有线电视三大技术指标详解

有线电视三大技术指标详解

一个有线电视网络系统性能的好坏，我们通常都用载噪比（C/N）、组合三次差拍比（CTB）、组合二次差拍比（CSO）进行衡量。国家广电行业标准（GY/7 106-1999）规定：有线电视系统的载噪比≥43db、组合三次差拍比≥54db、组合二次差拍比≥54db。那末这三大指标的含义是什么？在这里向大家逐一介绍。

一、载噪比

定义：在系统的指定点，图象或伴音载波电平与噪波电平之比（用db表示）。

噪声是一切干扰信号的泛指，它的存在影响着有用信号的清晰度。在有线电视系统中的噪声主要是热噪声。在日常，我们打开电视机，不输入任何信号，我们会看到屏幕上布满了无规则的黑白点，即所谓的“雪花”点，这些“雪花”点就是噪声在电视屏幕上的反映。

有线电视的噪声主要是由热噪声和散粒噪声所组成。热噪声主要是由导电体内部的自由电子无规则的热运动所产生的，噪声功率的大少和工作频率、工作带宽、工作温度有关，我国电视制式的视频带宽是5.75MHZ，在常温下所产生的噪声功率是2.4dbμV。散粒噪声则是由放大器等有源器件内的半导体所产生的。这些噪声不论有无信号，它总是存在并具有起伏特性。在图象上表现为“雪花”干扰，是难以抑制的。图象的清晰度将随着噪声电平的增加而下降，为了衡量CATV系统的接收质量，所以用载噪比来定量描述它。它的数学表达式是：C/N=10*lg（载波功率/噪声功率），单位是db。

在CATV系统中，用户端的功率是前端的热噪声加网络中所有串接的放大器自身所产生的噪声之和，放大器是一个有源器件，其内部是由晶体管、电阻等电子器件组成，所以每个放大器自身也必会产生噪声，放大器在对信号进行放大的同时也将噪声叠加到输出端，这样，输出端的信号载噪比必然比输入端的信号载噪比低。为此，我们就用输入载噪比和输出载噪比的比值来衡量放大器的噪声指标，定义为噪声系数，用F来表示，这个系数通常都由生产厂家提供。

根据以上所述，一条由多个放大器串接而成的CATV电缆网络，后一级放大器的输入载噪比肯定比前一级放大器输入载噪比低，这就是为什么在有些CATV系统中，为保证载噪比的指标，越后级的放大器的输入电平要求就越高的原因。多级同一型号放大器串接链路载噪比的计算公式是：

C/N=Vi-F-10lgn-2.4 （db）  Vi为输入电平；F为放大器的噪声系数；n是串接的放大器级数；2.4是常温下的热噪声功率。

二、CATV系统的非线性失真

在整个CATV网络系统中，使用了大量的有源器件，如电缆放大器、光收发机等，这些有源器件都会产生非线性失真，这些非线性失真的结果会在系统上产生很多新的频率分量，称之为产物。如果这些产物落在播出频道带内，就会对这些频道的图象产生干扰，如图象拉丝、网纹干扰、“雨刷”干扰、“串象”等，根据对图象的干扰表现方式，非线性失真可分为交扰调制干扰（又称交调失真）和相互调制干扰（又称互调失真）两类。

所谓交扰调制干扰是当CATV系统同时传送两个载频不同的调幅波时，通过系统的有源器件会使这两个射频信号相互作用而使电视机通带内的有用信号受到通带外的干扰信号的调制而形成的干扰。其特点是：1、当收到有用信号时，才出现干扰，有用信号消失则干扰信号也消失。2、干扰信号远大于有用信号时，会造成“阻塞”（此时电视机看不到任何图象）。3、干扰频率与信号频率的间隔可以是任意的。4、只有调幅信号才会产生交调干扰。5、当两个以上的输入信号之一的幅度大到足以使放大器工作到饱和状态时就可能产生交调干扰。所以，交调干扰的大小，反映了放大器处理信号的线性能力（即放大器的动态范围）。

所谓相互干扰或相互调制，是由两个以上的频率成分差拍（加或减）后产生新的频率分量，这些新的频率分量和任一输入信号的频率都不同，但当它落在某一输入信号的频带中间就会形成相互干扰。相互干扰在图象上表现为一种网纹干扰。互调干扰和交调干扰一般是同时发生的。

任何一个有非线性失真的设备（如放大器），在正常的使用情况下，它的输出电压和输入电压的关系可用下式近似表示：

U0=K1Ui+K2Ui2+K3Ui3  其中K2Ui2称为二阶项，K3Ui3称为三次项。

上式中U0是输出电压，Ui是输入电压。现在假设有两个信号A和B同时输入，那末输入信号的表达式：Ui=ACOSω1t+BCOSω2t

输出电压：U0=K1(ACOSω1t+BCOSω2t)+k2(ACOSω1t+BCOSω2t)2+K3(ACOSω1t+BCOSω2t)3

上式的第一项是我们需要的信号，它将输入信号Ui放大了K1倍。第三项（叫三阶项）K3(ACOSω1t+BCOSω2t)3展开如下：

=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的项是三次谐波项，称为三次谐波产物。含有（2ω1±ω2）和（2ω2±ω1）的项是差拍项，称为三次差拍产物。这些项都有可能落入正常频道之中形成互调干扰，所以，我们将式中的这些谐波项和差拍项所产生的频率分量落入到正常频道中的那部分产物称为三阶互调产物，这三种产物之和我们称为组合三次差拍，简称CTB。

    式中的最后两项的频率仍然是基本频率，而不是新产生的频率，所以不属于互调，但是它们的幅度上不但有本频道的电视信号，而且有其它频道的电视信号。如K3*3/2AB2COSω1t项，它是A频道的基本频率ω1，所以在收看A频道时肯定能收到这一项的产物。但是它的幅度上存在B2项，因此出现了B频道信号，造成两个图象同时出现在屏幕上的串象现象。所以这两项为交扰调制干扰项。

CTB产物的分布是这样的，落入工作频道内的CTB产物中的大部分，一般群集在某一两个特定的频率上，在这两个频率上可以群集几十、几百甚至上千个失真产物。这个特定的频率我们称为CTB的主要群集点频率。在相邻等间隔的那些频道（如DS6—DS12、Z1—Z37）中，图像载频就是这些频道CTB产物的主要群集点频率，在图像载频上群集的CTB数量，中间频道最多，随着频道的升高或降低，都逐渐减少，呈对称或接近对称。

在DS1—DS3和DS4、DS5中，CTB的数量较少，分布较为分散。在DS13—DS22中（550MHZ系统），CTB产物主要部分集中在图像载频和+1MHZ两处，这两个频率都是CTB的主要群集点频率。随着频道的升高，图像载频上CTB产物数量是先增加后减少，中间最多，两头减少呈对称。在+1MHZ处，则是逐渐减少的。

二阶项：K2（ACOSω1t+BCOSω2t）2将此式展开

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

式中A2/2、B2/2是直流项（低频项），可通过电容去滤除，第三、第四项是二次谐波项（称二次谐波产物），第五、六项是差拍项（称差拍产物），总的来看，后面四项都是新产生的频率项，只要它们落入正常频道之内就形成互调干扰。我们将这些频率分量称为二阶互调产物，把这三种产物的总和通称为组合二阶失真，简称CSO。

 在550MHZ系统中CSO的分布是：CSO产物只有49.5%落在系统各个工作频道内，比CTB少得多。在相邻等间隔的那些频道（DS6—DS12，Z1—Z37）中，CSO主要分布在离图像载频-0.25MHZ和+0.25MHZ处；在DS1—DS3中，每个频道的CSO总数较少，且大多分布在离图像载频较远的频率上。在DS4和DS5这两个频道中，+2.75MHZ是整个系统中CSO分布数量最多的群集点。DS13—DS22中，CSO相当集中地分布在+1.25MHZ处，其数量随频道的升高而增加。

现在有线电视系统中采用了推挽式放大器，使得二阶失真大大降低，人们的注意力都集中到CTB上。

综上所述，交调是由三阶失真CTB产生的，互调在二阶CSO和三阶CTB失真都能产生。为了定量分析这些失真对系统的影响，引入了组合三次差拍比C/CTB和组合二次差拍比C/CSO两个参数。

①、组合三次差拍比：它为载波电平和CTB电平的比

 C/CTB=20lg（载波电平/CTB电平） 单位是：db

CATV电缆网C/CTB大少与放大器的选料、放大器的输出电平、放大器串接级数及工作频道数有关。

在CATV电缆网中，每个放大器都要产生CTB失真。随着信号往后

逐级传输（即放大器的级联数增加）CTB将逐步积累，C/CTB则逐步变坏，它与放大器串接级数n是20lgn的关系，即如果串接的放大器为n个，那么C/CTB指标将下降20lgn（db）。

C/CTB与所传输的频道数是20lg(M/m)的关系，M是系统传输的最大频道数，m是实际工作的频道数。即传输的频道数越少则C/CTB指标越高。

C/CTB与放大器的输出电平关系是，放大器的输出电平（每个频道电平）若降低1db，则C/CTB指标将改善2db。

在习惯上，我们常说的CTB就是指C/CTB指标。

②、组合二次差拍比：它是载波电平与CSO电平的比

C/CSO=20lg（载波电平/CSO电平）单位为：db

在CATV电缆传输网中C/CSO的特点与C/CTB相同。C/CSO与放大器的输出电平关系是：每个频道电平提高1db，C/CSO指标将变坏1db。

C/CSO与放大器串接数n的关系是10lgn(db)。

C/CSO与所传输的频道数是10lg(M/m)的关系（其中M是系统传送的最大频道数，m是实际传送的频道数），即传输的频道数越少C/CSO指标越高。在习惯上，我们常说的CSO就是指C/CSO指标。