有線電視三大技術(shù)指標(biāo)詳解

一個有線電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的好壞，我們通常都用載噪比（C/N）、組合三次差拍比（CTB）、組合二次差拍比（CSO）進(jìn)行衡量。國家廣電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（GY/7 106-1999）規(guī)定：有線電視系統(tǒng)的載噪比≥43db、組合三次差拍比≥54db、組合二次差拍比≥54db。那末這三大指標(biāo)的含義是什么？在這里向大家逐一介紹。

一、載噪比

定義：在系統(tǒng)的指定點(diǎn)，圖象或伴音載波電平與噪波電平之比（用db表示）。

噪聲是一切干擾信號的泛指，它的存在影響著有用信號的清晰度。在有線電視系統(tǒng)中的噪聲主要是熱噪聲。在日常，我們打開電視機(jī)，不輸入任何信號，我們會看到屏幕上布滿了無規(guī)則的黑白點(diǎn)，即所謂的“雪花”點(diǎn)，這些“雪花”點(diǎn)就是噪聲在電視屏幕上的反映。

有線電視的噪聲主要是由熱噪聲和散粒噪聲所組成。熱噪聲主要是由導(dǎo)電體內(nèi)部的自由電子無規(guī)則的熱運(yùn)動所產(chǎn)生的，噪聲功率的大少和工作頻率、工作帶寬、工作溫度有關(guān)，我國電視制式的視頻帶寬是5.75MHZ，在常溫下所產(chǎn)生的噪聲功率是2.4dbμV。散粒噪聲則是由放大器等有源器件內(nèi)的半導(dǎo)體所產(chǎn)生的。這些噪聲不論有無信號，它總是存在并具有起伏特性。在圖象上表現(xiàn)為“雪花”干擾，是難以抑制的。圖象的清晰度將隨著噪聲電平的增加而下降，為了衡量CATV系統(tǒng)的接收質(zhì)量，所以用載噪比來定量描述它。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：C/N=10*lg（載波功率/噪聲功率），單位是db。

在CATV系統(tǒng)中，用戶端的功率是前端的熱噪聲加網(wǎng)絡(luò)中所有串接的放大器自身所產(chǎn)生的噪聲之和，放大器是一個有源器件，其內(nèi)部是由晶體管、電阻等電子器件組成，所以每個放大器自身也必會產(chǎn)生噪聲，放大器在對信號進(jìn)行放大的同時也將噪聲疊加到輸出端，這樣，輸出端的信號載噪比必然比輸入端的信號載噪比低。為此，我們就用輸入載噪比和輸出載噪比的比值來衡量放大器的噪聲指標(biāo)，定義為噪聲系數(shù)，用F來表示，這個系數(shù)通常都由生產(chǎn)廠家提供。

根據(jù)以上所述，一條由多個放大器串接而成的CATV電纜網(wǎng)絡(luò)，后一級放大器的輸入載噪比肯定比前一級放大器輸入載噪比低，這就是為什么在有些CATV系統(tǒng)中，為保證載噪比的指標(biāo)，越后級的放大器的輸入電平要求就越高的原因。多級同一型號放大器串接鏈路載噪比的計算公式是：

C/N=Vi-F-10lgn-2.4 （db）? Vi為輸入電平；F為放大器的噪聲系數(shù)；n是串接的放大器級數(shù)；2.4是常溫下的熱噪聲功率。

二、CATV系統(tǒng)的非線性失真

在整個CATV網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，使用了大量的有源器件，如電纜放大器、光收發(fā)機(jī)等，這些有源器件都會產(chǎn)生非線性失真，這些非線性失真的結(jié)果會在系統(tǒng)上產(chǎn)生很多新的頻率分量，稱之為產(chǎn)物。如果這些產(chǎn)物落在播出頻道帶內(nèi)，就會對這些頻道的圖象產(chǎn)生干擾，如圖象拉絲、網(wǎng)紋干擾、“雨刷”干擾、“串象”等，根據(jù)對圖象的干擾表現(xiàn)方式，非線性失真可分為交擾調(diào)制干擾（又稱交調(diào)失真）和相互調(diào)制干擾（又稱互調(diào)失真）兩類。

所謂交擾調(diào)制干擾是當(dāng)CATV系統(tǒng)同時傳送兩個載頻不同的調(diào)幅波時，通過系統(tǒng)的有源器件會使這兩個射頻信號相互作用而使電視機(jī)通帶內(nèi)的有用信號受到通帶外的干擾信號的調(diào)制而形成的干擾。其特點(diǎn)是：1、當(dāng)收到有用信號時，才出現(xiàn)干擾，有用信號消失則干擾信號也消失。2、干擾信號遠(yuǎn)大于有用信號時，會造成“阻塞”（此時電視機(jī)看不到任何圖象）。3、干擾頻率與信號頻率的間隔可以是任意的。4、只有調(diào)幅信號才會產(chǎn)生交調(diào)干擾。5、當(dāng)兩個以上的輸入信號之一的幅度大到足以使放大器工作到飽和狀態(tài)時就可能產(chǎn)生交調(diào)干擾。所以，交調(diào)干擾的大小，反映了放大器處理信號的線性能力（即放大器的動態(tài)范圍）。

所謂相互干擾或相互調(diào)制，是由兩個以上的頻率成分差拍（加或減）后產(chǎn)生新的頻率分量，這些新的頻率分量和任一輸入信號的頻率都不同，但當(dāng)它落在某一輸入信號的頻帶中間就會形成相互干擾。相互干擾在圖象上表現(xiàn)為一種網(wǎng)紋干擾?；フ{(diào)干擾和交調(diào)干擾一般是同時發(fā)生的。

任何一個有非線性失真的設(shè)備（如放大器），在正常的使用情況下，它的輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系可用下式近似表示：

U0=K1Ui+K2Ui2+K3Ui3? 其中K2Ui2稱為二階項，K3Ui3稱為三次項。

上式中U0是輸出電壓，Ui是輸入電壓?，F(xiàn)在假設(shè)有兩個信號A和B同時輸入，那末輸入信號的表達(dá)式：Ui=ACOSω1t+BCOSω2t

輸出電壓：U0=K1(ACOSω1t+BCOSω2t)+k2(ACOSω1t+BCOSω2t)2+K3(ACOSω1t+BCOSω2t)3

上式的第一項是我們需要的信號，它將輸入信號Ui放大了K1倍。第三項（叫三階項）K3(ACOSω1t+BCOSω2t)3展開如下：

=K3(A3COS3ω1t+B3COS3ω2t+3AB2COS2ω2tCOSω1t+3A2BCOS2ω1tCOSω2t)

=K3[3/4A3COSω1t+3/4B3COSω2t

+A3/4COS3ω1t+B3/4COS3ω2t

+3/4A2BCOS(2ω1±ω2)t+3/4AB2COS(2ω2±ω1)t

+3/2AB2COSω1t+3/2A2BCOSω2t]

在上式中，含有COS3ω1t和COS3ω2t的項是三次諧波項，稱為三次諧波產(chǎn)物。含有（2ω1±ω2）和（2ω2±ω1）的項是差拍項，稱為三次差拍產(chǎn)物。這些項都有可能落入正常頻道之中形成互調(diào)干擾，所以，我們將式中的這些諧波項和差拍項所產(chǎn)生的頻率分量落入到正常頻道中的那部分產(chǎn)物稱為三階互調(diào)產(chǎn)物，這三種產(chǎn)物之和我們稱為組合三次差拍，簡稱CTB。

??? 式中的最后兩項的頻率仍然是基本頻率，而不是新產(chǎn)生的頻率，所以不屬于互調(diào)，但是它們的幅度上不但有本頻道的電視信號，而且有其它頻道的電視信號。如K3*3/2AB2COSω1t項，它是A頻道的基本頻率ω1，所以在收看A頻道時肯定能收到這一項的產(chǎn)物。但是它的幅度上存在B2項，因此出現(xiàn)了B頻道信號，造成兩個圖象同時出現(xiàn)在屏幕上的串象現(xiàn)象。所以這兩項為交擾調(diào)制干擾項。

CTB產(chǎn)物的分布是這樣的，落入工作頻道內(nèi)的CTB產(chǎn)物中的大部分，一般群集在某一兩個特定的頻率上，在這兩個頻率上可以群集幾十、幾百甚至上千個失真產(chǎn)物。這個特定的頻率我們稱為CTB的主要群集點(diǎn)頻率。在相鄰等間隔的那些頻道（如DS6—DS12、Z1—Z37）中，圖像載頻就是這些頻道CTB產(chǎn)物的主要群集點(diǎn)頻率，在圖像載頻上群集的CTB數(shù)量，中間頻道最多，隨著頻道的升高或降低，都逐漸減少，呈對稱或接近對稱。

在DS1—DS3和DS4、DS5中，CTB的數(shù)量較少，分布較為分散。在DS13—DS22中（550MHZ系統(tǒng)），CTB產(chǎn)物主要部分集中在圖像載頻和+1MHZ兩處，這兩個頻率都是CTB的主要群集點(diǎn)頻率。隨著頻道的升高，圖像載頻上CTB產(chǎn)物數(shù)量是先增加后減少，中間最多，兩頭減少呈對稱。在+1MHZ處，則是逐漸減少的。

二階項：K2（ACOSω1t+BCOSω2t）2將此式展開

=K2[A2/2+B2/2+A2/2COS2ω1t+B2/2COS2ω2t+ABCOS(ω1±ω2)t]

式中A2/2、B2/2是直流項（低頻項），可通過電容去濾除，第三、第四項是二次諧波項（稱二次諧波產(chǎn)物），第五、六項是差拍項（稱差拍產(chǎn)物），總的來看，后面四項都是新產(chǎn)生的頻率項，只要它們落入正常頻道之內(nèi)就形成互調(diào)干擾。我們將這些頻率分量稱為二階互調(diào)產(chǎn)物，把這三種產(chǎn)物的總和通稱為組合二階失真，簡稱CSO。

?在550MHZ系統(tǒng)中CSO的分布是：CSO產(chǎn)物只有49.5%落在系統(tǒng)各個工作頻道內(nèi)，比CTB少得多。在相鄰等間隔的那些頻道（DS6—DS12，Z1—Z37）中，CSO主要分布在離圖像載頻-0.25MHZ和+0.25MHZ處；在DS1—DS3中，每個頻道的CSO總數(shù)較少，且大多分布在離圖像載頻較遠(yuǎn)的頻率上。在DS4和DS5這兩個頻道中，+2.75MHZ是整個系統(tǒng)中CSO分布數(shù)量最多的群集點(diǎn)。DS13—DS22中，CSO相當(dāng)集中地分布在+1.25MHZ處，其數(shù)量隨頻道的升高而增加。

現(xiàn)在有線電視系統(tǒng)中采用了推挽式放大器，使得二階失真大大降低，人們的注意力都集中到CTB上。

綜上所述，交調(diào)是由三階失真CTB產(chǎn)生的，互調(diào)在二階CSO和三階CTB失真都能產(chǎn)生。為了定量分析這些失真對系統(tǒng)的影響，引入了組合三次差拍比C/CTB和組合二次差拍比C/CSO兩個參數(shù)。

①、組合三次差拍比：它為載波電平和CTB電平的比

?C/CTB=20lg（載波電平/CTB電平） 單位是：db

CATV電纜網(wǎng)C/CTB大少與放大器的選料、放大器的輸出電平、放大器串接級數(shù)及工作頻道數(shù)有關(guān)。

在CATV電纜網(wǎng)中，每個放大器都要產(chǎn)生CTB失真。隨著信號往后

逐級傳輸（即放大器的級聯(lián)數(shù)增加）CTB將逐步積累，C/CTB則逐步變壞，它與放大器串接級數(shù)n是20lgn的關(guān)系，即如果串接的放大器為n個，那么C/CTB指標(biāo)將下降20lgn（db）。

C/CTB與所傳輸?shù)念l道數(shù)是20lg(M/m)的關(guān)系，M是系統(tǒng)傳輸?shù)淖畲箢l道數(shù)，m是實(shí)際工作的頻道數(shù)。即傳輸?shù)念l道數(shù)越少則C/CTB指標(biāo)越高。

C/CTB與放大器的輸出電平關(guān)系是，放大器的輸出電平（每個頻道電平）若降低1db，則C/CTB指標(biāo)將改善2db。

在習(xí)慣上，我們常說的CTB就是指C/CTB指標(biāo)。

②、組合二次差拍比：它是載波電平與CSO電平的比

C/CSO=20lg（載波電平/CSO電平）單位為：db

在CATV電纜傳輸網(wǎng)中C/CSO的特點(diǎn)與C/CTB相同。C/CSO與放大器的輸出電平關(guān)系是：每個頻道電平提高1db，C/CSO指標(biāo)將變壞1db。

C/CSO與放大器串接數(shù)n的關(guān)系是10lgn(db)。

C/CSO與所傳輸?shù)念l道數(shù)是10lg(M/m)的關(guān)系（其中M是系統(tǒng)傳送的最大頻道數(shù)，m是實(shí)際傳送的頻道數(shù)），即傳輸?shù)念l道數(shù)越少C/CSO指標(biāo)越高。在習(xí)慣上，我們常說的CSO就是指C/CSO指標(biāo)。