第5章共用天线电视系统.ppt
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1、第第5章章共用天线电视系统共用天线电视系统n绪言:绪言:u通过本节内容的学习,了解并掌握共用天线电视系统通过本节内容的学习,了解并掌握共用天线电视系统概述、前端系统、电视的干线传输系统、用户分配系概述、前端系统、电视的干线传输系统、用户分配系统、卫星电视广播系统等。统、卫星电视广播系统等。n内容框架:内容框架:u第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u第第2节节 前端系统前端系统u第第3节节 电视的干线传输系统电视的干线传输系统 u第第4节节 用户分配系统用户分配系统u第第5节节 卫星电视广播系统卫星电视广播系统 n重点重点/难点:难点:u前端系统、电视的干线传输系统、用户分配系
2、统。前端系统、电视的干线传输系统、用户分配系统。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述 u传统电视存在问题:传统电视存在问题:偏僻地区电视信号微弱;偏僻地区电视信号微弱;城市由于用钢筋水泥建造的高层建筑较多,对电城市由于用钢筋水泥建造的高层建筑较多,对电视信号会造成各种折射、反射,使电视倍号过于视信号会造成各种折射、反射,使电视倍号过于微弱;微弱;室外天线林立,相互之间产生干扰,雷电还会造室外天线林立,相互之间产生干扰,雷电还会造成人机危害,影响建筑物的寿命和美观。成人机危害,影响建筑物的寿命和美观。40年代出现的年代出现的共用天线电视系统共用天线电视系统(CATV)解决了以上解
3、决了以上问题。问题。CATV系统可以为用户提供高质量的开路电视节目、系统可以为用户提供高质量的开路电视节目、闭路电视节目、广播卫星电视节目、付费电视节目、闭路电视节目、广播卫星电视节目、付费电视节目、图文电视、无线电视、宽带双向业务。图文电视、无线电视、宽带双向业务。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述n1.1 系统的组成系统的组成共用天线电视系统组成:共用天线电视系统组成:前端接收部分、干线传前端接收部分、干线传输部分、用户分配网络输部分、用户分配网络。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u1前端系统前端系统CATV系统最重要的组成部分之一。系统最重要的组成部
4、分之一。前端系统前端系统包括:包括:电视接收天线、频道放大器、频率电视接收天线、频道放大器、频率变换器、自播节目设备、卫星电视接收设备、导频变换器、自播节目设备、卫星电视接收设备、导频信号发生器、调制器、混合器、连接线缆信号发生器、调制器、混合器、连接线缆等。等。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述作用:作用:将将天线接收天线接收的各频道电视信号分别的各频道电视信号分别调整到一定电调整到一定电平值平值,然后经混合器混合,然后经混合器混合送入干线送入干线;必要时将电视信号必要时将电视信号变换变换成另一频道的信号;成另一频道的信号;向干线放大器提供用于向干线放大器提供用于自动增益控
5、制和自动斜率自动增益控制和自动斜率控制的导频信号;控制的导频信号;自播节目自播节目通过调制器后成为某一频道的电视信号通过调制器后成为某一频道的电视信号而进入混合器;而进入混合器;卫星电视卫星电视接收设备输出的视频信号通过调制器成接收设备输出的视频信号通过调制器成为某一频道的电视信号进入混合器;为某一频道的电视信号进入混合器;交互式电视交互式电视系统的加密、计算机管理、调制解系统的加密、计算机管理、调制解调等功能。调等功能。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u2干线传输系统干线传输系统是把前端接收处理、混合后的电视信号,传输给用是把前端接收处理、混合后的电视信号,传输给用户分配
6、系统的一系列传输设备,主要有户分配系统的一系列传输设备,主要有干线放大器干线放大器和干线电缆和干线电缆。采用优质低耗的采用优质低耗的同轴电缆或光缆同轴电缆或光缆;采用干线放大器,;采用干线放大器,其其增益增益应正好抵消电缆的衰减。应正好抵消电缆的衰减。在在主干线上应尽可能少分支主干线上应尽可能少分支,以保持干线中串接放,以保持干线中串接放大器数量最少。大器数量最少。要传输双向节目,必须使用要传输双向节目,必须使用双向传输干线双向传输干线放大器。放大器。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述干线放大器的类型(传输方向分):干线放大器的类型(传输方向分):双向和单向。双向和单向。干线
7、放大器的类型(电平控制能力分):干线放大器的类型(电平控制能力分):手动增益控制和均衡型干线放大器;手动增益控制和均衡型干线放大器;自动增益控制自动增益控制(AGC)型干线放大器;型干线放大器;AGC加自动斜率补偿型放大器;加自动斜率补偿型放大器;自动电平控制自动电平控制(ALC)型干线放大器。型干线放大器。其他干线设备:其他干线设备:电源、电流通过型分支器、分配器、电源、电流通过型分支器、分配器、长距离传输的光缆传输设备(光发射机、光分波器、长距离传输的光缆传输设备(光发射机、光分波器、光合波器、光接收机、光缆等)。光合波器、光接收机、光缆等)。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系
8、统概述u3用户分配网络用户分配网络用户分配网络的主要设备:用户分配网络的主要设备:分配放大器、分支分配分配放大器、分支分配器、用户终端、机上变换器、双向电缆电视系统的器、用户终端、机上变换器、双向电缆电视系统的调制解调器和数据终端调制解调器和数据终端等设备。等设备。主要作用:主要作用:将干线送来的将干线送来的信号放大信号放大到足够电平;到足够电平;向所有向所有用户用户提供提供电平大致相等电平大致相等的电视信号,使用的电视信号,使用户能选择到所需要的频道和准确无误地解密或解户能选择到所需要的频道和准确无误地解密或解码;。码;。系统输出端具有系统输出端具有隔离特性隔离特性,保证电视接收机之间,保证
9、电视接收机之间互不干扰;互不干扰;借助于部件输入与输出端的借助于部件输入与输出端的匹配特性匹配特性,保证系统,保证系统与电视接收机之间有良好的匹配;与电视接收机之间有良好的匹配;对于双向电缆电视还需要将对于双向电缆电视还需要将上行信号上行信号正确地传输正确地传输到前端。到前端。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述n12 系统的分类系统的分类u1按系统的大小规模分类按系统的大小规模分类大型系统大型系统(A类系统类系统);中型系统中型系统(B类系统类系统);中小型系统中小型系统(C类系统类系统);小型系统。小型系统。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u2按系统工作
10、频率分类按系统工作频率分类全频道系统;全频道系统;300MHz邻频传输系统邻频传输系统450MHz邻频传输系统;邻频传输系统;550MHz邻频传输系统;邻频传输系统;750MHz邻频传输系统。邻频传输系统。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u3按传输介质或传输方式分类按传输介质或传输方式分类有同轴电线、光缆及其混合型、微波中继、卫星电有同轴电线、光缆及其混合型、微波中继、卫星电视等。视等。u4按用户地点或性质分类按用户地点或性质分类有城市系统、乡村系统、住宅小区系统等。有城市系统、乡村系统、住宅小区系统等。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述n13 系统的频道
11、系统的频道制式不同,各国的电视频道都不相同。制式不同,各国的电视频道都不相同。我国采用的视频带宽为我国采用的视频带宽为6MHz。因此,在电视频道上规定每。因此,在电视频道上规定每8MHz为一个频道所占的频带。伴音载频和图象载频相隔为为一个频道所占的频带。伴音载频和图象载频相隔为6.5MHz。u频道划分规定频道划分规定:“I”频段频段:划分为划分为5个频道个频道;“”频段:划分给调频广播和通信专用(频段:划分给调频广播和通信专用(88l08MHz);“”频段频段:划分为划分为7个频道个频道;“”频段频段:划分为划分为12个频道;个频道;“”频段:划分为频段:划分为44个频道。个频道。u甚高频甚高
12、频(VHF)频段:有频段:有12个频道(个频道(“I”频段频段“”频段);频段);u超高频超高频(UHF)频段:有频段:有56个频道(个频道(“”频段频段“”频段)。频段)。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u我国的电视频道划分如表我国的电视频道划分如表73所示。电视频道所示。电视频道配置如图配置如图72所示。所示。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述n14 系统的技术指标系统的技术指标uCATV系统的主要技术参数:系统的主要技术参数:第一类是电平参数:第一类是电平参数:给电视机提供一个给电视机提供一个最佳输
13、入电最佳输入电平的范围平的范围。输入电平。输入电平太高太高,会在电视机高频头的放,会在电视机高频头的放大器中产生大器中产生非线性失真非线性失真,使图像质量下降;输入电,使图像质量下降;输入电平平太低太低,则会受到电视机高频头噪声系数的影响,则会受到电视机高频头噪声系数的影响,使用户看到的使用户看到的图像信噪比图像信噪比不符合接收要求,图像质不符合接收要求,图像质量也会下降。量也会下降。第二类图像质量参数:第二类图像质量参数:信号质量信号质量的好坏。的好坏。性能指标见表性能指标见表74。图像质量问题见表。图像质量问题见表75。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述n15 系统的分贝
14、计算方法系统的分贝计算方法u1分贝的概念分贝的概念放大器的电压增益:放大器的电压增益:表示放大器的表示放大器的放大程度放大程度,定义,定义为放大器输出信号电压与输入信号电压的比值。为放大器输出信号电压与输入信号电压的比值。常用分贝来表示放大倍数的大小,此时称常用分贝来表示放大倍数的大小,此时称“增益增益”。功率增益功率增益GP:电压增益电压增益GU:第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u例例1:某放大器输入信号为:某放大器输入信号为30V,输出信号为,输出信号为3000V,求放大器的电压增益是多少分贝,求放大器的电压增益是多少分贝?解:解:第第1节节 共用天线电视系统概述共用天
15、线电视系统概述u例例2:(1)当输入当输入Ui200V信号通过电信号通过电压增益为压增益为6dB的放大器时,求其输出的放大器时,求其输出Uo;(2)由由a所求的输出再通过电压增益为所求的输出再通过电压增益为20dB的放大器时,求其输出;的放大器时,求其输出;(3)当输入当输入Ui200V信号通过串接电信号通过串接电压增益为压增益为6dB和和20dB的放大器时,求的放大器时,求其输出其输出Uo。解:解:(1)Ui200V,由表查得,由表查得6dB的电的电压比压比UoUi2,因此,因此Uo400V。(2)Ui400V,由表查得,由表查得20dB的电的电压比压比UoUi10,因此,因此Uo4mV。(
16、3)两个放大器串接后,总电压增益两个放大器串接后,总电压增益Gu6dB20dB26dB。由表。由表查得电压比查得电压比UoUi20。其输出。其输出仍然是仍然是4mv。第第1节节 共用天线电视系统概述共用天线电视系统概述u2参考电平参考电平参考电平分贝数只是一个参考电平分贝数只是一个比值比值,它,它并不能并不能表示一个表示一个信号信号电平的高低电平的高低。标准电平通常为标准电平通常为1V。若输出电平为若输出电平为l0V时,则称为比标准电平提高了时,则称为比标准电平提高了10倍,称为倍,称为20dB的增益,即为的增益,即为20dBV的增益。的增益。dB和和dBV是不同的:是不同的:dB数表示一个比
17、值,而数表示一个比值,而dBV则表示一个信号电平。则表示一个信号电平。第第2节节 前端系统前端系统 前端系统包括从天线到分配系统的所有部件。前端系统包括从天线到分配系统的所有部件。组成:组成:天线、放大器、混合器、分配器、天线放大天线、放大器、混合器、分配器、天线放大器、器、UV变换器。变换器。任务:任务:把从天线接收到的各种电视信号,经过处理把从天线接收到的各种电视信号,经过处理后,恰当地送入分配网络。后,恰当地送入分配网络。重要性:重要性:其质量的好坏,对整个系统的音像质量起其质量的好坏,对整个系统的音像质量起关键作用。关键作用。第第2节节 前端系统前端系统n21 接收信号源接收信号源uC
18、ATV的接收信号源有:的接收信号源有:广播电视接收天线广播电视接收天线(如单频道天线、分频段天线及全如单频道天线、分频段天线及全频道天线,频道天线,CATV主要使用主要使用);FM天线;天线;卫星直播地面接收站;卫星直播地面接收站;视频设备视频设备(录像机、摄像机录像机、摄像机)、音频设备;、音频设备;电视转播车;电视转播车;计算机。计算机。主要功能:主要功能:接收并输出图像和伴音信号。接收并输出图像和伴音信号。第第2节节 前端系统前端系统n22 接收天线接收天线u1接收天线的功能接收天线的功能接收电磁波能量接收电磁波能量。将其转换成电势和高频电流通过。将其转换成电势和高频电流通过馈线送给馈线
19、送给CATV的前端设备进行信号处理或送给电视的前端设备进行信号处理或送给电视接收机。接收机。增加电视信号的有效增加电视信号的有效传播距离传播距离。提高接收电视提高接收电视信号的质量信号的质量。第第2节节 前端系统前端系统u2系统对接收天线的要求系统对接收天线的要求有较高的有较高的增益和信噪比增益和信噪比,以提高系统接收效果。,以提高系统接收效果。良好的良好的频率特性频率特性。为了获得清晰的图像和伴音,要。为了获得清晰的图像和伴音,要求接收天线有足够的频带宽度,一般略大于求接收天线有足够的频带宽度,一般略大于8MHz。较好的较好的方向性方向性。较高的方向指标有利于抗干扰和抗。较高的方向指标有利于
20、抗干扰和抗重影。重影。有良好的有良好的匹配特性匹配特性。天线的阻抗与传输线阻抗基本。天线的阻抗与传输线阻抗基本相等,以减少反射波对系统的干扰。相等,以减少反射波对系统的干扰。机械机械强度强度高、天线尺寸小、耐腐蚀,并采取必要的高、天线尺寸小、耐腐蚀,并采取必要的避雷避雷措施,以提高系统的措施,以提高系统的安全性和可靠性安全性和可靠性。第第2节节 前端系统前端系统u3接收天线的分类接收天线的分类按结构形式分:按结构形式分:八木天线、双环天线、对数周期天八木天线、双环天线、对数周期天线、菱形天线、抛物面天线、特殊功能线、菱形天线、抛物面天线、特殊功能(如抗重影、如抗重影、列阵天线列阵天线)天线等。
21、天线等。按接收频道分:按接收频道分:单一频道专用接收天线;单一频道专用接收天线;多频道多频道(宽频带宽频带)专用接收天线。专用接收天线。按安装位置分:按安装位置分:室内天线、室外天线。室内天线、室外天线。按是否有源分:按是否有源分:有源天线有源天线可使天线系统实现高增益、高信噪可使天线系统实现高增益、高信噪比接收,通常把天线放大器安装在天线的竖杆上,比接收,通常把天线放大器安装在天线的竖杆上,把它看成天线的一部分。把它看成天线的一部分。无源天线无源天线第第2节节 前端系统前端系统u4天线的基本单元及参数天线的基本单元及参数一般电视发射采用一般电视发射采用水平极化天线水平极化天线,电视接收也采用
22、水,电视接收也采用水平极化天线。其天线的振子总是水平放置的。平极化天线。其天线的振子总是水平放置的。(1)半波振子半波振子又叫半波偶极子,是复杂天线的最基本单元。又叫半波偶极子,是复杂天线的最基本单元。半波:半波:水平放置的长度为水平放置的长度为2(为某一电视信号为某一电视信号的波长的波长)的导体的导体天线的基本参数:天线的基本参数:辐射阻抗、波瓣宽度、增益、辐射阻抗、波瓣宽度、增益、频带宽度、电压驻波比、天线有效长度等。频带宽度、电压驻波比、天线有效长度等。(2)半波折合振子半波折合振子 第第2节节 前端系统前端系统(3)多元振子天线(八木天线)多元振子天线(八木天线)半波振子和折合振子半波
23、振子和折合振子作为简单的接收天线用时,其增益低、作为简单的接收天线用时,其增益低、方向性不强方向性不强(即各向具有相同的接收能力即各向具有相同的接收能力),只适用于,只适用于信号信号强、干扰小的地区。强、干扰小的地区。当接收点远离电视台、信号较弱,或虽信号强但干扰严重当接收点远离电视台、信号较弱,或虽信号强但干扰严重的地区,则须采用的地区,则须采用高增益的定向天线高增益的定向天线。日本东北大学教授日本东北大学教授八木秀次八木秀次发明发明提高增益和增强方向性提高增益和增强方向性的的多元振子天线多元振子天线。组成:组成:馈电振子(有源振子):馈电振子(有源振子):用半波折合振子起馈电作用;用半波折
24、合振子起馈电作用;反射器(反射体):反射器(反射体):较有源振子长较有源振子长(一般远大于一般远大于/2)的振子的振子起反射作用起反射作用;引向器引向器(引向体引向体):其余半波振子起引向作用。其余半波振子起引向作用。注:注:多元天线的单元数等于振子总数。多元天线的单元数等于振子总数。第第2节节 前端系统前端系统(4)宽频带天线宽频带天线以上是频道专用天线(单频道天线)。CATV需要宽频带天线。宽频带天线分类(从频带上分):宽频带天线分类(从频带上分):VHF接收天线:接收天线:低频段接收天线低频段接收天线(15频道频道);高频段接收天线高频段接收天线(612频道频道);全频段接收天线全频段接
25、收天线(112频道频道);UHF接收天线:接收天线:低频段接收天线低频段接收天线(1336频道频道);高频段接收天线高频段接收天线(3768频道频道);低频段接收天线低频段接收天线(1324频道频道);中频段接收天线中频段接收天线(2544频道频道);高频段接收天线高频段接收天线(4568频道频道);UHF全频段接收天线全频段接收天线(1368频道);全频道接收天线全频道接收天线(168频道)。第第2节节 前端系统前端系统CATV系统中常用电气指标比较高的系统中常用电气指标比较高的对数周期天线对数周期天线。它有很它有很宽的工作频带宽的工作频带,稳定的输出阻抗。,稳定的输出阻抗。是在一条绝缘板上
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