1、1有线电视放大器的最大输出电平和标称输出电平林挺逵 浙江省台州市广电总台 路桥广电中心摘要：全面分析有线电视放大器最大输出电平 Somax 和标称输出电平 Sa的差别，说明基于两种输出电平的两类放大器输出电平计算公式的适用条件和适用时期，讲清当前不能继续使用基于最大输出电平的计算公式的道理，强调当前必须采用基于标称输出电平的系统满载计算公式来设计计算放大器输出电平。关键词：有线电视放大器，最大输出电平，标称输出电平，交调比 CM，标称三次差拍比 CTBa有线电视放大器的“最大输出电平 Somax”和“标称输出电平 Sa”，是定义不同、量值不等、适用条件和时期都不相同的两项参数；“最大输出电平
2、Somax”和交调比 CM指标构成一种类型的放大器输出电平 So计算公式，而“标称输出电平 Sa”则和标称三次差拍比 CTBa指标构成另一种类型的放大器输出电平 So计算公式，这两种类型的计算公式适用条件和时期也不相同；而且基于放大器“最大输出电平 Somax”的放大器输出电平计算公式，在国内大多数地区已经过时淘汰，不再适合当前使用、也无法在有光链路的情况下继续使用。因此，每一个有线电视工作者都必须注意将两种输出电平、两类计算公式严格区分开来、正确地运用它们，切不可互相混淆或随便替代、随便运用。但在近年的书刊文章中和网页的文章、资料中，经常可以见到混淆两种输出电平概念和错误运用过时放大器输出电
3、平计算公式的事例 注 。因此笔者认为还很有必要继续讨论一下两项参数的差别和两类计算公式的适用条件，笔者在本文试谈初浅认识供读者参考。1. 放大器最大输出电平 Somax放大器最大输出电平 Somax的定义，是指在系统中总共只有 1台放大器、2 个频道时，2当测出输出口交调比 CM指标为 48dB（或德国标准的“三音交调比”为 60 dB）时放大器的最大输出电平值 1 。放大器最大输出电平 Somax量值愈大，说明放大器的失真指标愈好，早年分立元件和国产模块放大器的最大输出电平 Somax的数值通常在 112120dBV之间。由于系统中总共“只有 1台放大器、2 个频道”是测量交调比指标时系统中
4、放大器台数和频道数的最低“极限数量” ，因此测量出来的“放大器最大输出电平 Somax”是最大“极限指标参数” 。实际系统中的放大器总数量远多于 1台、总频道数远不止 2个，因此系统中放大器的实际输出电平 So 必然远小于最大输出电平 Somax。所以放大器最大输出电平 Somax是放大器输出电平的“极限指标” ，系统中实际运用的放大器的输出电平 So是不可能达到或超过这个数值的。如果实际运用的放大器的输出电平 So达到或超过放大器最大输出电平 Somax，那么这个放大器就可能进入“爆发失真”状态而使系统的失真指标严重劣化。在上世纪七、八十年代，国内的有线电视系统中还没有全面采用光缆，各地的有
5、线电视还处在共用天线或独立前端的时期，加上当时中央和各省的电视节目还没有全面通过卫星向全国各地传送，因此系统内的电视节目套数通常在 10个左右，采用放大器最大输出电平 Somax和交调比 CM指标来设计有线电视放大器的输出电平 So。所以放大器的最大输出电平 Somax是有线电视发展的初期阶段，系统频道数在 20个以下、而且又没有光链路时才使用的一项参数，因此当时的有线电视放大器说明书中，几乎无一例外地都标示出最大输出电平 Somax指标值。采用放大器最大输出电平 Somax和交调比 CM指标来设计有线电视放大器的输出电平So的阶段，又可分成两个时期：最早期“无干线的同轴电缆网络” ，即单纯用
6、户放大器串接时期；和稍后的“有干线的同轴电缆网络” ，即干线放大器串接加用户放大器串接时期。这两个时期放大器输出电平 So的计算公式虽然属于同一种类型，但不完全相同的。1.1无干线的同轴电缆网络时期国内有线电视发展初期阶段的共用天线或小型独立前端时期，系统中既没有干线放大器、更没有光缆，仅仅只有 n级用户放大器串联，因此这 n级串联用户放大器占用全3系统 100%的失真（交调比 CM）指标，所以不必进行“指标分配” ，可以直接用以下公式计算用户放大器的输出电平 So：So=Somax-10 lg n-7.5 lg（N-1）(1)必须注意！算式（1）是“无干线的同轴电缆网络时期”专用的计算公式，
7、运用（1）式计算放大器输出电平的先决条件有两个：第一，n 级放大器要占用全系统的 100%的（失真）CM 指标；第二，全部放大器要平均占用指标，即每只放大器的输出电平相同、指标相等。任何一个条件不具备，就不能应用这个计算公式。当前的系统中有了干线放大器或者有光链路，用户放大器和干线放大器都不可能独自占用 100%的失真指标，因此都不能用这个公式来计算它的输出电平！目前某些书刊或网页的放大器设计文章中，用(1)式来设计计算用户放大器的输出电平 So 用 或干线放大器的输出电平 So 干 的情况还相当多，这种做法显然是错误的。12 有干线的同轴电缆网络时期国内有线电视发展过程的第二阶段，是用电缆干
8、线延伸的大型独立前端系统时期（上世纪八十年代末期、九十年代初期） ，这时系统中有 n 干 级串联干线放大器和 n 用 级串联用户放大器，系统设计时就必须首先进行“指标分配” ，分别给干线放大器部份和用户放大器部份分配“指标占用比例”K 干总 、K 用总 ，再用下式算出指标值 CM 干总 和 CM 用总 ：CM 干总 =CM 设计值 -20lgK 干总CM 用总 =CM 设计值 -20lgK 用总然后用下列算式分别计算放大器的输出电平 So 干 和 So 用 ：So 干 =Somax+1/2（48-CM 干总 ）-10 lg n 干 -7.5lg（N-1）(2-1)So 用 =Somax+1/2
9、（48-CM 用总 ）-10 lg n 用 -7.5lg（N-1）(2-2)必须注意！算式（2）是系统中没有光链路的“有干线的同轴电缆网络时期”专用的计算公式。现在再回过头来分析计算公式（2）和计算公式（1）的关系。初期阶段系统中既没有光缆，也没有干线放大器，仅仅只有 n级用户放大器串联，那么这 n级用户放大器可占用 100%CM指标份额，即它们的 CM指标分配（占用）系数 KCM用总 =1，指标值 CM 用总 为：4CM 用总 =CM 设计值 -20lgKCM用总 =47-20lg1=47（dB）将上式的计算结果代入（2）式中的第二项，得出的数值为：1/2（48CM）=1/2（48-47）=
10、0.5（dB）通常把这 0.5dB略去不计，那么（2）式中的第二项取消， （2）式就变成了算式（1） 。可见，算式（1）是算式（2）的特例，是 n级放大器可以占用系统中 100%CM指标使才适用的，当系统中有干线放大器或者有光链路以后就不适用了，这一点需要特别注意。如果在第二阶段仍然采用算式（1）来分别计算干线放大器和用户放大器的输出电平，那么干线放大器就占用了系统的 100%失真指标、用户放大器又占用系统的 100%失真指标，一个系统就会有两个 100%的失真指标（后阶段还要加光链路） ，这是指标重复分配、重复占用，显然是错误的。上世纪九十年代中期开始，各省市纷纷采用卫星传送电视节目，各地有
11、线电视系统的节目套数很快就超过 20个，系统中最主要的失真指标已经由交调比 CM转变成载波组合三次差拍比 CTB，因此就不再使用最大输出电平 Somax和 CM指标来设计放大器的输出电平 So，所以放大器的最大输出电平 Somax已经是一项过时不用的参数，没有必要继续在有线电视放大器说明书中标示，国内外许多厂家的放大器说明书，近年已经不再标示最大输出电平 Somax指标。现引用几位专家的话来证明这一点。黄吴明先生在有线电视设计原理一文中说， “从经验上得出，载波交扰调制比（CM）只适用于 10个频道以下的系统，频道多了就不能正确反映系统的质量，所以有线电视已不再使用此项指标” ， “载波复合交
12、扰调制比 CCM由于干扰调制的相位不定，很难测准确，测量的重复性和精确度度比较差，因此目前在设计中采用的很少” ， “现今的有线电视系统大多数采用 CTB和 CSO两项指标来衡量系统的非线性失真” 2 。焦方性先生 1995年在有线电视系统的升级改造一文中指出：“由于标称最大输出电平（Somax）离实际使用的电平相差太大，即使按实际情况计算修正，误差也太大，且易引起误解，所以现在都不用了” ， “现在一般应以组合三次差拍比（CTB）作为非线性失真的代表” 3 。5实际上，在系统中有了光链路的条件下是无法采用计算公式（2）来进行系统指标设计的，因为有两个难以解决的具体问题，第一是无法进行各单元网
13、络的交调比 CM指标分配，第二是难以得到比较准确的放大器最大输出电平 Somax数值。采用计算公式（2）进行系统指标设计的第一步，必须算出前端、光链路、干线放大器和用户放大器的 CM指标占用比例 KCM前 、K CM光 、K CM干 和 KCM用 。众所周知，当前的光端设备只给出光链路的 C/N、CTB 和 CSO指标，没有 CM指标，无从确定 KCM光 的数值，因此也就无法分配和确定 KCM前 、K CM干 和 KCM分 的数值。所以系统中一旦有了光链路，设计时只能进行 C/N、CTB 和 CSO 的“指标分配” ，不能进行 CM指标的“指标分配” 4 ，所以也就无法采用计算公式（2）进行放
14、大器输出电平 So的设计了。国内外许多厂家的放大器说明书，近年已经不再标示最大输出电平 Somax指标；少数标示最大输出电平 Somax指标的厂家，通常都把最大输出电平 Somax统统标为早年老数值 120dBV,这是不准确的数字。因为当前采用的进口推挽放大模块和功率倍增模块放大器的最大输出电平估计都超过 120 dBV，但具体准确的数据又无法得到。虽然进口放大模块的原始参数中都有“复合交调比”CCM 指标（或称为 XMOD指标，这是系统满载时测出的交调比指标 1 ） ，550MHz 进口推挽放大模块 BGY587B的 XMOD指标为 60 dB（输出电平 104 dBV 、77 个频道时）
15、，如果按算式（2）换算成 2个频道时（CM 指标）的最大输出电平约为 124 dBV；550MHz 进口功率倍增放大模块 BGD502的 XMOD指标为 68 dB（输出电平 104 dBV、77 个频道时） ，如果按算式（2）换算成 2个频道时（CM 指标）的最大输出电平约为 128 dBV。但是，这里把 77个频道时测出的数据换算成 2个频道时的数据，说不清有多大的误差，因此只能作为参考值、不能作为系统设计参数值使用。2. 放大器的标称输出电平 Sa有线电视系统的节目套数超过 20个以后，放大器的输出电平 So要根据放大器的“标称输出电平 Sa”和“标称三次差拍比 CTBa”指标来设计计算
16、 5 。放大器的“标称输出电平 Sa”的数值等于“标称输入电平 72 dB +标称增益 G”，所6以，放大器的“标称输出电平 Sa”量值愈大，说明它的增益愈高，并不表示它的质量愈好。这与放大器最大输出电平 Somax的含义是不同的。放大器的“标称三次差拍比 CTBa”，是指系统内频道数满载（一般为 59个） 、放大器工作在“标称输出电平 Sa”时的 CTB指标值。因此，放大器的 CTBa数值愈大，说明放大器的失真指标愈好。目前厂家提供的有线电视放大器说明书中，都标示出“标称输出电平 Sa”和“标称三次差拍比 CTBa”的数值，550MHz 普通推挽模块放大器的各项标称指标参考值如表 1所示，各
17、厂家说明书标出的 CTBa数值与表中的数值一般应该相等或相近，如果相差 2 dB以上（偏高 7、8dB 都有） ，就得考虑其准确性问题。表 1 550MHz 进口推挽模块放大器的标称指标参考值序号标称增益G标 称输入电平Sia(dBV)标 称输出电平Sa(dBV)标 称三次差怕比CTBa（dB）将输出电平提高到 104dB时的 CTB指标 CTB104（dB）1 20 72 92 83.3 59.32 24 72 96 75.3 59.33 26 72 98 71.3 59.34 30 72 102 63.3 59.35 33 72 105 57.3 59.3采用放大器“标称输出电平 Sa”和
18、“标称三次差拍比 CTBa”来设计放大器输出电平的阶段又分为两个时期,起初的“系统非满载设计”时期算式（3）和近年的“系统满载设计”时期算式（4）:So=Sa+1/2（CTBa-CTB 分配到指标 ）-10lgn-10lg（N-1/N 满 -1）（3）So=Sa+1/2（CTBa-CTB 分配到指标 ）-10lgn （4）如果进行单台放大器的满载设计，算式（4）就可以变换成：So=Sa+1/2（CTBa-CTB 分配到指标 ）（5）设甲、乙、丙三台放大器为表 1中标称输出电平 Sa=96 dBV 的 2号放大器，当它7们可占用的 CTB指标占用系数分别为 KCTB甲 =0.077、K CTB乙
19、 =0.097、K CTB丙 =0.108时，查表可得他们的 CTB指标分别为 CTB 甲 =77.3dB、CTB 乙 =75.3dB、CTB 丙 =73.3dB，分别代入（5）式就可算出它们的输出电平 So 甲 、So 乙 、So 丙 ：So 甲 = Sa+1/2（CTBa-CTB 分配到指标 ）=96+1/2（75.3-77.3）=95 （dBV）So 乙 = Sa+1/2（CTBa-CTB 分配到指标 ）=96+1/2（75.3-75.3）=96 （dBV）So 丙 = Sa+1/2（CTBa-CTB 分配到指标 ）=96+1/2（75.3-73.3）=97 （dBV）通过以上试算可知，
20、采用放大器“标称输出电平 Sa”和“标称三次差拍比 CTBa”来设计放大器输出电平时，设计出来的放大器的实际输出电平 So可以和标称输出电平 Sa相等，也可能比标称输出电平 Sa略高些或者略低些。这和采用最大输出电平 Somax与 CM指标设计出来的输出电平 So远低于最大输出电平 Somax的情况是不相同的。如果我们把标称输出电平 Sa=96 dBV 的 2号放大器的输出电平 So提高 8 dBV，使之达到 104 dBV，将它改作用户放大器使用，那么它此时的 CTB指标为：CTB =CTBa 2（So Sa）=75.32（10496）=59.3 dB= CTB 104可见，无论放大器的标称
21、输出电平 Sa是多少，如果将它的实际输出电平 So超过 Sa后继续增加，只要最终不超过 104 dBV，那么它的三次差拍比指标仍然大于 CTB104，尚不会使放大器进入“爆发失真”的状态，还可以用算式计算出具体的 CTB指标值。这个结论，还可以通过分析进口放大模块原始指标参数来进一步证实。众所周知，进口放大模块的增益有 18 、20 、24 、27 、34 dBV 等等各种规格，制成放大器以后的“标称输出电平 Sa”约为 88、90 、 94 、96 、102 dBV 等等，而测量它们的失真等各项指标参数时规定的输出电平 So通常统一是 44dBmV,即 104dBV, 要比它们的“标称输出电
22、平Sa”高得多。可见，放大器的实际输出电平 So超过“标称输出电平 Sa”一直达到104dBV 时,测量出来的失真指标等参数还是准确可靠的，还可以作为它们之间质量指标优劣比较的依据。不过放大器的实际输出电平 So超过标称输出电平 Sa以后，此时放大器的实际输入电平 Si也会超过它的标称输入电平 Sia，造成放大器间距缩短、会增加前级干线放大器的用量。因此从这个角度考虑，网络中的放大器如果需要高的输出电平，应当选用相应8的、标称输出电平 Sa高的放大器，使实际输出电平 So与标称输出电平 Sa尽量接近，同时使它的实际输入电平 Si也与标称输入电平 Sia尽量接近，使放大器的失真指标和 C/N指标
23、都与其标称工作状态相近。3.小结通过前面分析和比较，找出了有线电视放大器的“最大输出电平 Somax”和“标称输出电平 Sa”的各种差异，现将它们的主要差异归纳成表 2。 表 2 放大器的最大输出电平 Somax和标称输出电平 Sa的差异比较比 较 的 项 目 最大输出电平 Somax 标称输出电平 Sa参 数 定 义系统中只有一台放大器、2 个频道，当交调比 CM指标等于 48dB时放大器的最大输出电平标称输入电平 Sia加上标称增益 G参 数 特 性 放大器的极限参数 放大器的典型运用参数适 用 条 件 系统中频道数在 10个左右时 系统中频道数在 20个以上直至满载时放大器输出电平 So
24、计算公式配套参数 交调比 CM 标称三次差拍比 CTBa时 效 性 已经过时的淘汰参数 当前适用的参数当前放大器说明书中是否必须标示可以不再标示，多数已经不标示必须标示，都有标示量 值 的 大 小 早年分立元件和国产模块放大器在112120dB 之间等于：72dB+增益 G量值的大小含义 量值愈大说明放大器的失真指标愈好 量值愈大说明放大器的增益G愈高放大器实际输出电平 So与其相比较 远小于此值 相等或略高、略低于此值放大器实际输出电So不允许超过它、也不可能超过它。如果超过，放大器可能会产生So超过它而达到 104dB时，其 CTB指标等于 CTB104，输9平 So超过它的后果 “爆发失
25、真” ，系统的失真指标急剧劣化。 入电平 Si和 C/N指标都将相应提高通过前面的计算和分析比较，可以得出以下结论：在有线电视系统中放大器的实际输出电平 So,等于或超过“最大输出电平 Somax”既是不可能的、也不允许的,而等于或略小于、甚至略大于“标称输出电平 Sa”既是可能的、也是允许的。因此， “放大器的实际输出电平超过其标称输出电平，放大器的 CTB指标就不能保证”的说法是不准确的。放大器的“最大输出电平 Somax”和交调比 CM指标构成的放大器输出电平计算公式（1）和（2） ，其中（1）式是“无干线的同轴电缆网络时期”专用的计算公式， （2）式是系统中没有光链路、 “有干线的同轴
26、电缆网络时期”专用的计算公式，因此这两个计算公式在国内大多数地区已经过时淘汰、不再适合当前使用；而且在当前系统中普遍有光链路的条件下，实际上也已经没有办法再使用计算公式（2）来具体设计系统指标和放大器的输出电平 So。因此当前有线电视放大器输出电平 So，必须采用放大器“标称输出电平 Sa”和“标称三次差拍比 CTBa”构成的 “系统满载设计 ”算式（4）进行设计计算；如果厂家提供的 CTBa参数失准，笔者提议以放大器输出电平为 104 dBV 时的失真指标CTB104来进行设计 6 。参考文献：1陆正容、范寿嗣、叶玉琴.有线广播电视与卫星广播电视接收技术M.北京，音响技术杂志社,1995。P163、164。2黄吴明.有线电视设计原理M.陕西:科学技术出版社,2001。P1924。3焦方性.有线电视系统的升级改造.有线电视,1995(2):1418。4施国强，黄吴明，张万书.有线电视网络技术手册M.北京，电子工业出版社. 2002。P49。5李鉴增.有线电视技术.北京：广播电影电视部培训中心M,1996。6林挺逵.重视有线电视基础理论知识的更新与发展.中国有线电视2005 年 24期P23872391 10（原文刊于中国有线电视2007 年 14期 P1333 ）
