有線電視三大技術指標詳解

有線電視三大技術指標詳解

一個有線電視網絡系統性能的好壞，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）進行衡量。國家廣電行業標準（GY/7 106-1999）規定：有線電視系統的載噪比≥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，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。在有線電視系統中的噪聲主要是熱噪聲。在日常，我們打開電視機，不輸入任何信號，我們會看到屏幕上布滿了無規則的黑白點，即所謂的“雪花”點，這些“雪花”點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。熱噪聲主要是由導電體內部的自由電子無規則的熱運動所產生的，噪聲功率的大少和工作頻率、工作帶寬、工作溫度有關，我國電視制式的視頻帶寬是5.75MHZ，在常溫下所產生的噪聲功率是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系統的接收質量，所以用載噪比來定量描述它。它的數學表達式是：C/N=10*lg（載波功率/噪聲功率），單位是db。

在CATV系統中，用戶端的功率是前端的熱噪聲加網絡中所有串接的放大器自身所產生的噪聲之和，放大器是一個有源器件，其內部是由晶體管、電阻等電子器件組成，所以每個放大器自身也必會產生噪聲，放大器在對信號進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，定義為噪聲系數，用F來表示，這個系數通常都由生產廠家提供。

根據以上所述，一條由多個放大器串接而成的CATV電纜網絡，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系統的非線性失真

在整個CATV網絡系統中，使用了大量的有源器件，如電纜放大器、光收發機等，這些有源器件都會產生非線性失真，這些非線性失真的結果會在系統上產生很多新的頻率分量，稱之為產物。如果這些產物落在播出頻道帶內，就會對這些頻道的圖象產生干擾，如圖象拉絲、網紋干擾、“雨刷”干擾、“串象”等，根據對圖象的干擾表現方式，非線性失真可分為交擾調制干擾（又稱交調失真）和相互調制干擾（又稱互調失真）兩類。

所謂交擾調制干擾是當CATV系統同時傳送兩個載頻不同的調幅波時，通過系統的有源器件會使這兩個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。其特點是：1、當收到有用信號時，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，會造成“阻塞”（此時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、只有調幅信號才會產生交調干擾。5、當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時就可能產生交調干擾。所以，交調干擾的大小，反映了放大器處理信號的線性能力（即放大器的動態范圍）。

所謂相互干擾或相互調制，是由兩個以上的頻率成分差拍（加或減）后產生新的頻率分量，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形成相互干擾。相互干擾在圖象上表現為一種網紋干擾。互調干擾和交調干擾一般是同時發生的。

任何一個有非線性失真的設備（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。現在假設有兩個信號A和B同時輸入，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，稱為三次諧波產物。含有（2ω1±ω2）和（2ω2±ω1）的項是差拍項，稱為三次差拍產物。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生的頻率分量落入到正常頻道中的那部分產物稱為三階互調產物，這三種產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頻道時肯定能收到這一項的產物。但是它的幅度上存在B2項，因此出現了B頻道信號，造成兩個圖象同時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產物的分布是這樣的，落入工作頻道內的CTB產物中的大部分，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物。這個特定的頻率我們稱為CTB的主要群集點頻率。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產物的主要群集點頻率，在圖像載頻上群集的CTB數量，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的數量較少，分布較為分散。在DS13—DS22中（550MHZ系統），CTB產物主要部分集中在圖像載頻和+1MHZ兩處，這兩個頻率都是CTB的主要群集點頻率。隨著頻道的升高，圖像載頻上CTB產物數量是先增加后減少，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（稱二次諧波產物），第五、六項是差拍項（稱差拍產物），總的來看，后面四項都是新產生的頻率項，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為二階互調產物，把這三種產物的總和通稱為組合二階失真，簡稱CSO。

在550MHZ系統中CSO的分布是：CSO產物只有49.5%落在系統各個工作頻道內，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這兩個頻道中，+2.75MHZ是整個系統中CSO分布數量最多的群集點。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產生的，互調在二階CSO和三階CTB失真都能產生。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兩個參數。