带内的二次差拍产物的复合电压 （dB）国标 GY/T106-1999 规定：C/
21、CSO54dB指标主观评价：图像中的颗粒状干扰。CSO 失真产物大部分落在图像载波频率 f 的0.75 和1.25MHz 处，线路可在以上频点处进行陷波或吸收。CSO 失真主要出现在二次谐波的偶次项中，所以在有源器件的线路中采用对偶电路或推挽输出电路设计，或采用电流、电压负反馈电路，以最大限度地减少其二阶互调失真。10、载波交流声比载波交流声比（HM）定义为交流声调制信号峰-峰电压值与图像载波峰值电压之比，单位为%。国标 GY/T106-1999 规定：HM3%指标主观评价：图像中上下移动的水平条纹即“滚道”。产生原因：电源整流及稳压设备纹波系数过大；地线系统不良或接地电阻过大；信号线与电源线
22、布局和走向不合理；动力交流电会对有线电视系统进行干扰，当 50Hz 交流电及其倍频调制到高频电视信号上时，解调后就会和图像信号混在一起，且不能通过滤波等方法消除，最后在电视屏幕上产生一条或几横条上下滚动，甚至在水平方向产生图像的扭动及上下跳动。11、回波值回波值（E）定义为在规定测试条件下，测得的系统由于反射而产生的滞后于原信号并于原信号内容相同的干扰信号的值，单位为%。国标 GY/T106-1999 规定：E7%指标主观评价：图像中沿水平方向分布左右边的重复轮廓线即“重影”。产生原因：高频电视信号在电缆中传播产生反射的重要原因是阻抗匹配不好，反射波造成重影的严重程度与反射波信号的强弱、反射波
23、延长时间有关，反射延迟时间大小与电缆传播信号速度有关。理论上对于每个不同的频点，特性阻抗均应为 75 欧姆，但实际中由于接头不好，使得不同的频点特性阻抗不尽相同，特性阻抗不相同的地方就会造成此频点的信号电平跌落。右重影：反射波与直射波同时进入天线，但由于反射波比直射波走的时间长，到达较晚，故形成的图像在主波图像右侧。左重影：由于当地电视台信号较强，直接从空中串入电视机而引起。反射系数：=反射波电压/主波电压=（Z H-ZL）/（Z H+ZL），（Z H：负载阻抗、ZL：电缆特性阻抗），当 ZH=ZL时，=0，无反射。反射损耗：=-20lg dB电压驻波比：S=（1+）/（1-）12、微分增益、
24、微分相位在非线性部件影响下，叠加在亮度信号上的色度信号，不能保持原有关系不变，工作点不同，对色度信号的放大量也不同，因而造成色度信号的幅度、相位失真，在视觉上造成色彩的浓度、颜色失真。国标 GY/T106-1999 规定：微分增益 DG：10%、微分相位 DP：10指标主观评价：亮度信号和色彩信号微分相位失真会造成图像中彩色信息和亮度信息出现的时间点不正确，出现对不齐的现象。亮度信号和色彩信号微分增益相差过大会造成颜色失真。13、图像质量主观评价五级损伤制标准等级 图像质量损伤程度5 分（优） 图像上不觉察有损伤或干扰存在4 分（良） 图像上有稍可觉察损伤或干扰，但并不令人讨厌3 分（中） 图
25、像上有明显觉察的损伤或干扰，令人感到讨厌2 分（差） 图像上损伤或干扰较严重，令人相当讨厌1 分（劣） 图像上损伤或干扰极严重，不能观看14、主要技术指标参数要求根据 GY/T 106-1999 标准，有线电视广播系统技术规范下行传输系统主要技术参数要求为：系统输出电平（dBuv） 6080任意频道间 10（任意 60MHz 以内）系统输出频道间电平差（dB）相邻频道间 伴音对图像 -173频带内频率特性 2（任意频道内幅度变化）0.5（任意 0.5MHz 带宽范围内）载噪比（dB） 43载波互调比（dB） 57（对电视频道的单频干扰）54（对电视频道内单频互调干扰）载波复合三次差拍比（dB）
26、 54载波复合二次差拍比（dB） 54交扰调制比（dB） 46 + 10lg(N-1)载波交流声比（%） 3回波值（%） 7系统输出口相互隔离度（dB） 30（VHF）22（其他）特性阻抗（） 75色/亮度时延差（ns） 100二、模拟电视系统指标的设计1、指标分配叠加1)载噪比单台放大器CNR 单 =SoGFf2.4（dB）（S o为放大器的输出电平，G 为放大器的增益，F 为噪声系数，f 为放大器的输出斜率）放大器级联先计算出各台放大器的载噪比指标值，根据公式 CNR=44-10lgK 得到各台放大器的指标占用系数 K 单 1、K 单 2、K 单 3、K 单 n，再用加法算出 n 台放大器
27、总的占用系数 K总 ：K 总 =K 单 1+K 单 2+K 单 3+K 单 n根据公式 CNR=44-10lgK，得出 n 台放大器的指标 CNR 总 。总结：传统的计算式是：CNR=SiF2.4（Si输入电平，F噪声系数）。实际上算式中的放大器输入电平 Si 数值是不能通过测量直接得到的，只有通过先测出放大器的输出电平 So，再用算式 Si=SoG 计算得出，因此改进算式如前。我们平时用场强仪在放大器“输入电平测量口”测出的电平叫做“输入口电平 Si 口”，不是放大器的“输入电平 Si”，不能用来计算放大器的 C/N 指标值。放大器设置输出斜率 fdB，它的 C/N 指标就降低 fdB，这点
28、必须计算进去。输入电平增加 1 dB，CNR 可改善 1 dB；相同的放大器级联数增加一倍，CNR 劣化 3 dB。2)载波复合三次差拍比单台放大器CTB 单 =CTB104+2(104S o)+f（CTB 104为放大器在 59 个频道 104dB 输出时的 CTB 指标值，一般是放大器模块的常用标识，可查模块参数得到。S o为放大器的实际输出电平，f 为放大器的输出斜率。）放大器级联先计算出各台放大器的 CTB 指标值，根据公式 CTB=55-20lgK 得到各台放电器的 CTB 指标占用系数 K 单 1、K 单 2、K 单 3、K 单 n，再用加法算出 n 台放大器总的 CTB 占用系数
29、 K 总 ：K 总 =K 单 1+K 单 2+K 单 3+K 单 n根据公式 CTB=55-20lgK 得出 n 台放大器的 CTB 指标 CTB 总 。总结：传统的 CTB 计算公式通常采用厂家的“标称 CTB 指标值”计算，而厂家的“标称 CTB 指标值”常存在失准（偏高）或不标示的情况，因此改用放大模块原始参数换算出来的 CTB104 来计算。放大器设置输出斜率 fdB，它的 CTB 指标就提高 fdB，这点必须计算进去。目前应当实行系统指标“满载设计”，不宜再搞“非满载设计”。输出电平增加 1 dB，CTB 劣化 2 dB；相同的放大器级联数增加一倍，CTB 劣化 6dB。3) 载波复
30、合二次差拍比单台放大器CSO 单 =CSO104+2(104So)+f/2（CSO 104为放大器在 59 个频道 104dB 输出时的 CSO 指标值，一般是放大器模块的常用标识，可查模块参数得到。S o为放大器的实际输出电平，f 为放大器的输出斜率。）放大器级联先计算出各台放大器的 CSO 指标值，根据公式 CSO=55-15lgK 得到各台放大器的 CSO 指标占用系数 K 单 1、K 单 2、K 单 3、K 单 n，再用加法算出 n 台放大器总的 CSO 占用系数 K 总 ：K 总 =K 单 1+K 单 2+K 单 3+K 单 n根据公式 CSO=55-15lgK 得出 n 台放大器的
31、 CSO 指标 CSO 总 。输出电平增加 1 dB，CSO 劣化 1 dB；相同的放大器级联数增加一倍，CSO 劣化4.5dB。2、干线传输系统指标根据 GY 5075-2005 城市有线广播电视网络设计规范要求，将 HFC 系统下行组网分为以下模式：1) 模式甲一级传输采用 HFC 技术，下行光发射机采用 1550nm 波长，采用发端并发、收端用光开关切换的工作方式将信号下行至各分前端机房，在分前端机房经光开关切换后的光信号被 EDFA 放大和分配后分送至各光节点，构成二级传输网。此时传输网和一级分配网在物理结构上是两级光纤网，但在光域上仍是一级网。CNR50 dBC/CSO65 dBC/
32、CTB60 dB2) 模式乙一级传输网同样采用 HFC 技术，一级网下行光发射机采用 1550nm 或 1310nm 波长，采用发端并发、收端用电开关切换的工作方式将信号下行至各分前端机房。在分前端机房，经切换输出的电信号被 1310nm 光发射机转换为光信号后分别送往各光节点，构成二级光传输网。此时一级传输网和二级传输网在物理上和光域上都是两级网。CNR48 dBC/CSO63 dBC/CTB58 dB3、公司指标分配要求根据实践经验，在模拟数字混合传输时，指标分配可按照下表：在全数字传输时，指标分配可按照下表：4、相关要求1) 噪声带宽修正当设备指标是以 NTSC 制计算时，应转换成 PA
33、L-D 制。噪声带宽从 4.2MHz 转换至5.75MHz。CNR=10lg(4.2/5.75)=-1.4dB，劣化 1.4dB。2) 数字频道修正当数字比模拟低 10dB 时：折合后的模拟频道数目=0.32*数字频道数目当数字比模拟低 6dB 时：折合后的模拟频道数目=0.79*数字频道数目富阳有线网 750MHz 内布置有 46 个模拟频道和 31 个 DVB-C 频道，数字比模拟低10dB。则折合频道数 N=46+0.32*3156，即可按相当于 56 个模拟频道负载来计算（如满载，模拟按 50，剩余全为数字，则折合模拟频道数为 61 个）。3)频道折算修正当设备指标是以 NTSC 制
34、110CH 计算时，应转换成 PAL-D 制 84CH，指标改善值为：CNR=10lg(110/84)=1.17dBC/CSO=15lg(110/84)=1.76dBC/CTB=20lg(110/84)=2.34dB当实际使用频道为 N，指标改善值为：CNR=10lg(84/N) =1.76 dBC/CSO=15lg(84/N)= 2.64dBC/CTB=20lg(84/N)= 3.52 dB4) 光纤链路指标计算光链路的范围是从光发射机的射频输入端开始，经光纤和其他光器件，直至光接收机的射频输出端为止。但此光接收机仅包括光接收模块和集成在接收模块中的射频前置放大模块， “前置放大器”，是指紧
35、接在光检测二极管后的放大器，对于普通的光接收模块（即光电一体化模块），“前置放大器”和光检测二极管一起封装在模块的内部，是看不见的。我们通常在光接收机中看到的 1 至 2 个放大模块，不是“前置放大器”，也不属于光链路，实际上是电缆网络的第一级放大器，对它的质量指标应当单独进行分析、设计、计算。在正常的接收光功率下，光接收机中的光接收组件工作在小信号状态，它对整个光链路失真指标的贡献很少，因此，光链路的失真指标 CTB 和 CSO 主要由光发射机决定；而光链路载噪比 C/N 指标则是由光发射机和光接收机共同决定的。所以，光发射机和光接收机的质量指标是不能够单独测量的，必须将两者组成光链路以后才
36、能测量，测出来的不是两者的单独指标，而是整个光链路的质量指标；在实际使用时,光发射机和光接收机必须连在一起构成光链路，不可能单独使用。所以，生产厂家通常用整个光链路的指标来分别标示光发射机或者光接收机的指标，把光发射机的指标标示成C/N51dB,CTB65dB，把光接收机的指标也标示成 C/N51dB,CTB65dB，这两个数值实际上都是整个光链路的指标值，不能够说（或要求）光发射机的某某指标是多少、光接收机的某某指标又是多少，也不可再来一次两者相累加，否则就要出错。光链路中的噪声主要是由光发射机和光接收机共同形成的，其中最主要的有三方面：光发射机中激光发射二极管产生的相对强度噪声，光接收机中
37、光电接收检测二极管产生的量子噪声，光接收模块内部前置电放大器噪声。计算光链路载噪比原始数据的方法是先分别计算光发射机中激光发射二极管的相对强度噪声载噪比（C/N）光发、光接收机中光电接收检测二极管的量子噪声载噪比（C/N）量子、光接收模块内部前置电放大器的载噪比（C/N）前放,然后将三者累加得出光链路载噪比（C/N）光链，这是一种最常见的计算方法。当光发射机单频道光调制度 m=0.045 时（一般情况下，光发射机的输入电平按厂家标称值设置时，光调制度 m 值即为此数），光链路载噪比指标原始计算公式的简化计算式，以后就把它们称之为“光链路 C/N 指标三算式”：（C/N）光发=57.5 （dB）
38、、（C/N）量子=56.8+PidBm（dB）、（C/N）前放=68.9+2 PidBmNF （dB）当光接收模块使用 BG0807C 时，噪声系数为 8.5，则链路 CNR 为 52.5 dB。合理计算有线电视系统指标hc360 慧聪网广电行业频道 2003-11-06 10:50:05朱光浩 1 前言宁波市有线电视网 2002 年开始进行大规模的网络改造工作，现已完成 9 个分前端的建设和 300多个光节点的增设工作，每个光节点覆盖用户数控制在 500 户以下。本文结合宁波市有线电视网络改造实践，简略地介绍宁波市有线电视网设计概况和有线电视系统技术指标的具体计算过程。2 设计概况在 200
39、2 年网络改造之前,宁波市城区（主要包括江东区、江北区、海曙区）共有有线电视用户19 万户、光节点 100 个，主要以星型结构从市网络传输中心总前端呈辐射状分布，用户分配系统以单向 550 MHz 为主。当时我们针对宁波市有线网络状况和网络中心的经济状况，并结合当前有线电视的发展趋势，提出以下设计思想：（1）根据 GY/T106-1999有线电视广播系统技术规范 ，将宁波市城区的有线电视系统带宽设计为 750 MHz(新建小区达 860 MHz)，其中上行频率为 565 MHz，过渡带 6587 MHz，调频广播业务 87108 MHz。（2）对于单向广播 A 平台，共设两级光缆干线，一级光缆
40、干线由 1 个总前端、9 个分前端组成，采用 48 芯光缆、1 310 nm 的光设备组成东西两个环，两个环周长各为 20 km 左右。这样从总前端至各分前端，可以同时从正反两个路由传输广播电视信号和数据广播，当其中一个路由出现线路故障或中断时，分前端射频开关将会自动倒换到另一个路由，使骨干线路具备自愈保护功能，提高网络运行安全性，可为用户提供不间断的优质服务。二级光缆干线由 9 个分前端、500 个光节点组成。（3）对于用户分配系统，则运用双向网的设计思路来精心设计、合理分配，用户电平以 68 dB设计，分配放大器串接级数一般掌握在 12 级，每个光节点 6 芯光缆(其中 2 芯为有线网,4
41、 芯为单位用户接入及备用)，所带的用户数掌握在 500 户左右，以后再逐步增加光节点，做到无源分配，便于今后双向多功能业务的开展。（4）对于数据 B 平台，也同样由总前端与 9 个分前端组成， B 平台的分前端与 A 平台共用一个机房，今后还可以根据大型集团用户的实际需要增设其他若干个数据分前端。3 技术指标的计算3.1 系统指标的分配3.1.1 系统指标分配表(见表 1）表 1 中：a分配给某一部分（前端、干线、分配网）载噪比的系数；b分配给某一部分（前端、干线、分配网）交扰调制比指标的系数；c分配给某一部分（前端、干线、分配网）载波互调比的系数；p分配给某一部分（前端、干线、分配网）载波复
42、合三次差拍比的系数；q分配给某一部分（前端、干线、分配网）载波复合二次差拍比的系数。3.1.2 系统各部分分配指标的计算前端部分：C N（H）4410 lg(2.510)50（dB）CM（H）4720 lg（ 110）67（dB）IM2（H）5810 lg（ 110）68（dB ）CTB（H）5520 lg（110）75（dB ）CSO（H）5515 lg （110）70（dB）一级干线部分、二级干线部分及分配网部分的分配指标计算同前端部分计算。3.2 系统指标的计算及部分设备的选型表 1 系统的指标分配表套数指标分配公式项目国标设计值前端比例qdB 光缆干线一级二级比例 dB 比例 dB 电
43、缆分配比例 dB5044-10 lg aC/N43442.5/10502/10513/10492.5/10505047-20 lg bCM46471/10672/10612/10615/10535058-10 lg cIM257581/10682/10652/10655/10615055-20 lg pCTB54551/10752/10692/10695/10615055-15 lg qCSO54551/10702/10652/10655/10603.2.1 前端系统（1）前端设备选型前端系统是 CATV 系统最重要的组成部分之一，而调制器是前端设备的关键。我们采用的是比利时 Barco 产品
44、和美国 GI 产品。Barco 的调制器性能如下： 输出电平为 120 dB，带外抑制60 dB，带内载噪比C N （调制器）68 dB，并具有智能状态监测系统。前端前置放大器选用美国 GI 的 PA-860 型，厂方提供的主要指标参数：带宽 50860 MHz，工作增益G 28 dB，输入和输出反射损耗13 dB，噪声系数NF 8 dB ，失真91 dBV，输出 110 套 NTSC 制电视节目时，CTB 78 dB，CSO 70 dB。（2）前端指标前端指标主要由调制器和前置放大器两部分指标决定。C/N前端载噪比指标取决于调制器和前置放大器。前端所使用的调制器（Barco ）和前置放大器（
45、GI）都是中高端产品，在满频道时其载噪比的合成指标完全可以达到设计值 50 dB（符号表示框中值将在总指标合成计算中被调用）。CTB 和 CSO前端系统是单频道处理方式，前端的非线性指标CTB （H），CSO （H）主要取决于前置放大器的指标。CTB（H）CTB （前放）=78-20 lg(84/110)=80 dBCSO（H）CSO （前放）=70-15 lg(84/110)=72 dB式中：CTB （前放）PA-860 前置放大器的 CTB；CSO（前放）PA-860 前置放大器的 CSO。750 MHz 带宽可下传 110 套 NTSC 制相当于 84 套 PAL 制电视节目。结论：前端
46、的C/N ，CTB 及 CSO指标可以满足系统分配指标要求。3.2.2 光缆干线系统3.2.2.1 一级光缆网络光链路指标设计一级光缆干线采用 1 310 nm 波长技术，且分前端至总前端距离在 20 km 左右，中间无任何中继设备，因此一级光缆干线的各项指标主要取决于光发射机的各项指标，而总前端及分前端采用的器材全部是一流器材，指标都比较高，且分前端的光接收电平比较高（0 dBm），因此一级光链路的指标能够满足设计要求，特别是在目前仅传送 35 套电视节目的情况下，更有较大的裕量。这里一级光链路的C/N 取 51 dB，CTB 取 70.3 dB，CSO 取 65.8 dB，其具体计算参照后
47、面二级光缆网的计算。3.2.2.2 二级光缆网络光链路指标设计下面以二级光缆干线中的其中一点为例，说明光链路的计算过程。（1）光功率及分光比的计算二级光缆采用 1 310 nm 波长，光纤的损耗惟 0.35 dB /km，一般熔接损耗为 0.03 dB，这样每千米可以按 0.4 dB 计算，光接收机和光发射机的光连接器损耗为 0.5 dB/个，光分路器附加损耗为0.5 dB，每条光链路加裕量 0.5 dB。为保证足够的C/N ，设光接收机光功率Pr=-2 dBm。图 1为孔雀分前端至各光节点结构图。图 1 光缆二级干线计算示意图根据图 1，从接收端向发射端倒算光发射机功率（每条光链路留 0.5
48、 dB 裕量）：R1 对 A1 点光功率的要求P1 （活动接头损耗各 0.5 dB）P1=-2+0.41.5+0.5+0.5=-0.4（dBm ）=0.91(mW)R2 对 A2 点光功率要求P2P2=-2+0.42+0.5+0.5=-0.2（dBm ）=0.95(mW)R3 对 A3 点光功率的要求P3P3=-2+0.42.5+0.5+0.5=0（dBm）=1(mW)R4 对 A4 点光功率的要求P4P4=-2+0.42.4+0.5+0.5=-0.04（dBm ）=0.99(mW)R5 对 A5 点光功率的要求P5P5=-2+0.43+0.5+0.5=0.2（dBm）=1.05(mW)分光器分光比总光功率 P：P=P1+P2+P3+P4+P5=4.9(mW)=6.9（dBm ）分光比=P1/P:P2/P:P3/P:P4/P:P5/P=18.6% :19.5% : 20.4%: 20.2%: 21.3%光发射机功率估算计入分光器插入损耗的功率为：6.9+0.5=7.4（dBm）计入光发射机上光连接器的损耗：7.4+0.5=7.9（dBm）=6.17(mW)光发射机标称光功率 Pr取系列值 7 mW。（2）计算C/N ，CTB ，CSO 指标我们选用 Motorola（GI ）ALM-
