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CATV光纜設(shè)計(jì)
摘要：CATV光纜方案，經(jīng)驗(yàn)及修正公式關(guān)鍵詞：CATV，光纜，電平，頻道
一、設(shè)計(jì)范例
1.引言：
1.1自九十年代以來(lái)，伴隨材料及通信技術(shù)的進(jìn)步，光纜技術(shù)已逐漸深入各應(yīng)用階層。
由二維拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，光纖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由早先的星型及樹型結(jié)構(gòu)已逐漸進(jìn)入二維的雙拓?fù)洵h(huán)境，下圖為四終端光纖結(jié)構(gòu)。
1.1星型
圖中虛線為線型設(shè)計(jì)
實(shí)線為樹型設(shè)計(jì)
虛實(shí)線為雙拓?fù)洵h(huán)境C實(shí)際中L1+L3>L1+L2&L1+L3>L2+L3
1.2光纖經(jīng)其低損耗，高保真在目前得到廣泛應(yīng)用，關(guān)于其保真度及帶寬影響問(wèn)題，本文不予論述。
二、估算公式：
2.1以下公式是基于工作環(huán)境考慮，且設(shè)定光纜帶≥900MHz，低頻響應(yīng)為≥30Db，級(jí)間損耗為≤3Db，8MHz間隔為0.12MHz，以下僅關(guān)于單點(diǎn)進(jìn)行討論。
2.2有關(guān)估算公式
2.2.1分系統(tǒng)與總系統(tǒng)指標(biāo)之間的關(guān)系[5]
設(shè)某系統(tǒng)由兩部分組成，各指標(biāo)下標(biāo)以1、2區(qū)分，則總的指標(biāo)為：
(1)
(2)
(3)
其中(1)式為功率迭加，(2)式為電壓迭回，(3)式介于兩者之間。對(duì)于(3)式有的文獻(xiàn)也有用功率迭加的[6]。
2.2.2多頻道系統(tǒng)中額道和實(shí)際頻道下指標(biāo)之間的換算
有的設(shè)備已知額定頻道數(shù)下的指標(biāo)，但實(shí)際使用頻道并沒(méi)有這么多，這時(shí)可根據(jù)下面兩種情況進(jìn)行換算：
(1)光發(fā)射機(jī)每頻道輸入射頻電子不變
設(shè)額定頻道數(shù)為N，實(shí)際頻道數(shù)為N'，N'<N，這時(shí)N頻道下的光調(diào)制度OMI[1]車N'頻道下的光調(diào)制度OMI'，顯著有OMI'<OMI，則有：
(4)
(5)
(6)
其中帶“”的對(duì)應(yīng)實(shí)際頻道數(shù)N'下的指標(biāo)。
(2)光調(diào)制度保持不度，實(shí)際頻道N'下每頻道輸入電平上升
同理有：
(7)
(8)
(9)
2.2.3NTSC制轉(zhuǎn)為PAL制，C/N要下降
圖4為美國(guó)制式NTSC-M和中國(guó)制成PAL-D的頻道，設(shè)圖像載頻處坐標(biāo)為0，橫坐標(biāo)下虛線上方的數(shù)字對(duì)應(yīng)NTSC制，虛線下方的數(shù)字對(duì)應(yīng)PAL制。由圖4可知，NTSC制圖像帶寬為4MHz，PAL制圖像帶寬為5.75MHz，這是殘留邊帶(VSB)的原因。據(jù)此，進(jìn)口端機(jī)在NTSC制下給出的C/N指標(biāo)換算成PAL制下的C/N指標(biāo)時(shí)應(yīng)減少：。
圖象載頻伴音載頻
圖4兩種TV制式頻譜
2.3光纜CATV系統(tǒng)設(shè)計(jì)例
2.3.1系統(tǒng)要求
離前端三點(diǎn)距離分別為12km、11.5km和15km，如圖5所示：
圖5一發(fā)三收距離示意
要求C/N=50dB,CTB=65dB，CSO=60dB,頻道數(shù)遠(yuǎn)期20個(gè)，均為PAL制。
2.3.2設(shè)定估算標(biāo)準(zhǔn)
(1)單模光纖損耗≤0.35dB/個(gè)。熔接頭損耗計(jì)入后為0.4dB/km。
(2)光連接器損耗0.5dB/個(gè)，光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)各有一個(gè)光連接器。
(3)光耦合器插入損耗0.5Db。
(4)光接收機(jī)輸入光功能：為保證中夠的C/N，這里取一2dBm，通常范圍一4～一dBm，視具體要求及可選擇的光端機(jī)而定。
2.3.3從接收端向發(fā)射端倒算光發(fā)射機(jī)功率
如前所述，以星形網(wǎng)為例進(jìn)行設(shè)計(jì)，發(fā)纜芯數(shù)以每接收端四芯計(jì)算，主要為今后信息高速公路或?qū)拵Ч饫w綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)(包括數(shù)據(jù)、語(yǔ)音)所預(yù)留。圖6系從圖5演變而來(lái)，以表示星形網(wǎng)。
(1)R1對(duì)A1點(diǎn)光功率的要求P：
P1=-2dBm+0.4×12+0.5=3.3dBm=2.14mW
(2)R2對(duì)A2點(diǎn)光功率要求P2
P2=-2dBm+0.4×11.5+0.5=3.1dBm=2.04mW
(3)R3對(duì)A3點(diǎn)光功率的要求P3
P3=-2dBm+0.4×15+0.5=4.5dBm=2.82mW
圖6一發(fā)三收星形網(wǎng)
(4)光耦合器分光比
1、P1+P2+P3總光功率P
P=2.14+2.04+2.82=7.0mW=8.45dBb
2、分光比
分光比＝
3、分光比對(duì)應(yīng)的損耗
101g0.31≈-5.09dB，取5.1dB
101g0.29≈-5.38dB，取5.4dB
101g0.4≈-3.98dB，取4.0dB
(5)光發(fā)射機(jī)功率估算
1、計(jì)入光耦合器插入損耗的功率
8.45dBm+0.5=8.95dBm
2、計(jì)入光發(fā)射機(jī)上光連接器的損耗
8.95dBm+0.5=9.45dBm=8.8mW
3、光發(fā)射機(jī)標(biāo)稱光功率Pr
Pr取系列值10mW
2.3.4各鏈路總損耗驗(yàn)算，從而確定光損耗預(yù)算dB值
(1)TR1路損耗L'1和總耗損L1
L'1=0.4×12=4.8dB
L1=4.8+5.1+0.5=10.4dB
(2)TR2路損耗L'2和總損耗L2
L'2=0.4×11.5=4.6dB
L2=4.6+5.4+0.5=10.5dB
(3)TR3路損耗L'3和總損耗L3
L'3=0.4×15=6.0dB
L3=6.0+4.0+0.5=10.5dB
確定光損耗預(yù)算
(4)上述三路損耗可取為11dB(或者12dB)，若取12dB的話，即留了系統(tǒng)余量1dB。
2.3.5選擇光發(fā)射機(jī)和接收機(jī)
按前面介紹的兩類進(jìn)口端機(jī)，初步選定Ortel公司10360B/10460A組合，其指標(biāo)在60個(gè)PAL頻道下，C/N=52dB，CTB=65dB,CSO=60dB;對(duì)12dB光預(yù)計(jì)損耗功率為10mW。由于鏈路損耗均<12dB，所以上述設(shè)計(jì)能滿足遠(yuǎn)期59個(gè)PAL頻道要求。
2.3.6計(jì)算實(shí)際頻道數(shù)下的指標(biāo)
近期實(shí)際頻道數(shù)N'=20，所選端機(jī)額定頻道數(shù)N=60，假定目前頻道數(shù)不足的情況下光發(fā)射機(jī)每頻道輸入射頻電平與額定頻道數(shù)時(shí)一樣，則有實(shí)際頻道數(shù)下各指標(biāo)值為：
1、C/N'
由(4)式，C/N'=C/N=52dB>50dB
2、CTB'
由(5)式，
3、CSO
由(6)式,
2.3.7光纜芯數(shù)的確定
中已提及，光纜芯數(shù)以每接收端四芯計(jì)算，則參見5,R2R3段為四芯光纜3.5km，PR1段亦為四芯光纜4km，合計(jì)四芯光纜7.5km；PR2段為八芯光纜3.5km。TP段為十二芯光纜8km。
結(jié)束語(yǔ)
光纜CATV技術(shù)國(guó)外是在80年代末，90年代初才逐步商業(yè)化的，國(guó)內(nèi)是在90年代初起步的。這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，主要?dú)w功于寬頻帶、大功率、高線性光電器件的出現(xiàn)，當(dāng)然這里仍然指與現(xiàn)行電纜CATV兼容的AM光纜系統(tǒng)。有關(guān)資料或教材也很少，本文只是我們近年來(lái)在此項(xiàng)技術(shù)推廣中的一些經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，尚有不足之處，敬請(qǐng)指正。
參考文獻(xiàn)
1王家詒等，300MHzCATV信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，光通信研究，1992.3，P14～22
2王家詒等，CATV光纜傳輸系統(tǒng)中的幾個(gè)主要問(wèn)題，光通信研究，1993.2P43～48
3黃吳明，有線電視技術(shù)，北京廣播學(xué)院出版社，1991
4周慶衍，有線電視系統(tǒng)中的非線性失真，世界有線電視信息，1995.2(3)，P26～38
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