有线电视系统前端功能和前端设计

王彦杰

(同江市融媒体中心，黑龙江 同江 156400)

0 引言

有线电视系统由信号源、前端、传输系统和用户分配网络等组成。从系统结构而言，前端是信号源与传输系统之间的“接口”。它既是信号源所提供的各种信号的“接收者”，又是传输系统要求的高质量复合射频信号的“提供者”，还是与用户进行特殊双向交流的“对话者”，也是系统实现各种控制的“管理者”。有线电视系统前端是在信号源与干线传输系统间的设备，是系统的信号处理中心，它把信号源输出的各类信号分别进行处理，并混合成一路复合射频信号提供给传输系统。有线电视传输、系统设计的具体任务是要选定系统的最佳组成方式和所用设备类型，确定系统工作状态，使系统的各个部分都能充分发挥作用。有线电视传输前端是整个有线电视系统的心脏，对它的设计要求非常高。前端的结构由信号来源和节目套数、信号强弱、自办节目多少以及系统规模、功能开发情况、质量要求等诸多因素共同决定，其组成方式千变万化，没有一种固定的组成模式，前端的设计方法也没有一成不变的套路和定式。

1 有线电视传输前端功能

社会对有线电视系统综合功能提出了很高的要求，有线电视系统正面临着日趋增多、途径不同、性质不同的节目来源，如本地或远方的空中(开路)广播电视节目、自办节目、卫星广播电视节目以及微波传送的电视节目等。系统功能的深入开发也使得用于系统管理和信息共享的计算机数据信号、图文电视信号、电话信号及大量的数字电视信号等出现在有线电视系统中。另外，上行图像信号的回传、用户节目点播及特殊的双向交互信号等也将出现在一些特殊场合或特定区域中。系统要把上述信号进行准确而优质的传送，就必须在前端中完成对这些信号的接收、加工、处理、组合、控制等过程，使其满足整个系统正常运行的要求，因此，前端是整个有线电视系统的心脏。

有线电视系统的规模、规格、程度及综合业务的开发状况不同，其前端的具体功能显然也不同。现代有线电视网络能够提供的业务大致可以划分为基本业务、增值业务、扩展业务。与此对应，有线电视系统的前端也必须具有相应的三个部分，一个完整的现代有线电视系统的前端可解剖为模拟前端(部分)、数字前端(部分)和数据前端(部分)三个功能模块，本研究只讨论模拟前端。

传统的有线电视系统中只有模拟前端。模拟前端对信号的基本处理功能是：

邻频处理：采用邻频道配置方式，可充分利用频道资源，在给定的频带范围内尽量多地传输节目套数，系统对前端提出了较高的技术要求。前端必须采取一系列严格技术手段来进行邻频处理，以最大限度地消除邻频道传输带来的相互影响。

频率变换：有时为实现传输频道的合理配置，也为防止某些干扰，在前端采用信号处理器或解调---调制组合，变换某些频道的频率。

抑制非线性失真和寄生输出：在前端设备中主要采用各种带通滤波器和其他技术手段把各种失真、干扰减到最小。此时，前端的处理方式已经是单频道处理，各频道间的互调失真和交调失真减小，对系统性能影响可忽略不计。前端的非线性失真主要考虑频道内的三次互调，这项指标成为前端设备选型的重要依据。

调制、解调：在接收卫星和微波信号时，采用解调技术从信号中分解出视、音频信号，再经过调制把该信号调制到需频率的射频信号；自办节目信号也要在调制后才能供系统使用；一些开路信号也采用解调---调制的变换方式处理。

电平调整控制：为使传输频道内的“不平度”符合系统的要求，为传输部分提供合适的工作电平和平坦的复合射频信号，前端中采用固定和可变衰减器调整各频道的电平。为减小前端输出电平的波动，以获得良好的系统性能，需采用ACC技术，此技术系统尤为重要。当空中信号的场强变化为±10 dB量级时，可使前端输出电平的波动控制在+0.5 dB范围内，以保证干线获得相对稳定的工作电平。

2 有线电视传输前端设计

2.1 合理分配系统指标

指标分配的经验比例大致可按规范考虑，具体确定的比例大小一定要结合系统的实际情况，具体问题具体分析。

对大型系统甚至超大型多级系统来说，由于系统使用频率越来越高、容量越来越大、范围越来越广，各个环节矛盾重重、错综复杂，在设计时统筹兼顾已十分困难，此时任何固定的指标分配方案不尽合理，为此，必须采用动态设计法，即对前端指标的要求应该在条件许可的情况下尽可能高，以使它占用系统指标的比例尽量减小，从而留出足够的指标余量给传输分配部分。应具体算出前端指标实际占用的比例和留给后级指标的具体大小，如果不能满足要求，则还应设法调整前端方案，选用高档的前端设备，使前端指标再上一个台阶。

2.2 选择最佳信号源

各地各级电视台发出的开路信号是有线电视网重要的信号源之一。在全国大多数地区，卫星电视信号都比开路路号的质量要高，凡是有卫星电视的信号源，都应该尽量选择卫星接收，不采用开路接收的方法。

2.3 做好节目规划与频道配置

系统的频道资源都是可用频道，原则上没有什么限制，哪个频道传输哪套节目更是没有任何技术上的必然联系。但在实际设计过程中，频道配置还是要兼顾一定的原则统筹安排。

2.4 确定前端的组成方式

信号来源、性质不同，前端的处理办法就不相同，因而每一通道所需的设备和组合方式也不相同。在规划前端的构成方案时，也应考虑前端柜、控制台、监视检测架和前端电源的设计、选择和安置方式。

2.5 关于输入电平的考虑

在接收点处于弱场强区，天线接收信号不能满足前端设备的输入电平要求时，必须设置天线放大器。正确使用天线放大器可以提高载噪比和图象质量等级，在什么样的情况下使用放大器，以及使用天线放大器后对载噪比指标带来了多大的改善，应在设计中针对实际情况进行计算。

2.6 关于输出电平的考虑

前端设备的输出电平是为达到传输系统要求而设计的，其中还必须考虑弥补在前端中由于调整平衡、混合等发生的损耗，因而总是希望前端设备的输出电平尽量高一些，但前端设备由于受到非线性指标的限制，输出电平又不宜过高，一般不失真输出电平能达到120 dBμV即可。为减少失真而又能做到输出电平较高和方便调整，前端设备所用到的放大器基本上都采用了窄带型的单频道放大器，同时还采用ACC电路保持稳定的输出电平。

当前端中只使用了单频道设备而无宽带放大器存在时，前端输出电平只受频道内互调指标的限制，此时以各单频道设备的工作输出电平都不超过其标称最大输出电平为原则。

前端中使用宽带放大器时，如一些大型系统的前端在混合后加宽放，前端的输出电平则主要受C/CTB指标的限制，此时必须注意选用线性好、动态范围大的优质宽带放大器，其工作输出电平应严格控制在满足C/CTB指标允许的范围内。