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有线模拟电视

/cable analog television; CATV/
条目作者李培琳

李培琳

最后更新 2023-04-28
浏览 282
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通过有线电视网络传输,且信号源的产生、前端处理、传输以及终端复原的整个过程是以模拟信号的形式完成的电视系统。

英文名称
cable analog television; CATV
所属学科
信息与通信工程

1948年,美国宾夕法尼亚州有一个位于山谷的曼哈尼城,大多数居民住在当地3个电视台的阴影区,由于电视信号被阻挡,收看电视效果极差。有一位专营电视装置的研究者,想到了在山边的制高点上,安装增益较高、性能良好的电视接收天线,又征得电力公司的许可,架设了一些同轴电缆,将天线接收的电视信号分送给阴影区的每一位用户,世界上最早的有线模拟电视系统诞生了。这种多用户共用一组室外电视接收天线接收空间开路电视信号被称为公共天线系统,尽管十分简陋,但对于扩大无线电视的覆盖、改善收视质量,效果显著。

20世纪50年代初,由于这种公共天线收视系统有效解决了开路电视个体接收效果不佳的问题,从而在城市中得到了广泛应用。70年代初,随着通信卫星传送电视信号进入实用阶段,CATV在接收开路电视信号的同时,还接收来自卫星、微波台站的信号,采用的传输媒介为同轴射频电缆,因此又被称为电缆电视系统。

中国有线电视虽然起步较晚但发展迅速,主要经历了以下几个发展阶段。第一阶段,共用天线系统阶段。1974年,北京饭店的第一个共用天线系统标志着中国有线电视的诞生;20世纪70~80年代共用天线出现在全国城乡的各个居民楼或平房顶上,采用全频道隔频传输方式,一个共用天线系统可以传输五六套电视节目。第二阶段,有线电视系统阶段,从20世纪80年代到21世纪初。1985年,湖北沙市建成的有线电视网标志着中国跨出共用天线阶段进入有线电视阶段,通过电缆(有的地方使用光缆作为远程传输)建立起了遍布中国各级省地市县及发达农村地区的有线电视网络,特别是90年代有线电视进入了高速发展阶段,成为城镇居民收看电视的主要手段。截至1997年年底,经批准的有线电视台1300家;有线电视网络长度超过200万千米,其中光缆干线26万千米;近2000个县建设了有线电视网络,其中400多个县实现了光缆到乡镇或到乡村;有线电视用户数8000万户。采用邻频传输方式,传输的节目套数达到四五十套,使得中国一跃成为电视大国,这个时期建成的混合光纤同轴电缆网也作为一笔宝贵的资源财富保留下来。第三阶段,数字电视系统阶段。从2003年起,中国在山东青岛开展有线电视数字化整体转换试点并取得成功,从此开启了有线电视的数字化时代。截至2015年,中国有线电视用户达2.39亿户,在用户数量和系统规模上列世界第一位。

在模拟向数字化转换阶段,为了充分保障基本公共服务,根据相关政策要求,在有线电视网里还保留至少6套模拟电视节目供没有机顶盒的用户接收。

北京有线电视台试播如图1所示。

图1 北京有线电视台试播图1 北京有线电视台试播

有线模拟电视系统(见图2)可由信号源、前端系统、传输系统、用户分配网以及终端5部分组成。

图2 有线模拟电视系统的基本组成示意图图2 有线模拟电视系统的基本组成示意图

有线模拟电视系统的节目来源通常包括多个卫星转发的卫星电视信号、当地电视台发送的开路电视信号、当地微波台站发射的微波电视信号、光缆干线传输的电视信号以及自办电视节目等,接收或产生这些节目信号的设备共同组成了系统的信号源部分。

负责把信号源传送的信号进行滤波、频率变换、放大、调制解调、邻频处理、电平调整及控制、混合等,使其适合在干线传输系统中传输。

①信号放大。当接收到的信号过于微弱,满足不了系统载噪比要求时,在前端采用低噪声放大器进行放大,以提高载噪比。

②频率变换。为了实现传输频道的某种配置,有时也为了避开某种干扰,前端需要对某些频道进行变换。

③调制解调。在接收到卫星、微波信号后,需先对其进行解调,恢复视音频信号后再对其进行调制,调制为选定频道的射频信号;自办节目也需要经过调制才能进入混合器。

④邻频处理。前端需要采取各种技术手段来减少邻频干扰,提高频谱资源利用率,主要包括声表面波滤波、锁相环路频率合成技术、图像和伴音分通道处理、音频/视频比可调技术等。

⑤电平调制与控制。对各频道的电平进行调制和控制,使频道内和频道间的电平波动不超过要求的范围。

⑥混合。混合的目的是将所有处理后的信号复合在一起,以便使用一条路线传输。

负责把前端输出的高频复合电视信号优质稳定地传输到用户分配网,其传输方式主要有光纤、微波和同轴电缆3种。

负责将有线电视信号高效而合理地分送到户,由分配放大器、延长放大器、分配器、分支器、用户终端盒和连接它们的分支线、用户线组成。分支线和用户线通常采用同轴电缆。

电视机与用户终端盒相连,就可以收看模拟电视节目。

有线模拟电视可分为隔频传输和邻频传输两类。隔频传输是指每隔一个频道安排一个节目,主要存在于发展初期。邻频传输是指频道之间前后相接,没有空隙。邻频传输可充分利用频带资源,但也容易造成相邻频道的信号间的干扰,需要在前端采用邻频处理技术最大限度地减少邻频干扰。

由于早期的有线模拟电视系统起源于地面开路电视的公共接收系统,因此其频道配置方案考虑到与开路电视的兼容,对其频道设置完全保留,即全频道系统,这便是有线模拟电视的标准频道。中国最初规定的开路电视频道共68个,但第5频道与调频广播使用的频段重叠,一般不再使用。电视实际使用的只有47个频道(1~4,6~48),其中每个频道的带宽为8兆赫,其频率分布在甚高频(very high frequency,VHF)频段和特高频(ultra high frequency,UHF)频段。在VHF频段:V频段为1~4频道,频率范围为48.5~84兆赫;V和V之间为调频广播;V频段为6~12频道,频率范围为167~223兆赫。在UHF频段:U频段为13~24频道,频率范围为470~566兆赫;U频段为25~68频道,频率范围为606~958兆赫。

除此之外,有线模拟电视系统还开发了增补频道。在开路的频率分布中,调频广播与6频道之间、12与13频道之间、24与25频道之间分别存在59兆赫、247兆赫以及40兆赫的间隔,这些频段在开路时已分配给其他通信业务,但有线电视系统是一个独立、封闭的系统,不会与其他通信业务发生干扰,因此可以采用这些频段来增加电视节目的套数,这就是有线电视系统中的增补频道(用Z表示),因此在上述频道之间的间隔中依次分别命名了增补1频道至增补42频道。这样对于单向有线电视系统而言,330兆赫的邻频系统拥有28个频道资源(12个标准频道,16个增补频道);450兆赫的邻频系统拥有47个频道资源(12个标准频道,35个增补频道);750兆赫的邻频系统的系统容量为84个频道(42个标准频道,42个增补频道);862兆赫的邻频系统容量为98个频道(56个标准频道,42个增补频道)。

随着有线综合业务的逐渐开展,双向有线系统中对上、下行频率进行分割,上行频率范围为5~65兆赫,过渡带为65~87兆赫。这样,下行传输便只能从87兆赫开始。因此750兆赫的双向系统所拥有的下行频道资源为79个频道(37个标准频道,42个增补频道);862兆赫的双向系统所拥有的下行频道资源为93个频道(51个标准频道,42个增补频道),详细的频率分割和频道配置方案可见《有线电视广播系统技术规范》(GY/T 106-1999)。

  • 史萍,倪世兰.广播电视技术概论.北京:中国广播电视出版社,2003.
  • 刘剑波,李鉴增.有线电视网络.北京:中国广播电视出版社,2003.

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