三模拟前端设计陈柏年.docx
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三模拟前端设计陈柏年
三、模拟前端设计
（一）广电城域网前端设计要求
1、总前端的三个组成部分
部分
主要功能
信号处理方式
主要设备
模拟前端部分
完成模拟广播电视各类信号源的接收和下行模拟电视信号和调频声音广播信号的加工、处理、组合和控制，并将各路信号混合成复合RF信号送给传输干线，提供用户所需要的模拟广播电视节目信号，以及与系统正常运行相关的参考信号。
传统频道处理混合方式，使信号达到邻频传输的要求
调制器、信号处理器、射频混合器、解调器、卫星接收机、SDH传输设备、自办节目播出设备等。
数字前端部分
完成数字电视节目的接收、复用、加解扰、调制混频，各种多媒体数据信息的采编、制作和播出，准视频点播节目的调度、编排和播出，节目的接收、存储、管理、加密、播出以及对用户的授权、管理、计费等。
处理包括复用、加扰、编码、调制等，实现数字电视的有条件接收，开展个性化视频服务
数字卫星接收机、编码器、视频服务器、适配器、复用加扰器、QAM调制器电子节目指南（EPG）和条件接收系统（CAS）等设备。
数据前端部分
完成交互信道中数据中心的功能，对各种数据信号的交换和处理，保障双向交互业务的开展。
处理包括路由选择、网络适配和调制等，以便和用户端的CableModem建立起有效的连接和通信，需要配置相应的管理控制系统
交互信道中心双向数据交换和传输设备、CableModem头端系统（CMTS）、各种对应的服务器、交换机和路由器等设备组成。
注：
数据广播业务有多种方式，既可以在模拟电视中传输，也可以在数字电视中传输，还可以使用专用通道传输。
2、总前端和分前端的基本作用、主要功能和机房配置
部分
基本作用
主要功能
机房配置
总前端
广电城域网的信息源和交换处理中心。
完成对各种信号的接收、加工、处理、组合和控制，以及与系统正常运行相关的参考信号。
（1）完成电视、广播节目接收和处理，通过传输网与分前端对用户播出；
（2）数据广播内容编辑和播出；
（3）视音频媒体资料库；
（4）因特网数据中心；
（5）布置综合网管系统以及各业务网络/分系统的网管中心；
（6）网络通信中心（包括内部电话通信和电视会议）。
（1）播出机房—接收卫星转发的电视、广播节目；接收本地电视、广告播出机构送来的节目，接收传输网送来的上一级或下一级网络的在线节目；布置CMTS和VSB/QAM调制器组等设备。
同时进行电视广播节目的调度和监视监听。
（2）传输机房—布置SDH/WDM等传输设备。
（3）监测机房—广播、电视质量监听监视和安全播出管理。
（4）网管中心－布置网管系统。
（5）通信机房—布置电话交换机和IP电话交换设备。
（6）因特网数据中心—布置IDC各子系统的设备。
（7）数字电视处理中心机房—处理节目，处理包括A/D变换、压缩编码和上载进视频服务器；电视节目打包、视频服务器输出多节目流；复用器/再复用器输出DVB ASI；PSI、SI的插入；EPG编辑制作的插入。
（8）媒体资料库—布置视频服务器组。
（9）结算中心—负责资金管理业务，与计费中心紧密配合；完成资金核算、回收及财务监督等功能。
（10）呼叫中心—接听并处理用户投诉电话。
（11）低压配电室—布置低压配电和UPS设备。
分前端
通过传输网与总前端互通电视、广播和数据信息；通过二级传输网与光节点和IP接入交换机互通信息。
同时具备网络通信分中心功能。
（1）与总前端构成一级光链路，向光节点提供可靠的下行信号。
（2）接收处理光节点传回的上行信号。
（3）处理网管和交互数据，与总前端协同工作。
（4）提供安全可靠的机房环境（供电、空调、接地、温湿度等）。
（1）播出机房—布置CMTS和VSB/QAM调制器等设备，进行电视广播节目的监视监听。
从总前端来的一级光链路的下行信号在分前端还原为电信号，进入射频混合器。
分前端的CMTS下行信号进入射频混合器，与从总前端送来的下行信号混合。
光接收机和放大器的网管系统的下行信号也进入分射频混合器。
各种下行信号混合后的进入二级光发射机，通过光缆送到各个光节点。
（2）传输交换机房—布置SDH/WDM等传输设备和核心交换机、汇聚交换机等IP路由交换设备。
各光节点的上行信号通过二级光链路回传到分前端，解调为电信号，进行混合、分配后送入对应CMTS的上行端口。
交互信道的数据信号通过路由器等数据设备后进入CMTS，通过上下行通道，为用户提供交互服务。
（3）通信机房—布置电话交换机和IP电话交换设备。
3、IP网络数据中心作用、组成和功能
作用
组成
功能
向网络用户提供增值业务（主要是基于因特的服务）提供支持。
（1）IP网络管理子系统
完成网络的故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理
（2）服务子系统
提供DNS、FTP、E-MAIL等Internet服务
（3）开发/维护子系统
提供应用开发功能和设备维护功能。
主要作为多媒体应用开发、文档更新及相应的应用系统开发
（4）数据采集子系统
配置大型数据库、磁盘阵列、数据采集及录入工作站。
完成各种信息收集、录入、存储及更新
（5）网站制作子系统
以发布信息为主，对信息进行组织和管理，实现主题信息的动态建立、删除，动态信息按主题进行组织存储，并按需要对焦点信息建立Internet用户信息反馈中心
（6）发布子系统
将网站制作的各种信息，发布在网上，并记录访问该网站的次数以及统计分析分析各栏目的访问情况
（7）主机托管子系统
为客户提供二种方式的主机托管服务；机架式主机托管、机房式主机托管
（8）数据广播系统
提供新闻、财经、教育、体育、政策法规等方面的数据信息
4、前端对电视、广播节目的处理
部分
主要功能
前处理
（1）接收、处理卫星广播的电视、广播节目；
（2）接收、处理本电视、广播播出机构送来的节目，节目传输网送来的上一级或下一级网络的在线节目；
（3）处理节目提供商等提供的离线节目，处理包括A\D变换、压缩编码和上载进视频服务器；
（4）电视节目打包、视频服务器输出多节目流；
（5）复用器\再复用器输出DVBASI；
（6）PSI、SI的插入；
（7）EPG编辑制作和插入；
（8）条件接收系统CAS；
（9）用户管理系统SMS；
（10）用户结算系统。
后处理
（1）布置QAM调制器、VSB调制器、布置CMTS设备；
（2）射频混合；
（3）电视、广播节目调度和监控。
5、前端机房使用面积
序号
技术用房名称
使用面积（m2）
一
总前端
A类网络
B类网络
C类网络
1
播出机房
250
200
120
2
传输机房
300
200
150
3
检测机房
100
80
40
4
网管中心
400
300
200
5
数据广播机房
200
160
100
6
电视会议中心
200
150
100
7
通信机房
200
140
100
8
因特网数据中心
400
300
200
9
数字电视处理中心机房
400
300
200
10
媒体资料库
300
200
150
11
磁带库
100
80
80
12
客户服务中心
200
150
100
13
结算中心
80
50
30
14
呼叫中心
150
100
80
15
运行维护技术用房
120
80
50
16
光缆、电缆配线室
150
100
50
17
低压配电室
100
80
30
18
蓄电池室
100
80
30
19
仪器仪表室
100
80
60
20
备品备件库
50
30
20
21
柴油发电机房
100
60
30
总计
4000
2920
1920
二
分前端
A类网络
B类网络
C类网络
1
播出机房
40
40
-
2
传输交换机房
200
200
-
3
本地网管机房
50
50
-
4
通信机房
100
100
-
5
客户服务站
50
50
-
6
运行维护技术用房
60
60
-
7
光缆、电缆配线室
100
100
-
8
低压配电室
50
50
-
9
蓄电池室
30
30
-
10
仪器仪表室
20
20
-
总计
700
700
-
注：
（1）各级网络的总前端按技术功能进行分区。
（2）总前端和分前端技术用房的供电、接地、建筑结构（净高和地面荷载）、室内环境条件（温湿度、洁净度和噪声）和场地安全要求可参照GB/T《电子计算机场地通用规范》执行。
其中供电应按一类、温湿度应按A级、安全要求应按A级设计。
6、前端防雷措施
部位
防雷措施
接收天线防雷
1、确定好接收天线地理位置，既要保证接收信号的质量又要避开雷区；
2、加入信号防雷保护器，使信号顺利通过，万一出现雷电造成异常高电压时，对其内部的放大管立即起作用，阻止雷电对设备造成损坏；
3、架设避雷针，要使接收天线在避雷针的保护区内，还要降低避雷针的接地电阻，避雷针要选用直径较粗的优质金属材料，要深埋地下可靠接地，接地电阻要控制在4Ω以内。
电源部分防雷
1、安装电源防雷器，在最短时间内释放电路上因感应雷击而产生的大量脉冲能量到安全地线上，从而保护机房内的前端设备；
2、做好工作接地，把电器设备的金属外壳，机架等用接地装置与大地可靠联接，工作接地确保了机房内工作地电位为零电位，通过工作接地，可以泄掉设备漏电，也可以泄掉各种磨擦产生的静电。
机房内信号输入、输出电缆和光缆金属保护层上带进的雷电也通过工作接地泄放掉，起到保护设备和保护工作人员人身安全的作用。
7、自设前端设计要求
序号
要求
内容
1
自设前端
（1）设备应根据节目源种类、传输方式及功能需求设置，并应与当地有线电视网协调。
（2）设施应设在用户区域的中心部位，宜靠近信号源。
（3）有线电视网覆盖范围以外或不接收有线电视网的建筑区域，可自设开路接收天线、卫星接收天线及前端设备。
2
自设前端系统的载噪比
应满足GY／T106规定的相应基本模式的指标分配要求。
3
自设前端输入电平
应满足前端系统的载噪比要求，自设前端输入的最小电平≥天线输出端的载噪比+前端的噪声系数+2.4。
4
自设前端系统混合器
不宜采用带放大器的混合器。
当采用插入损耗小的分配式多路混合器时，其空闲端必须终接75Ω负载电阻。
5
自设前端的上、下行信号
均应采用四屏蔽电缆和冷压连接器连接。
6
自设前端只接收当地有线电视网节目信号时规定
（1）系统接收设备宜在分配网络的中心部位，应设在建筑物首层或地下一层；
（2）每2000个用户宜设置一个子分前端；（3）每500个用户宜设置一个光节点，并应留有光节点光电转换设备间，用电量可按2kW计算。
7
自设前端输出的系统传输信号电平规定
（1）直接馈送给电缆时，应采用低位频段低电平、高位频段高电平的电平倾斜方式；
（2）通过光链路馈送给电缆时，下行光发射机的高频输入必须采用电平平坦方式。
8
自设前端前端放大器
（1）应满足工作频带、增益、噪声系数、非线性失真等指标要求，放大器的类型宜根据其在系统中所处的位置确定。
（2）当单频道接收天线及前端专用频道需要设置放大器时，应米用单频道放大器。
前端各频道的信号电平应基本一致，邻近频道的信号电平差不应大于2dB，应采用低增益（18～22dB）、高线性宽带放大器。
8、前端系统的连接要求
序号
要求
内容
1
设备的连接布局
（1）在保证系统性能指标合理的前提下，注意操作方便、扩容方便，兼顾美观。
（2）射频信号的输入、输出电缆避免平行布线，射频电缆应采用高屏蔽性、反射损耗小的电缆，以减少干扰，减少泄漏。
（3）尽量缩短信号连接电缆的长度。
（4）选择优质的连接头，并严格控制连接头制作质量。
（5）信号连线适当地留有备份，以便增容和维护。
（6）设备、连线设置标识，以方便调试和维修。
（7）合理捆扎连线，既保证可靠性，又增加美观。
（8）电源线、信号线分开布置，不能混杂走线。
2
电源分配
（1）电源容量能满足较长时间内扩容的需要，不会因机房设备的增多而造成停播。
（2）电源控制柜应具有自动或手动换相功能。
（3）接收、处理及播出设备配有在线式不间断电源，具有稳压装置，确保不间断优质供电。
（4）具有在UPS设备故障时，能自动或手动切换到市电电路装置。
（5）监视设备和辅助设备与接收、处理等设备最好不用同一相电。
3
接地线
（1）机房的地线应直接从接地总汇集线上单独引入，距离不宜太远，采用扁钢、铜排为宜。
（2）机房内地线结构以一点接地，星型连接为好。
（3）连接到设备机架上的地线宜选用截面积6mm2以上的多股铜线，并保证接触良好。
9、前端和分前端（不含信号源）质量要求
序号
方面
质量要求
1
分前端设立
对于用户数大于8万户的网络建议应设立分前端，每分前端覆盖用户不宜超过6万户，机房选点应合理，使用面积可按照GY5075-2005要求执行。
2
机房内机柜、机架、配电柜布局
布局应合理，间距符合GB50200-94要求，与基础的连接应牢固可靠，安装的垂直度应小于1.5‰，成列安装盘面偏差小于5mm。
3
前端网络设备
宜选用模块化产品，安装在结构坚固、防尘、散热良好的标准箱、柜或机架中，设备安装、接线要求正确、美观、整齐、标识明确且便于测试、检修、更换。
机架内应留有适当空间，关键设备应设置冗余保护。
4
前端缆线
缆线不得过分弯曲（大于缆线弯曲半径）、不得有死结和挤压变形，出线弧度应一致。
槽（管）内敷设时，不得与电源电缆共穿于同一槽（管）内，电缆管的利用率（内截面）不得超过40%。
5
机房环境
机房供电、接地、建筑结构（净高和地面载荷）、室内环境条件（温湿度、洁净度和噪声）和场地安全可参照GB/T2887《电子计算机场地通用规范》执行，其中供电应按一类、温、湿度应按A级、安全要求应按A级设计。
（二）模拟前端设计
1、模拟前端的特点、主要功能和指标要求
特点
主要功能
指标要求
1、节目源与传输系统之间的“接口”
2、节目源所提供各种信号的“接受者”
3、提供传输系统高质量射频复合信号的“提供者”
1、提高载噪比
2、频率变换
3、邻频处理
4、抑制非线性失真和寄生输出
5、调制、解调
6、电平调整
7、电平控制
8、混合
9、频道配置
10、产生导频
1、载噪比：
按照系统和占比不同，CNRH（dB）大体在46dB至53dB之间
2、频道内三音互调：
IM（dB）≥54dB
3、回波值：
E≤7%
4、微分增益和微分相位：
DG≤10% DP≤10°
5、色/亮度延时差：
Δτ≤100（ns）
6、频道内幅频特性：
ΔL≤2dB，在任何0.5MHz范围内，ΔL≤0.5dB
2、邻频传输措施和RF邻频设备指标特殊要求
邻频传输措施
RF邻频设备指标特殊要求
1、在混合器之前，不应宽频带放大器
2、空中VSB-AM电视信号，必须采用信号处理器
3、必须采用残留边带滤波器规整电视信号
4、带外抑制和寄生输出抑制达60dB
5、各频道图像载频总偏差|1±10kHz|
6、图像伴音间距差£5kHz
7、邻频道电平差£2dB，各频道电平差在相差±9频道间的载波电平差£10dB
1、相邻频道抑制≥60dB，带外寄生输出抑制≥60dB
2、V/A比为17dB，14～23dB连续可调
3、图像载频偏差在±20kHz以内（长时间）
4、对设备内变频器产生的非线性失真严格控制，采用陷波器抑制失真
5、色/亮度延时差：
Δτ≤100（ns）
6、通带内信号幅度波动要小：
在相对于图像载频的-0.75～+6MHz范围内，幅度变化≤1dB
7、相邻频道电平差≤2dB，防止电平高的频道对电平低频道产生交调串像，任意频道间电平差≤10dB
3、邻频模拟前端结构形式
结构形式
处理过程
主要特点
频道处理器型
把电视接收天线收到的开路电视信号下变频至中频信号，再经过中频处理器对信号进行处理，使之适合邻频传输的要求，最后再经过一个上变频器，把经过处理的中频信号变为所要传输的射频信号。
1、主要设备是频道处理器。
2、频道处理器选择主要考虑的3个方面指标：
（1）频道隔离不低于60dB，
（2）载噪比≥54dB，（3）选择性（邻频道抑制≥60dB）。
调制器型
把天线收到的开路信号，通过一个解调器变成视频和音频信号，再经过一个调制器变成中频信号，经过中频处理和上变频变为高频信号输出。
1、主要设备是调制器，一致性较好，便于调试。
开路信号的处理需要高质量的电视解调器。
2、调制器选择主要考虑的5个方面指标：
（1）视频指标，
（2）视频信噪比，（3）音频调制度，（4）射频指标，（5）图像载波与伴音载波的频率间隔。
4、邻频模拟前端主要设备
序号
设备名称
组成和要求
1
开路广播电视接收的高增益接收天线（多单元强方向性的八木天线）
（1）在接收VHF频段的电视节目时，要采用单频道天线；
（2）在接收调频广播和UHF频段的电视节目时，则可采用频段天线；（3）注意天线的质量和安装天线的位置，注意天线同电缆的匹配联接；（4）信号较弱的频道，需要在天线杆上加装天线放大器。
（5）对那些信号很弱，干扰较强的频道，则可由几副天线组成天线阵，以进一步提高天线的增益和方向性。
2
卫星电视接收的卫星地面接收系统
（1）接收一个卫星的节目，需要有一到两副抛物面天线、一至四个高频头、若干个功分器和卫星接收机；
（2）卫星接收机的数量应大于所接收频道的数量，以保证一个频道有一台卫星接收机，并留有一定的备份；（3）加扰节目需要配置数字解扰专用接收机。
3
自办电视节目的自动播出系统
包括多台摄像机、电影电视设备、DVD播放设备、字幕机、切换矩阵、自动播出控制系统以及演播室、转播车等。
4
接收其他有线网传送信号的相应设备（取决于传送方式）
（1）采用微波（AML），则需要微波接收天线和下变频器；
（2）采用AM光纤，则需要光纤接收机；（3）采用数字光纤传送，则除了光纤接收机外，还需要有将相应数字信号转化为模拟视、音频信号的专门设备。
5
微波电视信号接收系统
包括微波接收天线和微波接收机
6
FM广播系统
包括接收FM广播节目的天线、接收机和用于自办FM节目的立体声放音设备、播出控制设备。
5、有线电视系统调制器性能参数和技术要求（GY/T122-1995）
序号
性能参数
单位
技术要求
备注
1
视频调制度
%
87.5
视频输入电平范围1VP-P±3dB
2
视频带内平坦度
dB
≤2.0
3
微分增益
%
≤5.0
视频调制度为87.5%
4
微分相位
度
≤5.0
视频调制度为87.5%
5
视频信噪比
dB
≥45
10kHz～5MHz，4.43MHz陷波，非加杈，视频调制度87.5%
6
色亮度时延差
ns
|Δτ|≤45
7
2T脉冲k系数
%
≤4
8
音频预加重
μs
50
9
音频调制频偏
kHz
±50
音频输入电平范围0dBm±6dB
10
音频频响
dB
±1.5
40Hz～15kHz，基准频率1kHz
11
总谐波失真
%
1.0
频偏为±60kHz，测试频率为1kHz
12
非加杈音频信噪比
dB
≥50
视频调制信号为黑场信号，频偏为±50kHz
13
视频钳位能力
dB
≥26
14
RF输出反射损耗
dB
VHF：
≥12
UHF：
≥10
带内
15
图像载频准确度
kHz
VHF：
|Δf|≤5
UHF：
|Δf|≤10
常温下
16
图像载频漂移
kHz
|Δf|≤20
17
图像载波输出电平
dBμV
≥113
寄生输出抑制比应大于60dB
18
图像/伴音载波功率比
dB
10～20可调
19
寄生输出抑制比
dB
≥60
图像载波输出电平不小于113dBμV
20
图像/伴音载频间距误差
kHz
±5
5
21
邻频抑制比
dB
≤-45
6、有线电视系统频道处理器性能参数和技术要求（GY/T123-1995）
序号
性能参数
单位
技术要求
备注
1
输入频道
Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ波段中任一指定频道
满足频率配置标准要求
2
输出频道
Ⅰ、A、Ⅲ、B、Ⅳ波段中任一指定频道
550MHz以下系统
3
反射损耗
dB
≥12
4
输入电平范围
dBμV
55～85
5
最大输出电平
dBμV
≥113
6
最大工作电平
dBμV
105
7
输出电平连续可调范围
dB
0～-15
8
寄生输出抑制
dB
≥60
9
AGC特性
dB
输出电平变化±1
输入电平55～85dBμV
10
频率变换精度
kHz
≤20
11
噪声系数
dB
VHF：
≤8UHF：
≤10
12
载噪比
dB
VHF：
≥57UHF：
≥54
输入电平70dBμV
13
伴音载波控制特性
dB
伴音输出电平变化±1dB
伴音输入电平变化±10dB
14
伴音载波电平可调范围
dB
-5～25
相对于输出图像载波电平
15
中频图像载波频率
MHz
38
16
中频伴音载波频率
MHz
31.5
17
中频输出电平
dBμV
≥90
射频输入电平为55～85dBμV，只考核具有中频输出接口处理器
18
中频输入电平范围
dBμV
83～97
RF输出电平变化±1dB，只考核具有中频输出接口处理器
19
邻频道抑制
dB
≥60
20
镜像抑制
dB
VHF：
≥60UHF：
≥40
21
边带抑制
dB
≥20
22
带内平坦度
dB
≤2
23
色/亮度时延差
ns
|Δτ|≤80
7、有线电视系统中无源混合器的技术指标（GY/T138-1999）
序号
项目
单位
技术指标
4路
8路
12路
14路
1
插入损耗
dB
≤8
≤14
≤18
≤20
2
端口间插入损耗偏差
dB
±1.5
3
带内平坦度
dB
±2.0（任意8MHz内±0.5）
4
相互隔离
dB
≥30
5
反射损耗
dB
≥14
（三）卫星电视接收系统设计
1、卫星电视接收系统要求
序号
要求
规定
1
组成
抛物面天线、馈源、高频头、功率分配器和卫星接收机
2
设置
应得到国家有关部门的批准
3
卫星电视接收机
应选用高灵敏、低噪声、指标高，工作可靠、值得信赖的的产品设备，根据目前卫星上的节目源，可选择专用IRD（如满足DigiciphesⅡ标准，用以接收CCTV加密节目）和综合IRD（符合MPEG-2/DVB标准）接收机。
4
站址选择
（
升级会员 