有線電視光纜傳輸網中光分路器的設計與使用

1、- -1 1 - -有線電視光纜傳輸網中光分路器的設計與使用秦皇島市燕山有線電視信息網絡發(fā)展有限公司張弘輝摘要：本文簡要介紹了光分路器的主要技術指標和一般計算 方法，結合作者的實踐給出了多級光分路器、均分型光分路 器的設計方式。關鍵詞：光分路器分光比多級光分路器 均分型光分路器一 概述利用光纖傳輸電視節(jié)目具有頻帶寬、容 H H 大、損耗低、 重雖輕、抗干擾能力強、保真度高、工作性能可靠等優(yōu)點， 不僅能擴大有線電視覆蓋面，減少傳輸線路中放大器的個 數(shù)，提高整個有線電視系統(tǒng)的指標，而且解決了全電纜網放 大器維護難的問題。 近年來隨著技術和生產工藝的進步， 光 纜和光發(fā)射機、光接收機等激光設備和器材

2、的成本迅速下 降，采用光纖傳輸與電纜傳輸?shù)某杀敬篌w相當，甚至更低。 光纖傳輸網將成為有線電視的最主要傳輸手段。光纖有線電視系統(tǒng)的傳輸電視信號的原理方框圖如圖一所示:- -2 2 - -光分路器是光纖鏈路中最重要的無源器件之一，其作用 是將一路光按一定比例分成多路輸出。在有線電視光纖傳輸 系統(tǒng)中廣泛應用。本文僅就作者參與的有線電視光纜網工程 施工中的光分路器的設計和使用的一些方法和經驗進行探 討，希望對有線電視網絡的建設有所幫助。二光分路器的一般設計方法在 HFCHFC 網光纖傳輸干線設計中， 當光纖路由及光纖損耗 值、光節(jié)點數(shù)雖確定后，就可以計算出每一光纖支路所需的 光功率、光分路器的分光比和

3、光發(fā)射機的功率、數(shù)雖。1 1、每一支路光纖損耗值當光纖路由確定后，每一支路的光纖鏈路損耗值就可以 得出。目前廣電系統(tǒng)大雖使用的是G652G652 型光纖。根據(jù)我們多年來的的施工經驗，包含熔接損耗在內，對于 1310nm1310nm 窗 口，G652G652 光纖損耗不超過 0.35dB/0.35dB/公里，對于 1550nm1550nm 窗口， G652G652 光纖損耗不超過0.22dB/0.22dB/公里. .對于已經完工的路由， 可以使用光時域反射儀進行測雖，得出實際鏈路的損耗值。前端前端f I光發(fā)射機光分路器H光 接 收機IA - -T 光接成機I4用戶分配網用戶分配網用戶分配網用戶分

4、配網- -3 3 - -每一支路的光纖鏈路損耗值應留出一定的余雖。2 2、光接收機接收功率目前使用的光接收機，在接收光功率為-4-4+3dbm+3dbm 的條件下，光接收機輸出電平范圍為9696108dbo108dbo 根據(jù)我們建設過程中的經驗，當光接收機輸入光功率發(fā)生變化時，其指標 變化情況如表一所示：表一 光接收機輸入光功率變化對系統(tǒng)指標的影響頻道CH11CH11CH6CH6指標類別測試電平（光接收機下用戶）C/C/ N NCSOCSOCTBCTBC/NC/NCSOCSOCTBCTB前端77dBuV77dBuV494965.265.270.470.449.649.666.566.572.2

5、72.2-3dB-3dB接收67.767.7 dBuVdBuV43.143.163.863.868.868.838.138.165.265.269.669.60 0 dBdB接收80.280.2 dBuVdBuV48.248.2646468.968.949.349.366667272從上表可以看出，當光接收機輸入光功率有所提高時，各項系統(tǒng)指標均有較大提高，為電纜分配網留出較多余地。為此，確定光接收功率為 0dB0dB 土 1 1 dBdB。3 3、光分路器的附加損耗- -4 4 - -根據(jù)理論計算和實際測雖， 光分路器的附加損耗值如表二所示表二光分路器附加損耗參考值單位：dBdB分路器路數(shù)附加

6、損耗分路器路數(shù)附加損耗30.390.740.4100.850.45110.960.5121.070.55161.280.64 4、活接損耗每條光鏈路中的活動連接頭會產生一些損耗，這些損耗應計入光鏈路所需的總功率5 5、光分路器的分光比及分光損耗光分路器某一路的分光比定義為該路輸出光功率和各路輸出光功率之和的比。設各路的總光功率為己Pn,Pn,某一路的所需的光功率為 P1,P1,則分光比 K1=K1= P1/Z2P1/Z2 Pn,Pn,該路的分 光損耗值為-10lgK1-10lgK1。需要強調的是，某一支路所需的光功 率為該支路光纖鏈路損失功率加上光接收機輸入光功率。6 6、分光器輸入光功率的計

7、算根據(jù)某一支路的上述參數(shù)，可計算得出光分路器所需的輸入光功率。光分路器輸入光功率=某一支路光纖損耗值+該支路光接收機輸入光功率+分光損耗+活接損耗+附加損耗在上述計算的基礎上， 應適當考慮光功率的余雖，確保網絡的長期安全平穩(wěn)運行。- -5 5 - -三二級光分路器的設計思路我們進行光分路器的設計可以分為兩個階段。1 1、按開工順序和光發(fā)射機的功率設計光分路器20012001 年秦皇島市開始大規(guī)模建設農村有線電視網絡。按照當時的技術要求，采用縣一鄉(xiāng)為15501550 光發(fā)射機+ EDFAEDFA 光放大器傳輸，鄉(xiāng)一村采用13101310 光發(fā)射機傳輸?shù)姆绞?，設計分路器時根據(jù)每一批開工的光節(jié)點情況

8、設計光分路器，得出 光發(fā)射機的總功率。因此13101310 光發(fā)射機的輸出功率從 10mw10mw到 20m20m等，光分路器從 1 1 分 2 2 到 1 1 分 2020 不等。這種方式 設計的光分路器較為緊湊，安裝簡便，計算過程所需參數(shù)較 少，可隨著工程進度逐步實施，在光發(fā)射機數(shù)雖較少時較為 適用。但其缺點也是很明顯的：每只光分路器的造價高達一 兩千元；不同地點的光分路器無法互換使用；光分路器備份 困難， 備件成本高昂； 由于分路器內部采用多級拼接或多根 光纖整體熔接而成，一旦某一路發(fā)生問題，即造成整個分路 器報廢，損失較大。2 2、采用二級分路器拼接方式20032003 年，隨著網絡規(guī)

9、模的不斷擴大，所需光功率不斷 增加，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)機房已經達到了5-65-6 臺 13101310 光發(fā)射機。這一時期 EDFAEDFA 光放大器的價格直線下降，其性能價格比明顯 優(yōu)于 13101310 光發(fā)射機。一般一個鄉(xiāng)鎮(zhèn)機房只需要一臺光放大 器即可滿足需要，并且光接收機的輸入光功率可以較大幅度的提高，系統(tǒng)的各項技術指標，特別是C/NC/N 可以得到較大改善。此時一臺光放大器需要帶30306060 甚至更多個光節(jié)點。采用第一種方法設計分路器難以滿足需要。為此我們提出了 二級分路器的設計方法。具體為：(1)(1)第二級光分路器：將光節(jié)點按照光鏈路距離不同 分組，每組為 4 48 8 個點。每組光節(jié)

10、點對應的光分路器按照 均分設計。分組時應注意同一組的光節(jié)點接收光功率應在 0dB0dB 土 1 1 dBdB 范圍之內。(2)(2)第一級光分路器：根據(jù)第二級分路器各分組所需 要的光功率，設計一只光分路器，將光放大器輸出的光功率 分配到各組。(3)(3)為減少連接損耗，第一級光分路器和第二級光分 路器間采用熔接方式連接；光放大器和第一級光分路器之間 采用適配器連接；第二級光分路器和各光纖鏈路之間可根據(jù) 情況采用熔接連接或適配器連接。按照上述方法設計的光分路器， 可以實現(xiàn)較好的互換 性， 備份容易，避免浪費，確保安全。四光分路器設計實例這里選擇秦皇島市所轄牛頭崖鎮(zhèn)的光分路器設計實例。該鄉(xiāng)鎮(zhèn)位于平

11、原地區(qū)， 下轄 3535 個行政村村，根據(jù)人口、 地理環(huán)境等情況擬設置 3838 個光節(jié)點?？紤]到該鄉(xiāng)鎮(zhèn)的地理 位置及今后發(fā)展需要，預留 2 2 個備用光節(jié)點，并為周邊三個-6-6 - - -7 7 - -鄉(xiāng)鎮(zhèn)站傳送備用信號。鄉(xiāng)鎮(zhèn)機房到各村的距離從1.71.7 到 16.416.4公里不等。該站光節(jié)點及光纜路由分布圖見圖二。根據(jù)二級分路器的設計指導思想，我們對各光節(jié)點進行 了分組，確定分為 7 7 個組，分組情況見表三?？紤]近期的發(fā)展，確定在第二組、第五組各增加一個備 用點。根據(jù)這一設計，共需制作均分光分路器7 7 支，其中 1 1分 2 2 光分路器 1 1 支，1 1 分 4 4 光分路器

12、 1 1 支，1 1 分 6 6 光分路器 3 3 支，1 1分分8 8光分路器 2 2 支。根據(jù)第二級光分路器的設計結果，并計算各組光分路器 所需的輸入光功率，并綜合考慮其他需求，設計第一級光分 路器。根據(jù)第一、二級光分路器各支路的光功率需求及附加 損耗和分光損耗、活接損耗、預留余雖等因素，得出第一級 光分路器輸入光功率。第一、二級光分路器設計情況和光節(jié) 點分組情況見表四，分路器設計示意圖見圖三。為了驗證這一設計方案的可行性，我們根據(jù)本文中提到的計算方法和要求，計算了各光節(jié)點的光功率，其中附加損 耗按照表二提供的數(shù)據(jù)計算，路由損耗按照 0.22dB/0.22dB/公里計算。計算結果見表四。計

13、算表明：各行政村光節(jié)點光接收機的接收光功率基本 在 0dB0dB 土 1 1dBdB 范圍內，符合設計要求。五結束語- -8 8 - -按照上述方法，結合設備調整，我們對牛頭崖站進行了 整改。實際測試結果表明設計方案是可行的，今后更換設備 時只需要更新第一級光分路器即可實現(xiàn)。根據(jù)牛頭崖站的設計和整改經驗，我們對轄區(qū)內的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)站進行了統(tǒng)一規(guī)劃設計，其原則為：各站的光設備以 1550EDFA1550EDFA 光放大器為主，光分路器以二級方式設計。 從 20032003 年到現(xiàn)在，我們已經對十多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)站進行了整改實現(xiàn)了大部 分光分路器的標準化、通用化。光分路器的制作成本大幅度 降低，分光比精度大幅度

14、提高，制作周期縮短，有效地保證 了工程建設的進度和質雖，降低了運行維護的成本，提高了 系統(tǒng)可靠性。以上是我們在工作中的一些經驗和體會，希望對有線電視網絡的建設有所益處。- -9 9 - -圖二：光節(jié)點及光纜路由分布圖序號分組1村名距離（km）表三光節(jié)點分組情況- -1010 - - -11111第一組1分4均分都寨1102都寨2103盧王莊110.254盧王莊210.255第二組1分8均分牛頭莊116牛頭莊217市場18南旬子19太河寨1.710南新莊211獅子河212備用013第三組1分6均分滿井4.214王各莊、嶺上4.5515棗園4.5516閃水莊5.417西陸莊6.318孫家莊6.41

15、9第四組1分6均分長不老口6.820高家?guī)X721朱馬坊7.222周營7.223富新莊7.224洋河套8.0525第五組1分8均分小米河頭826劉馬坊927張馬坊9.628藥馬坊9.629郭局馬坊1030蒲蘭1031南孟莊8.232備用33第六組1分6均分馬坊旬10.834噴莊1235柏新莊、馬莊、張莊12.436楊戶屯12.837桃園13.238北坊13.839第七組1分4均分渠子口1540大老鴉窩1541大泥河15.542小泥河16.4表四光節(jié)點光功率情況- -1212輸入第一級分路器第二級分路器分組分光比輸出 光功 率(mW分光比附加損耗(dB)地點距離(km)光節(jié)點光功率(dB)1550

16、nmEDFA22dB光放大器第一組8.80%114均 分0.4都寨1100.79都寨2100.79盧王莊110.250.74盧王莊210.250.74第二組10.48%138均 分0.6牛頭莊110.49牛頭莊210.49市場10.49南旬子10.49太河寨1.70.33南新莊20.27獅子河20.27備用00.71第三組9.67%126均 分0.5滿井.4.20.59王各莊、嶺上4.550.51棗園4.550.51閃水莊5.40.32西陸莊6.30.12孫家莊6.40.1第四組12.10%156均 分0.5長不老口6.80.98高家?guī)X70.94朱馬坊7.20.9周營7.20.9富新莊7.20

17、.9洋河套8.050.71- -1313表四 光節(jié)點光功率情況(續(xù))- -1414第一級分路器第二級分路器輸入分組分光比輸出光功率(mW分光比附加損耗(dB)地點距離(knj)光節(jié)點光功率(dB)1550nmEDFA22dB光放大器第五組18.55 %238均 分0.6小米河頭81.23劉馬坊91.01張馬坊9.60.87藥馬坊9.60.87郭高馬坊100.79蒲蘭100.79南孟莊8.21.18備用02.99第六 組13.71%176均 分0.5馬坊旬10.80.65噴莊120.38柏新莊、 馬莊、張莊12.40.29楊戶屯12.80.21桃園13.20.12北坊13.8-0.01第七 組9

18、.67%124均分0.4燈口150.07大老鴉窩150.07大泥河15.5-0.04小泥河16.4-0.24說明:1550nm:1550nm 波長傳輸損耗按 0.22dB/0.22dB/公里，光分路器附加損耗按表二，鏈路接頭等其他損耗按每路1dB1dB 進行計算1515-IdB22dBmHmwB.B%l3mw to.她|I2mwg.67% |15mw1W.1% I跆 mw13,55%I7mw13.71 福12mwg7% |5mw4.Q3%8mw&45%amw巧應5%其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)備用信號圖三：分路器設計示意圖10- llkinII 2 kmI xS43o1 x68】加I x 8Q知II K

19、6 -14LTkfflI x4盧壬虎 都童牛頭圜牛l.ft2御用南.于向新莊 嘩井王各莊 閃水莊 聃家莊 西陸壓也不?？诿楦恍麓?帛霍嶺洋何安小米河頭南孟莊 備用 劃馬坊米馬妨 帝馬防浦蘭斯R坊馬埼店沖新莊 桃bti北 房鑄戶電嚷于n大祝河小混柯- -1616參考文獻：1 1、李鑒增 焦方性 有線電視綜合信息網技術 人民郵電出版社，199919992 2、 趙梓森等 光纖通信工程（修訂本）人民郵電出版社，20032003有線電視用戶盒處電平計算計算方法：UL= OL-L1*MAL-AFP1-AFP2-CAFZ-L2*SALUH= OH-L1*MAH-AFP1-AFP2-CAFZ-L2*SAH上

20、式中U表示用戶輸出電平；O表示干線放大器輸出電平；L1表示該用戶通過的干線長度；MA表示干線的衰減系數(shù)；AFP1表示該用戶通過的分配器的分配損耗；AFP2表示該用戶連接的分支器的分支損耗；CAFZI示該用戶通過的分支器的插入損耗和；L2表示該用戶通過的分支線路長度；SA表示分支線路的衰減系- -1717關丁有線電視的一些基礎知識( (用支付寶購買用支付寶購買安全？快速，免 W一、常用有線電視器材電纜:常用電纜75-5 75-7 75-9 75-12:單護發(fā)泡、雙護發(fā)泡.:發(fā)泡電纜、耦芯電纜、進口電纜:頻率越局，損耗越多。2、分支分配器分支器分支器通常用丁較高電平的饋電干線中，它能以較小的插入損

21、耗從干線取出部分 信號供給住宅樓或用戶，有時也可用二分支干線提供信號電平，通過分支器的電視 信號其中一小部分從分支端輸出，大部分功率繼續(xù)沿干線傳輸。BR一分支符號：IN OUT(插入損耗)A:插入損耗： 是信號從干線輸入端到干線輸出端之間的傳輸損耗， 即輸入信號 電平(dB)與輸出信號電平(dB)之差，用dB表示。B:分支損耗：是信號從干線輸入端到分支輸出端之間的損耗，即干線輸入端電平(dB)與分支端輸出電平(dB)之差，用dB表示。C:分支損耗與插入損耗之間的關系是：分支損耗大，則插入損耗小；分支損耗小，則插入損耗大。例：108: 3dB 208: 3.5dB112: 1dB 212: 2d

22、B120: 0.5dB 220: 1dBD:分支口與插入損耗之間的關系是：分支口越多，插入損耗越大。我們實際上設 計中通常按照2DB來計插入損耗。分配器分配器是用來分配高頻信號的部件， 它的作用有兩個：一是將一種信號功率平均 分配給幾路(通常是分為兩路、三路、四路、六路);二是可將兩路、三路、四 路和六路信號混合起來。分配損耗：是指分配器輸入端的輸入電平Ui(dB)與輸出電平Uo(dB)之差。、號泡型點1 1型發(fā)類特- -1818分支器和分配器的根本區(qū)別在丁， 分配器平均分配功率，而分支器是從電纜中取 出一小部分功率提供給用戶，而大部分功率繼續(xù)向后面?zhèn)鬏敗?、申接分支器（申接單元）申接分支器是

23、將分支器和用戶終端合成為統(tǒng)一體，具有分支器和系統(tǒng)輸出口的功能，所以叫申接分支器，有的乂叫申接單元。4 用戶盒用戶終端是CATV分配系統(tǒng)與用戶電視機相連的部件。面板分為單輸出孔和雙輸出孔（TV、FM），在雙輸出孔電路中要求TV和FM輸 出問有一定的隔離度，以防止相互干擾。為了安全而在兩處電纜芯線之間接有高壓電容器。5、 放大器（高電平放大器、中電平放大器、低電平放大器）A:高電平放大器用丁天線放大器，用戶放大器，增益大在40dB以上，信噪比較差，輸入低60dBo特點：低輸入，高輸出B:中電平放大器用在支干線上，增益在25-30dB，如KA5134,信噪比較好。C:低電平放大器用在主干線上，增益在

24、18-25dB,信噪比最好。6、 功分器功率分配器簡稱為功分器， 它是把輸入信號功率等分或不等分成幾路功率輸出的 器件。在衛(wèi)星電視接收中，利用功率分配器，就可使用一副天線、一個室外單元 和幾個接收機，同時收看衛(wèi)星傳送同頻段的多套電視節(jié)目。功分器目前有無源和有源兩種。無源功分器通常是由純微帶電路組成， 有源功分 器是在無源功分器的基礎上加入寬頻帶放大器組成的。二、電纜損耗（每100米衰減） 系統(tǒng)/型號發(fā)泡藕芯300MHZ -12 4.5db 5.5dB-9 6.5db 8dB-7 8-8.5db 10dB-5 10db 13dB550MHZ -12 6.5db 8dB-9 8-8.5db 10dB-7 10db 13dB-5 13db 20dB三、頻道劃分（中國電視制式為PAL制）：頻道帶寬：8MHZ全頻道的頻率49.75 860MHZVL VH UHF1 5CH（頻道）6 12CH（頻道）13 68CH （頻道）5 6CH之間增*卜Z1