住宅小区有线电视系统设计.docx

住宅小区有线电视系统设计课 程 设 计 任 务 书题 目 住宅小区有线电视系统设计 学院(部) 电子及控制工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 32040902 学生姓名 学 号 6 月 11 日至 6 月 17 日 共 1 周指导教师(签字) 孔丽 系 主 任(签字) 26 / 28目录一、设计任务书·······································1二、CATV系统设计方案概述·····························2三、前端系统设备的选择及设计··························41、前端设备初选·····································52、国家标准分配给各系统的指标·······················53、电缆性能参数各频道输出电平计算····················5 4、载噪比估算······································7四、光缆传输系统设备选择及设计························71、设光缆传输系统设备初选··························82、各种设备技术参数及选择依据······················8 3、光缆传输系统电平计算·····························9五、用户分配系统的设计·······························101、用户分配系统的分配形式··························102、用户分配系统设备初选·····························103、用户电平计算····································11六、温度变化对电平的影响······························15七、天线的防雷设计···································16参考文献·············································16一、设计任务书一、 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。4CATV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。1234567891016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；710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；CM46 dB 或CTB54 dB；用户电平6272dB。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CATV系统设计方案概述。前端各个频道电平计算、C/N计算。传输分配系统各主要点的电平计算（只计算系统下最低和最高工作频率的电平值）、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。温度变化对用户电平的影响（只计算最长户外电缆的影响）。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有线电视工程设计及新技术应用 科学出版社 20062有线电视工程设计、安装及调试 人民邮电出版社 20043. 有线电视实用技术及新技术 西安电子科技大学出版社 2010二、CATV系统设计方案概述 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用户用户用户用户分配器分配器混合器干线放大器开路信号解调器调制器卫星信号解调器调制器自办节目解调器调制器图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20 dB。(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75。（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75终端电阻。三、前端系统设备的选择及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。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:6频道：V4LH5T 8频道：V8LH12T10频道：V10LH12T 19频道：U20LH17T35频道：U34LH20T 40频道：UQLH14T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：MIC-2000 混合器所选型号：HD16-1（无源）2、国家标准分配给各系统的指标项目系统名称比例dB值C/N前端系统7/1045.5C/N干线系统2/1051C/N分配系统1/1054CM干线系统4/1055CM分配系统6/1051.5IM干线系统4/1066IM分配系统6/1062.43、电缆性能参数及各频道输出电平计算前端系统电缆选用SYKV-75-9型纵孔电缆。天线的特征参数接收频道4810193540频率f MHZ77.25184.25200.25519.25687.25727.25接收场强E756578868272天线增益G6.88.511161710馈线衰减a 3.47 5.425.659.7211.1711.49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，1=C/f=3×108/77.25×106=3.88m馈线衰减常数为a= 3.47dB/100m La=20m×3.47dB/100m=0.694dB8频道载波频率为184.25MHz，2=C/f=3×108/184.25×106=1.63m馈线衰减常数为a= 5.42dB/100m La=20m×5.42dB/100m=1.084 dB10频道载波频率为200.25MHz，3=C/f=3×108/200.25×106=1.50m馈线衰减常数为a= 5.65 dB/100m La=20m×5.65dB/100m=1.13 dB19频道载波频率为519.25MHz，4=C/f=3×108/519.25×106=0.58m馈线衰减常数为a= 9.72dB/100m La=20m×9.72dB/100m=1.944 dB35频道载波频率为 687.25MHz，5=C/f=3×108/687.25×106=0.44m馈线衰减常数为a=11.17dB/100m La=20m×11.17dB/100m=2.234 dB40频道载波频率为 727.25MHz，6=c/f=3×108/727.25×106=0.41m馈线衰减常数为a=11.49dB/100m La=20m×11.49dB/100m=2.298 dB4频道接收场强 75dB    V4LH5T 天线增益：6.8dB4频道输出电平：U0=75+6.8+20lg3.88-La-18=74.88dB4频道载噪比：C/N=U0-F-2.4=77.17dB -7dB -2.4=67.77dB8频道接收场强 65dB   V8LH12T 天线增益：8.5dB8频道输出电平：U0=65+8.5+20lg1.63- La -18=50.17dB8频道载噪比：C/N=U0-F-2.4=59.08dB -7dB -2.4=49.68dB10频道接收场强 78dB    V10LH12T 天线增益：11dB10频道输出电平：U0=78+11+20lg1.50- La -18=73.39dB10频道载噪比：C/N=U0-F-2.4=78.83dB -7dB -2.4=69.43dB19频道接收场强 86dB U20LH17T 天线增益：16dB19频道输出电平：U0=86+16+20lg0.58- La -18=77.32 dB19频道载噪比：C/N=U0-F-2.4=78.09dB -7dB -2.4=68.69dB35频道接收场强 82dB U34LH20T天线增益：17dB35频道输出电平：U0=82+17+20 lg0.44- La -18=71.64dB35频道载噪比：C/N=U0-F-2.4=71.64dB -7dB -2.4=62.24dB40频道接收场强 72dB UQLH14T 天线增益：10dB40频道输出电平：U0=72+10+20 lg0.41- La -18=53.96dB40频道载噪比：C/N=U0-F-2.4=53.96dB -7dB -2.4=44.56dB4、载噪比估算由于C6D-V/D解调器的输入电平标称为5080 dB，所以在以上各频道的天线输出端均不需要加放大器,满足要求，可以选用。MIC-2000调制器频率范围为48-870MHz，满足要求，调制器载波输出电平为113dB,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=54.1dB n=17所以C/N总44dB（技术指标），满足要求。四、光缆传输系统的设备选择及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6km，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-OT-750 I光接收机：MIC-OR-750BR-2 光缆：GYTG-Z-12、各种设备技术参数及选择依据衰减器JZCK20I技术参数：频率范围：40860MHz 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115dB，而光发射机的最大输入电平为85dB，衰减量为37dB，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。光发射机MIC-OT-750 I技术参数：射频输入电平：电视78dB 数据 70dB带宽：47750MHz 波长:12901580nm光输出功率： 12mW（典型值）光接收机MIC-OR-750BR-2 光波长：12901580nm 频率范围：47750MHz 输出斜率：10dB（024dB可选）光功率输入范围：-63dB 射频输出电平：104dB 工作温度：-40+55光链路C/N表光功率/dBm +3 +2 +1 0 -1 C/N (dB) 54 53 52 51 50 电缆GYTG-Z-1：工作波长：13101550nm 应用：架空或管道 使用温度/：-30+50 光纤芯数：28 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（1）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。对于1310nm，光纤衰减系数=0.40dB/km，光纤长度D=6km，所以，光链路损耗Z=*D+0.5*2+0.1=0.40*6+0.5*2+0.1=3.50dB所以光发射机机的输出功率为3.50+3=6.50dB光发射机的输出功率P=4.47mW（2）衰减器计算前端输出的信号电平为115dB，而光发射机的最大输入电平为85dB，衰减量为37dB。进行两级衰减，衰减量为15dB，忽略电缆传输损耗。所以有光发射机输入电平值为：Ui=115-2×15=85dB85dB，满足要求。（3）光发射机参数整定及校验前端信号经衰减器衰减后输出电平为85dB，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4.47mW。（4）光接收机的参数整定由于前端信号已满足光发射机输入电平要求，根据C/N光链路表可知载噪比C/N=54dB。设定其输出电平为115dB,斜率为10dB，接收机射频输出电平为115（105）dB五、用户分配系统的设计分配网络设计内容：将小区分配系统的三分配器置于2号楼的一层，然后三路经楼放处理后分别到达2号、5号楼的一层和9号楼的七层，2号、5号楼的一层放一个三分配器将信号分别送给1、2、3和4、5、6号楼，并在一层放一个三分配器至每单元，每单元用6个2分支器供给用户。最后一路放在9号楼七层的放一四分配器，处理后分别于7七号至10号的各个楼放，在七层楼底加二分配器，处理后的信号分别送给16层，712层，每层用六分支器供给用户。由以上设计思路可知，此分配系统需要8个三分配器、4个两分配器、1个四分配器、108个两分支器、48个六分支器。1、用户分配系统的分配形式。用户分配系统采用分配-分支的分配形式，其分配结构图如下：2、用户分配系统设备初选1)二分支器选用HDC-172高隔离度分支器项目分支损耗标称值（dB）8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0 24.0 插入损耗（max）4.0 2.5 1.6 1.2 1.2 1.0 0.8 0.8 2)六分支器选用HDC-176高隔离度分支器项目分支损耗标称值(dB)14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 插入损耗（max）3.8 3.0 2.5 1.5 1.5 1.2 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0 3)楼内放大器MIC-72304）分配器四分配器YFP-408 插入损耗：7.2dB三分配器YFP-306 插入损耗：5.8dB二分配器YFP-204 插入损耗：3.8dB由于系统为邻频系统，频率范围为55550MHz，支线电缆采用SYWV-75-9电缆，其在信号频率高、低端的衰减量分别为7.73dB/100m和2.25dB/100m。从分支器到用户端采用SYWV-75-5电缆，其在信号频率高、低的衰减量分别为14.72dB/100m和4.40dB/100m，距离设为10m。光接收机射频输出电平为115（105）dB总分配器插入损耗为5.8dB其输出电平109.2（99.2）dB3、用户电平计算1) 一级三分配器距离各楼房距离项目2号楼5号楼9号楼距一级三分配器0m95m201m传输到2号楼的三分配器电平=109.2dB （99.2 dB）输出电平：109.2-5.8=103.4dB (99.2-5.8=93.4dB)传输到5号楼三分配器电平=109.2-7.73×0.95=101.9dB （99.2-0.95×2.25=97.1 dB）楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×0.95=5.2dB三分配器输出电平：101.9-5.8=96.1dB （97.1-5.2-5.8=86.1dB）传输到9号楼四分配器电平=109.2-7.73×2.01=93.7dB（99.2-2.01×2.25=94.7 dB）楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×2.01=11dB四分配器输出电平：93.7-7.2=86.5dB （94.7-7.2-11=76.5dB）2) 二级三分配器距离歌楼房的距离 项目 1号楼 2号楼 3号楼距二级三分配器 160m 0m 160m 项目 4号楼 5号楼 3号楼距二级三分配器 160m 0m 160m项目7号楼8号楼9号楼10号楼距二级四分配器220m110m0m110m传输到1号楼、3号楼三分配器电平=103.4-7.73×1.6=91.0dB (93.4-2.25×1.6=89.8)楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×1.60=5.48dB设置楼放输出电平为105 dB/95dB,即G=105-91=14 dB载噪比：C/N=91.0-7-2.4=81.6 dB>54 dB 符合要求传输到2号楼三分配器的电平=103.4dB （93.4dB）设置楼放输出电平为105 dB/95dB,即G=105-103.4=1.6 dB载噪比：C/N=103.4-7-2.4=94dB>54 dB 符合要求传输到4号楼、6号楼三分配器电平=96.1-7.73×1.6=83.7dB （86.1-2.25×1.6=82.5dB）楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×1.60=5.48dB设置楼放输出电平为105 dB/95dB,即G=105-83.7=21.3dB载噪比：C/N=83.7-7-2.4=74.3dB>54 dB 符合要求传输到5号楼三分配器电平=96.1dB （86.1dB）设置楼放输出电平为105 dB/95dB,即G=105-96.1=8.9dB载噪比：C/N=96.1-7-2.4=86.7dB>54 dB 符合要求传输到8号楼、10号楼两分配器电平=86.5-7.73×1.1=78.0dB（76.5-2.25×1.1=74.0dB）楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×1.1=6.0dB设置楼放输出电平为105 dB/95dB,即G=105-78.0=27.0dB载噪比：C/N=78.0-7-2.4=68.6dB>54 dB 符合要求传输到9号楼两分配器电平86.5dB（76.5）楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×0=0dB设置楼放输出电平为105 dB/95dB,即G=105-86.6=18.4dB载噪比：C/N=85.6-7-2.4=76.4dB>54 dB 符合要求传输到7号楼三分配器电平=86.5-7.73×2.2=69.5dB （76.5-2.25×2.2=61.6dB）楼房内设置均衡器的均衡量=（7.73-2.25）×2.2=12.1dB设置楼放输出电平为105 dB/95dB,即G=105-69.5=35.5dB载噪比：C/N=69.5-7-2.4=61.1dB>54 dB 符合要求3)1-6号楼各楼电平相同，电平计算如下： 层间距为3m，设分支器到用户距离为10m，单元分配器放置在 2 单元一层，分配器的输出端距离 1、3 单元 1 层分支器为 30m。为计算方便，在 2 单元的分配器及2单元 1 层分支 器之间留出 30m 电缆的裕量，所以单元分配器至每一单元的距离相等.分支器插入损耗0.8dB，分支损耗288不等中间单元：括号内为频率低端电平。本楼分配器输出电平=105-5.8=99.2 dB (95-5.8=89.2）三个单元电平计算如下： 一层分支器输入电平=99.2-0.3×7.73=96.88dB （89.2-0.3 ×2.25=88.53 dB）用户端口电平=96.88-24-0.1×14.72=71.41dB （88.53-24-0.1×4.4=64.09dB）二层分支器输入电平=96.88-0.8-0.03×7.73=95.85 dB （88.53-0.8-0.03×2.25=87.66dB）用户端口电平=95.85-24-0.1×14.72=70.38 dB （87.66-24-0.1×4.4=63.22dB）三层分支器输入电平=95.85-0.8-0.03×7.73=94.82 dB （87.66-0.8-0.03×2.25=86.79dB） 用户端口电平=95.82-24-0.1×14.72=70.35dB （87.66-24-0.1×4.4=63.22dB） 四层分支器输入电平=94.82-0.8-0.03×7.73=93.79dB （87.66-0.8-0.03×2.25=86.79 dB） 用户端口电平=93.79-22-0.1×14.72=70.32dB （86.79-22-0.1×4.4=64.35dB） 五层分支器输入电平=93.79-0.8-0.03×7.73=92.76 dB （86.79-0.8-0.03×2.25=85.92 dB） 用户端口电平=92.76-22-0.1×14.72=69.30dB （85.92-22-0.1×4.4=63.48dB） 六层分支器输入电平=92.76-0.8-0.03×7.73=91.73 dB （85.92-0.8-0.03×2.25=85.05dB） 用户端口电平=91.73-20-0.15×1.72=70.26dB （85.92-20-0.1×4.4=65.48 dB） 4)710号楼各楼电平相同，电平计算如下本楼分配器输出电平=105-3.8=101.2 dB (105-3.8=91.2）将二分配器放于七层底部，各层分支器放于楼顶，则五层七层相对六层对称，其他楼层同理,分支器到用户距离为10m.六层分支器输入电平=106.2dB（96.2dB） 用户端口电平=101.2-28-0.1×14.72=71.73dB （91.2-28-0.1×4.4=62.76 dB） 五、七层分支器输入电平=101.2-1-0.03×7.73=99.97 dB （91.2-1-0.03×2.25=90.13 dB）用户端口电平=99.97-27-0.1×14.72=70.50 dB （90.13-27-0.1×4.4=62.69dB）四、八层分支器输入电平=99.97-1-0.03×7.73=98.74 dB （90.13-1-0.03×2.25=89.06 dB）用户端口电平=98.74-26-0.1×14.72=71.27 dB （89.06-26-0.1×4.4=62.62dB）三、九层分支器输入电平=98.74-1.2-0.03×7.73=97.31dB （90.13-1.2-0.03×2.25=88.86 dB）用户端口电平=97.31-24-0.1×14.72=71.84 dB （88.86-24-0.1×4.4=64.42dB）二、十层分支器输入电平=97.31-1.2-0.03×7.73=95.88 dB （88.86-12-0.03×2.25=87.56 dB）用户端口电平=95.88-24-0.1×14.72=70.41dB （87.56-24-0.1×4.4=63.12dB）一、十一层分支器输入电平=95.88-1.2-0.03×7.73=94.45 dB （87.56-1.2-0.03×2.25=86.29dB）用户端口电平=94.45-22-0.1×14.72=70.98dB （86.29-22-0.1×4.4=63.85dB）十二层分支器输入电平=94.45-1.5-0.03×7.73=92.71 dB （86.29-1.5-0.03×2.25=84.72dB）用户端口电平=92.71-20-0.1×14.72=71.24dB （84.72-20-0.1×4.4=64.28 dB）由上述计算可知，对于临频系统用户端口电平在6272dB以内，符合设计要求。六、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2级四分配器到7#距离220m，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=2.20×7.73=17.0dB，a=L×Kt×T=17.0×0.2%×30= 1.02 dB考虑温度影响后的载噪比C/Nt=C/N-a=63.84-1.02=62.82 dB >54 dB综上所述，温度在±30变化时，系统指标仍符合设计要求。七、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及前端的接地端分开，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及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，方可及前端设备相连,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参考文献 1有线电视工程设计及新技术应用 科学出版社 20062有线电视工程设计、安装及调试 人民邮电出版社 20043. 有线电视实用技术及新技术 西安电子科技大学出版社 20104.有线电视工程设计及新技术应用 科学出版社5.有线电视工程设计、安装及调试 人民邮电出版社