有线电视系统中的频率均衡

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有线电视系统中使用的同轴电缆,在工作频率增高时对信号的衰减将明显增大,造成UHF频段比VHF频段信号衰减大,或同一频段内高端信号比低端信号衰减大。国家标准GB6510-86《30MHz—1GHz声音和电视信号的电视分配系统》中规定:用户端信号电平应在57~83dBμ范围之内(即70±13dBμ),UHF频段中任意频道电平差不能大于15dB,VHF频段中任意频道电平差不大于12dB,相邻频道电平差不大于3dB。在一个传输频道较多,距离较长及用户众多的全频道有线电视系统中,为了实现上述国家标准的规定,在系统中进行频率均衡是一个十分重要的问题。采取适当方案,可使这个问题得到比较圆满解决。本文介绍的频率均衡方案在1.6km传输距离内,同时传输13个频道信号的系统中取得了满意的效果。

1.频率均衡的条件

(1)系统前端输出电平的要求:要求前端各输出电平应一致,并且稳定。较大系统的前端应采用具有AGC功能的主放大器,或者使用前端输出电平有规律地将高段频率升高的放大器。前端输出电平不允许无规律或参差不齐地排列。

(2)选用优质的干线及用户放大器:通常是选用VHF和UHF频段能分别独立工作的全频道放大器,如国内出售的日本BW-40AS型放大器。这种组合式放大器是由增益分别可控的3组(VL、VH和UHF)放大器构成,必要时可将V段和U段信号分别输入,容易与其它器件配合实现频率均衡。这种放大器可在输入或输出端用交流30V供电,并带有完善的电源及信号保护装置。该放大器的电路框图如图1所示。图2示出BU-40AX型U段放大器,它与普通U段放大器不同,在把U段信号放大的同时,可使V段信号顺利通过(约有2dB插入损耗),可用在线路上补偿U段信号的损失。还有其它类型放大器,可根据系统中频率均衡的具体要求来选用。

图1
图1 🔍原图 (1550×347)

(3)选用优质的无源器件:无源器件有分支器、分配器、电缆和衰减器等。干线上尽量选用体积较小的金属盒分支、分配器。不要使用体积大的产品,因体积大会造成电缆座与芯板引线过长,而有些芯板又不采用“微带电路”使器件的驻波比增大,影响信号的传输,严重时将无法采取频率均衡措施。

2.频率均衡措施

有线电视系统中频率均衡一般有两种,即频段间均衡和频段内均衡。当整个U段信号过低或V段信号过高时,可采用频段间均衡;当某一频段(含几个频道)内高端信号衰减过大,可采用频段内均衡。不管采用何种措施,都不应使各级放大器输入信号突破最大输入电平。现把几种常用的频率均衡办法介绍如下:

(1)前端预补偿法:这种方法就是对前端输出的较高频率的信号预先提升。图3所示的框图就是这种方法的一个实例,使线路上损耗较大的U段信号得到8~10dB的提升。前端输出电平一般较高(100dBμ左右),应采用高电平放大器,如意大利RO、VE、R公司生产的CFS-1600型全频道功放,最大输出电平123.5dBμ,增益8~10dB。上述方法属频段间均衡。图4示出一个频段内均衡的实例,它采用把系统中损耗较大的12、23、27和29频道预先提升数dB的方法。

图2
图2 🔍原图 (462×314)
图3
图3 🔍原图 (699×309)

(2)使用分支器和放大器均衡:当传输线路较长,线路上某放大器V段信号比U段信号强得多时,可按图5方式接入一个一分支器,该分支器衰减量可根据须将V段信号衰减的数值而定。从图5看出V段信号被分支器衰减后再放大,而U段信号几乎不经衰减(分支器插入损耗可忽略)就被放大。注意,此时应把放大器输入选择开关放在“独立输入”位置,即V、U信号分别加到各自输入端,再分别调节放大器V段(包括VL、VH段)和U段增益,就能实现频段间均衡。

图4
图4 🔍原图 (426×188)

(3)使用衰耗均衡器均衡:衰耗均衡器不仅可实现频段间均衡,也能实现频段内均衡,可用于单通道放大器也可用于组合式放大器。图6是一种10dB全频衰耗均衡器的传输曲线,图7是它的电路图。由图6可见这种均衡器对V段信号平均衰减为10dB,对U段信号平均衰减只有4dB左右。也有只用于V段的衰耗均衡器,其传输特性见图8。

图5
图5 🔍原图 (1003×362)
图6
图6 🔍原图 (415×299)
图7
图7 🔍原图 (668×450)

衰耗均衡器除可串接到线路放大器输入端外,还能与厚膜分离/混合器件结合使用。常用的厚膜器件有:UVS03或UVS02型分离/混合器;TVS01型VL/VH分离混合器,它们的外形如图9所示。它们的插入损耗约0.5dB,频段间隔离度大于25dB。使用时可将厚膜器件装在屏蔽小盒内,盒内引线应尽可能短。图10示出这种结合使用方式的电路框图,它可使单通道式放大器的V段高端和U段高端信号得到补偿。因均衡器内有不少电抗元件,在与放大器配接时容易产生阻抗失配而造成自激。如果这种现象发生,可在均衡器的输入或输出端串入合适的衰减器来均衡阻抗。

图8
图8 🔍原图 (590×234)
图9
图9 🔍原图 (738×378)

(4)使用U段专用放大器进行均衡:如果传输线路过长而使U段信号下降过多时,可在线路上使用BU-40AS专用U段放大器对U段信号进行提升,BU-40AS放大器的原理图见图2。注意BW-40AS为组合式放大器不能代替BU-40AS放大器。

对系统进行频率均衡应由前端向远端逐步推移,用电视场强仪测试沿线各点信号电平,再根据具体情况采用不同的均衡方式。在大系统中,前述几种方法可综合使用。如果在传输线路中测得某频道信号异常高或低,这往往是阻抗严重失配而造成的,应仔细检查解决匹配问题。

由于传输干线上放大器设置间距可能不同,不必苛求各频道信号一定达到均衡,也不一定要求干线放大器输入电平都达到厂方规定值。(郑督)