杭州卫星天线机顶盒.可以用三分之、四分之、六分之等等 - 杭州卫星电视

杭州卫星天线机顶盒.可以用三分之、四分之、六分之等等 - 杭州卫星电视 4.1.3 前端系统与实例 前端系统主要解决的是各路信号源的接收和混合问，并提供足够的输出电平。它将各路信号以一定的电平集中到一起而互不影响。前端系统设计的主要任务包括:选择信号源、避免干扰、进行频道配置、确定主要技术指标、选择优质前端设备等等。 1( 前端系统应具有的技术指标 《有线电视广播系统技术》对有线电视系统的各项指标都作了具体的规定，前端设计的各个指标如表4.2所示: 表4.2有线电视系统的各项技术指标 序号 项 目 技术参数 1 载噪比C/N(dB) ?46 2 载波互调比IM(频道内干扰) ?54 3 回波值E(%) ?7 4 微分增益DG(%) ?10 微分相位(0) ?10 5 色/亮度时延差(ns) ?100 任何频道内变化不大于2dB，在任何6 频道内幅度/频率特性(dB) 0.5MHz频带内,幅度变化不大于0.5dB 在系统设计时，主要考虑非线性失真和载噪比等主要的技术指标。 前端系统在设计时应依据技术指标要求来进行，同时考虑它的输入电平应在60,90dBμV之间，输出电平应在120 dBμV以下，不能过高。 相邻频道传输技术指标也是一个重要影响因素，邻频传输前端每个频道的频率特性应符合以下要求:相邻频道电平差应小于2dB，任意频道间电平差应小于10dB;相邻频道的抑制应大于60dB，带外寄生输出抑制也应大于60dB。 2(前端部分的设计 前端部分的设计可以从以下几个部分着手。 (1)选择前端类型 前端类型的选择要根据系统的具体情况而确定，应考虑多方面的因素，考虑用户的数目、工作频带、传输距离、信号来源等，同时也应考虑设备的可靠性、器材的价格、是否便于维修等实际问题。 小型系统可以采用直接混合型或全频道混合放大型前端，但随着节目数量的增多也多采用邻频型前端。小型系统一般传输距离很近，通常就是一个楼房或相邻的几个楼房，用户数目较少，一般在300户以内。 中型系统采用邻频前端。中型系统的用户总数可以达到1000户以上,传输距离一般在数百米至一公里左右的范围内，一个集中的居民小区、一个学校及一个大型宾馆就构成了一个中型系统。 大型前端都采用邻频前端或多媒体综合服务型前端。大型系统传输距离远，用户终端数目多，传输距离可达一二十公里左右，往往是一个城市的范围。 (2)信号源的选择与频道配置 信号源信号质量的好坏将直接影响到整个有线电视系统的质量。通常有线电视台的节目来源主要是中央、省、市各级电视台发出的卫星电视信号和开路电视信号，目前卫星信号是首选。当然并不是每一个电视台都需通过卫星接收，像一些小型的电视台，例如某个小市镇的电视台，就可以通过光缆或微波从它的上一级电视台接收各个有线电视信号，再进行转发。其次再考虑用高增益的天线接收当地能收到的开路电视信号，这是最廉价的信号源。最后再增加一些自办节目频道，就是一个很不错的信号接收。 在前端系统中，将各种信号源安置在每一个频道之中，就要考虑频道配置的问题，具体考虑如下几个问题: ?为了避免出现前重影和同频干扰，应避免当地强信号电视台的频道; ?尽量不使用频道DS-5，以避开当地的调频广播干扰; ?尽量避开落在增补频道z-5范围内的当地无线通讯的干扰; ?优先使用标准频道和增补频道z3-z8、z35-z37等频道，与用户的彩色电视机的电调谐器相一致，即使老式电视机的调谐器也能收到这些增补频道的节目; ?尽量避开交调及组合三次差拍比较严重的频道，例如:9ch、11ch、12ch及z7ch等。当然也不是绝对不能使用这些频道，应在具体试验的基础上决定取舍。 (3)确定前端的技术指标(输出电平、载噪比) 有线电视信号的质量大部分取决于前端的性能指标的好坏。在前端系统中，主要的技术指标是前端的输出电平、载噪比与交扰调制比。前端所有设备均应运行在最佳工作状态，其输入、输出电平值应符合产品的额定电平，保证前端信号的质量。 ?估测系统节目源的输出电平 有些节目源的输出电平是固定的，如微波接收机、摄像机、录像机和影碟机等，主要是对接收天线的输出电平进行估算。一般在工程设计过程中，天线的输出电平通常采用实测的办法，也可以用下式进行计算: , (4.1) S,E，20lg，G,L,L,6arafm, 式中: :接收天线输出电平( dBμV/m ); Sa E:接收点场强( dBμV ); r :接收天线的相对增益( dB ); Ga L:接收天线到前端间的电缆损耗( dB ); f :失配等造成的损耗，一般约为1 dB ; Lm 6 :安全系数; ,20lgλ :波长(m)， :为波长修正因子。具体数据可参考表4.3: , 表4.3波长的修正因子 频道 1 2 3 4 5 6 7 8 20lg(λ/π) ，5.7 ，4.4 ，3.2 +1.8 +1.0 -4.9 -5.3 -5.7 频道 9 10 11 12 13 20 25 30 20lg(λ/π) -6.1 -6.4 -6.8 -7.1 -13.9 -14.9 -16.1 -16.6 频道 35 40 45 50 55 60 65 20lg(λ/π) -17.2 -17.6 -18.1 -18.6 -18.9 -19.4 -19.8 例4.1:已知,频道和20频道接收场强均为80dB，2频道的天线增益为,dB，20频道的天线增益为15dB，馈线是用10m长的SS-75-9电缆,，其在2频道的损耗量为0.057dB/m，其在20频道的损耗量为0.151dB/m，求天线的输出电平值。 解:通过上表可以查得2频道和20频道的波长修正因子为:，4.4和-14.9，那么: 2频道的输出电平为: , S,E，20lg，G,L,L,6arafm, = 80，4.4，9,0.57 ,1 ,6 =85.83(dB) 同样，20频道的输出电平为:71.59(dB) 由此可见，对于处于相同场强的不同接收频道，频率越高，波长对其影响就越大，也就是说天线的输出电平并不等于当地场强加天线增益，还应考虑不同频率对其影响。 在前端系统中，前端的输入电平一般要求在60,90dB之间，输出电平一般在100dB以上、120 dB以下。 ?前端载噪比C/N的估测 载噪比是前端系统中另一个重要的指标，一般要求前端的载噪比为46dB以上。对某一个设备可以通过以下计算以对载噪比进行估测: C,, (4.2) ,S,F,2.4(dB),,ahN,,h C,,—前端系统载噪比( dB) ,,N,,h —前端输入电平; Sa —前端系统总的噪声系数; Fh 2.4—系统的基础热噪声系数; 当然通过这个公式同样可以验证前端系统需要多大的输入电平才能满足前端系统的载噪比要求。举个简单的例子:假设前端系统由于设备所带来的噪声系 C,,数为20dB,那么前端系统所需要的输入电平由公式4.2可知:S,，F，2.4,,ahN,,h ,46，20，2.4=68.4dB。也就是说要满足前端系统载噪比46dB的话，那么它的输入电平必须要能克服前端设备所带来的噪声，所以说前端系统的输入电平与载噪比是互相牵扯的。 再看一个前端系统中在选择相应设备时的例子: 例4.2:对于频道型前端如图4.15所示，已知频道处理器输入电平在65,90dB之间都能正常工作，其噪声系统,,,dB，接收天线的输出口电平为53dB,馈线损耗暂且忽略不计。试求该前端系统输出口的载噪比。 解:频道处理器的输入电平按实际输入电平53dB(虽然其输入电平的规定在65dB,90dB之间)进行计算，那么前端系统输出口的载噪比为: C,, ,S,F,2.4(dB),,ahN,,h =53,8,2.4 =42.6dB 所得结果与前端系统对载噪比的要求46dB相差3.4dB，不能满足要求，也就是说天线输出电平太低。若天线的输出电平在频道处理器范围之内，按天线输 C,,出电平65dB计算，得到: ,S,F,2.4(dB),,ahN,,h =65,8,2.4 =54.6dB 满足了前端系统载噪比的要求。也就说对该信号需要进行放大之后再送入到频道处理器之中。那么在天线的输出口加一天线放大器，假如天线放大器的噪声系数为F=3dB，它的增益,为25dB，频道处理器的性能仍保持不变，那么再来1 计算前端系统的载噪比。 图4.15 频道型前端设备选择 F',12根据两级节联后总噪声公式，需要注意的是，式中各个参F',F'，1总G'1 数是以比值表示的，因而首先要将分贝值转化为比值，即: 10lgF’=F=3dB F’=2 111 10lgF’=F=8dB F’=6.3 222 10lgG’ =G=25dB G=316.2 F',12=2 +(6.3,1)/316.2=2.017 F',F'，1总G'1 从而得到 F,10lgF',10lg2.017,3.05dB总总 C, S,F,2.4,53-3.05-2.4,47.55dB则 a总N 由此可见，天线放大器的加入使前端的载噪比性能得到改善，但是采用的一定是低噪声天线放大器，它的放大作用使得与频道处理器级联后总的噪声系数缩小了约5dB，如果选择噪声系数较大的一般放大器来替代天线放大器，对前端载噪比的改善几乎没有作用。计算中的天线输出电平为53dB时，载噪比为47.55dB可以满足前端系统的要求。 如果当空间电视场强很弱，比如说天线的输出电平为50dB，那么可以得到 3.05―2.4=44.55dB，这样就不能达到前端系统的载噪比要求，载噪比C/N=50― 也就不能达到国家所规定的有线电视载噪比的要求。在这个例子中天线输入电平至少要达到Sa =(C/N)h ，Fh ，2.4=46+3.05+2.4=51.45dB。否则就达不到系统的要求。 (4)绘制信号传输框图 当对每一个电视节目都进行处理之后，再将各路信号汇总起来，可以完整而清晰地展现整个前端系统。图4.16为某高校电视中心的前端系统图: 图4.16 某高校电视中心的前端系统图 该电视中心的节目来源主要是卫星信号，134?E来自亚太1A和105.5?E亚洲3S两颗卫星。亚太1A采用双极化卫星接收天线，可以接收水平极化和垂直极化的卫星信号，亚太1A卫星上有模拟和数字两种卫星信号，因而对其进行分别接收，该系统接收了亚太1A上的6个模拟信号和6个数字信号，具体的内容见图中所标的卫星信号。亚洲3S上也有水平极化与垂直极化的卫星信号，用两个卫星接收天线分别接收水平极化和垂直极化的卫星信号，接收信号如图中所标。另外用开路天线接收当地两个地方台，电视中心推出两个电视台:校外语台和校综合台。将信号调制在各个相邻频道上，然后送入多路混合器进行混合，再后又分为两路，一路送至光发射机，通过光缆传送学生公寓，另一路用同轴电缆 传送至教工宿舍和保卫处。 3(前端系统设计的实例 例4.3 试设计一个小型的邻频前端系统: 前端系统规划要求: 频道范围:500MHz全电视系统; 频道设置:设置18个电视频道。当地强信号两个:35频道和38频道;12 、10频道，信号场强中等;8频道:80dB;10频频道，信号场强较弱(56dB);8 道:74dB;7频道，信号场强特强，(94dB);21频道，信号场强特强，(86dB);两个自办节目:一个综合节目，一个专门节目;5个亚太1A上的卫星信号，4个亚洲3S上的卫星信号。 用户端电平:70?7dB;分配网络损耗设为30dB;混合输出方式:混合器 合成，分四路输出。 表4.4 接收天线的性能指标 型号 频道、频率范围 相对增电压驻波比 标称阻抗 益 (Ω) TW2-P1(3)-5 1,3任一频道 ?10 ?1.6 75 TW2-P4(5)-5 4,5任一频道 ?10 ?1.6 75 TW2-P6(,12)-10 6,12任一频道 ?13 ?1.5 75 表4.5天线放大器FT338 频率范围(MHz) 增益(dB) 最大输出电平 噪声系数(dB) 反射损耗(dB) 48.5,223任一频道 30 100d,μV ?, ?7.5 表4.6 频道放大器的性能指标 型号 工作频道 增益(dB) 最大输出电平 噪声系数 增益控制量 VUK12 1,5 50 126 6 MGC-20 VUK32 6,12 50 126 6 MGC-20 表4.7 PBI各种电视调制器的特性 型号 频率范围 最大输出电平 邻频抑图像/伴音功率比 输出电平调节 制比 范围 PBI2000M DS1~DS12; 113dBµV ?-45dB 16dB~20dB 连续0 ~ -20dB Z1~Z8 可调 (47~300MHz) Ch1~Ch56 113dBµV 10dB~20dB连续可调 PBI2500M ?-45dB 0 ~ -10dB (可 Z1~Z43 调整) (47~860MHz) PBI4000M Ch01~Ch22, dBµV ?-45dB 10~20dB 0 ~ -20dB 120 Z1~Z38 (48~550MHz) 表4.8 各卫星接收机的特性 型号 输入频率范围 解调方式 输入符码率 输出频道 PBIDVR-1000S 950,2150MHz QPSK 2.0,45Mbit/s Ch.21~69 (PAL); Ch.3~4 (NTSC) PBI DTR 2000 51,858MHz QPSK,16-QAM 4.98,31.67Mbit/s Ch.21~69 (PAL); 64-QAM Ch.3~4 (NTSC) PBI DCR2000S 50,858MHz 16/32/64/128/251,7Mbit/s(PAL) Ch.21~69 (PAL); 6QAM 1,7Mbit/s(NTSC) Ch.3~4 (NTSC) 请从上面所给的前端设备中选择所需的设备，试设计一个中型的500MHz邻频前端，以符合系统的参数指标。画出前端系统电路结构图，并对其做出验算、分析及调整(主要是电平与载噪比)，馈线是用10m长的SS-75-9电缆,，其在2频道上的损耗量为0.057dB/m，在10频道上的损耗量为0.085dB/m，其在20频道上的损耗量为0.151dB/m。 解: (1)频道设置总共有18个，在500MHz内，为了避免外界的干扰，根据前面所述，选择如下的频道:DS-6、DS-8、DS-10、DS-13,DS-22、Z1,Z3、Z8,Z9。7频道信号特强，可能会造成重影的干扰，因而需将其转换到另一频道，暂定为6频道;8、10两个电视信号场强中等，可以不变化频道，根据输出端的要求，看是否要用频道放大器; 12频道信号电平低于60dB,估计要用天线放大器，然后将其转换到Z1频道;因为21频道信号特强，可以直接接收下来;当地两个强电视信号35频道和38频道，处于500MHz之外，因而也要将转到500MHz的范围内，暂定为Z2和Z3两个增补频道;两个自办节目就安排在Z8和Z9，将卫星节目安排在除DS-21外的DS-13,DS-22各个频道内。 (2)前端输出电平的确定:前端的输出电平一般是为了满足用户端电平的需要，所以一般可以从后往前推算:前端输出电平应为用户端电平加分配网络损耗及混合分配损耗之和，它应该为101,115dB之间(因为从前端输出要分为四路，那么分配损耗最低也是,dB)。 开路信号的电平计算，首先计算信号电平最低的，然后再来推断信号电平较高的，这样便于选择是否需要添加天线放大器或频道放大器。 对于12频道，天线接收地场强为56dB，如果不加天线放大器，只加一个频道放大器。经过天线接收后的信号电平根据公式4.1可得: , S,E，20lg，G,L,L,6arafm, =56,7.1+13―0.85―1―6 =54.05dB 通过频道放大器的放大，假设频道放大器的增益为30dB，那么混合之前的信号电平为84.05dB，这个值还没将电缆的损耗计算在内。因而需加天线放大器来提高天线的输出电平才能满足前端系统的输出需求，天线放大器的增益为30dB，那么输出电平可达114.05dB。 (3)再来看12频道的载噪比:当未加天线放大器时，通过频道放大器后的载噪比为: C,, ,S,F,2.4,,ahN,,h =53.4,6,2.4 =45dB 45dB的载噪比显然未能满足系统的要求，当加装了天线放大器后，其载噪比计算如下: 10lgF’=F=3dB F’=2 111 10lgF’=F=6dB F’=4 222 10lgG’ =G=30dB G’=1000 F',12 =2 +(4,1)/1000=2 F',F'，1总G'1 C,,从而得到F=53.4,3 ,=10lg F’=10lg2=3 dB 则,S,F,2.4,,BBahN,,h 2.4=47dB 因而12频道需要添加天线放大器才能满足系统要求。 对于8、10两个中等场强的电视信号，以8频道为例: , S,E，20lg，G,L,L,6arafm, =80,5.7+13―0.85―1―6 =79.45dB 如果不添加频道放大器就不能满足输出电平的要求，因而添加相应的频道放大器提高30dB，可达到109.45dB。对于自办节目，由于是在前端内进行调制，只要控制调制器的输出电平即可;对于卫星信号，通过卫星接收机得到解调的视、音频信号，然后再用PBI调制器调制在各个频道上;对于特强的7频道信号，通过V/V转换器，转换到频道6，使其免受当地强场强的重影影响。送入频道放大器之前先进行衰减，然后再送入频道放大器(以免输入过载)。对于21频道，直接接收下来就可以，然后再进行频道放大。 最后得出系统的结构图如图4.17所示: