长安大学电气专业有线电视课程设计.docx
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长安大学电气专业有线电视课程设计
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32040901
学生姓名陈得维
学号3204090105
6月4日至6月10日共1周
指导教师（签字）孔丽
系主任（签字）
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6km，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
前言
此CATV系统采用邻频传输方式；系统前端所用器件主要有：
电视天线，卫星天线，解调器，调制器，混合器。
传输系统主要用电缆进行信号传递。
用户分配系统主要用电缆进行分配传输，把信号传递到各家各户，从而实现了设计题目的要求。
系统卫星电视节目数量：
6套本地电视节目，8套卫星电视信号以及3套自办节目。
整个CATV系统的总体方案如下图所示
图1、CATV系统总体方案
如上图所示，需要接收的开路信号，卫星信号通过天线接收器（卫星信号要通过功分器和卫星电视接收机）经放大后连同自办节目一起经过解调调制送入混合器，经混合器将各频道信号混合为一路输出，此为前端系统。
前端输出后，进入干线系统，干线系统由同轴电缆和干线放大器组成，干线系统将信号传输到住宅小区即进入用户分配系统，在用户分配系统中采用分配器将信号分配到各个单元，再经由分支器分配给各个用户。
各系统组成如下：
前端信号处理
1）端信号处理：
四部分组成：
功率分配器，卫星接收机，调制解调器，混合器
2）干线部分：
采用HFC网络结构，系统干线采用SYWV-75-12，支干线和分配网落采用SYKV-75-9。
3）分配系统的组成：
（1）分配器:
分配器之分配损耗随分配数数增加而加大,频率范围:
5MHZ-550MHZ及适合回输路径,相互隔离不小于20dB。
（2）分支器:
分支器具有定向传输的特性，根据其于分配系统中所处的位置选择适当插信损耗和分支损耗的分支器使用户输出口的电平越于均匀。
频率范围：
5MHZ-550MHZ及适合回输路径。
（3）同轴电缆:
电缆须用铜内外导体的同轴电缆，电缆须符合相应的标准，特性阻抗75Ω。
（4）终端电阻：
在系统所有之路的末端及分配器，分支器的空置输出均需接入75Ω终端电阻。
一、前端系统
1、所选设备
卫星天线：
SRA3000-A型接收天线
功分器：
FPD-II
卫星接收机：
SP4S-1/2高频头
开路信号天线4频道：
V4LH5T8频道：
V8LH12T
10频道：
V10LH12T19频道：
U20LH17T
35频道：
U20LH17T40频道：
U20LH17T
天线放大器型号：
SB-7530MHZ
解调器所选型号：
C6D-V/D
调制器所选型号：
SXT-199
混合器所选型号：
HD16-1（无源）。
2、前端系统图
图2、前端系统图
3、国家标准分配给各系统的指标
系统各项指标分配
项目
系统名称
比例
dB值
C/N
前端系统
7/10
45.5
C/N
干线系统
2/10
51
C/N
分配系统
1/10
54
CM
干线系统
4/10
55
CM
分配系统
6/10
51.5
IM
干线系统
4/10
66
IM
分配系统
6/10
62.4
4、电缆性能参数
前端系统电缆选用SYKV-75-9型纵孔电缆。
5、各频道输出电平计算
天线的特征参数
接收频道
4
8
10
19
35
40
频率fMHZ
77.25
184.25
200.25
519.25
687.25
727.25
接收场强E
75
65
78
86
82
72
天线增益G
6.8
8.5
11
16
16
16
馈线衰减a
2.06
3.29
3.46
5.89
5.89
5.89
设定天线到前端放大器的距离为20m，选用SYKV-75-9型电缆传输，各种设备技术参数计算如下所示：
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=3.47dB/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=5.42dB/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=5.65dB/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=9.72dB/100m
35频道载波频率为687.25MHz，λ5=C/f=3x108/687.25x106=0.44m
馈线衰减常数为a=11.17dB/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=11.49dB/100m
4频道接收场强75dB V4LH5T天线增益：
6.8dB
4频道输出电平：
U0=75+6.8+20lg3.88-La-18=75.17dB
8频道接收场强65dB V8LH12T天线增益：
8.5dB
8频道输出电平：
U0=65+8.5+20lg1.63-La-18=59.08dB
10频道接收场强78dB V10LH12T天线增益：
11dB
10频道输出电平：
U0=78+11+20lg1.50-La-18=78.83dB
19频道接收场强86dBU20LH17T天线增益：
16dB
19频道输出电平：
U0=86+16+20lg0.58-La-18=78.09dB
35频道接收场强82dBU34LH20T天线增益：
17dB
35频道输出电平：
U0=82+17+20lg0.44-La-18=71.64dB
40频道接收场强72dBUQLH14T天线增益：
10dB
40频道输出电平：
U0=72+10+20lg0.41-La-18=53.96dB
由于C6D-V/D解调器的输入电平标称为50~80dB，所以满足要求，可以选用。
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115dB,信噪比S/N=60dB.
单频道载噪比：
C/N1=S/N+6.4=66.4dB
前端总载噪比验算：
C/N总=C/N1-10lgn=60.02dB
所以C/N总≥44dB（技术指标），满足要求。
二、干线传输系统
1、光缆传输系统的设备选择
一般的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。
（1）设备选择：
光缆传输系统设备初选：
衰减器：
JZCK20I
光发射机：
MIC-0T-860I
光接收机：
MIC-OR-860BR-2
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95dB，而光发射机的输入电平为75~85dB，衰减量为20dB，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-860I的参数如下：
（3）光接收机MIC-OR-860BR-2的主要参数如下：
（4）光缆GYTG-Z-1
工作波长：
1310，1550nm
应用：
架空或管道都可以，在这里考虑到环境美观问题选用管道
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。
2、光缆传输系统电平计算
（1）衰减器计算
前端输出的信号电平为95dB，而光发射机的输入电平为75~85dB，衰减量为10~20dB。
衰减器整定衰减量为20dB，忽略电缆传输损耗。
所以有光发射机输入电平值为：
Ui=95-20=75dB，75≤Ui≤85dB，满足要求。
（2）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=0.4dB/km
光纤长度D=6km
所以，光链路损耗：
Z=0.4x6+1+0.5+1=5.9dBmW
其中1为光接收机的输入功率，0.4x6光纤损耗，1为裕量损耗，0.5为光接头损耗。
由于光发射机的输出功率范围是4~20mW，而光链路损耗；所以设置光发射机的输出功率：
P=6mW
（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75dB，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6mW。
由光发射机的参数表知道，此时C/N=52dB
（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=52dB.设定接收机射频输出电平为104dB。
3、干线传输部分总的C/N与CM
干线传输部分总的C/N=-
=49
干线传输部分总的CM=56dB
三、分配系统
干线放大器输出电平98dB，即总分配器的输入电平为98dB，各楼楼栋放大器的型号均为：
SB-30MZI，可以手动增益，斜率控制。
为使楼放输出电平为110dB，设置放大器增益为22dB。
1、分配系统图见附件
2、一级总分配器到各楼楼房距离如下表：
项目
#1
#2
#3
#4
#5
#6
一级总分配器
160m
100m
160m
160m
160m
160m
#1,#3,#4,#5,#6号楼相同，以1号楼为例：
●传输到一号楼楼放的电平=98-10-1.6×7.73=75.6dB
（98-10-1.6×2.25=84.4dB）
楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×1.6=8.8dB
设置楼放输出电平为110dB/100dB,即G=110-75.6=34.4dB
载噪比：
C/N=75.6-7-2.4=66.2dB>54dB符合要求
●传输到二号楼楼放的电平=98-10-1×7.73=80.3dB
（98-10-1×2.25=85.8dB）
楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×1=5.5dB
设置楼放输出电平为110dB/100dB,即G=110-80.3=30dB
载噪比：
C/N=80.3-7-2.4=71dB>54dB符合要求
二级总分配器到各楼楼房距离如下表：
项目
#7
#8
#9
#10
二级分配总器
200m
160m
160m
200m
●传输到7号楼楼放的电平=98-10-2×7.73=72.5dB
传输到10号楼楼放的电平=98-10-2×2.25=83.5dB
楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×2=11dB
设置楼放输出电平为110dB/100dB,即G=110-72.5=37.5dB
载噪比：
C/N=72.5-7-2.4=63.1dB>54dB符合要求
●8号楼和9号楼与1号楼相同
3、#1，#2，#3，#4，#5，#6楼各楼电平相同，电平计算如下：
本楼分配器输出电平=110-6=104dB
●一至三单元电平计算如下：
一层分支器输入电平=104-0.5×7.73=101dB
（94-0.5×2.25=91dB）
用户端口电平=100.1-27-0.1×14.72=71.9dB
（92.9-27-0.1×4.4=62.57dB）
二层分支器输入电平=100.1-1.2-0.03×7.73=99.77dB
（92.9-1.2-0.03×2.25=89.77dB）
用户端口电平=98.8-27-0.1×14.72=71.66dB
（91.8-27-0.1×4.4=62.44dB）
三层分支器输入电平=98.8-1.2-0.03×7.73=98.54dB
（91.8-1.2-0.03×2.25=88.70dB）
用户端口电平=97.6-27-0.1×14.72=71.44dB
（90.7-27-0.1×4.4=62.37dB）
四层分支器输入电平=97.6-1-0.03×7.73=97.31dB
（90.7-1-0.03×2.25=87.63dB）
用户端口电平=96.37-24-0.1×14.72=71.20dB
（89.6-24-0.1×4.4=62.30dB）
五层分支器输入电平=96.37-1-0.03×7.73=96.08dB
（89.6-1-0.03×2.25=86.56dB）
用户端口电平=95.1-24-0.1×14.72=70.98dB
（88.5-24-0.1×4.4=62.23dB）
六层分支器输入电平=95.1-1-0.03×7.73=94.85dB
（88.5-1-0.03×2.25=85.49dB）
用户端口电平=93.9-24-0.1×14.72=70.75dB
（87.4-24-0.1×4.4=62.16dB）
4、#7,#8,#9,#10楼各楼电平相同，以7号楼为例，
电平计算如下：
本楼分配器输出电平=110-4=106dB
一层至六层和七层至十二层电平分配一致,电平计算如下：
一层分支器输入电平=106-0.3×7.73=103.7dB
（96-0.3×2.25=95.3dB）
用户端口电平=103.7-30-0.15×14.72=71.5dB
（95.3-30-0.15×4.4=64.6dB）
二层分支器输入电平=103.7-1-0.03×7.73=102.5dB
（95.3-1-0.03×2.25=94.2dB）
用户端口电平=102.5-30-0.15×14.72=70.3dB
（94.2-30-0.15×4.4=63.5dB）
三层分支器输入电平=102.5-1-0.03×7.73=101.3dB
（94.2-1-0.03×2.25=93.1dB）
用户端口电平=101.3-30-0.15×14.72=69.1dB
（93.1-30-0.15×4.4=62.44dB）
四层分支器输入电平=101.3-1-0.03×7.73=100.1dB
（93.1-1-0.03×2.25=92dB）
用户端口电平=100.1-27-0.15×14.72=70.9dB
（92-27-0.15×4.4=64.3dB）
五层分支器输入电平=100.1-1-0.03×7.73=98.9dB
（92-1-0.03×2.25=90.9dB）
用户端口电平=98.9-27-0.15×14.72=70dB
（90.9-27-0.15×4.4=62.8dB）
六层分支器输入电平=98.9-1-0.03×7.73=97.7dB
（90.9-1-0.03×2.25=89.8dB）
用户端口电平=97.7-24-0.15×14.72=71.5dB
（89.8-24-0.15×4.4=65.1dB）
四、温度变化对电平的影响
在分配系统中，户外电缆最大长度为5号楼到7号楼200m，计算值均按常温20℃计算，温差变化为常温下±30℃。
电缆衰减值为：
±30×0.2%dB，L=2×7.73=15.46dB，
△a=L×Kt×△T=15.46×0.2%×30=0.93dB
考虑温度影响后的载噪比C/Nt=C/N-△a=63.1-0.93=62.2dB>54dB
综上所述，温度在±30℃变化时，系统指标仍符合设计要求。
五、天线的防雷设计
卫星天线自身带有防雷装置，故不必再做接地处理，只需按说明书要求安装天线即可。
开路天线自身无防雷装置，因此，要在其顶部安装避雷针，上部天线必须在避雷针的保护角内（一般约为45°以内），且距离不小于3m，估算得避雷针的架设高度约为7m。
避雷针的接地端必须与前端的接地端分开，引两根引下线，其接地电阻不大于
即可。
1、天线立杆及天线基座应有两个不同方向与建筑物的避雷带相连，以确保接地可靠，加强避雷安全。
避雷针的高度计算：
有VHF天线3个,UHF天线1个，最低架设3m，每个上下间距0.5m，所以最高天线架设5m。
单个天线的保护角45度，估算避雷针>=8m。
2、天线馈线必须通过天线避雷器后，方可与前端设备相连,以防雷电毁坏设备。
3、所有放大器外壳均可靠接地，且放大器的交流输入输出端接有浪涌冲击保护器。
4、供电器的输入输出接有压敏电阻。
室外的卫星电视接收天线把接收到的电视信号通过电缆传输到电视机房，通过避雷器保护后，将其输出端的信号通过螺旋滤波器滤波，输出符合要求的信号。
六、主要元件明细表
设备名称
型号
数量
备注
开路天线
V4LH5T
1
接收频道4CH
开路天线
V8LH12T
1
接收频道8CH
开路天线
V10LH12T
1
接收频道10CH
开路天线
U20LH17T
3
接收频道19CH，35CH，40CH
卫星天线
2
天线口径3.0m
卫星电视接收机
2
功分器
FPD-II
2
解调器
C6D-V/D
6
调制器
SXT-199
17
混合器
HD16-1（无源）
1
输入路数24
干线放大器
SB-7530MHZ
6
分支放大器
SB-30MZI
10
二分配器
HMTV-204
4
三分配器
HMTV-306
6
六分配器
HMTV-6012
2
二分支器
WFZX-2
108
六分支器
WFZX-6
48
七、系统图（见附页）
八、参考文献：
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
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