HFC网络技术--传输网V1.0

H F C网络技术--传输网一、HFC网络综述HFC（Hybrid Fiber-Coaxial,光纤同轴电缆混合网）是现代有线电视网络的基础。

与最初的有线电视网相比，它在骨干网络的部分改用光纤技术进行数据传送，而在支干和入户线部分仍然使用原来的模拟同轴电缆方式。

这样的结构有以下优点：●骨干网部分使用光纤进行传输，具有传输容量大、传输距离长、传输质量高的优点。

●支干线和入户线部分采用同轴电缆，具有电缆强度高、分配功率方便的优点。

早期有线电视网络的特点●采用同轴电缆传输射频信号。

●采用中继放大器扩展传输距离。

●采用用户放大器增加覆盖用户数量。

早期有线电视网络的缺点●同轴电缆衰减大、频率特性差、传输距离短，不便于构建大型网络来共享前端设备。

●各设备之间地线不隔离，防雷能力较差，网络可靠性差。

●同轴电缆价格昂贵。

HFC有线电视网络的特点●采用光发射机完成射频信号到光信号的转换。

●骨干甚至支干采用光缆传输射频信号。

●采用光接收机完成光信号到射频信号的转换。

HFC有线电视网络的优点●光缆传输衰减小、频率特性好、传输距离很长，便于构建大型网络。

●光发射设备到光接收设备之间地线隔离，防雷能力强，可靠性高。

●总体造价低。

二、光发射机光发射机的功能光发射机的基本功能是完成电信号到光信号的转换。

按激光器工作波长分：●1310nm光发射机。

●1550nm光发射机。

按调制方式分：●直接调制式光发射机。

●外调制式光发射机。

三、光接收机光接收机的功能●完成光信号到电信号的转换。

●对信号进行功率放大。

四、HFC网络同轴网部分的结构HFC网络同轴部分的结构有三种：●星型●树型●星树混合型星型分配网是由分配器构成，树型分配网是由分支器构成。

分配器与分支器的区别在于：●分配器只能等分输入的射频功率，常见的有2、4、6、8、12、16个输出口的产品，从输入口进入器件的信号到每个输出口的衰减都是一样的。

●而分支器可以按应用的要求分配功率，常见的分支器有1个输入口，1个主路输出口，1至4个分支输出口。

分支输出口相对输入的衰减常见的有5~20dB，分支口输出衰减越大则分出的功率越小，主路衰减就越小。

五、HFC网络的规划和设计HFC网络的设计目的很简单，就是保证接收设备能输出满足质量要求的图像和伴音。

要达到这一要求信号源需具有：●足够的信号强度●足够的信号噪声比，国标GY/T106-1999 规定：CNR≥43 (dB)。

信号强度在广电行业一般使用术语“场强”表示，单位是dBuv。

dBuv是用电压来表征的信号强度，其计算方法是20*log(用uv表示的电压值)。

如：0dBuv参考点的对应电压为1uv，1v是120dBuv。

信号的噪声比在广电行业一般使用术语“载噪比（C/N）”表示，单位是dBc。

其计算方法是20*log(有用信号电平/ 噪声电平)，代表的是信号和噪声的相对强度。

在进行网络规划和设计时，需牢牢把握住这两点进行设计和规划有线电视用户放大器的使用技巧新编发布日期：2011-11-02 分类：有线电视用户放大器是担负用户分配任务的放大器，其输出电平较高、占用系统失真指标的份额较大，所以在使用时必须注意一点技巧，以获得最佳的分配效率，同时保证系统的质量指标。

下面提出几点使用技巧供作讨论和参考。

1、用户放大器要采取高输出电平工作方式以提高分配效率许多业界同仁赞同用户放大器的输出电平可以在100±5dB范围选取，实际上这是一种出于无奈的选择。

大家都知道，用户放大器的输出电平每提高4dB，捎带用户的理论数量就可以提高1倍，用户放大器输出电平103dB时所带的用户的理论数量就是95dB时的4倍（图1）！所以大家都巴不得用户放大器能有一个高的输出电平！为什么大家会赞同用户放大器的输出电平要在高低很大的范围里选取，而不是定在一个比较高的数值上？有线电视网兴建初期，网络中只有用户放大器，那时，无论电缆网络有多长，用户放大器都得一级一级地串联下去。

用户放大器的串联级数n多了，其输出电平必然要降低，这很容易从当时的放大器输出电平计算公式中可以看出来：So＝Somax－10 lg n－7.5 lg（N－1） (1)那个时候，各条电缆线路中用户放大器的实际输出电平，的确是设计、调试在95dB至105dB之间的某一个数值。

虽然时过境迁，那种放大器的设置、设计和调试的观念已经过时，但是利用近期适用的放大器输出电平计算公式计算得出的结果，在某些地方也有可能是那么宽的电平范围。

因为电缆分配部分失真指标和载噪比指标的指标占用系数[2]，是全系统的指标占用系数减去前端和各级光链路以后的剩余值，网络规模愈大、光缆级数愈多，电缆分配网络的指标占用系数愈少，而电缆分配网络里往往还有若干级延伸干线放大器要占用指标，因此各地区、各条线路用户分配放大器的失真指标和载噪比指标的指标占用系数相差很大，即指标（分配）值相差很大，其中尤其是决定放大器最高输出电平的失真指标CTB差距更大。

近期适用的、传统的放大器输出电平设计算式和CTB指标值计算式是：So=Sa+（1/2）(CTBa-CTB分配值) (2)CTB指标值= CTBa +2(Sa - So) (3)为了便于和下面提到的算式比较，将其变换成改进型的算式[1]则是：So = 104+(1/2)( CTB104- CTB分配值) (4)CTB指标值=CTB104+2(104-So) . . . (5)从算式(2)至（5）中可以看出，用户放大器CTB指标的分配值决定用户放大器的输出电平值，CTB指标的分配值差距大，设计出来的输出电平差距也大；要使用户放大器的CTB指标值符合设计要求值，只有通过改变放大器的输出电平So才能达到！最终就造成了用户放大器的输出电平设计选取范围高低相差很大的结果。

在没有进行用户放大器指标设计的地方，则反映在某些地方用户放大器的输出电平较高时，图像（失真）质量能达标；而另外一些地方要达到这样的图像质量，用户放大器的输出电平要低得很多才行。

如何缩小用户放大器输出电平设计容许选择范围，将用户放大器的输出电平固定在较高数值上？我们可以从近年提出的当前放大器输出电平和质量指标适用计算式的改进型计算式[1]中找找办法：So = 104+(1/2)( CTB104- CTB分配值)+f/2 (6)CTB指标值=CTB104+2(104-So)+f . (7)从算式（6）、（7）中可以看出，用户放大器的输出电平，不仅由它的CTB指标分配值来决定，同时也由放大器的输出斜率f来决定；要调整用户放大器的实际CTB指标值，既可以通过改变放大器的输出电平So来实现，又可以通过改变放大器的输出斜率f来实现。

另外，从算式（7）中可以看出，对于干线放大器和光接收机末级电放大器，同样也可以用设置适当的输出斜率来提高它们的CTB指标，降低CTB指标的占用系数，就有可能腾出一些CTB指标占用系数转让给用户放大器，为用户放大器固定在高输出电平的设计方法提供一点便利。

这样，我们就找到将用户放大器的输出电平固定在较高数值的方法。

当前各地采用的用户分配放大器的“标称输出电平Sa”通常是102dB，在做网络指标设计的时候，可以先将用户放大器输出电平定于其标称输出电平值102dB(或略高1、2个dB)，然后再通过改变放大器的输出斜率的方法来调整和改善它的失真指标，使之这符合用户放大器的容许值。

然后核算出用户放大器的质量指标和指标占用系数，算出电缆网络剩余指标占用系数，分配给干线放大器和光接收机末级放大器，并设计它们的工作状态。

虽然设置斜率以后会降低载噪比指标，但是由于用户放大器输出电平高，失真指标占用系数大份额大，失真指标常常会达不到设计要求；而载噪比指标占用系数与低电平输出的放大器相同，占用量小，通常都有富裕，通常容许设置斜率。

在通常只要一级光缆就可到达用户分配区域的县市城区，失真指标也相当宽松，因此设计用户放大器输出电平的时候，不做调整处理，可以直接将用户放大器的输出电平设定在它的“标称输出电平”值102dB(或略高1、2个dB)。

有线电视系统的指标一、有线电视系统指标1、电平电平仅仅是针对某一频道而言而的，对于一个模拟频道来讲，具有图像载频和伴音载频两个参数，两者差值为6.5MHz，模拟信号的图像载波电平是图像调制包络峰值处图像载波电压的有效值，测量取样点从频域看是在图像载波处，从时域看是图像信号包络的峰值处（同步头），频道电平实际上指的就是该频道的图像载频电平，伴音载频的电平一般比图像载频电平低12-18dB 。

测试电平的仪表我们称为场强仪。

2、伴音图像载波功率比（V/A ）定义：电视信号的图像载波调制包络峰值功率与未加调制的伴音载波功率之比，以dB 表示：10lg 图像载波调制包络峰值功率/未加调制的伴音载波功率(dB) 国标GY/T106-1999规定：A/V 为-17±3(dB) 3、噪声定义：网络中存在的热噪声。

U N 基础热噪声波源电压（有效值）V ； k 波兹曼常数，取1.38×10-23； R 基础热噪声波源内阻，取75Ω T 绝对温度，常温时取293°K;△f 频带宽带，对我国PAL-D 制取5.75×106 Hz 将以上数值代人算式，即可得出: U N =2.64μV热噪波与负载连接的等效电路如下图所示，由于负载的阻抗和噪声源的阻抗相等，因此负载上获得的噪声电压为U N 的一半。

即1.32μV ，基础热噪电平为20lg 1.32=2.4dB μV.因此基础热噪声电平也可以直接用下式算出： 基础热噪声电平=f kTR Δlg 20 （dB μV ）fkTR U N∆≈24、载噪比CNR（carrier to noise ratio）：在系统的指定点，图像或声音载波功率与噪声功率之比。

以衡量噪声对高频载波信号的影响。

CNR=10lg载波功率/噪声功率=20lg载波电压/噪声电压（dB）国标GY/T106-1999 规定：CNR≥43 (dB)。

指标主观评价：图像中的噪波即“雪花干扰”。

5、噪声系数定义：输入端载噪比与输出端载噪比之比。

串接系统中，当系统为有增益系统时，第一级的噪声系数起主要作用，增益越大，后面各级的噪声系数对系统总的CNR影响越小，因此，当各级的噪声系数不同时，应将噪声系数较小的设置于第一级。

6、交扰调制比CM（cross-modulation ratio）是在系统指定点，指定载波上有用调制信号峰－峰值对交扰调制成分峰－峰值之比。

是由于系统设备的非线性所造成的其它信号的调制成份对有用信号载波的转移调制。

CM=20lg被测载波上调制信号的峰峰值/被测载波上转移信号的峰峰值（dB）国标GY/T106-1999 规定：CM≥46+10lg（N-1）(dB)。