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有线电视系统中的噪声干扰及抑制
[正文]:一、噪声对有线电视系统的危害 有线电视系统是一个弱电传输系统。
相对而言,它具有较高的灵敏度,很容易受外界或内部一些无规则信号的干扰。
特别是噪声在有线电视系统中的干扰,是一个很重要的指标,因为它直接影响到终端接收机接收的图像效果。
有线电视系统在接收、频道变换、调制、放大信号时所应用的有源器件,直接产生和放大着噪声信号。
如果放大器等有源器件没有噪声千扰的存在,则无论有用信号多么微小,总可以通过放大器放大倍数的提高来把它放大到我们所希望的大小。
而实际上,放大器等有源器件的噪声干扰始终存在,若这些噪声信号的大小可以与有用信号相比较时,则在放大器的输出端有用信号将被噪声信号淹没,或者是噪声信号分量和有用信号分量很难分辨而阻碍了对有用信号的观察和测量。
因此,噪声干扰在有线电视系统中的危害将成为一个严重问题。
其最直接的危害是影响图像的质量。
轻者满屏雪花,重者图像杂乱无章,甚至无法收看。
在双向传输的有线电视系统中,互动用户所用的回传有源器件及上行传输信号所用的有源器件产生和放大的噪声信号,将通过“漏斗效应”汇集到前端,又通过下行信号通道放大及叠加,将更加严重地影响终端收视效果。
在数字有线电视互动操作时,将使系统传输的数码率降低,误码率增高,致使“信息高速公路”受堵。
因此,抑制有线电视系统中的噪声干扰,将是一个非常重要的工作。
二、有线电视系统中的噪声源所谓噪声,是指外来的和有线电视系统内部产生的紊乱的、时断时续的、随机的杂波信号。
外部噪声源是指工业噪声干扰蒯如汽车点火装置,热合焊机,高频电炉所产生的噪声以及宇宙空间噪声和大气噪声等。
直接的内部噪声源是在有线电视系统中使用的器件器材所产生的噪声,主要是器件电路中的电阻热噪声和三极管内部产生的噪声,实际上是杂乱的,无规则变化的电压和电流。
下面我们来分别讨论各种电路中的噪声。
1.电阻的热噪声任向电阻即使不与电源接通,在电路中它的两个端口仍有电压存在。
这是由于导体中组成传导电流的自由电子无规则的热运动而产生的。
这样瞬间向一个方向运动的电子可能比向另一个方向运动的电子数目多。
这种电流流过电阻就会产生一个正比于电路电阻的电压。
这个电压是由于电子无规热运动而产生的、随时间而变化的噪声电压(即热噪声电压),也即有线电视系统中的基础热噪声,它是固定存在的,与外部信号无关,只与无源器件的温度有关。
由于热噪声电压本身是一个非周期变化的时间函数,故它的频率范围很宽且与频带成比例增长。
所以在有线电视系统中,宽频带放大器所受的噪声干扰比单频道放大器要大得多,这是宽带放大器灵敏度受限制的一个主要原因。
放大器处处存在电阻,因而到处都会产生热噪声。
但这些噪声对放大器的输出端所起的作用是不同的,其中各种放大器的输人电阻对输出端的噪声起着主要作用,因为它的噪声电压将会逐级放大。
因此,各种宽带放大器的输人电阻必须要小,、才能将热噪声电压限制在一定的范围之内。
2:晶体三极管产生的噪声当电流流过半导体三极管时,就要产生噪声,其主要来源有三种:‘热噪声。
是由于载流子不规则热运动时通过三极管内部的体电阻时产生的。
b.散粒噪声。
通过三极管发射结注人到基区的载流子数目,在各瞬间均不一样,从而引发了发射极电流或集电极电流有一个无规则的波动,这样的波动就产生了散粒噪声。
如果放大器负载为rlr在rl两端就要产生一个ilxrl的散粒噪声电压.c.颤动噪声。
三极管产生颤动噪声的机理目前还没有十分弄清,可以设想为载流子在晶体管表面的产生和复合引发的。
因而,与半导体材料及制造工艺水平有一定的关系。
颤动噪声与频率成反比,故也称为1脚桑声。
在有线电视系统中,低频端将比高频端所受颤动噪声影响大。
以上三种噪声在有线电视系统中也分别称为散弹噪声、分配噪声和闪烁噪声。
在有线电视系统中,不仅有放大器等有源器件,还有电缆、滤波器、混合器、衰减器、场衡器等无源器件8226;,它们也会产生噪声,在研究噪声时,要将所有的噪源产生的噪声进行叠加为总噪声来加以探讨。
三、系统中噪声的表述和计量在有线电视系统中,噪声的表述及大小分别用噪声系数、载噪比、信噪比等物理概念来表述和计量。
1.噪声系数f。
通常用噪声系数f来衡量噪声的大小。
纂表达式是:f二输人端信号噪声比/输出端信号噪声比。
在有线电视系统中,放大器不仅把输人端的噪声信号放大,而且放大器本身也存在着噪声。
故输出端的信号噪声比必然小于输人端的信号噪声比。
放大器本身噪声越大,输出端信号噪声比就越小于输人端,噪声系数f就越大。
2.信噪比s/n。
即噪声干扰波对电视图像的损伤程度。
用视频信号与噪声干扰信号之比来表述。
信噪比是在电视接收中经过检波转换为视频信号才出现的。
因此,该项指标主要是用收视者主观观看效果来制定的。
3.载噪比c/n。
即载波的大小与噪声干扰信号大小之比。
它是高频载波信号质量好坏的标准,是用来衡量射频信号被损伤的程度的。
由于有线电视系统是一个高频系统,所以载噪比是一个重要指标。
又由干放大器在系统中联级很多,往往要将客级的载噪比进行叠加,求出总的载噪比。
在有线电视系统中,信噪比和载噪比是密切相关的。
同一种解调方式,解调前载波的载噪比越高,解调后的视频信号信噪比就越高。
但不同的调制方式,载噪比与信噪比比的关系是不一样的。
鉴于我国的电视制式,射频载噪比和视频信噪比之间的关系在最大调制度时,’解调后的信噪比比解调前的载噪比低6--4db。
信噪比和载噪比在系统中都可以表述噪声干扰的大小,但对图像质量起决定作用的是信噪比。
我国采用的图像质量5级损伤制,实际上是给出了信噪比随机噪波大小影响图像质量的程度。
四、噪声干扰的抑制1抑制外界噪声干扰波外部噪声干扰可使电视图像产生雪花、跳动等现象,通常的方式是采取避让、屏蔽、遮挡等措施来抑制。
可根据不同情况,在前端放大器前加装调频陷波器,频道陷波器等阻带滤波器或加装频道带通滤波器。
并要求前端信号尽可能强一些,以提高信噪比,精选接收天线位置,加大卫星电视接收天线的口径,采用水平夹角小、前后比大的单频道接收天线,也是抑制外界噪声的有力措施。
在建卫星电视地面站时,选择比较好的电磁环境,尤为重要,要保证干扰电平在允许值之下,在保护率允许的范围之内,尽可能地抑制住外界的噪声干扰。
2.科学分配载噪比在有线电系统中的各部分分量有线电视在传输和分配过程中会造成图像损伤,一个重要原因是热噪声积累,载噪比指标恶化造成的。
由于系统前端、干线、分配三大部分在信号传输过程***能不一样,故所产生的热噪声量级也不一样,对全系统影响的程度也不一样。
故工业企业共用天线系统设计规范国家标准和广电系统规范标准给出了总的最低载噪比,设计者可根据这个标准为依据计算出份额分配置与载噪比指标和分配方案,尽可能科学合理地对系统不同功能部分进行载噪比分配,合理利用载噪比指标,从而保证系统有较高的载噪比。
3.合理选择有源器件及使用有源器件有线电视系统中使用的有源器件,是产生噪声的基本根源。
因而在选用器材时,要特别选用噪声系数小的,特别是天线放大器,低噪声的信号可提高前端的载噪比。
由于三极管产生的颤动噪声与半导体材料及制造工艺有关,故应选择测试设备精良,制造工艺正规的生产厂家产品。
要尽量少用或不用频率连续可变的捷变频调制器。
此种调制器没有装带通滤波器,这样带外噪声没有受到抑制,以使在多频道工作时会使其他频道产生的噪声在一个频道内产生叠加,形成大的噪声干扰,使有些频道产生噪声性能出现恶化。
因此,此种调制器只要满足故障时的备份即可。
现有一种加上带通滤波器的频道可变型调制器,它的中心频率随工作频率而变,从而达到抑制带外噪声的作用,这种调制器可以适当多只选用。
在双向数据传输系统中,为避免回传噪声积累增大和从用户数据口串人噪声,必须选用带高通滤波器的用户盒,以抑制掉这部分噪声,减少噪声侵人。
4.按需要调整各部分的电平在有线电视系统中,放大器输人电平的增高,则输出载噪比将随之增大。
但是,由于系统是多级放大,这种作法将会产生非线性失真。
因此,在干线系统放大器联级多时,各级的输人电平应严格执行干线放大器的输人标称值,而不能调得过高。
而分配系统放大器联级少,则可适当提高输人电平从而在分配系统获得较高的载噪比。
特别是在.各楼使用的用户放大器,由于不再联级,可经验性地调高到使用极限。
由于整个系统的复杂性和条件的限制,某级干线放大器有可能输人电平低于标称值,这时在调试时,若将前级或后级干线放大器输人输出电平适当提高,可以在一定程度上弥补系统噪声指标的恶化。
5.注重安装和维护质量在安装有线电视系统时,应特别注意各部位连接件的安装质量。
若有短路现象,将产生电感效应,使输人输出电平大幅削减,特别是在高端更加显著,噪声干扰将大大增强。
在断路时,器件将形成电容效应,在低端将大幅削减输人输出电平从而减低载噪比,使噪声干扰增大。
应严格按设计要求走线,不得任意延长电缆,从而保证电平不过多衰减,保证系统有可靠的载噪比。
在维护系统时,应注意四季气候变化随时调整系统的电平,使电平不偏离正常值。
放大器中的插接件松动、插接不牢靠是影响系统电平的隐蔽故障,注意随时检查。
要坚决换掉老化了的电缆及分配、分支器。
注意各接头之间的连接,使之不要松动而断路或芯线与屏蔽层相碰而形成短路,从而保证系统的载噪比。



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