有線電視系統前端功能和前端設計

王彥杰

(同江市融媒體中心，黑龍江 同江 156400)

0 引言

有線電視系統由信號源、前端、傳輸系統和用戶分配網絡等組成。從系統結構而言，前端是信號源與傳輸系統之間的“接口”。它既是信號源所提供的各種信號的“接收者”，又是傳輸系統要求的高質量復合射頻信號的“提供者”，還是與用戶進行特殊雙向交流的“對話者”，也是系統實現各種控制的“管理者”。有線電視系統前端是在信號源與干線傳輸系統間的設備，是系統的信號處理中心，它把信號源輸出的各類信號分別進行處理，并混合成一路復合射頻信號提供給傳輸系統。有線電視傳輸、系統設計的具體任務是要選定系統的最佳組成方式和所用設備類型，確定系統工作狀態，使系統的各個部分都能充分發揮作用。有線電視傳輸前端是整個有線電視系統的心臟，對它的設計要求非常高。前端的結構由信號來源和節目套數、信號強弱、自辦節目多少以及系統規模、功能開發情況、質量要求等諸多因素共同決定，其組成方式千變萬化，沒有一種固定的組成模式，前端的設計方法也沒有一成不變的套路和定式。

1 有線電視傳輸前端功能

社會對有線電視系統綜合功能提出了很高的要求，有線電視系統正面臨著日趨增多、途徑不同、性質不同的節目來源，如本地或遠方的空中(開路)廣播電視節目、自辦節目、衛星廣播電視節目以及微波傳送的電視節目等。系統功能的深入開發也使得用于系統管理和信息共享的計算機數據信號、圖文電視信號、電話信號及大量的數字電視信號等出現在有線電視系統中。另外，上行圖像信號的回傳、用戶節目點播及特殊的雙向交互信號等也將出現在一些特殊場合或特定區域中。系統要把上述信號進行準確而優質的傳送，就必須在前端中完成對這些信號的接收、加工、處理、組合、控制等過程，使其滿足整個系統正常運行的要求，因此，前端是整個有線電視系統的心臟。

有線電視系統的規模、規格、程度及綜合業務的開發狀況不同，其前端的具體功能顯然也不同。現代有線電視網絡能夠提供的業務大致可以劃分為基本業務、增值業務、擴展業務。與此對應，有線電視系統的前端也必須具有相應的三個部分，一個完整的現代有線電視系統的前端可解剖為模擬前端(部分)、數字前端(部分)和數據前端(部分)三個功能模塊，本研究只討論模擬前端。

傳統的有線電視系統中只有模擬前端。模擬前端對信號的基本處理功能是：

鄰頻處理：采用鄰頻道配置方式，可充分利用頻道資源，在給定的頻帶范圍內盡量多地傳輸節目套數，系統對前端提出了較高的技術要求。前端必須采取一系列嚴格技術手段來進行鄰頻處理，以最大限度地消除鄰頻道傳輸帶來的相互影響。

頻率變換：有時為實現傳輸頻道的合理配置，也為防止某些干擾，在前端采用信號處理器或解調---調制組合，變換某些頻道的頻率。

抑制非線性失真和寄生輸出：在前端設備中主要采用各種帶通濾波器和其他技術手段把各種失真、干擾減到最小。此時，前端的處理方式已經是單頻道處理，各頻道間的互調失真和交調失真減小，對系統性能影響可忽略不計。前端的非線性失真主要考慮頻道內的三次互調，這項指標成為前端設備選型的重要依據。

調制、解調：在接收衛星和微波信號時，采用解調技術從信號中分解出視、音頻信號，再經過調制把該信號調制到需頻率的射頻信號；自辦節目信號也要在調制后才能供系統使用；一些開路信號也采用解調---調制的變換方式處理。

電平調整控制：為使傳輸頻道內的“不平度”符合系統的要求，為傳輸部分提供合適的工作電平和平坦的復合射頻信號，前端中采用固定和可變衰減器調整各頻道的電平。為減小前端輸出電平的波動，以獲得良好的系統性能，需采用ACC技術，此技術系統尤為重要。當空中信號的場強變化為±10 dB量級時，可使前端輸出電平的波動控制在+0.5 dB范圍內，以保證干線獲得相對穩定的工作電平。

2 有線電視傳輸前端設計

2.1 合理分配系統指標

指標分配的經驗比例大致可按規范考慮，具體確定的比例大小一定要結合系統的實際情況，具體問題具體分析。

對大型系統甚至超大型多級系統來說，由于系統使用頻率越來越高、容量越來越大、范圍越來越廣，各個環節矛盾重重、錯綜復雜，在設計時統籌兼顧已十分困難，此時任何固定的指標分配方案不盡合理，為此，必須采用動態設計法，即對前端指標的要求應該在條件許可的情況下盡可能高，以使它占用系統指標的比例盡量減小，從而留出足夠的指標余量給傳輸分配部分。應具體算出前端指標實際占用的比例和留給后級指標的具體大小，如果不能滿足要求，則還應設法調整前端方案，選用高檔的前端設備，使前端指標再上一個臺階。

2.2 選擇最佳信號源

各地各級電視臺發出的開路信號是有線電視網重要的信號源之一。在全國大多數地區，衛星電視信號都比開路路號的質量要高，凡是有衛星電視的信號源，都應該盡量選擇衛星接收，不采用開路接收的方法。

2.3 做好節目規劃與頻道配置

系統的頻道資源都是可用頻道，原則上沒有什么限制，哪個頻道傳輸哪套節目更是沒有任何技術上的必然聯系。但在實際設計過程中，頻道配置還是要兼顧一定的原則統籌安排。

2.4 確定前端的組成方式

信號來源、性質不同，前端的處理辦法就不相同，因而每一通道所需的設備和組合方式也不相同。在規劃前端的構成方案時，也應考慮前端柜、控制臺、監視檢測架和前端電源的設計、選擇和安置方式。

2.5 關于輸入電平的考慮

在接收點處于弱場強區，天線接收信號不能滿足前端設備的輸入電平要求時，必須設置天線放大器。正確使用天線放大器可以提高載噪比和圖象質量等級，在什么樣的情況下使用放大器，以及使用天線放大器后對載噪比指標帶來了多大的改善，應在設計中針對實際情況進行計算。

2.6 關于輸出電平的考慮

前端設備的輸出電平是為達到傳輸系統要求而設計的，其中還必須考慮彌補在前端中由于調整平衡、混合等發生的損耗，因而總是希望前端設備的輸出電平盡量高一些，但前端設備由于受到非線性指標的限制，輸出電平又不宜過高，一般不失真輸出電平能達到120 dBμV即可。為減少失真而又能做到輸出電平較高和方便調整，前端設備所用到的放大器基本上都采用了窄帶型的單頻道放大器，同時還采用ACC電路保持穩定的輸出電平。

當前端中只使用了單頻道設備而無寬帶放大器存在時，前端輸出電平只受頻道內互調指標的限制，此時以各單頻道設備的工作輸出電平都不超過其標稱最大輸出電平為原則。

前端中使用寬帶放大器時，如一些大型系統的前端在混合后加寬放，前端的輸出電平則主要受C/CTB指標的限制，此時必須注意選用線性好、動態范圍大的優質寬帶放大器，其工作輸出電平應嚴格控制在滿足C/CTB指標允許的范圍內。