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
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