第三章有線電視的前端系統第一節前端的作用、分類與功能

第二節前端類型及其組成形式

第三節常用鄰頻模擬前端設備

第四節前端指標計算有線電視系統是由信號源、前端、干線傳輸、用戶分配四個部分構成。一、前端的作用前端是在信號源與干線傳輸之間，是整個有線電視系統的信號處理中心（核心）。其主要作用是將來自信號源輸出的各類信號（音頻、視頻和射頻信號等）進行加工處理，使其滿足鄰頻傳輸的要求，并轉換為射頻電視信號，最終混合成一路信號輸出至干線傳輸系統，然后通過干線傳輸系統(同軸電纜、光纜或微波)和分配網絡送至用戶端。第一節前端的作用、分類與功能二、前端的分類及功能１、按處理的信號種類：模擬前端、數字前端、數據前端。我們主要討論學習模擬前端，模擬前端的主要功能：調制、解調、頻率變換、放大、電平控制與調整、混合等２、按頻道配置和信號處理：隔頻前端、鄰頻前端。為了節約頻道資源，現在有線電視系統已全部采用鄰頻道傳輸方式，也就是頻道相鄰配置的傳輸方式。鄰頻道傳輸對前端的特殊要求：（１）鄰頻抑制度≥６０dB（信號輸入端）（２）帶外抑制度≥６０dB（信號輸出端）（３）V/A比可調：１７+３dB（４）載波頻率穩定度：+２０KZ（５）陷波處理單頻道中的圖像載波、聲音載波和彩色副載波的互調產物對鄰頻道的干擾必須陷波處理第二節前端類型及其組成形式

前端在有線電視系統中處于核心地位，對于系統指標的影響最大。其性能的好壞直接影響整個系統最終的收視效果。將電視調制器、頻道處理器、頻道放大器和多路混合器等設備以及供電電源全部安裝在一個機箱(19英寸標準機箱，我國流行的結構)內，就構成了前端。根據組成、用途和功能，前端可分為直接混合型前端、多頻段處理型前端、鄰頻前端和智能前端等多種類型。目前大中型模擬有線電視系統采用的是鄰頻前端。直接混合型前端（隔頻系統）

直接混合型前端是指將天線接收到的電視信號(指射頻信號，視頻、音頻信號除外)不進行頻率變換，而直接用饋線送入混合器。若有的頻道信號太弱或太強，可以加天線放大器或衰減器，使信號達到合適的電平后再送入混合器。信號源若包括視頻、音頻信號(如衛星電視、自辦節目等)，則需增加衛星電視接收機和電視調制器等設備。混合器的輸出端還應加有寬帶放大器。這種前端結構簡單，便于安裝調試和維修，傳輸頻道較少，用于要求不高的小型非鄰頻傳輸系統。如圖二.多頻段處理型前端（隔頻系統）多頻段處理型前端也是一種只適用于小型非鄰頻傳輸系統的前端類型。這種前端以多頻段放大器為核心，按VHFⅠ、VHFⅢ、UHF和FM四個頻段分別進行簡單的處理，分頻段放大，最后混合成一路輸出。能夠傳輸的信號源有空間開路電視、衛星電視、調頻廣播和自辦節目等。這種前端的性能優于前面介紹的直接混合型前端。如圖鄰頻前端（鄰頻系統）鄰頻前端傳輸頻道數目多，信號質量好，采用了符合鄰頻傳輸技術要求的信號處理方法（在中頻上進行鄰頻處理），適用于大中型有線電視系統。它包括頻道處理器、中頻處理方式的電視調制器（進行鄰頻處理）、頻道放大器、立體聲調頻器、混合器和導頻信號發生器等設備，典型的鄰頻前端的組成如圖空間開路電視信號(VHF、UHF射頻信號)由天線接收，經帶通濾波器濾除干擾，天線放大器放大，使信號達到合適的電平后，送入頻道處理器轉換成設定頻道，然后送入多路混合器。開路電視信號也可以由天線接收后，先送入電視解調器變為視頻、音頻信號，再送入電視調制器轉換為某一頻道(VHF、UHF或增補頻道)電視信號，這種處理方法雖然成本較高，但視頻和音頻信號便于控制、處理和監視，效果較好，在今后的前端中將會大量采用。總體構成：廣義的解調+統一的鄰頻調制衛星星電電視視節節目目經經天天線線接接收收后后，，先先由由衛衛星星電電視視接接收收機機轉轉換換成成視視頻頻、、音音頻頻信信號號，，再再送送入入電電視視調調制制器器調調制制到到某某一一電電視視頻頻道道上上，，然然后后送送入入多多路路混混合合器器。。自辦辦節節目目設設備備(如攝攝像像機機、、錄錄像像機機和和激激光光唱唱機機等等)輸出出的的視視頻頻、、音音頻頻信信號號也也送送入入電電視視調調制制器器，，轉轉換換成成某某一一頻頻道道電電視視信信號號，，然然后后送送入入多多路路混混合合器器。。導頻頻信信號號發發生生器器的的作作用用是是產產生生用用于于電電纜纜干干線線放放大大器器自自動動電電平平和和自自動動斜斜率率控控制制的的基基準準信信號號。。四、、綜綜合合智智能能前前端端現代代有有線線電電視視網網絡絡的的基基本本組組成成模擬擬電電視視、、數數字字電電視視、、數數據據信信號號第三三節節常常用用鄰鄰頻頻模模擬擬前前端端設設備備前端端是是整整個個系系統統的的中中樞樞，，它它主主要要包包括括電視視調調制制器器、、頻頻道道處處理理器器、解解調調器器、、頻頻道道放放大大器器、、導導頻頻信信號號發發生生器器以以及及多路路混混合合器器等等設備備，，可可根根據據不不同同的的要要求求將將它它們們組組合合在在前前端端機機柜柜里里。。一、、電電視視調調制制器器１、、作作用用電視視調調制制器器的的作作用用是是將視視頻頻信信號號和和音音頻頻信信號號轉轉換換成成射射頻頻電電視視信信號號。。調制制器器輸輸入入的的視視頻頻和和音音頻頻信信號號，，通通常常來來自自攝攝像像機機、、錄錄像像機機、、激激光光唱唱機機、、DVD機等等自自辦辦節節目目設設備備，，也也可可來來自自解解調調器器、、衛衛星星電電視視接接收收機機和和微微波波接接收收機機解解調調出出來來的的視視頻頻和和音音頻頻信信號號。。調調制制器器輸輸出出的的射射頻頻電電視視信信號號通通常常送送至至多多路路混混合合器器。。如圖圖２、、組組成成與與工工作作原原理理調制制方方式式的的不不同同，，電電視視調調制制器器可可分分為為直直接接調調制制和和中頻頻調調制制兩大大類類。。直接接調調制制方方式式是是將將視視頻頻和和音音頻頻信信號號直直接接調調制制到到所所傳傳輸輸的的頻頻道道載載波波上上，，一一般般用用于于電電氣氣性性能能要要求求不不高高的的非非鄰鄰頻頻傳傳輸輸系系統統；；而而在在鄰鄰頻頻傳傳輸輸系系統統中中，，前前端端所所用用的的高高、、中中檔檔調調制制器器，，通通常常采采用用中中頻頻調調制制方方式式。。所謂謂中中頻頻調調制制方方式式（（鄰鄰頻頻調調制制器器）），，是是將將視視頻頻信信號號調調制制成成頻頻率率為為38MHz的調調幅幅圖圖像像中中頻頻信信號號，，將將音音頻頻信信號號調調制制成成頻頻率率為為31.5MHz的調調頻頻伴伴音音中中頻頻信信號號，，然后后對對中中頻頻信信號號進進行行各各種種處處理理（（鄰鄰頻頻處處理理）），，使其其滿滿足足鄰鄰頻頻傳傳輸輸的的要要求求，，最最后后通通過過上上變變頻頻器器，，將將中中頻頻信信號號變變換換為為VHF、UHF或增增補補頻頻段段任任一一頻頻道道的的射射頻頻電電視視信信號號。。即即視視頻頻和和音音頻頻信信號號進進行行中頻頻調調制制、中頻頻處處理理、上變變頻頻為射射頻頻信信號號的的過過程程。。中中頻頻調調制制方方式式調調制制器器的的基基本本組組成成如如圖圖所所示示。。３、中頻頻調制方方式調制制器的特特點和主主要技術術參數包包括：（1）視頻輸輸入信號號幅度和和極性規規定定視頻輸輸入信號號幅度為為1VP-P，即視頻頻信號的的最大亮亮度電平平與同步步頭電平平之差為為1V，正極性性。（2）音頻輸輸入信號號幅度規規定定為0dBmW，即1mW。按輸入入阻抗600ΩΩ計算，為為0.775V。（3）調制度度調調制度表表示輸出出信號中中有用信信號功率率所占比比例，規規定不低低于87.5%。（4）頻率準準確度和和頻率穩穩定度頻頻率率準確度度是在基基準溫度度(+20℃)下器件輸輸出信號號載頻與與標稱頻頻率之差差，頻率率穩定度度是輸出出信號頻頻率由于于外界因因素(溫度、電電壓等)的影響引引起偏移移與標準準條件下下頻率之之差。規規定VHF頻段，頻頻率準確確度≤5kHz，頻率穩穩定度≤≤20kHz。（5）圖像、、伴音載載頻間距距規規定為6500±5kHz。（6）圖像、、伴音帶帶內平坦坦度圖圖像電電平帶內內平坦度度要求為為±1dB，伴音電電平帶內內平坦度度要求為為±1.5dB(40Hz～10kHz)。（7）圖像、、伴音功功率比通通常常在10～20dB之間連續續可調。。（8）帶外寄寄生輸出出抑制為為了了避免任任何一個個頻道的的雜散輸輸出對其其他頻道道(包括相鄰頻道道)的干擾，要求求雜散輸出電電平比本頻道道圖像載頻電電平低60dB以上，即帶外外寄生輸出抑抑制≥60dB。（9）信噪比視視頻信噪比比≥45dB，音頻信噪比比≥50dB。（10）微分增益(DG)微分增益是視視頻信號中亮亮度信號由黑黑電平變化到到白電平時，，所引起的彩彩色副載頻的的增益變化，，規定DG≤5%。（11）微分相位(DP)微分相位是視視頻信號中亮亮度信號由黑黑電平變化到到白電平時，，所引起的彩彩色副載頻的的相位變化，，規定DP≤5o。（12）色/亮時延差色色/亮時延差是指指視頻信號中中色度信號與與亮度信號之之間的時延差差，規定≤45ns。（13）射頻輸出反反射損耗規規定≥12dB(VHF)，≥10dB(UHF)。（14）伴音失真真度規定定≤1%。（15）60個調制器射頻頻輸出混合后后，載噪比應應≥60dB。（16）輸入輸出阻阻抗規定定輸入輸出阻阻抗都為75Ω。４、安裝調試試（１）伴音頻頻偏調節（２）視頻調調制度調節（３）V/A圖伴功率比調調節（４）輸出（（電平）調節節二.頻道處理器１、作用頻道處理器又又稱為電視信信號處理器，，其作用是將將天線接收到到的VHF和UHF頻段空間開路路電視信號，，經過各種處處理并變換到到VHF、UHF或增補頻段中中任一頻道上上，即射頻—射頻變換，輸輸出端通常與與多路混合器器連接。實際際上它是一種種功能更全、、性能更好的的帶中頻處理理的頻率變換換器，一般用用于大型復雜雜的鄰頻有線線電視系統。。（不同于隔隔頻系統的頻頻率變換器））空間開路電視視信號雖然是是射頻信號，，但不能將其其直接引入有有線電視系統統，因為其不不能滿足鄰頻頻傳輸要求，，例如：開路路電視的圖像像伴音功率比比(V/A)為10dB，而鄰頻傳輸輸系統要求17～20dB；開路電視發發射機的鄰頻頻抑制大約為為35dB，而鄰頻傳輸輸系統要求60dB以上；開路電電視的圖像、、伴音穩定度度不高。因此此，開路電視視信號必須經經過頻道處理理器處理，才才能進入有線線電視系統鄰頻系統中的的頻道處理器器都采用中頻頻處理方式，，由下變頻器器、中頻處理理器和上變頻頻器組成。２、組成與工工作原理頻道處理器各各組成部分的的作用和特點點如下（1）下變頻器即即射頻/中頻(RF/IF)變換器，將開開路電視信號號變為中頻電電視信號，圖圖像中頻為38MHz，伴音中頻為為31.5MHz。（2）中頻處理器器對中頻頻電視信號進進行處理，使使其滿足鄰頻頻傳輸要求。。包括：圖像像、伴音分通通道處理，V/A功率比可調；；采用聲表面面波濾波器，，使鄰頻抑制制達到要求；；具有自動增增益控制電路路，使圖像和和伴音電平保保持穩定；采采用晶體振蕩蕩器作為本振振源，以提高高頻率變換精精度。具體可可參見本書第第一章第四節節。（3）上變頻器即即中頻/射頻(IF/RF)變換器，將中中頻電視信號號變換到某一一頻道上，可可以是VHF、UHF或增補頻段。。頻道處理器的的主要技術參參數與電視調調制器大致相相同，可互相相參照，例如如鄰頻道抑制制、帶外寄生生輸出抑制、、圖像伴音功功率比和輸入入輸出阻抗等等。３、安裝與調調試（１）V/A圖伴功率比調調節（２）輸出（（電平）調節節參數指標與與調制器相相似（略））三.電視解調器器電視解調器器的作用是是將輸入的的射頻電視視信號解調調為視頻和和音頻信號號，與電視視調制器的的功能恰好好相反。其其輸入信號號大多為開開路電視信信號，輸出出的視頻、、音頻信號號送至電視視調制器，，配合完成成頻道處理理器的功能能。如圖電視解調器器的基本組組成如圖鄰頻系統使使用的電視視解調器的的主要技術術參數包括括鄰頻抑制制、信噪比比、微分增增益、微分分相位、頻頻率偏差、、音頻失真真等。具體體含義可參參照電視調調制器和頻頻道處理器器。多路混合器器多路混合器器的作用是是將前端設設備輸出的的多路射頻頻電視信號號混合成一一路，并使使各路信號號相互隔離離，送至同同一根電纜纜進行傳輸輸，達到頻頻率復用的的目的。根據電路結結構不同，，混合器可可分為兩類類：一類是寬帶帶傳輸線變變壓器式，，另一類是濾濾波器式。。1．寬帶傳輸線線變壓器式式混合器寬帶傳輸線線變壓器式式混合器由由分支器和和分配器組組成。分支支器和分配配器的頻帶帶能覆蓋整整個電視頻頻段，因此此混合器的的每一路輸輸入都是寬寬帶的，不不需要區分分哪一個頻頻道必須接接入哪一個個輸入端，，可以進行行任意頻道道的混合，，多用于鄰鄰頻系統前前端。其基基本組成如如圖寬帶式混合合器的主要要優點是有有較大的隔隔離和反射射損耗，頻頻道變化時時無需調整整，生產和和使用都較較為方便；；缺點是插插入損耗較較大，且頻頻道數越多多損耗越大大，為了補補償插入損損耗，可在在無源混合合器基礎上上加裝寬帶帶放大器，，成為有源源混合器。。注意一點，，寬帶式混混合器中的的分支器和和分配器的的輸入輸出出端要互換換使用。2．濾波器式混混合器根據頻率范范圍，濾波波器式混合合器可分為為頻道混合合器和頻段段混合器。。頻道混合合器是將多多個頻道的的射頻電視視信號混合合成一路輸輸出；頻段段混合器是是將多個頻頻段的射頻頻電視信號號混合成一一路輸出，，例如VHF頻段和UHF頻段電視信信號混合器器。無論哪哪種類型，，一般都由由帶通濾波波器、高通通濾波器和和低通濾波波器組成，，其基本組組成如圖濾波器式混混合器的主主要優點是是插入損耗耗小，抗干干擾性能較較強。缺點點是調試難難度大，必必須根據系系統具體使使用頻道分分別進行調調試，頻道道如有變化化必須重新新調試，不不適合批量量生產；相相鄰頻道隔隔離度較差差，不能用于鄰鄰頻系統。。3．混合器的的主要技術術參數包括插入損損耗、相互互隔離、帶帶內平坦度度、反射損損耗、頻率率范圍、輸輸入路數等等參數，具具體含義如如下：（1）插入損耗耗混合合器輸入功功率與輸出出功率之比比，通常用用dB表示。濾波波器式混合合器的插入入損耗一般般為2dB～4dB，寬帶式混混合器的插插入損耗較較大，且與與混合的頻頻道數目有有關，8個頻道的約約為11dB，16個頻道的約約為15dB。（2）相互隔離離度衡衡量輸入頻頻道之間相相互干擾程程度的指標標。理想情情況下，混混合器任一一輸入端加加入信號時時，其它輸輸入端不應應出現該信信號，任一一輸入端有有開路或短短路現象時時也不應影影響其它輸輸入端。但但實際中總總有一定的的影響，在在某一輸入入端加入一一信號，該該信號電平平與其它輸輸入端出現現的該信號號電平之差差，稱為相相互隔離度度，用dB表示。一般般要大于20dB，鄰頻系統統最好大于于30dB。（3）帶內平坦坦度工工作頻帶內內的幅頻波波動，用dB表示。濾波波器式混合合器要求為為±1dB，寬帶式混混合器要求求為±2dB。（4）反射損耗耗混合合器工作頻頻帶內輸入入輸出阻抗抗與規定的的75Ω匹配的程度度。一般要要求大于12dB。前端放大器器放大器是前前端不可缺缺少的設備備之一。根根據放大器器放大的頻頻率范圍，，用于前端端的放大器器可分為單單頻道、寬寬頻帶和多多頻段三種種。單頻道放大大器簡稱為為頻道放大大器，只放放大一個頻頻道的電視視信號，其其工作頻率率按所放大大的具體頻頻道而定。。其輸入、、輸出回路路均采用帶帶通濾波器器，選擇性性好，抗干干擾性能強強，噪聲系系數也可做做得較低。。通常該放放大器的輸輸出經混合合器與其它它頻道的信信號混合后后送入傳輸輸干線，要要求有較高高的輸出電電平，一般般為110～120dBμV左右，故放放大器的增增益較高。。頻道放大大器都有自自動增益控控制電路，，輸入電平平可在70±10dBμV之間變化，，而輸出電電平依然保保持穩定。。其電路組組成如圖寬頻帶放大大器屬于寬寬帶放大器器，有VHF、UHF頻段和全頻頻道之分，，可放大頻頻段內的任任一頻道。。多頻段放大大器也是寬寬帶放大器器，其主要要特點是按按頻段輸入入、處理和和放大，有有FM、VHFⅠ、VHFⅢ和UHF等多個頻段段輸入口實實現多路混混合，如圖圖4-10所示，多用用于小型有有線電視系系統。立體聲調頻頻器立體聲調頻頻器的作用用是將立體體聲聲源(如激光唱機機、錄音機機等)調制到88～108MHz調頻頻段上上，并送入入多路混合合器，是調調頻廣播和和電視兼容容傳輸的主主要設備，，如圖導頻信號發發生器導頻信號發發生器是干干線為同軸軸電纜的大大中型鄰頻頻有線電視視系統所用用設備，其其作用是為為干線傳輸輸系統提供供實現自動動增益控制制（AGC）和自動斜斜率控制（（ASC）作用的基基準信號，，即導頻信信號。導頻信號發發生器是一一個頻率和和幅度都很很穩定的正正弦波發生生器，其電電路組成如如圖當有線電視視系統采用用同軸電纜纜作為干線線傳輸時，，隨著四季季的氣溫變變化，會使使同軸電纜纜的衰減量量產生變化化。同時，，由于干線線可能長達達幾千米，，電纜中傳傳輸的電視視信號的衰衰減和幅頻頻特性的傾傾斜都要發發生變化。。要使信號號質量保持持不變，則則必須在干干線放大器器中進行自自動增益控控制和自動動斜率控制制。對應電電纜衰減量量的變化來來控制放大大器的增益益，它是自自動電平控控制的一種種方式。由由于一般的的自動增益益控制是以以輸出信號號電平恒定定為條件工工作的，在在干線放大大器中，因因為所用的的信號不是是恒定的，，這就不能能直接把輸輸出信號從從放大器中中取出來實實現自動增增益控制。。采用了導導頻信號發發生器，就就可以將導導頻信號從從前端同電電視信號一一起送入干干線傳輸系系統，通過過干線放大大器，并在在干線放大大器的輸出出端取出一一小部分導導頻信號，，經處理后后再對放大大器增益特特性進行自自動控制。。當導頻信信號電平降降低時，控控制信號使使放大器的的增益提高高，反之使使放大器增增益降低，，達到穩定定輸出電平平的目的。。按我國《有線電視廣廣播系統技技術規范》中規定，可可采用的導導頻信號有有三個：第第一導頻為為65.75MHz或77.25MHz；第二導頻頻為110.00MHz；第三導頻頻為288.25MHz或296.25MHz，適用于5~450MHz系統為440.25MHz或448.25MHz。一般第一一導頻和第第三導頻為為雙導頻信信號頻率；；第二導頻頻為單導頻頻信號頻率率。為了使自動動電平控制制和自動斜斜率控制同同時進行工工作，一般般采用兩種種方式：1用單導頻信信號進行自自動電平控控制，再用用減溫器（（如熱敏電電阻減溫器器）來控制制斜率。2采用雙導頻頻信號，一一個控制增增益，另一一個控制斜斜率。對于5km左右干線傳傳輸距離的的有線電視視系統可以以采用單導導頻信號發發生器，控控制干線電電平變化值值。而對近近距離的小小型有線電電視系統，，可以不用用導頻信號號發生器。。導頻信號發發生器提供供基準信號號，因此對對其輸出頻頻率和電平平的穩定性性有嚴格要要求。一般般應滿足頻頻率準確度度<±10kHz；輸出電平平穩定在±0.5dB以內；寄生生信號控制制在>60dB。表4-1列出了國產產九洲TZ110PG導頻信號發發生器的技技術參數表4-1TZ110PG型導頻信號號發生器技技術參數導頻頻率（MHz）輸出電平標稱值(dB)輸出電平溫度穩定度(dB)頻率總偏差（kHz）寄生信號抑制比(dB)工作電壓（V）110.±0.01102±10±0.5±50≤-60220V50Hz第四節前端指標計計算前端載噪比比：由于前前端混合器以前前各節目通通道彼此獨獨立，可分分別計算各各通道的載噪比，以以最小的載載噪比做為為整個前端端的載噪比比前端C/CTB：混合器以前前各節目通通道彼此獨獨立，沒有有頻道之間間的非線性性失真，主主要計算混混合器以后后的寬帶放放大器。前端載噪比比計算實例例設頻道處理理器入口電電平Ui為60dBμV，噪聲系數數F1為8dB，輸出電平平Uo為120dBμV，混合器損損耗為30dB，寬帶放大大器的增益益為20dB，噪聲系數數為10dB，錄像機的的視頻信噪噪比為45dB，調制器的的視頻信噪噪比為50dB，分別求出出頻道處理理器通道和和調制器通通道的載噪噪比。(1)頻道處理器器通道頻頻道道處理器的的若把混合器器和寬帶放放大器看做做一體，則則(2)調制器通道道再把50.2dB與放大器的的77.6dB疊加（可用用查表法））9、靜夜夜四無無鄰，，荒居居舊業業貧。。。1月-231月-23Friday,January6,202310、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。16:49:0216:49:0216:491/6/20234:49:02PM11、以以我我獨獨沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。1月月-2316:49:0216:49Jan-2306-Jan-2312、故人江海別別，幾度隔山山川。。16:49:0216:49:0216:49Friday,January6,202313、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。1月-231月-2316:49:0216:49:02January6,202314、他鄉生生白發，，舊國見見青山。。。06一一月20234:49:02下午午16:49:021月-2315、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。一月234:49下下午午1月-2316:49January6,202316、行行動動出出成成果果，，工工作作出出財財富富。。。。2023/1/616:49:0216:49:0206January202317、做前，，能夠環環視四周周；做時時，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點點的射線線向前。。。4:49:02下午午4:49下午午16:49:021月-239、沒有失敗敗，只有暫暫時停止成成功！。1月-231月-23Friday,January6,202310、很多事情努努力了未必有有結果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。16:49:0216:49:0216:491/6/20234:49:02PM11、成成功功就就是是日日復復一一日日