6建筑弱电系统

图6.4 利用分贝进行计算
6.1.3.2 标准参考电平
如果在电压增益的表示式中，将输入信号Ui设定 为一标准电平，那么此时的dB数值便可相对表示出输 出信号Uo电平的大小。在电缆电视系统中，其标准电 平为1µV（微伏）（在75 条件下），当输出电平为 1µV时相应分贝数，称为0dBµV。 例如，一个相对电平为10µV的信号电压，可视为 较标准电平（1µV）增大了10倍，这个10µV即可表示 为20dBµV，称为20dB的分贝增益。 表6.1给出了几个dBµV值与电平值的对应关系。
当馈线终端接上不等于特性阻抗的任意负载时， 负载不能全部吸收自馈线始端输入来的高频能量，只 有一部分被吸收而另一部分则反射回去。于是吸收的 部分在馈线上形成行波，反射的部分与入射波叠加后 在馈线上形成驻波。见图6.9。 令驻波波腹电压（或电流）幅度对波节电压（或 电流）幅度之比称为驻波系数。
图6.8 长线上的驻波
2) 按系统规模分类 (1) 小型系统：传输距离小于1.5km，人口数量为 几万人以下，适用于乡、镇、厂矿企业及居民区等。 (2) 中型系统：传输距离为5～15km，人口数量在 50万人左右，适用一般中等城市。 (3) 大型系统：传输距离大于15km，人口在100万 左右，适用于省会级城市。 (4) 特大型系统：传输距离大于20km，人口在100 万以上，适用于大城市。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6.1.3.5 长线和短线
凡传输线的几何长度等于或大于所传送的交流电 的波长时称长传输线，简称长线；几何长度小于所传 送的交流电的波长时，称短传输线，简称短线。 同一根馈线，因传输的电磁波的波长不同可能是 短线，也可能是长线。 在长线上，沿线各点的电流及电压在同一时间是 大小不等、相位不同的，因此不服从欧姆定律和基尔 霍夫定律。可以把长线看成是由许多分布电感、分布 电容、电阻和电导组成的链式网络，其等效电路如图 6.7所示。
表6.1 分贝增益值与电平对照表
分贝增益值 （dBµV） 0 6 10 14 20 电平值 1µV 2µV 3µV 5µV 10µV 分贝增益值 （dBµV） 40 60 80 100 120 电平值 100µV 1mV 10mV 100mV 1000mV（1V）
6.1.3.3 插入损耗与分支衰减
6.1.4 主要器件的功能和电气特性
6.1.4.1 天线及前端设备
天线是接收空间电视信号的元件。 前端设备主要包括天线放大器、混合器、主干放 大器等。图6.10给出了较为典型的一种前端方案。 天线放大器的作用是提高接收天线的输出电平， 它的输入电平一般为50～60dB，输出电平一般为90dB。 混合器的作用是将不同输入端的信号混合在一起， 使用它可以消除因不同天线接收同一信号而互相叠加 所产生的重影现象。
【例6.2】当从天线上输入的信号电压为100µV，天线至 放大器的线路损耗为3dB，放大器的增益为24dB，由放大 器到用户插座处的线路损耗为9dB，试求用户处所得到的 信号电压（图6.4）。 【解】从天线到用户插座的总的增益为 GP=-3+24-9＝12dB 求得：电压比=Uo/Ui=4/1 故当输入电压为100µV时， 其输出电压则为400µV。
图6.6是一个一分支器接入主线路的示意图。其中 （x-y）dBµV称为插入损耗。它为将分支器插入电路 后，在主线输出中所引起的信号电平的衰减量，表示 接入分支器后损失能量的多少，因此我们希望分支器 的插入损耗越小越好。而图6.6中的（x-z）dB称为分 支衰减，它表示信号电平经分支器后，在分支线输出 中所引起的衰减量（以分贝计算）。
(2) 干线传输部分 组成该部分的主要器件包括：干线放大器、电缆 或光缆、斜率均衡器、电源供给器、电源插入器等。 干线传输部分的任务是把前端输出的高质量信号 尽可能保质保量地传送给用户分配系统，若是双向传 输系统，还需把上行信号反馈至前端部分。
(3) 用户分配系统 主要的部件有：线路延长放大器、分配放大器、 分支器、分配器、用户终端、机上变换器等，对于双 向系统还有调制器、解调器、数据终端等设备。该部 分是把干线传输来的信号分配给系统内所有的用户， 并保证各个用户的信号质量，对于双向传输还需把上 行信号传输给干线传输部分。 电缆电视系统的基本组成如图6.2所示。
6.1.3 技术术语
6.1.3.1 分贝的概念
在电视技术中常用dB（分贝）的概念以简化电压、 电流和功率的增益量或衰减量的计算过程。 分贝计算基于对数运算。分贝的定义是
P1 dB数 = 10lg P2
例如一个放大器，如果输出功率为Po，输入功率 为Pi，则其功率放大倍数为KP=Po/Pi。
用分贝来表示，功率放大倍数的dB数为 Po K p (dB) = 10lg = 10 lg K p (dB) Pi 为了与功率放大倍数KP相区别，通常将KP（dB） 叫做“功率增益”，用GP表示。 由于 P=U2/R 故当两功率P1、P2的负载相同，同为电阻R时， 分贝又可以定义为：
2) 分支器 分支器是串在干线中，从干线耦合部分信号能量， 然后分一路或多路输出的器件。在输入端加入信号时， 主路输出端加上反向干扰信号时，对主路输出应无影 响。所以分支器又称为定向耦合器。 分支器性能如下： (1) 插入损耗：等于输入端与输出端电平之差，它 表示主路干线接入分支器后的能量损失。
图6.2 电缆电视系统图
6.1.2.2 系统的分类
1) 按工作频率分类 (1) 全频道系统。该系统工作频率为48.5～ 958MHz，其中VHF频率段有DS1～DS12频道，UHF 频段有DS13～DS68频道，在理论上可以容纳68个标 准频道。 (2) 邻频传输系统。由于国家规定的68个标准频道 的频率是不连续的、跳跃的，因此在系统内部可以利 用这些不连续的频率来设置增补频道，用Z来表示。 750MHz系统最多可以传输79个频道的信号，其 中有DS1～DS42标准频道、Z1～Z37增补频道。
图6.3 放大器的串接
将其代入分贝定义式得： GP1=20lg(U2/U1)＝20lg2＝6dB 即放大器1的增益为6dB。 对放大器2： U2/U1=2 1000/200=6 1000/600=10 =2×1000/200=6×1000/600=10 GP2＝20lg(U2/U1)＝20lg10＝20dB 即放大器2的增益为20dB。 两放大器总增益： GP=GP1+GP2=6+20＝26dB
U2 2 R dB数 = 10lg 2 U1 R U = 20 lg 2 ＝G P U1
【例6.1】有1、2两个放大器串联（图6.3）。放大器１： 输入100µV时，输出为 200µV；输入为300µV时，输出为 600µV。放大器２：输入200µV时，输出为2mV；输入为 600µV时，输出为6mV。求其总的增益。 【解】对放大器1： U2/U1=200/100=600/300=2
【例6.3】图6.5中，6dB放大器的输入信号电平为100µV， 求放大器输出的信号电平。
图6.5 分贝的应用
【解】当所计算的电路中包含有许多增益量和衰减量时， 首先将输入或输出电压变换成相应的dBµV值，然后直接 用分贝数相加（增益）、相减（衰减），即可求得结果。 放大器输入电平为100µV，它的对应dBµV是40dBµV，见 表6.1，所以在放大器输出端的信号电平为40+6=46dBµV。 转化为电压则为46dBµV＝200µV。
主放大器的作用是补偿传输网络中的信号损失， 它的输入电平一般为80～90dB，输出电平一般为 110dB。 主放大器多采用宽带放大器。对1～12频道的信 号进行放大者称为VHF全频道放大器，简称V型放大 器。对13～68频道的信号放大者称为UHF全频道放大 器或简称为 U型放大器。
图6.10 开路电视与闭路电视的混合
6.1.2 电缆电视系统的组成和分类
6.1.2.1 系统的组成
任何一个电缆电视系统无论多么复杂，均可认为 是由前端、干线传输、用户分配网络三个部分组成。 如图6.1所示，分别简述如下。
图6.1 电缆电视系统组成框图
(1) 前端部分 前端是由天线、天线放大器、混合器和宽带放大 器组成。 它的功用是把收到的各种电视信号，经过处理后 送入分配网络。而分配网络的作用是使用成串的分支 器或成串的串接单元，将信号均匀分给各用户接收机。
其电气特性如下： (1) 输入阻抗和输出阻抗：均为75 。 (2) 驻波比：表示阻抗匹配的程度。理想匹配情况， 驻波比等于1，实际上大于1。 (3) 分配损耗：为输入电平与输出电平之差，分配 损耗一部分是等分信号的衰减，另一部分为分配器本 身引入的衰减。后一部分为我们不希望的。 (4) 隔离度：隔离度越大，相互影响越小，一般要 求大于20dB。
6.1.4.2 传输分配网络
分配网络分为有源和无源两类。无源分配网络只 有分配器、分支器和传输电缆等无源器件，其可连接 的用户较少。有源分配网络增加了线路放大器，因而 其所接用户数可以增多。 1) 分配器 分配器的功能是将一路输入信号的能量均等地分 配给两个或多个输出的器件。 常见的有二分配器、三分配器、四分配器。
6.1 电缆电视系统 6.2 建筑电话通信系统 6.3 建筑电气消防系统 6.4 保安系统
6.1 电缆电视系统 6.1.1 概述
电缆电视系统早期被称为共用天线电视系统， 其英文缩写为 CATV。顾名思义，共用天线电视系统 就是允许多台用户电视机共用一组室外天线来接收 电视台发射的电视信号，经过信号处理后通过电缆 将信号分配给各个用户系统。 无论是共用天线电视系统、有线电视系统还是 闭路电视系统都是利用电缆进行传送信号的。仅在 传输的频道数量上、传送方式上、系统的规模功能 上存在一定的差别。
6 建筑弱电系统
所谓弱电，是针对建筑物的动力、照明用电 而言的。一般把像动力、照明这样输送能量的电 力称为强电；而把传播信号、进行信息交换的电 能称为弱电。 强电系统可以把电能引入建筑物，经过用电 设备转换为机械能、热能和光能等；而弱电系统 则完成建筑物内部和内部及内部和外部间的信息 传递与交换。