有线电视放大器载噪比CN计算式.docx
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有线电视放大器载噪比CN计算式
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”(见附表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。
说明:
①改进算法的理由:
第一,传统的计算式是:
C/N=Si-NF-2.4(Si—输入电平,NF—噪声系数)。
实际上算式中的放大器输入电平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计算得出,因此改进算式如前。
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指标就降低fdB,这点必须计算进去。
第三,避免使用对数和指数幂计算式。
2、复合三次差拍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”(见附表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。
说明:
①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指标就提高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。
3、关于交扰调制比CM指标计算式
交调比CM指标(和放大器的最大输出电平Somax)只在系统频道数10个左右(20个以下)、系统中没有光链路时才用得到的设计参数。
因此现在都不用它了,这里不作介绍。
4、复合二次差拍CSO设计算式
①单台放大器CSO单
CSO单=CSO104+2(104-So)+f/2
其他和前面复合三次差拍CTB计算式基本相同,而且不常用,这里从略。
5、放大器再大可串联级数计算式
系统的总指标1,减去前端占用的指标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,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)
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:
①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,不可能分别进行单独的调试,而且放大器的输入电平通常是无法直接测量的,因此这样设计出来的数据很难在实际中调试,必须改进。
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指标就提高fdB,C/N指标降低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。
②光接收机的输出电平和斜率必须和放大器一样设计,可用这套算式设计。
7、放大器调试参数计算式
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:
(百米)
S百米=(G-LAT)/L百米(百米)
⑤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)(最常用算式!
!
算式推导见文末说明)
式中:
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。
详见下图。
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为放大器要达到的输出电平,fo为放大器要达到的输出斜率。
8、光发射机输入电平的确定
①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。
②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,通常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。
9、关于放大器的标称工作电平
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)
说明放大器的标称输出电平Sa愈高,它的增益也愈高(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,那么在系统中只设置1级用户放大器的条件下,放大器的输出电平可以调在它的标称输出电平值(或略低、略高1、2个dB),此时放大器的输入电平也必然合适了;如果此时还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。
10、数字系统或模数混传系统各器件工作电平的确定
由于当前有线电视系统各器件工作状态的设计算式和设计原始参数,都是模拟电视的数据,因此必须先按照模拟电视满载条件设计各器件的工作电平,然后根据系统中模拟电视和数字电视频道总数的多少,将数字频道的电平降低0~10dB。
当数字电视频道数(节目套数)在80~180套之间时,模、数电平差可在6~10dB之间选取(注意:
这仅仅是一个正在讨论的参考数值,还没有找到确切的依据!
)。
模、数电平差应在总前端模数信号混合时定下来,此后在光发射机、接收机和放大器中不能再改变。
因此系统电平调试时,只需将模拟信号电平按设计值调准确,数字信号电平会自然符合要求。
数字信号的电平必须用数字场强仪(分析仪)才能测出来。
同一个模数混合信号,用不同品牌的模拟信号场强仪、频谱仪测出的模、数电平差各不相同,差距很大,不可能用一个统一的换算公式换算出数字信号的准确电平值。
附件1
KC/N表C/N—K值速查表(按C/N=44-10lgK推算)
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
C/N
47
47.1
47.2
47.3
47.4
47.5
47.6
47.7
47.8
47.9
K
0.501
0.490
0.479
0.468
0.457
0.447
0.437
0.427
0.417
0.407
C/N
48
48.1
48.2
48.3
48.4
48.5
48.6
48.7
48.8
48.9
K
0.398
0.389
0.380
0.372
0.363
0.355
0.347
0.339
0.331
0.324
C/N
49
49.1
49.2
49.3
49.4
49.5
49.6
49.7
49.8
49.9
K
0.316
0.309
0.302
0.295
0.288
0.282
0.275
0.269
0.263
0.257
C/N
50
50.1
50.2
50.3
50.4
50.5
50.6
50.7
50.8
50.9
K
0.251
0.245
0.240
0.234
0.229
0.224
0.219
0.214
0.209
0.204
C/N
51
51.1
51.2
51.3
51.4
51.5
51.6
51.7
51.8
51.9
K
0.200
0.195
0.191
0.186
0.182
0.178
0.174
0.170
0.166
0.162
C/N
52
52.1
52.2
52.3
52.4
52.5
52.6
52.7
52.8
52.9
K
0.158
0.155
0.151
0.148
0.145
0.141
0.138
0.135
0.132
0.129
C/N
53
53.1
53.2
53.3
53.4
53.5
53.6
53.7
53.8
53.9
K
0.126
0.123
0.120
0.117
0.115
0.112
0.110
0.107
0.105
0.102
查KC/N表时,当表内没有欲查指标值时,可将欲查指标值加上(或减去)10dB的n倍再查表,然后将所得K值的小数点向右(或向左)移n位。
例如查41.8dB的KC/N值时,可加上10dB查51.8dB,得0.166,然后将小数点向右移1位,得出结果41.8dB的KC/N值为1.66;又例如查72.5dB的KC/N值时,可减去20dB查52.5dB,得0.141,然后将小数点向左移2位,得出结果72.5dB的KC/N值为0.00141;反之,查KC/N=0.00141的dB值,先将小数点向右移2位,查0.141为52.5dB,然后加上20得出结果是72.5dB。
附件2
K20表CTB—K值速查表(按CTB=5-20lgK推算)
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
CTB
58
58.1
58.2
58.3
58.4
58.5
58.6
58.7
58.8
58.9
K
0.708
0.700
0.692
0.684
0.676
0.668
0.661
0.653
0.646
0.638
CTB
59
59.1
59.2
59.3
59.4
59.5
59.6
59.7
59.8
59.9
K
0.631
0.624
0.617
0.610
0.603
0.596
0.589
0.582
0.575
0.569
CTB
60
60.1
60.2
60.3
60.4
60.5
60.6
60.7
60.8
60.9
K
0.562
0.556
0.550
0.543
0.537
0.530
0.525
0.519
0.513
0.507
CTB
61
61.1
61.2
61.3
61.4
61.5
61.6
61.7
61.8
61.9
K
0.501
0.495
0.490
0.484
0.479
0.473
0.468
0.462
0.457
0.452
CTB
62
62.1
62.2
62.3
62.4
62.5
62.6
62.7
62.8
62.9
K
0.447
0.442
0.437
0.432
0.427
0.422
0.417
0.412
0.407
0.403
CTB
63
63.1
63.2
63.3
63.4
63.5
63.6
63.7
63.8
63.9
K
0.398
0.394
0.389
0.385
0.380
0.376
0.372
0.367
0.363
0.359
CTB
64
64.1
64.2
64.3
64.4
64.5
64.6
64.7
64.8
64.9
K
0.355
0.351
0.347
0.343
0.339
0.335
0.331
0.327
0.324
0.320
CTB
65
65.1
65.2
65.3
65.4
65.5
65.6
65.7
65.8
65.9
K
0.316
0.313
0.309
0.305
0.302
0.299
0.295
0.292
0.288
0.285
CTB
66
66.1
66.2
66.3
66.4
66.5
66.6
66.7
66.8
66.9
K
0.282
0.279
0.275
0.272
0.269
0.266
0.263
0.260
0.257
0.254
CTB
67
67.1
67.2
67.3
67.4
67.5
67.6
67.7
67.8
67.9
K
0.251
0.248
0.245
0.243
0.240
0.237
0.234
0.231
0.229
0.226
CTB
68
68.1
68.2
68.3
68.4
68.5
68.6
68.7
68.8
68.9
K
0.224
0.221
0.219
0.216
0.214
0.211
0.209
0.207
0.204
0.202
CTB
69
69.1
69.2
69.3
69.4
69.5
69.6
69.7
69.8
69.9
K
0.200
0.197
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CTB
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K
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K
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CTB
72
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72.6
72.7
72.8
72.9
K
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