2.3 有线广播电视系统基本知识

2.3.1 知识要点

1.了解有线电视系统的组成

有线电视系统主要由信号源、前端设备、传输网络、分配网络、用户终端五个部分组成，其组成框图如图2-11所示。

（1）信号源：有线电视节目来源包括外界接收的模拟和数字电视信号或数据信号，以及系统内部的自办节目等。

（2）前端系统：前端系统位于信号源与干线传输网络之间，其作用是对接收来的信号源信号进行处理，或接收上行通道的信号并进行处理，再把全部信号经混合器混合，送入干线传输网络，以实现多种信号的单路传输。

图2-11 有线电视系统组成框图

（3）传输网络：传输网络处于前端系统和用户分配网络之间，其作用是将前端输出的各种信号不失真地、稳定地传输给用户分配部分。传输网络包括传输信号媒介（同轴电缆、光缆、微波或它们的组合）、SDH设备、干线放大器、光发射机、光接收机、多路微波分配系统等。

（4）分配网络：有线电视的分配网络的作用是将干线传输系统的广播电视信号或数据信号按一定电平分配给楼栋单元和用户。分配网络一般为树枝型和集中分配型的同轴电缆传输网，主要包括分配放大器、分支器、分配器、系统输出口等，最后与用户端连接。

（5）用户终端：用户终端是接到千家万户的用户端口，用户端口可与电视机、数字电视机顶盒、电缆调制解调器或计算机连接。

2.熟悉同轴电缆传输特性，了解光缆的基本结构

（1）同轴电缆的传输特性主要有以下几点：

1）特性阻抗。同轴电缆的特性阻抗取决于内外导体的直径和内外导体间绝缘材料介电常数。有线电视系统中都采用损耗最小的75Ω电缆。

2）衰减特性。电缆在传输信号过程中会对其产生衰减作用。衰减是由内外导体损耗和绝缘材料介质损耗两部分组成，由于内外导体损耗的增加与频率的二次方根成正比，介质损耗的增加与频率成正比，所以随着频率的升高，总损耗将增大。

3）回波损耗也称反射损耗。回波损耗大小对有线电视系统中图像清晰度影响较大。它主要是电缆制造过程中产生结构尺寸的偏差和材料变形，而使电缆沿长度方向上的区域特性阻抗产生随机性及周期性不均匀的现象。从信号传输质量的角度来说，电缆回波损耗大时，会影响图像的清晰度、细节部分的显现，严重的会出现重影，还会影响到数字电视、数据传输的误码率。因此，一定要采用反射损耗大的电缆。因为反射损耗大表明电缆内部结构越均匀，越不容易形成反射波。

4）屏蔽特性。电缆的屏蔽性能是一项重要的指标，以屏蔽衰减（dB）表示。屏蔽衰减值大的电缆可防止周围环境中的电磁干扰本系统，又防止电缆的传输信号泄漏而干扰其他设备。一般来说，金属管状的外导体具有最好的屏蔽特性，采用双重铝塑带和金属网也能得到满意的屏蔽效果。对双向HFC网络，电缆的屏蔽衰减应该大于90dB。

5）温度特性。电缆的损耗不但与工作频率有关，而且还随着使用环境温度的不同而变化。温度升高时损耗增加，一般电缆的温度系数为0.2%/℃，即当温度变化1℃时，电缆的衰减量一般有0.2%的变化。

6）直流回路电阻。回路电阻是指单位长度内导体与外导体形成的回路的电阻值，通常用Ω/km表示。由于干线放大器由电缆馈电，电流经过内导体到达放大器（作为电源的负载），再由放大器经过外导体返回电源，形成一个回路。但由于内、外导体的电阻在50Hz交流测得的值与直流回路电阻差别很小，因此，当需要确定由电源到任一电源负载的电压降时，就要考虑直流回路电阻的影响。

7）最小弯曲半径。国内外生产的各种同轴电缆，最小弯曲半径差别较大，一般在电缆产品说明书上都会标明。为了避免破坏同轴电缆的内部结构，在敷设同轴电缆时，对于转弯处的电缆，其弯曲半径不应小于其直径的5～10倍。

8）老化。随着时间的流失，同轴电缆将老化，特别是敷设在室外的电缆各项性能都要发生变化。其中电缆衰减特性改变很大，3年后，电缆衰减大约增加1.2倍，6年后增加1.5倍。

（2）光缆的基本结构：光缆是由光纤、填充物、加强芯和外护套等几部分组成。有线电视系统常用光缆的结构为层绞式和束管式。层绞式光缆是将加强钢丝放在轴心，光纤放在外围，其横断面如图2-12a所示。这种光缆对光纤的保护还不够完善，横向打击时可能损坏光纤。束管式光缆的轴心安装一根塑料管，管内装有多根不同颜色的光纤和油膏填充料。两层24根钢丝缠绕在四周，两层中间加缓冲层，最外面是聚乙烯护套。这种光缆常用于明线架设。如果埋在地下，或用管道敷设，则在两层钢丝之间再加一层金属带，增强防水性能。这种光缆的机械强度特别高，不怕压，不怕横向冲击，适用于有线电视网络。其横断面如图2-12b所示。

图2-12 光缆结构示意图

a）层绞式光缆 b）6～48芯束管式光缆

3.掌握有线电视系统的频率划分和频道配置

（1）有线电视系统的频率划分：根据广电行业标准GY/T 106—1999《有线电视广播系统技术规范》的规定，有线电视广播系统的波段划分见表2-2。

表2-2 波段划分

（2）有线电视系统的频道配置：有线电视系统的频道配置分为模拟电视频道配置方案和数字电视频道配置方案。其中有线模拟电视的频道配置方案是一种与无线电视广播频率相兼容的配置方案。在无线和有线电视广播中，图像信号采用残留边带调幅的调制方式，而伴音信号采用调频的调制方式，每一路电视节目所占有的频带宽度为8MHz。

由于空中的无线电频率资源是极其有限的，不能无限制地任意使用。因此在电视频道的分配上，原来是有一些空档，如在5～6频道之间，是供警用通信和空中导航使用的150MHz频段，在12～13频道之间，是供军用和警用的450MHz频段，在整个频段中，频道并不是连续设置的，靠这样来解决无线电频率在空中十分拥挤的资源紧缺。但是在有线电视系统中，电视信号是在被屏蔽的光缆或同轴电缆中传送，不容易受到外界的干扰，此时可以利用这些原先被分配做别的通信领域的无线电频率资源，来传送电视信号，这些频道称为有线电视系统的“增补频道”。有线电视系统共有42个“增补频道”。其中Z1～Z7的频率为111～167MHz，Z8～Z37的频率为223～463MHz，Z38～Z42的频率为566～606MHz。

国家广播电影电视行业技术要求《有线数字电视频道配置指导性意见》规定了有线数字电视频道配置，各电视频道配置参看培训教材表2-2和表2-3。

（3）熟悉有线电视业务种类：有线电视业务大致可分为基本业务、扩展业务、增值业务三大类。

1）基本业务。基本业务是指按广播方式运营的广播电视节目业务，它包括模拟电视业务、数字电视业务、数字广播业务三大类。

2）扩展业务。扩展业务是指仍以模拟或数据广播方式为主，辅以简单数据回传功能的业务。扩展业务中，属于短数据信息采集的业务有安全报警、查表业务等，属于短数据信息发送、请求类的业务有电子邮件、电子查询、电视教学、电视邮购、电子商务、电子报刊、Web浏览乃至准视频点播（NVOD）等。

3）增值业务。增值业务是指双向交互式传输的视音频及数据业务，例如会议电视、IP电话、可视电话、视频游戏乃至视频点播（VOD）等。

（4）掌握有线电视系统的性能指标：有线电视系统的技术指标主要反映在系统的噪声特性、系统的失真特性及系统的接口特性三个方面。

1）噪声特性一般用信噪比或载噪比来衡量。噪声的来源有两类：一类来自系统内部，另一类来自系统外部。由于噪声总是与信号相对应而存在的，因而在检测信号时不能只看信号自身的大小，还要看信号与噪声的相对大小。

①信噪比（S/N）。在有线电视系统中，信噪比的定义为视频信号功率与噪声功率之比，通常用分贝表示

S/N=lg（P_s/P_n）

②载噪比（C/N）。在有线电视系统中，常用载波电平和噪声电平之比来表示信噪比，称为载噪比（C/N）。对于PAL制式，载噪比和信噪比（未加权）的关系为

C/N=S/N+6.4

2）系统的失真特性。在有线电视系统中，失真分为两类，即线性失真和非线性失真。

①线性失真。线性失真是指由于电路的幅频特性和相频特性的不均匀性而造成的各频率信号的比例失调，但并不产生新的频率成分。线性失真指标主要包括频道内幅频特性、亮色时延差等。

②非线性失真。非线性失真是由于信号通过放大器之类的非线性元件，不仅使各频率分量的幅度和相位发生变化，而且产生新的频率成分，对有用信号进行干扰。非线性失真指标的优劣主要取决于放大器的性能、放大器的工作电平及传输频道的数量。非线性失真使电视画面出现网纹、横竖条纹等干扰现象。非线性失真指标主要包括：载波交扰调制比（CM）、载波互调比（IM）、载波组合二次差拍比（C/CSO）、载波组合三次差拍比（C/CTB）。

3）系统接口特性。系统接口特性指标主要是关于系统内部各部分、各设备之间接口匹配的各项指标。它包括接口阻抗、接口电平、相互隔离度、回波值等。

有线电视系统中某一点的电平是指该点的功率（或电压）对某一基准功率（或电压）的分贝比。两个功率P₂和P₁的分贝比（dB）定义为10lg（P₂/P₁），利用分贝比可以表示有线电视系统的增益（分贝比为正值）、衰减（分贝比为负值）、交调比、互调比、载噪比等。

有线电视系统中电平又分相对电平与绝对电平。相对电平定义为功率（或电压或电流）与同单位的某个基准值之比的常用对数。最常用的是相对功率电平和相对电压电平。相对功率电平（dB）为

P=10lg（P_x/P_o）

绝对电平定义为功率（或电压或电流）与同单位的规定基准值之比的常用对数。最常用的是绝对功率电平和绝对电压电平。

绝对电平的单位有dBW、dBm、dBmV、dBμV，它们之间有一定的换算关系，见表2-3。

表2-3 电平单位的换算表

《有线电视广播系统技术规范（GY/T 106—1999）》，规定了有线电视广播系统的各项技术性能参数，具体内容见附录A。

（5）掌握有线数字电视系统的性能指标：在有线数字电视系统中，常用误码率和调制误差率来描述系统性能的好坏。

1）误码率。误码率又称误比特率（BER），是指数字码流经系统传输后发生错误的码元数与信源发出的总码元数之比。

2）调制误差率。调制误差率（MER）是指标称矢量幅度的平方和与误差矢量幅度的平方和之比，用dB表示。

2.3.2 选择题

（注：有*号的为多项选择题，其余为单项选择题）

*1.有线电视起源于共用天线电视，其目的是解决（ ）的收看问题。

A.接收天线太多不美观 B.电视发射覆盖不到

C.电视发射阴影地区 D.接收天线无法架高

2.有线电视系统中用户接收的最大特点是（ ）。

A.接收电平比开路高 B.接收电平均匀、标准

C.接收特别灵活 D.接收距离不受限制

3.我国广电行业标准规定R波段的频率下限为（ ）。

A.5MHz B.48.5MHz C.65MHz D.108MHz

4.我国广电行业标准规定A波段的频率上限为（ ）。

A.450MHz B.550MHz C.750MHz D.1000MHz5.电视频道Z-9的频率范围是属于电磁波的（ ）波段。

A.VHFⅠ B.VHFⅡ C.VHFⅢ D.UHF

6.准视频点播（NVOD）是属于有线电视的（ ）范围内。

A.基本业务 B.扩展业务 C.增值业务

7.要实现有线电视的增值业务，必须建立有线电视的（ ）。

A.城域网 B.接入网 C.双向宽带网 D.干线网

*8.下列哪些业务是属于有线电视的增值业务范围内。（ ）

A.电视教学 B.可视电话 C.视频点播 D.电视购物

E.会议电视 F.电子邮件

9.有线电视系统用户电平的单位采用（ ）。

A.dBW B.dBm C.dBmV D.dBµV

10.有线数字电视系统输出口电平是（ ）。

A.50～75dBµV B.60～80dBµV

C.30～60dBµV D.50～80dBµV

11.有线电视系统采用同轴电缆的特性阻抗为（ ）。

A.50Ω B.75Ω C.300Ω

12.有线数字电视用户终端口是与（ ）连接。

A.电视机 B.数字电视机顶盒

C.电缆调制解调器 D.计算机

13.我国广电行业标准规定系统输出口相邻频道间的电平差应达到（ ）。

A.≤10dB B.≤3dB C.≥3dB D.≥10dB

14.我国广电行业标准规定系统载波组合三次差拍比（C/GTB）应达到（ ）。

A.≥43dB B.≥54dB C.≥57dB D.≥60dB

15.我国广电行业标准规定上行信号的带宽是（ ）。

A.1.6MHz B.3.2MHz C.6.4MHz D.8MHz

16.在有线电视系统中同轴电缆传输的信号是（ ）。

A.微波信号 B.音、视频信号 C.射频信号 D.模拟信号

17.有线电视数字化以后，省级干线一般采用（ ）传输。

A.HFC B.SDH C.ATM D.IP

*18.在有线电视系统中属于非线性失真指标的是（ ）。

A.C/N B.幅频特性 C.CM D.CTB和CSO

E.IM

*19.在有线电视系统中属于线性失真指标的是（ ）。

A.C/N B.幅频特性 C.色/亮度时延差 D.C/CTB

E.C/CSO

2.3.3 判断题

1.有线电视系统就是共用天线电视。 （ ）

2.有线电视是用高频电缆线把前端与各用户电视机直接连接起来的电视系统。 （ ）

3.有线电视的种种优越性可以说明，有线电视必将替代开路电视。 （ ）

4.有线电视的出现和发展弥补了开路电视在覆盖范围内的某些技术不足和困难。 （ ）

5.有线电视系统将建成具有综合信息服务功能的交互式宽带网。 （ ）

6.有线电视用户与开路电视用户一样，其接收场强是均匀一致的。 （ ）

7.同轴电缆内外导体直接的绝缘介质为空气时，电缆损耗为最小。 （ ）

8.同轴电缆的损耗只与工作频率有关，与环境温度的变化无关。 （ ）

9.同轴电缆的衰减值随温度下降而下降。（ ）

10.一般同轴电缆的温度系数为0.2%/℃。 （ ）

11.同轴电缆的屏蔽衰减数越大，表明电缆的屏蔽性能越差。 （ ）

12.同轴电缆的阻抗是300Ω。 （ ）

13.同轴电缆内导体越细则衰减损耗越小。 （ ）

14.同轴电缆的弯曲半径不应小于其直径的3～4倍。 （ ）

15.同轴电缆回波损耗大时，会影响到数字电视、数据传输的误码率。 （ ）

16.对于双向HFC网络，同轴电缆的屏蔽衰减应该大于90dB。 （ ）

17.光缆和光纤是一回事。 （ ）

18.光缆是由内导体，外导体和护套等组成。 （ ）

19.光缆主要是由缆芯和护层等组成。 （ ）

20.产生非线性失真的原因是有线电视系统存在放大器之类的非线性元件。 （ ）

21.有线电视用户收看电视节目不可能发生重影现象。 （ ）

2.3.4 填空题

1.有线电视综合的前端包含____、____和____三部分。

2.有线电视的基本业务主要有____、____、____。

3.有线电视系统中增益一般采用____数来衡量，单位采用____。如果电压放大倍数为1000，则它的增益就为____。如果功率放大倍数为10000，则它的增益就为____。

4.某台光接收机的输入光功率为-2dBm，换成dBmV为____dBmV，换成dBµV为____dBµV。

5.有线电视系统的噪声特性一般用____或____来衡量。

6.有线电视系统的失真主要分为____和____。

7.非线性失真指标是衡量有线电视系统质量好坏的最重要的指标，其中互调失真用____和____来衡量。

8.有线电视系统共有____个“增补频道”。

9.有线电视系统中电缆的特性阻抗为____。

10.有线电视系统接口特性指标包括____、____、____、____等。

11.在有线数字电视系统中，常用____和____来描述系统性能的好坏。

2.3.5 简答题

1.有线电视系统由哪几部分组成？

2.非线性失真主要有哪些指标？

3.简述信噪比与载噪比的关系。

4.有线电视系统有哪几种业务？