电视电缆课设.docx

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电视电缆课设

课程设计任务书

题目住宅小区有线电视系统设计

学院（部）电子与控制工程学院

专业电气工程及其自动化

班级32040802

学生姓名刘琳

学号3204080226

6月7日至6月13日共1周

指导教师（签字）孔丽

系主任（签字）

目录

目录···················································

设计要求·················································

一．CATV系统设计方案概述······························

二．前端系统设备与设计·································

1. 前端设备的初选·············································

2．各种设备技术参数与选择依据·······························

三．光缆传输系统的设备选择与设计························

1．光缆传输系统设备初选······································

2．各种设备技术参数与选择依据·······························

3．光缆传输系统电平计算······································

四．用户分配系统的设计·································

1．分配网络设计内容······································

2．分配网络器件的选择······································

3．用户分配系统各点电平计算·······························

五．温度变化对用户电平的影响··························

六．天线的防雷·········································

参考文献···············································

一、设计内容及要求

1．确定系统模式和网络结构形式。

2．前端系统距离住宅小区约4km，接收6个频道的开路信号，两颗卫星各4路卫星信号和3套自办节目。

对前端设备进行选型、电平计算、技术指标计算。

3．传输分配系统设计，干线传输既可用同轴电缆也可用光缆；根据用户规模和分布情况，选择合理的分配网络，计算各点电平值、验算技术指标。

4．CATV系统的防雷设计，主要考虑天线的和主干线的防雷设计。

二、设计原始资料

住宅小区楼群示意图如图所示。

1—6号楼是6层3单元、每单元每层2户的住宅楼，外形15米×80米×25米；7—10号楼是12层、每层6户的小高层住宅楼，外形30米×30米×42米，层间间距均为3米，各个楼间距约80米。

开路信号接收4、8、10、19、35、40频道，接收场强分别为75、65、78、86、82、72dB。

技术指标：

载噪比C/N44dB；CM≥46dB或CTB≥54dB；用户电平62—72dB。

气温变化量：

±30℃；常温20℃。

三、设计完成后提交的文件和图表

1．计算说明书部分

①CATV系统设计方案概述。

②前端各个频道电平计算、C/N计算。

③传输分配系统各主要点的电平计算（只计算系统最低和最高工作频率下的电平值）、用户电平计算（每个楼只计算一组电平）、C/N计算，CM或CTB计算。

④温度变化对用户电平的影响（只计算最长户外电缆的影响）。

⑤天线的防雷设计。

2．图纸部分：

CATV系统图

四、进程安排

1．参考资料查阅。

2．CATV系统方案设计。

3．绘制系统图。

4．系统各个部分的设计计算。

五、主要参考资料

1．《有线电视工程设计与新技术应用》科学出版社2006

2．《有线电视工程设计、安装与调试》人民邮电出版社2004

3.《有线电视—实用技术与新技术》西安电子科技大学出版社2010

一．CATV系统设计方案概述

    本有线电视系统采用邻频传输，采用邻频传输的优点是：

频道容量大、稳定性高、非线性失真小，前端系统主要由接收天线、调制器、解调器、多路射频信号混合器组成。

目前我国有线电缆电视传播媒介主要有电缆传输、光缆传输和微波传输三种方式，本有线电视系统采用光缆传输。

有线电视分配系统是通过分配网络（由分支器、分配器、用户分配放大器和射频电缆组成）给系统的每一个用户终端提供一个适当的电视信号的系统。

本系统采用分配—分支形式从用户分配放大器输出的信号先经过分配器分成几路，每一路再通过不同的分支器向终端用户提供符合要求的信号。

雷电对有线电视系统的危害十分强烈，所以防雷、避雷与接地问题，就成了有线电视系统设计不可忽略的重要问题。

本系统就如何做好相关网络的防雷措施有所说明。

二．前端系统设备与设计

  前端系统作为有线电视传输的开端，是有线电视系统最重要的一个环节，是有线电视系统的心脏。

前端信号质量的高低直接影响到用户端信号的好坏。

前端采用邻频传输，前端设计配置图如下图。

1. 前端设备的初选

前端设备主要包括信号源部分，如各种接收天线、接收机、自办节目源等；信号处理部分，如调制器、解调器、混合器、分配器、导频信号发生器等；馈线部分,同轴电缆或者光缆。

系统卫星电视节目数量：

6个频道的开路信号，两颗卫星各4路卫星信号以及3套自办节目。

本系统初步前端设备选择如下：

馈线：

SYWV-75-12高发泡电缆

4频道天线：

V4LH5T增益：

6.8dB

8频道天线：

V8LH12T增益：

6.5dB

10频道天线：

V10LH12T增益：

11dB

19频道天线：

U20LH17T增益：

16dB

35频道天线：

U34LH20T增益：

17dB

40频道天线：

UQLH14T增益：

7dB

2.前端系统技术参数的设计

天线输出电平的计算：

假设馈线长度为20m，

 4频道载波频率为77.25MHz，λ1=C/f=3x108/77.25x106=3.88m

馈线衰减常数为a=2.10dB/100m

8频道载波频率为184.25MHz，λ2=C/f=3x108/184.25x106=1.63m

馈线衰减常数为a=3.34dB/100m

10频道载波频率为200.25MHz，λ3=C/f=3x108/200.25x106=1.50m

馈线衰减常数为a=3.49dB/100m

19频道载波频率为519.25MHz，λ4=C/f=3x108/519.25x106=0.58m

馈线衰减常数为a=5.61dB/100m

35频道载波频率为687.25MHz，λ5=C/f=3x108/687325x106=0.44m

馈线衰减常数为a=6.45dB/100m

40频道载波频率为727.25MHz，λ6=C/f=3x108/727.25x106=0.41m

馈线衰减常数为a=7.25dB/100m

4频道接收场强75dB   V4LH5T天线增益：

6.8dB

4频道输出电平：

U=75+6.8+20lg3.88-la-18=76.01dB

8频道接收场强65dB   V8LH12T天线增益：

6.5dB

8频道输出电平：

U=60+6.5+20lg1.63-la-18=57.07dB

10频道接收场强78dB   V10LH12T天线增益：

11dB

10频道输出电平：

U=78+11+20lg1.50-la-18=73.83dB

19频道接收场强86dB   U20LH17T天线增益：

16dB

19频道输出电平：

U=85+16+20lg0.58-la-18=78.25dB

35频道接收场强82dB   U34LH20T天线增益：

17dB

35频道输出电平：

U=82+17+20lg0.44-la-18=72.59dB

40频道接收场强72dB   UQLH14T天线增益：

7dB

40频道输出电平：

U=72+7+20lg0.41-la-18=55.82dB

由于GOBOXTV解调器的输入电平标称为50~90dB，所以满足要求，可以选用。

卫星天线：

SRA3000-A型接收天线

卫星电视接收机：

SP4S-1/2

功率分配器：

FPD-Ⅱ

高频头：

PBITur60-2200

混合器：

OC-12D

STX-199调制器频率范围为47-860MHz，满足要求，调制器载波输出电平为≥110dB,设置其输出电平为120dB,信噪比S/N=60dB。

前端总载噪比验算：

C/N=60+6.4-10lg6=58.62dBA

所以C/N≥44dB，满足要求。

6个频道的开路信号用混合器混合，两颗卫星各4路卫星信号以及3套自办节目用混合器混合，再将之混合成一路信号输出。

输出电平U=120-18-4=98dB

三．光缆传输系统的设备选择与设计

光缆传输系统主要由衰减器、光发射机（包括下行光发射机和上行光发射机）、光分支器、光缆、光接收机（包括下行光接收机和上行光接收机）、光中继站、光配线盒、光接线盒（熔接点）,由于前端距离分配网络4km，所以本系统只包括衰减器、光发射机、光缆、光接收机。

光缆传输系统组成结构图如图：

1．光缆传输系统设备初选

衰减器：

JZCK20I

光发射机：

MIC-0T-750

光接收机：

MIC-OR-750BR-4

光缆：

GYTG-Z-1

2．各种设备技术参数与选择依据

（1）衰减器JZCK20I

频率范围：

40~860MHz

最大衰减量：

20±3dB

插入损耗：

≤2dB

衰减量可调

选择依据：

由于前端发出的信号为120dB，而光发射机的最大输入电平为78dB，衰减量为42dB，所以选用衰减器先将前端发来信号进行衰减，为减少设备选择次数，选择衰减量可调的JZCK20I衰减器。

（2）光发射机MIC-0T-750

射频输入电平：

电视78dB

数据70dB

带宽：

47~750MHz

波长:

1290~1580nm

光输出功率：

4~20mW

（3）光接收机MIC-OR-750BR-4

光波长：

1290~1600nm

频率范围：

47~750MHz

输出斜率：

10dB（0~24dB可选）

光功率输入范围：

-5~-1dB

射频输出电平：

≥106dB

工作温度：

-25~+55

光链路C/N表

光功率/dBm

1

0

-1

-2

-3

C/N（dB）

54

53

52

51

50

（4）光缆GYTG-Z-1

工作波长：

1310，1550nm

应用：

架空或管道

使用温度/℃：

-30℃~+50℃

光纤芯数：

2~8

结构特征：

刚带纵包铠装

损耗常数/（dB/km）：

0.35，0.40，0.50.

选择依据：

在光纤传输的三个波长中，850nm波长损耗较大，不宜在有线电视系统中使用；1310nm波长损耗较低，色散最小，价格也比较便宜；1550nm波长损耗最小，可以采用光纤放大器进行中继放大，应用于远距离传输，色散较大，价格较高，现有技术不是很成熟。

在本系统中由于传输距离较小，所以选用1310nm光波长进行传输。

3．光缆传输系统电平计算

⑴光发射机输出功率的计算

对于一级光纤传输系统，输入光接收功率取值为-3dB。

根据

对于1310nm，光纤衰减系数α=0.35dB/km

光纤长度D=4km

所以，光链路损耗：

Z=0.35x4+0.1+1+0.5=3dB

光发射机的输出功率：

P=10（3-3）/10=1mW

（2）衰减器计算

前端输出的信号电平为120dB，而光发射机的最大输入电平为78dB，衰减量为42dB。

第一级衰减器整定衰减量为21dB，第二级衰减器衰减量为21dB，忽略电缆传输损耗。

所以有光发射机输入电平值为：

Ui=120-21-21=78dB≤78dB，满足要求。

（3）光发射机参数整定与校验

前端信号经衰减器衰减后输出电平为78dB，满足光发射机输入电平要求，由上述光发射机输出电平的计算，设置光发射机光输出功率为0.76mW。

（4）光接收机的参数整定

由于前端信号已满足器输入电平要求，根据C/N光链路表可知载噪比C/N=50dB.设定其输出电平为110dB,斜率为10dB，接收机射频输出电平为110（100）dB。

四．用户分配系统的设计

1．分配网络设计内容

用户分配系统采用分配-分支的分配形式。

其分配网络如下：

分配器5

10号楼分配

分配器3

分配器2

1号楼分配

分配器4

分配器1

 从光接收机输出的信号先经由分配器分成4路，分配给1、2、3栋楼和分配器2，再经分配器分成4路分别给4、5、6楼和分配器3，分配器3分四路分给7、8、9、10楼。

1-6层分配如图中1号楼分配，7-10如10号楼分配。

2．分配网络器件的选择

三分配器：

WFP-306

四分配器：

WFP-408

项目

频率/MHz

WFP-306

WFP-408

插入损耗dB

5~860

5.8+0.2

7.2+0.4

相互隔离dB

51~860

28-3

28-3

反射损耗dB

51~860

18

18

放大器SB-7530MZ1

频率范围

45~750MHz

标称增益

30dB

建议输入电平

72dB

最大输出电平

117dB

增益调节范围

0~20dB

斜率调节范围

0~18dB

噪声系数

≤7dB

二分支器：

WFZX-2高隔离度分支器

项目

分值损耗标称值/dB

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

插入损耗（max）/dB

3.5

2.5

2.2

1.5

1.5

1.2

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

反向隔离（min）/dB

23

23

25

27

29

30

30

30

30

30

30

频率范围

5~550MHz

相互隔离

22

三分支器：

WFZX-3高隔离度分支器

均衡器：

JH210

频率范围：

45~750MHz插入损耗：

<=1.5dB均衡量：

10dB

支线电缆：

SYWV-75-9

高低频率衰减量：

9.32dB/100m（750MHz）3.24dB/100m（110MHz）

从分支器到用户：

SYWV-75-5

高低频率衰减量：

17.58dB/100m（750MHz）6.29dB/100m（110MHz）

3．用户分配系统各点电平计算

（1）1号楼端口电平计算

分配器1的输入电平为110dB（100dB），则分配器1的输出电平为102dB（92dB）。

一号楼的输入电平=102-1.1x9.32=91.74dB

（92-1.1x3.24=88.45dB）

设一号楼中的放大器增益为19.01dB，均衡器均衡量为3.3dB，则分配器4的输出电平为100dB（100dB）。

对于1单元：

分支器1的输出电平=100-0.25x9.32=97.68dB

                         （100-0.25x3.24=99.18dB）

用户1端口电平=97.67-28-0.05x17.58=68.79dB

                          （99.19-28-0.05x6.92=70.85dB）

分支器2的输入电平=97.67-1-0.03x9.32=96.39dB

                            （99.19-1-0.03x3.24=98.08dB）

用户2端口电平=96.39-28-0.05x17.58=67.52dB

                          （98.09-28-0.05x6.92=69.75dB）

分支器3的输入电平=96.38-1-0.03x9.32=95.11dB

（98.09-1-0.03x3.24=96.99dB）

用户3端口电平=95.10-28-0.05x17.58=65.23dB

                          （96.99-28-0.05x6.92=68.65dB）

分支器4的输入电平=95.10-1-0.03x9.32=93.83dB

                                 （96.99-1-0.03x3.24=95.89dB）

用户4端口电平=93.82-28-0.05x17.58=64.96dB

                          （95.89-28-0.05x6.92=67.65dB）

分支器5的输入电平=93.82-1-0.03x9.32=92.55dB

                                （95.89-1-0.03x3.24=94.59dB）

用户端5口电平=92.54-28-0.05x17.58=63.67dB

                          （94.59-28-0.05x6.92=64.26dB）

分支器6的输入电平=92.54-1-0.03x9.32=91.24dB

                               （94.59-1-0.03x3.24=93.29dB）

用户6端口电平=91.26-24-0.05x17.58=66.39dB

                          （93.29-24-0.05x6.92=68.95dB）

（2）10号楼端口电平计算

 由于从分配器1到分配器5之间距离较长，信号经过电缆衰减过大，因此在分配器2前端加入分配放大器如分配网络所示。

当未加此分配放大器时，衰减之后电平值为：

△U=102-3.3x9.32-8x2=55.24dB

（92-3.3x3.24-8x2=65.3dB）

设分配器2的分配放大器增益为20dB，10号楼中的放大器增益为34.26dB，均衡器均衡量10.1dB，则分配器5的输出电平为100/100dB。

分配器5分出的两路向上给7~12层的用户传输信号，两路向下给1~6层。

7层分支器1的输出电平=100-0.06x9.32=99.45dB

                         （100-0.06x3.24=99.82dB）

7层用户1端口电平=99.44-28-0.1x17.58=69.63dB

                          （99.81-28-0.1x6.92=71.16dB）

7层分支器2的输入电平=100-0.1x9.32=99.03dB

                            （100-0.1x3.24=99.64dB）

7层用户4端口电平=99.07-28-0.1x17.58=69.32dB

                           （99.68-28-0.1x6.92=71.06dB）

8层分支器1的输出电平=99.44-1-0.03x9.32=98.17dB

                         （99.81-1-0.03x3.24=98.72dB）

8层用户1端口电平=98.16-28-0.1x17.58=68.41dB

                          （98.71-28-0.1x6.92=70.09dB）

8层分支器2的输入电平=99.07-1-0.03x9.32=97.78dB

                            （99.68-1-0.03x3.24=98.57dB）

8层用户4端口电平=97.79-28-0.1x17.58=68.04dB

                           （98.58-28-0.1x6.92=69.96dB）

9层分支器1的输出电平=98.16-1-0.03x9.32=96.89dB

                         （98.71-1-0.03x3.24=97.62dB）

9层用户1端口电平=96.88-28-0.1x17.58=67.14dB

                          （97.61-28-0.1x6.92=68.99dB）

9层分支器2的输入电平=97.79-1-0.03x9.32=96.53dB

                            （98.58-1-0.03x3.24=97.45dB）

9层用户4端口电平=96.51-28-0.1x17.58=66.73dB

                           （97.48-28-0.1x6.92=68.84dB）

10层分支器1的输出电平=96.88-1-0.03x9.32=95.62dB

                         （97.61-1-0.03x3.24=96.53dB）

10层用户1端口电平=95.60-28-0.1x17.58=65.85dB

                          （96.51-28-0.1x6.92=67.89dB）

10层分支器2的输入电平=96.51-1-0.03x9.32=95.25dB

                            （97.48-1-0.03x3.24=96.39dB）

10层用户4端口电平=95.23-28-0.1x17.58=65.48dB

                           （96.38-28-0.1x6.92=67.76dB）

11层分支器1的输出电平=95.60-1-0.03x9.32=94.13dB

                         （96.51-1-0.03x3.24=95.25dB）

11层用户1端口电平=94.12-28-0.1x17.58=64.37dB

                          （95.21-28-0.1x6.92=66.59dB）

11层分支器2的输入电平=95.23-1-0.03x9.32=93.76dB

                            （96.38-1-0.03x3.24=95.09dB）

11层用户4端口电平=93.75-28-0.1x17.58=63.98dB

                           （95.08-28-0.1x6.92=66.46dB）

12层分支器1的输出电平=94.12-1-0.03x9.32=92.65dB

                         （95.21-1-0.03x3.24=93.92dB）

12层用户1端口电平=92.64-24-0.1x17.58=6