有线电视传输系统设计新算式汇编.doc
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有线电视传输系统设计新算式汇编
林挺逵台州市广电总台路桥广电中心
自1996年起至今，笔者在《中国有线电视》和《有线电视技术》、浙江省广电学会会刊《视听纵横》（技术版）上，发表了70多篇有线电视技术论文，其中提出一些有线电视基础理论的更新意见，和一系列新的有线电视质量指标计算式和器件工作状态设计算式、调试方法。
由于这些更新理论和算式散布在10余年的各期杂志中，不便读者查找和运用，现特地将主要的一些算式汇编在一起，并作简要的理论分析和说明，做个总结，供读者参考。
1、有线电视放大器载噪比C/N计算式
①单台放大器（C/N）单
（C/N）单=So－G－NF－f－2.4（dB）
式中：
So为放大器的输出电平，G为放大器的增益，NF为噪声系数，f为放大器的输出斜率。
②多台相同放大器级联总载噪比（C/N）总
先按单台放大器（C/N）单指标计算式算出各台放大器的C/N指标值,查“KC/N表”（附件1）得出单台放电器的C/N指标占用系数KC/N单，再用乘法算出n台放大器总的C/N占用系数KC/N总：
KC/N总=n﹡KC/N单
然后查“KC/N表”得出n台放电器的C/N指标（C/N）总。
③多台不同放大器级联总载噪比（C/N）总
先按单台放大器（C/N）单指标计算式算出各台放大器的载噪比指标值，查“KC/N表”得出各台放电器的C/N指标占用系数KC/N单1、KC/N单2、KC/N单3、……、KC/N单n，再用加法算出n台放大器总的C/N占用系数KC/N总：
KC/N总=KC/N单1+KC/N单2+KC/N单3+……+KC/N单n
然后查“KC/N表”得出n台放电器的C/N指标（C/N）总。
附件1KC/N表C/N—K值速查表（按C/N=44－10lgK推算）（局部）
C/N
44
44.1
44.2
44.3
44.4
44.5
44.6
44.7
44.8
44.9
K
1.00
0.977
0.955
0.933
0.912
0.891
0.871
0.851
0.832
0.813
C/N
45
45.1
45.2
45.3
45.4
45.5
45.6
45.7
45.8
45.9
K
0.794
0.776
0.759
0.741
0.724
0.708
0.692
0.676
0.661
0.646
C/N
46
46.1
46.2
46.3
46.4
46.5
46.6
46.7
46.8
46.9
K
0.631
0.617
0.603
0.589
0.575
0.562
0.550
0.537
0.525
0.513
（注：
全文可见参考文献[2]）
说明：
改进算法的理由：
第一，传统的载噪比计算式是：
C/N=Si－NF－2.4，由于算式中放大器的“输入电平Si”数值是不能通过测量直接得到的，只有通过先测出放大器的输出电平So，再用算式Si=So－G计算才能得出！
因此改进算式如前，免得引起误解、避免分两步计算。
我们平时用场强仪在放大器“输入电平测量口”测出的电平叫做“输入口电平Si口”，不是放大器的“输入电平Si”，因此不能用来计算放大器的C/N指标值。
第二，放大器设置输出斜率fdB，它的C/N指标约降低fdB，这点必须计算进去。
第三，避免使用对数和指数幂计算式。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[1]～[4]
2、复合三次差拍比CTB计算式
①单台放大器CTB单
CTB单=CTB104+2（104－So）+f
式中：
CTB104为放大器在59个频道104dBμV输出时的CTB指标值（因为绝大部分放大模块原始参数标示的测试条件是输出电平为44dBmV，即104dBμV），是根据放大模块原始参数推算出来的（附件3），So为放大器的实际输出电平，f为放大器的输出斜率。
②多台相同放大器级联后CTB总指标值CTB总
先按单台放大器CTB单指标计算式算出各台放大器的CTB指标值，查“KCTB表”（附件2）得出单台放电器的CTB指标占用系数KCTB单，再用乘法算出n台放大器总的CTB占用系数KCTB总：
KCTB总=n﹡KCTB单
然后查“KCTB表”得出n台放电器的CTB总指标CTB总。
③多台不同放大器级联后CTB总指标值CTB总
先按单台放大器CTB单指标计算式算出各台放大器的CTB指标值，查“KCTB表”得出各台放电器的CTB指标占用系数KCTB单1、KCTB单2、KCTB单3、……、KCTB单n，再用加法算出
n台放大器总的CTB占用系数KCTB总：
KCTB总=KCTB单1+KCTB单2+KCTB单3+……+KCTB单n
然后查“KCTB表”得出n台放电器的CTB指标CTB总。
附件2K20表CTB—K值速查表（按CTB=5－20lgK推算）（局部）
CTB
55
55.1
55.2
55.3
55.4
55.5
55.6
55.7
55.8
55.9
K
1.00
0.988
0.977
0.966
0.955
0.944
0.933
0.923
0.912
0.901
CTB
56
56.1
56.2
56.3
56.4
56.5
56.6
56.7
56.8
56.9
K
0.891
0.881
0.870
0.860
0.851
0.841
0.831
0.822
0.812
0.803
CTB
57
57.1
57.2
57.3
57.4
57.5
57.6
57.7
57.8
57.9
K
0.794
0.785
0.776
0.767
0.759
0.750
0.741
0.733
0.724
0.716
（注：
全文可见参考文献[2]）
附件3常用PHILIPS放大模块参数
型
号
工作频率
范围
MHz
标称
增益
dB
最大
噪声
系数
dB
失真指标参数
放大模块原始数据
换算成59频道
104μV输出后
输出
电平
dBmV
工作
频道
数目
CTB
dB
CSO
dB
CTB104
dB
CSO104
dB
BGY587B
40－550
27.0
6.5
44
77
57
57
59.3
58.8
BGY588N
40－550
34.0
6.0
44
77
57
62
59.3
63.8
BGE787B
40-750
29.0
7.0
44
110
50
56
55.5
60.1
BGE788
40-750
34.0
7.0
44
110
49
52
54.5
56.1
BGD702
40-750
18.5
8.5
44
110
58
58
63.5
62.1
BGD702D
40-750
18.0
6.0
44
110
62
62
67.5
66.1
BGD702N
40-750
18.5
8.5
44
110
58
58
63.5
62.1
BGD712
40-750
18.5
7.0
44
112
62
63
67.6
67.2
BGD704
40-750
20.0
8.5
44
110
57
56
62.5
60.1
BGD714
40-750
20.3
7.0
44
112
61
62
66.6
66.2
BGY887B
40-860
29.0
6.5
44
49
60
60
58.4
58.8
BGY888
40-860
34
7.0
44
49
60
55
58.4
53.8
BGD802
40-860
18.5
9.0
44
129
54
56
60.9
61.2
BGD812
40-860
18.5
7.5
44
132
58
60
65.1
65.3
BGD902
40-860
18.5
8.0
44
129
58
58
64.9
63.2
BGD804
40-860
20.0
7.5
44
129
53
54
59.9
59.2
BGD814
40-860
20.0
7.5
44
132
57.5
59
64.6
64.3
BGD904
40-860
20.0
7.5
44
129
57.5
58
64.3
63.2
说明：
改进算法的理由：
第一，传统的CTB指标计算公式，通常采用厂家在放大器说明书中标示的CTB指标值来计算，而厂家标示的CTB指标值常存在失准（偏高）或不标示的情况，会导致计算失准或无法计算的问题，因此改用放大模块原始参数换算出来的CTB104来计算。
第二，放大器设置输出斜率fdB，它的CTB指标约提高fdB，这点必须计算进去。
第三，避免使用对数和指数幂计算式。
第四，目前应当实行系统指标“满载设计”，不宜再搞“非满载设计”，因此删除常规算式末项“+20lg[（N满载-1）/（N实际-1）]”。
当某些村村通工程中的确需要实行“非满载设计”时，可以根据20lg[（N满载-1）/（N实际-1）]算出CTB指标的提高量，相应降低设计要求指标值就可以了，不必改变设计算式，以简化设计运算。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[1]、[2]、[4]。
3、关于交扰调制比CM指标的问题
系统频道数在20个以下时，交扰调制是系统中最重要、最严重的失真，因此当时采用交调比CM指标（和放大器的最大输出电平Somax）作为放大器输出电平的设计依据。
近年系统中的频道数远远超过20个，复合三次差拍上升为系统中最重要、最严重的失真，因此改为采用复合三次差拍比CTB指标作为放大器输出电平的设计依据，不再采用交调比CM指标（和放大器的最大输出电平Somax），所以已经没有必要再来探讨交扰调制比CM指标的算式问题。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[5]。
4、复合二次差拍比CSO设计算式
①单台放大器CSO单
CSO单=CSO104+2（104－So）+f
其他和前面复合三次差拍比CTB计算式基本相同，而且不常用，这里从略。
5、放大器最大可串联级数计算式
系统的总指标占用系数1，减去前端所占用的指标K前，再减去1级光缆链路所占用的指标K光1，2级光缆链路所占用的指标K光2，……，再减去末级用户放大器所占用的指标K用，剩下的就是电缆干线可占用的系统指标总量K干总，将其除以单只干线放大器系统指标占用量K干单，就得出了干线放大器可串联级数n。
所以，干线放大器可串联级数n的计算公式是：
n=（1-K前-K光1-K光2-……-K用）/K干单……
（1）
目前有线电视的节目套数通常超过20套，在系统设计时通常只要满足载噪比C/N和三次差拍比CTB两项指标就可以了，为此需将上式变成下述两个式子：
n1=（1-KC/N前-KC/N光1-KC/N光2-……-KC/N用）/KC/N干单……
（2）
n2=（1-KCTB前-KCTB光1-KCTB光2-……-KCTB用）/KCTB干单……（3）
n1为满足载噪比指标要求时最大可串联级数，n2为满足三次差拍比要求时最大可串联级数。
实际可选定的最大可串联级数n必须同时满足上述两项要求，因此就有：
n1≥n≤n2…………（4）
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[1]、[6]。
6、放大器输出电平设计算式
笔者提出的有线电视放大器第三套输出电平设计算式共有6个计算式。
其中的中间算式有3个：
放大器的最低输出电平：
So低＝C／N分配值＋G＋NF＋2.4（dBμV）
放大器的最高输出电平：
So高＝104＋（1／2）（CTB104－CTB分配值）（dBμV）
放大器输出斜率最大可取值：
f最大＝2（So高－So低）（dB）
选择算式有一个：
放大器实际选用的输出斜率：
f≤f最大（dB）
最终算式有一个：
最终得出放大器的输出电平：
So＝So高＋f／2（dBμV）
指标余量算式有一个：
放大器C／N指标的设计余量：
C／N富余＝（1／2）（f最大－f）（dB）
说明：
改进算法的理由：
第一，传统的放大器工作状态设计算式，是根据放大器的C/N指标设计它的输入电平Si，又根据它的失真指标设计它的输出电平So。
由于单模块放大器的输出电平So和输入电平Si由算式“Si=So-G”“捆成”一个整体，输出电平一旦调定，输入电平的数值也就固定了，对放大器的输入电平Si不可能进行单独的调试，而且放大器的输入电平通常是无法直接测量的。
因此分别设计出来的输出电平So和输入电平Si两项数据，在实际调试中是无法同时落实的，所以，对这种传统的设计方法必须改进。
用新法设计计算出放大器的输出电平So和斜率f以后，在现场调试放大器的时候，先调“输入衰减器”使放大器的输出电平So等于设计值，再调“均衡器”，使放大器的输出斜率f等于设计值即可。
无需顾及放大器的输入电平Si，放大器的载噪比指标和失真指标都会符合设计要求。
第二，传统的放大器输出电平设计算式通常采用厂家提供的CTB指标值来计算，而厂家提供的CTB指标值常存在失准（偏高）或不标示的情况，因此笔者改用放大模块原始参数换算出来的CTB104来计算。
第三，放大器设置输出斜率fdB，它的CTB指标约提高fdB，C/N指标约降低fdB，这点必须计算进去。
而传统的放大器工作状态的设计算式没有考虑这一点。
第四，避免使用对数和指数幂计算式。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[1]、[7]。
7、放大器调试参数计算式
详见图1。
图1放大器调试参数分析图
①放大器输入衰减器的衰减量LAT计算式：
LAT＝So前－So－L分－（L百米S百米）＋G（dB）
②放大器输入均衡器的均衡量EQ计算式：
EQ＝fo－fo前＋（ΔS百米）（百米）
当前后级放大器输出斜率相同时：
EQ＝ΔS百米（dB）
③放大器间距通用计算式：
S百米＝（So前－So－L分－LAT＋G）/L百米（百米）
④长距离电缆干线（没有分支线路时）中，干线放大器间距计算式：
S百米＝（G－LAT）/L百米（百米）
⑤放大器间距简便计算式：
放大器间距通用计算式为：
S百米＝（So前－So－L分－LAT＋G）/L百米
由于：
So前－L分＝电缆入口电平
因此上式可改为：
S百米＝（电缆入口电平－So＋G－LAT）/L百米
＝[电缆入口电平－（So－G＋LAT）]/L百米
＝[电缆入口电平－（Si＋LAT）]/L百米
通常作间距设计时，取放大器的输入电平Si为放大器的“标称输入电平Sia”（Sia＝72dB）、取调节贮备电平LAT＝4。
上式最终成为如下的放大器间距简便计算式：
S百米＝（电缆入口电平－76）/L百米（百米）
这是最常用的放大器间距计算公式，用此式设计计算的放大器间距，不仅可以保证放大器的高端输出电平能达到放大器的“标称输出电平”值，而且留有4dB的调节贮备电平。
以上式子中：
G为放大器的标称（净）增益，So前为前级放大器的输出电平，L分为输出口分支器的损耗、L百米为电缆百米衰减值，S百米为放大器间距（百米），Si口为下一级放大器的输入口电平，Δ为百米电缆高、低端电平衰减差，So为下一级放大器的输出电平，LAT为放大器输入衰减器的衰减量、也叫调节贮备电平。
所有没有特别注明的电平值，均按惯例为高端电平值。
用衰减插片和均衡插片调试放大器时，也可以用调试参数简化计算式来计算衰减插片的衰减量LAT和均衡插片的均衡量EQ，这样计算出来的调试参数更加准确。
此时，首先要测量出到达所调放大器输入端口信号的高端电平值“Si口”、低端电平值“Si低”，并计算出到达放大器输入端口信号的斜率“fi口”，“fi口=Si口－Si低”。
然后用调试参数简化计算式计算出衰减插片的衰减量LAT和均衡插片的均衡量EQ。
放大器调试参数输入衰减量LAT的简化计算式：
LAT＝Si口－So＋G（dB）
放大器调试参数均衡量EQ的简化计算式：
EQ＝fo－fi口（dB）
算式中So为放大器要求达到的输出电平，fo为放大器要求达到的输出斜率。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[8]、[9]。
8、光发射机输入电平的确定
①当说明书标示光发射机的输入电平为一个固定数的值时。
生产厂家说明书标示的光发射机输入电平是一个固定的数值，如：
59个频道75dB（77个频道72dB）、或者59频道85dB（77个频道82dB），通常是没有AGC控制或者没有光调制度自动恒定功能的普通型光发射机，说明书通常还同时还标明非满载时光发射机输入电平的提高量为：
20lg（满载频道数/实际频道数）。
由于现在都必须按照满载设计网络，因此这类机可以直接输入厂家标示的电平数值，无需按网络中的实际频道数计算了。
②当说明书标示光发射机的输入电平为一个范围时。
光发射机厂家在说明书上标示的输入电平为一个范围，绝大多数是具有“AGC”功能或光调制度自动恒定功能的光发射机（一般在说明书中会注明这些功能），输入电平可以在它的标示范围内选取，一般取中间值，一般也无需考虑系统的实际频道数。
少数品牌是属于配置单模块射频激励放大器（低档次的光机）、没有“AGC”功能或光调制度自动恒定功能的光发射机。
实际上它所标输入电平范围不是所有机台都可随意采用的电平范围，而是所有各台光发射机适用输入电平的分布范围，需要逐台确定它们的输入电平值，只能先从最低电平值试起，逐步提高输入电平，凭光接收机的输出电平（达到合适时，或和使用光调制度自动恒定功能光发射机相同时）和经验选定合适的输入电平。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[10]、[11]。
9、光接收机的选用和输出电平的调试
光接收机内部电放大器的指标，实际上不属于光链路，而是属于电缆分配网络，因此它的输出电平和斜率必须和放大器一样设计和调试，也可用“有线电视放大器第三套输出电平设计算式”来设计。
光接收机首先要根据其用途来选择合适的类型和型号，然后是合理调试，当不进行输出电平设计时，一般可按下列方式调试。
前端和分前端的光接收机，要选用标称输出电平不高于96dB的“信号源型光接收机”，调试方法同前端和分前端的“前置放大器”，调输出电平为92dB左右，斜率0～2dB,使之以接近平坦的信号去驱动下面的光发射机。
用于与大片电缆网络联网的光接收机（例如上一级与村居的光缆联网），要选用标称输出电平不高于100dB“干线放大器型光接收机”，和干线放大器一样调试，调输出电平为96dB左右，斜率4dB。
用以驱动下面的干线放大器和用户放大器。
直接用于用户分配的光接收机，要选用标称输出电平为106dB左右的“用户放大器型光接收机”、光工作站，调输出电平为104dB左右，斜率6dB左右。
用于直接进行用户分配。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[12]、[13]
10、没有进行指标设计时放大器的调试方法
放大器的标称输出电平Sa、标称输入电平Sia、标称（净）增益G，是厂家在说明书中标定的参数值，也是放大器的典型运用参数，它们之间有如下的关系：
Sa＝Sia＋G（dB）
由于通常标称输入电平Sia＝72dB，因此：
Sa＝72＋G（dB）
因此，没有标示标称输出电平值的放大器，可以根据这个算式计算出来。
从这个算式可以看出，放大器的标称输出电平Sa愈高，它的增益愈高，不是质量愈好。
如果不进行有线电视系统的指标设计、不通过设计计算来确定放大器的工作电平，那么在系统中只在电缆分配网络的末端设置1级用户放大器的条件下，干线放大器的输出电平可以调在它的标称输出电平值，并使输出斜率为4dB左右；如果此时还有可能再调高放大器的输出电平约4dB，那么就说明已经留下调节贮备电平4dB左右。
如果要进行放大器工作状态的设计，用户放大器的输出电平应该预先设定为它的标称输出电平或略高1、2个dB，并使输出斜率为6dB左右，可以再通过改变输出斜率的大小来调整其失真指标，使之符合设计指标要求；如果不进行放大器工作状态的设计，用户放大器的输出电平就按照它的标称输出电平或略高1、2个dB来调试，并使输出斜率为6dB左右。
用户放大器的输出电平不允许在大范围内选择，尤其不能低电平运用，以免劣化载噪比指标和降低分配效率。
因此当用户数小于用户放大器的负载能力时，输出电平照样要调为和常规一样高，多余信号用负载电阻吸收。
由于用户放大器输出电平高、失真指标占用系数大，在当前多级光缆联网的系统下，电缆分配部分容许占用的指标很有限，不容许它多级串联设置，通常只能限用一级。
凡是已经设置“用户放大器型光接收机”的地方，其下面就不能再设置用户放大器，如果需要继续用放大器延伸信号，只能设置与干线放大器相当的放大器，按干线放大器的方式调试。
无论是按照“放大器第三套输出电平设计算式”设计出的输出电平、斜率来调试放大器，还是根据放大器的“标称输出电平”来调试放大器，放大器的载噪比指标都能符合系统的要求，所以调试或者设计时没有必要再顾及放大器的输入电平Si，更没有必要为输入电平Si定下具体数值或选择范围！
实际上即使定下也没有多大用处，因为在调试现场无法对输入电平Si进行单独调试和直接检测。
详情可见笔者发表的论文：
参考文献[5]、[14]、[15]。
参考文献：
[1]林挺逵.系统指标占用系数分析法在有线电视网络上的应用（J）.中国有线电视.1999，（4）：
P9
[2]林挺逵.新“K法表”及使用说明（J）.中国有线电视.2005，（5）：
P428
[3]林挺逵.有线电视放大器的输入电平和输入口电平（J）.中国有线电视.2002，（21）：
P15
[4]林挺逵.有线电视放大器各种工作方式的电平曲线和质量指标（J）.中国有线电视.2002，（19）：
P19
[5]林挺逵.有线电视放大器的最大输出电平和标称输出电平（J）.中国有线电视.2007，（14）：
P1333
[6]林挺逵.有线电视干线放大器最大可串联级数的设计计算（J）.中国有线电视.2000，（11）：
P20
[7]林挺逵.有线电视放大器第三套输出电平设计算式（J）.中国有线电视.2008，
（1）：
P24
[8]林挺逵、周岩.有线电视放大器调试参数和质量指标的计算（J）.中国有线电视.2007，
（2）：
P138
[9]林挺逵.从前级起算的放大器调试参数计算式的推导和分析（J）.中国有线电视.2007，（9/10）：
P871
[10]林挺逵.各类光发射机调试方法和光链路质量指标核算（J）.中国有线电视.2005，（19/20）：
P1908
[11]林挺逵.激光器的调制度和激励电平计算式的推导和应用（J）.中国有线电视.2008，（7）：
P683
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