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有线电视基础理论与基本实践的几个问题
http://www.ccatv.com/ 2003-05-26 中国有线电视
林挺逵
笔者在长期的学习和实践摸索中，积累了许多关于广播电视方面的经验和体会，现把自己认为与当前有线电视系统质量关系重大的10个问题作以简要罗列，并对其中尚未发表专门文章说明过的问题稍加分析，以期对同行提供有益的参考作用。
1 关于指标分配
指标分配是有线电视设计中的一项关键性工作，指标分配是否合理，直接关系到设计结果的优劣，影响系统建设的质量，对于乡镇站来说,指标分配实在是一项最为困难的工作。
书刊上介绍的指标分配办法，总是先给各单元分摊比例（K值），然后根据比例算出该单元的具体指标值，再根据指标值来进行设计。当初，让笔者费解的是作者究竟是根据什么（可能是各自的经验吧）来定下指标分配比例的，更为疑惑的是，1个独立前端加十几只放大器的系统，各单元指标之和是100%，再加上1级或两级甚至3级光缆联网的大系统，各单元指标之和也刚好是100%，好像指标分配可以随心所欲伸缩。另外，还发现某些设计文书中的器件选用和调试明显没有根据分配到的指标来做，其指标分配好像仅仅是一种“例行公事”。当时曾模仿做过的几次有线电视系统的设计方案后来也发生存在着指标分配的主观性、随意性，难以切合实际。
经过思考提出了一个设想，就是在指标分配时使用两种方法，实行“两步法”可能基本解决上述问题。其具体做法是：第一步，先核算指标再分析占用比例，即凡是已经客观存在的单元，或者虽然器件尚未安装定位但已经选定，其指标参数也已明确的单元，可以先核算出它们的指标值，然后再算出（查“K法”表得出）它们的指标占用比例（不是“分配比例”）K值；第二步，先分配比例再计算指标，即将剩余下来的指标份额分配安排给其他单元，并落实到每一个可能占用指标的有源器件，然后进行设计，这就是笔者提出的“系统指标占用系数分析法”即“K法”\[1\]的基本思路。
利用“K法”设计系统可能遇到的问题是，在多级光缆联网的系统中，经过第一步“核算指标分析占用比例”之后留下的剩余指标可能不多了，不够进行第二步的分配设计，这时除了千方百计从器件选用和调试两方面采取措施提高现存单元的质量指标、降低指标占用系数外，也可以适当进行“赤字预算”来解决，以满足余下部分各有源器件最基本的指标需求。这种做法好像是违反了设计原则，但事实上在多级模拟信号调幅光缆联网系统中，指标（尤其是失真指标）超标现象都不同程度存在。用传统的设计方法做出的设计文书中见不到“赤字”现象并不表明“赤字”不存在，而是被下列多种原因掩盖了：第一是设计文书中遗漏了一些占用指标的单元，如光接收机末级电放大器和前端、分前端的放大器等；第二是任意压缩某些单元的指标占用量而不进行指标验算，如每级光链路CTB指标分配量，见到的设计文书中最低被压缩到0.14(光链路理论CTB指标65
dB ,K值为 0.316）；第三是只验算一部分甚至只是干线1个单元的指标，不核算全系统的指标；第四是其他一些原因，如放大器等器件指标标示值偏高、算式错误、指标重复分配等。如果将全系统所有器件的指标从头到尾无一遗漏正确核算一遍，就可以发现指标“赤字”
，其数值可能还不小。
用“K法”的两步法设计时，可以使指标的安排比较切合实际情况，还有可能将“赤字”压缩至最低，使系统的质量指标达到最好水平。
目前， 大部分地方的有线电视系统已经建成，并非处于设计时期，因此当前需要做的工作是逐个单元逐个器件地核算它们的指标值，查“K法”表得出其指标占用系数K值，千方百计从器件调整和调试两方面入手提高质量指标，降低质量指标占用系数K值，尽力减少或杜绝系统指标“赤字”，以提高系统的实际质量指标\[2\]。
2 单模块放大器工作电平的设计
有线电视系统频道容量超过20套以后，书本上介绍的放大器工作电平的设计算式通常分为输入电平Si和输出电平S0两个算式：
Si=C/N+NF+2.4+10 lg n（1）
S0=Sa+1/2(CTBa-CTB) - 20 lg n（2）
因此一些书刊在论述放大器的工作电平时说：输入电平应该选在多少至多少dB，输出电平又应该选在多少至多少dB；也有些关于调试放大器的文章说：输出电平调在几dB，输入电平又调在几dB。
这里存在的问题是，放大器的输出电平S0=Si+G，输入电平Si=S0-G，已由此两式“捆成”一个整体，不能分别进行选择和调整，而乡镇广电站的干线放大器通常只选用一种增益G，S0一旦确定，Si就是一个定值，没有选择的余地；反之，Si一旦确定，S0也是一个定值，也没有再选择的余地了，况且放大器的输入电平Si
是不可测量的，在实际的调试中也无法检测，因此提出另一种设计设想，即把上述（1），（2）式仅仅当作放大器增益选择的试算式，用来选定放大器增益，使选定的放大器增益
G≤S0-Si 就行了，而放大器的工作电平则分别根据载噪比指标算出 “ 最低输出电平S0最低 ”，根据失真指标算出“
最高输出电平S0最高”：
S0最低=G+C/N+NF+2.4+10 lg n（3）
S0最高=Sa+1/2（CTBa-CTB）-20 lg n（4）\[3\]
而最终的S0设计值选择在S0最低与S0最高之间（通常可取算术平均数），则载噪比和失真指标均可得到满足。实际调试时只要调准放大器的输出电平S0就可以了，不必去理会输入电平；在核算放大器的质量指标时，也只需输出电平S0和增益G两个参数就够了，不必再用输入电平Si这个参数，当放大器倾斜输出时再加上斜率f：
C/N=S0-G-NF-f-2.4-10 lg n（5）
CTB=CTBa+2(Sa-S0)+f-20 lg n（6）
在（1）至（6）式中:
Sa——放大器的标称输出电平(通常等于72+G)；
CTBa——放大器在标称输出电平时的三次差拍比；
n——放大器串联总级数；
NF——放大器的噪声系数。
3 正确认识放大器串联级数“n”
放大器输入电平算式（1）中有一项“+10 lg n”，输出电平S0算式（2）中有一项是“-20
lg n”，说明n值愈小，放大器输入电平可以愈低，而输出电平可以愈高，可以选用增益G大一些的放大器；反之，n值愈大，放大器的输入电平愈高，输出电平愈低，应选用增益G小一些的放大器。
以前把n当作序数来看待，以为在多级串联的干线放大器系列中，处于前面（靠近前端方向）的放大器n值小，输入电平可以低些，输出电平可以高些，增益也可选大些；而处于后面的放大器n值大，输入电平应该高些，输出电平应该低些，增益也要选小一些，并将一个6级串联的“干放”系统分两部分设计，前3级按n=3来设计，后3级按n=6来设计，以为这种理解和设计方法是正确无误的。以后经用“K法”核算发现，“干放”系统指标超用50%，原来，第一次按n=3来设计时，3级“干放”“吃掉”分配给干线系统100%的指标，第二次按n=6来设计时又“吃掉”分配给干线系统100%的指标，由于此时只用3级“干放”，实际“吃掉”50%的指标，干线系统实际占用分配指标的150%，说明当初的认识和设计是错误的。
因此，要把“n”看作是基数词，是整个干线系统中串联放大器的总级数（不是顺序号）。在多级串联的干线系统中，无论放大器处在什么位置，它们的输出电平S0和增益G都应当是相同的，否则，就不能用（1）~（4）式来设计，所以，我镇整个有线电视系统的全部干线放大器调成统一的输出电平（S0=96
dB，f=4 dB），这样做既符合上述原理，又省去了放大器电平登记簿，日常管理调试也方便了。
4 放大器“输入电平”和“输入口电平”\[3\]
开始调试放大器时碰到一个问题：用场强仪测出的放大器输入电平已经有余，但载噪比还是很差，后来经过反复分析才明白：用场强仪测出的是电视信号进入到放大器输入端口的电平，叫“输入口电平Si口”，不是输入电平Si，因为输入电平Si
是不可测量的，只能用算式Si=S0-G算出来，经用此式一算确证当时的输入电平Si太低了。在以后的学习理论和实践中时时注意分清两种概念的放大器输入电平，少走了许多弯路，例如：书本上所说干线放大器工作方式有“斜入平出型”、“平入斜出型”，认识到这里所说的“斜入”、“平入”是指放大器输入口电平Si口的倾斜状况，虽然是客观存在的现象，但它的倾斜状况与放大器的质量指标是没有关系的，质量指标应该从输出电平S0的“平出”、“斜出”（也即是输入电平Si的“平入”、“斜入”，因潍Si与S0斜率相同）方面去分析研究才能得出正确的结论\[4\]。
另外，处理干线系统电平升跌故障时，一定要测量并记录放大器的输入口电平Si口来进行分析，不能不测量输入口电平Si口，而仅仅用Si=S0-G的数值来分析故障。
5 放大器标称输出电平Sa和增益G
当前有线电视系统频道容量（节目套数）已远远超过20套，有线电视的设计必须采用“标称输出电平Sa”来进行，在这种“质量体系”下，放大器失真指标的测试条件是两个：在“标称输出电平Sa”和“系统频道满载Na”下，质量指标是以三次差拍比CTBa和复合二次互调比CSOa等的数值大小来表征的，CTBa与CSOa数值越大，说明其质量越好。
标称输出电平Sa通常等于72+放大器增益G，因此增益不同的放大器其标称输出电平就不相同，标称输出电平越高，说明其增益也越高。放大器说明书通常不再需要标注出“标称输入电平Sia”的数值，因为：
Sa=72+G=Sia+G
显然，放大器的标称输入电平Sia=72 dB，可以把它看作是“常数”。
在有线电视发展初期，无论在前端还是干线上，当时通常都采用增益G≥30 dB的放大器（有些生产厂家甚至只有此一种增益规格），要提高系统质量指标，只寻求质量指标更高（当然更贵）的放大器，常常没有考虑去寻求和采用低增益的放大器。以后不断有人提出采用低增益放大器来提高系统的质量指标，当时许多人都不理解，后来用“K法”一算才知道，1只30
dB增益放大器的CTB指标占用系数K值通常是20 dB增益放大器的10倍，CTB指标值通常要比后者低20
dB\[5\]。
6 放大器最大输出电平Som和交调比指标CM
在共用天线时期和有线电视发展初期，频道容量（节目套数）在20套以下，那时的有线电视设计采用“最大输出电平Som”来设计，在这种质量体系下，失真指标的测试条件也是两个：CM=48
dB（有些书中说CM等于46 dB，47 dB，57 dB或60 dB都是不正确的），系统内送入两个频道的电视信号时，放大器的质量指标是使用最大输出电平Som耒表征的，放大器最大输出电平越高，表示其质量越好，但目前多数放大器的最大输出电平均标示为120
dB，难以据此来判别其质量指标的高低。
虽然现在“最大输出电平加CM指标”已不再用来设计有线电视网络，但放大器的说明书上通常还有“最大输出电平Som”一项，要注意与“标称输出电平Sa”相区别，不可混淆。
7 系统中最高频率频道信号的设置在城市的居民住宅大楼里，有线电视用户放大器的分配半径只有几十米，到达用户端时高低端的电平差很小，因此书刊中介绍的用户入口电平标准通常没有指定是哪个频道，也没有强调一定要在系统中设置最高频率频道的电视信号。在乡镇农村就不同了，用户放大器要实行远距离分配，分配半径达数百米，到达用户时高低端电平差大，因此不仅要强调前端设置最高频率频道的电视信号，而且还要以最高频率频道电平为设计依据,最高频率频道的电平达标了，通常其他频道的电平一般都能达标\[6~7\]。
8 电缆分配网络图纸的设计
在城市的居民住宅大楼，通常在底楼楼梯口通入电视分配主线，途经每个楼层设1个二分支器分支信号入户，到最末端无论电平剩余多少均可以用一个75
Ω代负荷电阻吸收，安装工人不长时间就可以记住多少层楼的楼梯口分配主线入口电平应该不小于多少dB，因此曾有人发表文章认为用户分配系统不必设计图纸，让安装工人自己现场掌握就可以了。但在乡镇农村这是行不通的，因为农村居民相当分散，情况千差万别，加上分配半径又长，所以一定要准确设计好用户分配图纸，并根据分配网图纸仔细推算落实用户放大器的位置，让安装工人严格按图纸施工，这样才能保证全部用户电平和质量指标达标\[7\]，那种不设计就安装或安装之后再画图纸的做法都是不可取的，已经有很多教训值得我们记取。
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