有線(xiàn)電視三大技術(shù)指標詳解

有線(xiàn)電視三大技術(shù)指標詳解

一個(gè)有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò )系統性能的好壞，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)標準（GY/7 106-1999）規定：有線(xiàn)電視系統的載噪比≥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(zhù)有用信號的清晰度。在有線(xiàn)電視系統中的噪聲主要是熱噪聲。在日常，我們打開(kāi)電視機，不輸入任何信號，我們會(huì )看到屏幕上布滿(mǎn)了無(wú)規則的黑白點(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(xiàn)電視的噪聲主要是由熱噪聲和散粒噪聲所組成。熱噪聲主要是由導電體內部的自由電子無(wú)規則的熱運動(dòng)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的半導體所產(chǎn)生的。這些噪聲不論有無(wú)信號，它總是存在并具有起伏特性。在圖象上表現為“雪花”干擾，是難以抑制的。圖象的清晰度將隨著(zhù)噪聲電平的增加而下降，為了衡量CATV系統的接收質(zhì)量，所以用載噪比來(lái)定量描述它。它的數學(xué)表達式是：C/N=10*lg（載波功率/噪聲功率），單位是db。

在CATV系統中，用戶(hù)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(gè)有源器件，其內部是由晶體管、電阻等電子器件組成，所以每個(gè)放大器自身也必會(huì )產(chǎn)生噪聲，放大器在對信號進(jìn)行放大的同時(shí)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(lái)衡量放大器的噪聲指標，定義為噪聲系數，用F來(lái)表示，這個(gè)系數通常都由生產(chǎn)廠(chǎng)家提供。

根據以上所述，一條由多個(gè)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系統中，為保證載噪比的指標，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；n是串接的放大器級數；2.4是常溫下的熱噪聲功率。

二、CATV系統的非線(xiàn)性失真

在整個(gè)CATV網(wǎng)絡(luò )系統中，使用了大量的有源器件，如電纜放大器、光收發(fā)機等，這些有源器件都會(huì )產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，這些非線(xiàn)性失真的結果會(huì )在系統上產(chǎn)生很多新的頻率分量，稱(chēng)之為產(chǎn)物。如果這些產(chǎn)物落在播出頻道帶內，就會(huì )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，根據對圖象的干擾表現方式，非線(xiàn)性失真可分為交擾調制干擾（又稱(chēng)交調失真）和相互調制干擾（又稱(chēng)互調失真）兩類(lèi)。

所謂交擾調制干擾是當CATV系統同時(shí)傳送兩個(gè)載頻不同的調幅波時(shí)，通過(guò)系統的有源器件會(huì )使這兩個(gè)射頻信號相互作用而使電視機通帶內的有用信號受到通帶外的干擾信號的調制而形成的干擾。其特點(diǎn)是：1、當收到有用信號時(shí)，才出現干擾，有用信號消失則干擾信號也消失。2、干擾信號遠大于有用信號時(shí)，會(huì )造成“阻塞”（此時(shí)電視機看不到任何圖象）。3、干擾頻率與信號頻率的間隔可以是任意的。4、只有調幅信號才會(huì )產(chǎn)生交調干擾。5、當兩個(gè)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(shí)就可能產(chǎn)生交調干擾。所以，交調干擾的大小，反映了放大器處理信號的線(xiàn)性能力（即放大器的動(dòng)態(tài)范圍）。

所謂相互干擾或相互調制，是由兩個(gè)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，但當它落在某一輸入信號的頻帶中間就會(huì )形成相互干擾。相互干擾在圖象上表現為一種網(wǎng)紋干擾?；フ{干擾和交調干擾一般是同時(shí)發(fā)生的。

任何一個(gè)有非線(xiàn)性失真的設備（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(chēng)為二階項，K3Ui3稱(chēng)為三次項。

上式中U0是輸出電壓，Ui是輸入電壓?，F在假設有兩個(gè)信號A和B同時(shí)輸入，那末輸入信號的表達式：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(kāi)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(chēng)為三次諧波產(chǎn)物。含有（2ω1±ω2）和（2ω2±ω1）的項是差拍項，稱(chēng)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(chēng)為三階互調產(chǎn)物，這三種產(chǎn)物之和我們稱(chēng)為組合三次差拍，簡(jiǎn)稱(chēng)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，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(shí)肯定能收到這一項的產(chǎn)物。但是它的幅度上存在B2項，因此出現了B頻道信號，造成兩個(gè)圖象同時(shí)出現在屏幕上的串象現象。所以這兩項為交擾調制干擾項。

CTB產(chǎn)物的分布是這樣的，落入工作頻道內的CTB產(chǎn)物中的大部分，一般群集在某一兩個(gè)特定的頻率上，在這兩個(gè)頻率上可以群集幾十、幾百甚至上千個(gè)失真產(chǎn)物。這個(gè)特定的頻率我們稱(chēng)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數量，中間頻道最多，隨著(zhù)頻道的升高或降低，都逐漸減少，呈對稱(chēng)或接近對稱(chēng)。

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

二階項：K2（ACOSω1t+BCOSω2t）2將此式展開(kāi)

=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(guò)電容去濾除，第三、第四項是二次諧波項（稱(chēng)二次諧波產(chǎn)物），第五、六項是差拍項（稱(chēng)差拍產(chǎn)物），總的來(lái)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就形成互調干擾。我們將這些頻率分量稱(chēng)為二階互調產(chǎn)物，把這三種產(chǎn)物的總和通稱(chēng)為組合二階失真，簡(jiǎn)稱(chēng)CSO。

在550MHZ系統中CSO的分布是：CSO產(chǎn)物只有49.5%落在系統各個(gè)工作頻道內，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(gè)頻道的CSO總數較少，且大多分布在離圖像載頻較遠的頻率上。在DS4和DS5這兩個(gè)頻道中，+2.75MHZ是整個(gè)系統中CSO分布數量最多的群集點(diǎn)。DS13—DS22中，CSO相當集中地分布在+1.25MHZ處，其數量隨頻道的升高而增加。

現在有線(xiàn)電視系統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，交調是由三階失真CTB產(chǎn)生的，互調在二階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(gè)參數。