有线电视光缆传输网中

光分路器的设计与使用

秦皇岛市燕山有线电视信息

网络发展有限公司 张弘辉

摘要：本文简要介绍了光分路器的主要技术指标和一般计算方法，结合作者的实践给出了多级光分路器、均分型光分路器的设计方式。

关键词：光分路器 分光比 多级光分路器 均分型光分路器

一 概述

利用光纤传输电视节目具有频带宽、容量大、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等优点，不仅能扩大有线电视覆盖面，减少传输线路中放大器的个数，提高整个有线电视系统的指标，而且解决了全电缆网放大器维护难的问题。近年来随着技术和生产工艺的进步，光缆和光发射机、光接收机等激光设备和器材的成本迅速下降，采用光纤传输与电缆传输的成本大体相当，甚至更低。光纤传输网将成为有线电视的最主要传输手段。

光纤有线电视系统的传输电视信号的原理方框图如图一所示：

光分路器是光纤链路中最重要的无源器件之一，其作用是将一路光按一定比例分成多路输出。在有线电视光纤传输系统中广泛应用。本文仅就作者参与的有线电视光缆网工程施工中的光分路器的设计和使用的一些方法和经验进行探讨，希望对有线电视网络的建设有所帮助。

二 光分路器的一般设计方法

在HFC网光纤传输干线设计中，当光纤路由及光纤损耗值、光节点数量确定后，就可以计算出每一光纤支路所需的光功率、光分路器的分光比和光发射机的功率、数量。

1、 每一支路光纤损耗值

当光纤路由确定后，每一支路的光纤链路损耗值就可以得出。目前广电系统大量使用的是G652型光纤。根据我们多年来的的施工经验，包含熔接损耗在内，对于1310nm窗口，G652光纤损耗不超过0.35dB／公里，对于1550nm窗口，G652光纤损耗不超过0.22dB／公里.对于已经完工的路由，可以使用光时域反射仪进行测量，得出实际链路的损耗值。每一支路的光纤链路损耗值应留出一定的余量。

2、 光接收机接收功率

目前使用的光接收机，在接收光功率为-4～+3dbm的条件下，光接收机输出电平范围为96～108db。根据我们建设过程中的经验，当光接收机输入光功率发生变化时，其指标变化情况如表一所示：

表一 光接收机输入光功率变化对系统指标的影响

从上表可以看出，当光接收机输入光功率有所提高时，各项系统指标均有较大提高，为电缆分配网留出较多余地。为此，确定光接收功率为0dB±1 dB。

3、 光分路器的附加损耗

根据理论计算和实际测量，光分路器的附加损耗值如表二所示

表二 光分路器附加损耗参考值 单位：dB

4、活接损耗

每条光链路中的活动连接头会产生一些损耗，这些损耗应计入光链路所需的总功率

5、光分路器的分光比及分光损耗

光分路器某一路的分光比定义为该路输出光功率和各路输出光功率之和的比。设各路的总光功率为∑Pn，某一路的所需的光功率为P1，则分光比K1＝P1／∑Pn，该路的分光损耗值为-10lgK1。需要强调的是，某一支路所需的光功率为该支路光纤链路损失功率加上光接收机输入光功率。

6、分光器输入光功率的计算

根据某一支路的上述参数，可计算得出光分路器所需的输入光功率。

光分路器输入光功率＝某一支路光纤损耗值＋该支路光接收机输入光功率＋分光损耗＋活接损耗＋附加损耗

在上述计算的基础上，应适当考虑光功率的余量，确保网络的长期安全平稳运行。

三 二级光分路器的设计思路

我们进行光分路器的设计可以分为两个阶段。

1、 按开工顺序和光发射机的功率设计光分路器

2001年秦皇岛市开始大规模建设农村有线电视网络。按照当时的技术要求，采用县—乡为1550光发射机＋EDFA光放大器传输，乡—村采用1310光发射机传输的方式，设计分路器时根据每一批开工的光节点情况设计光分路器，得出光发射机的总功率。因此1310光发射机的输出功率从10mw到20mw不等，光分路器从1分2到1分20不等。这种方式设计的光分路器较为紧凑，安装简便，计算过程所需参数较少，可随着工程进度逐步实施，在光发射机数量较少时较为适用。但其缺点也是很明显的：每只光分路器的造价高达一两千元；不同地点的光分路器无法互换使用；光分路器备份困难，备件成本高昂；由于分路器内部采用多级拼接或多根光纤整体熔接而成，一旦某一路发生问题，即造成整个分路器报废，损失较大。

2、 采用二级分路器拼接方式

2003年，随着网络规模的不断扩大，所需光功率不断增加，部分乡镇机房已经达到了5－6台1310光发射机。这一时期EDFA光放大器的价格直线下降，其性能价格比明显优于1310光发射机。一般一个乡镇机房只需要一台光放大器即可满足需要，并且光接收机的输入光功率可以较大幅度的提高，系统的各项技术指标，特别是C/N可以得到较大改善。此时一台光放大器需要带30—60甚至更多个光节点。采用第一种方法设计分路器难以满足需要。为此我们提出了二级分路器的设计方法。具体为：

（1） 第二级光分路器：将光节点按照光链路距离不同分组，每组为4—8个点。每组光节点对应的光分路器按照均分设计。分组时应注意同一组的光节点接收光功率应在0dB±1 dB范围之内。

（2） 第一级光分路器：根据第二级分路器各分组所需要的光功率，设计一只光分路器，将光放大器输出的光功率分配到各组。

（3） 为减少连接损耗，第一级光分路器和第二级光分路器间采用熔接方式连接；光放大器和第一级光分路器之间采用适配器连接；第二级光分路器和各光纤链路之间可根据情况采用熔接连接或适配器连接。

按照上述方法设计的光分路器，可以实现较好的互换性，备份容易，避免浪费，确保安全。

四 光分路器设计实例

这里选择秦皇岛市所辖牛头崖镇的光分路器设计实例。

该乡镇位于平原地区，下辖35个行政村村，根据人口、地理环境等情况拟设置38个光节点。考虑到该乡镇的地理位置及今后发展需要，预留2个备用光节点，并为周边三个乡镇站传送备用信号。乡镇机房到各村的距离从1.7到16.4公里不等。该站光节点及光缆路由分布图见图二。

根据二级分路器的设计指导思想，我们对各光节点进行了分组，确定分为7个组，分组情况见表三。

考虑近期的发展，确定在第二组、第五组各增加一个备用点。根据这一设计，共需制作均分光分路器7支，其中1分2光分路器1支， 1分4光分路器1支，1分6光分路器3支，1分8光分路器2支。

根据第二级光分路器的设计结果，并计算各组光分路器所需的输入光功率，并综合考虑其他需求，设计第一级光分路器。根据第一、二级光分路器各支路的光功率需求及附加损耗和分光损耗、活接损耗、预留余量等因素，得出第一级光分路器输入光功率。第一、二级光分路器设计情况和光节点分组情况见表四，分路器设计示意图见图三。

为了验证这一设计方案的可行性，我们根据本文中提到的计算方法和要求，计算了各光节点的光功率，其中附加损耗按照表二提供的数据计算，路由损耗按照0.22dB／公里计算。计算结果见表四。

计算表明：各行政村光节点光接收机的接收光功率基本在0dB±1 dB范围内，符合设计要求。

五 结束语

按照上述方法，结合设备调整，我们对牛头崖站进行了整改。实际测试结果表明设计方案是可行的，今后更换设备时只需要更新第一级光分路器即可实现。

根据牛头崖站的设计和整改经验，我们对辖区内的各乡镇站进行了统一规划设计，其原则为：各站的光设备以1550EDFA光放大器为主，光分路器以二级方式设计。从2003年到现在，我们已经对十多个乡镇站进行了整改实现了大部分光分路器的标准化、通用化。光分路器的制作成本大幅度降低，分光比精度大幅度提高，制作周期缩短，有效地保证了工程建设的进度和质量，降低了运行维护的成本，提高了系统可靠性。

以上是我们在工作中的一些经验和体会，希望对有线电视网络的建设有所益处。

图二：光节点及光缆路由分布图

表三光节点分组情况

表四 光节点光功率情况

表四 光节点光功率情况（续）

说明:1550nm波长传输损耗按0.22dB／公里，光分路器附加损耗按表二，链路接头等其他损耗按每路1dB进行计算

图三：分路器设计示意图

参考文献：

1、李鉴增 焦方性 有线电视综合信息网技术 人民邮电出版社，1999

2、赵梓森等 光纤通信工程（修订本）人民邮电出版社，2003

有线电视用户盒处电平计算

计算方法：

UL= OL-L1*MAL-AFP1-AFP2-CAFZ-L2*SAL

UH= OH-L1*MAH-AFP1-AFP2-CAFZ-L2*SAH

上式中

U表示用户输出电平；

O表示干线放大器输出电平；

L1表示该用户通过的干线长度；

MA表示干线的衰减系数；

AFP1表示该用户通过的分配器的分配损耗；

AFP2表示该用户连接的分支器的分支损耗；

CAFZ表示该用户通过的分支器的插入损耗和；

L2表示该用户通过的分支线路长度；

SA表示分支线路的衰减系

关于有线电视的一些基础知识

一、常用有线电视器材

１、电缆

型号：常用电缆 75-5 75-7 75-9 75-12

发泡：单护发泡、双护发泡.

类型：发泡电缆、耦芯电缆、进口电缆

特点：频率越高，损耗越多。

２、分支分配器

⑴ 分支器

分支器通常用于较高电平的馈电干线中,它能以较小的插入损耗从干线取出部分信号供给住宅楼或用户,有时也可用二分支干线提供信号电平,通过分支器的电视信号其中一小部分从分支端输出,大部分功率继续沿干线传输。

BR

一分支符号： IN OUT(插入损耗)

A：插入损耗：是信号从干线输入端到干线输出端之间的传输损耗，即输入信号电平(dB)与输出信号电平(dB)之差,用dB表示。

B：分支损耗：是信号从干线输入端到分支输出端之间的损耗，即干线输入端电平(dB)与分支端输出电平(dB)之差,用dB表示。

C：分支损耗与插入损耗之间的关系是：分支损耗大，则插入损耗小；

分支损耗小，则插入损耗大。

例：

108：3dB 208: 3.5dB

112: 1dB 212: 2dB

120: 0.5dB 220: 1dB

D:分支口与插入损耗之间的关系是：分支口越多,插入损耗越大。我们实际上设计中通常按照2DB来计插入损耗。

⑵ 分配器

分配器是用来分配高频信号的部件，它的作用有两个：一是将一种信号功率平均分配给几路（通常是分为两路、三路、四路、六路）；二是可将两路、三路、四路和六路信号混合起来。

分配损耗：是指分配器输入端的输入电平Ui(dB)与输出电平Uo(dB)之差。

分支器和分配器的根本区别在于，分配器平均分配功率，而分支器是从电缆中取 出一小部分功率提供给用户，而大部分功率继续向后面传输。

３、串接分支器（串接单元）

串接分支器是将分支器和用户终端合成为统一体，具有分支器和系统输出口的功能，所以叫串接分支器，有的又叫串接单元。

４、用户盒

用户终端是CATV分配系统与用户电视机相连的部件。

面板分为单输出孔和双输出孔（TV、FM），在双输出孔电路中要求TV和FM输出间有一定的隔离度，以防止相互干扰。

为了安全而在两处电缆芯线之间接有高压电容器。

５、放大器（高电平放大器、中电平放大器、低电平放大器）

A：高电平放大器用于天线放大器，用户放大器，增益大在40dB以上，信噪比较差，输入低60dB。

特点：低输入，高输出

B：中电平放大器用在支干线上，增益在25-30dB，如KA5134，信噪比较好。

C：低电平放大器用在主干线上，增益在18-25dB，信噪比最好。

６、功分器

功率分配器简称为功分器，它是把输入信号功率等分或不等分成几路功率输出的器件。在卫星电视接收中，利用功率分配器，就可使用一副天线、一个室外单元和几个接收机，同时收看卫星传送同频段的多套电视节目。

功分器目前有无源和有源两种。无源功分器通常是由纯微带电路组成，有源功分器是在无源功分器的基础上加入宽频带放大器组成的。

二、电缆损耗（每100米衰减）



系统 / 型号 发 泡 藕 芯

300MHZ -12 4.5db 5.5dB

-9 6.5db 8dB

-7 8-8.5db 10dB

-5 10db 13dB

550MHZ -12 6.5db 8dB

-9 8-8.5db 10dB

-7 10db 13dB

-5 13db 20dB

三、频道划分(中国电视制式为PAL制)：

频道带宽：8MHZ 全频道的频率49.75―860MHZ

VL VH UHF

1―5CH（频道） 6―12CH（频道） 13―68CH（频道）

5―6CH之间增补Z1―Z7

12―13CH之间增补Z8―Z38

24―25CH之间增补Z51―Z55

四、有线电视系统

1：系统构成









解调器：把射频信号转为AV信号

调制器：把AV信号转为射频信号



五、系统划分

1：300MHZ系统可传输29个频道，1CH―12CH,Z1-Z17( 5CH―6CH之间增补Z1―Z7

12CH后有Z8―Z17)，频率49.75―296.25MHZ.

2：450MHZ系统可传输48个频道，1―12CH，Z1-Z36(视频中心频率448.25MHZ).

3: 550MHZ系统可传输60个频道，1―22CH、Z1―Z7,Z8―Z38,最高频道22CH (视频中心频率: 543.25MHZ)

4: 750MHZ系统可传输85个频道, 1―42CH，Z1―Z38,Z51-Z55(24CH-25CH之间增补Z51-Z55) ,最高频道42CH(视频中心频率：743.25MHZ)

5: 860MHZ系统可传输99个频道, 1CH-56CH，Z1―Z38,Z51-Z55(24CH-25CH之间增补Z51-Z55) ,最高频道56CH(视频中心频率 855.25MHZ)



频率越高，在电缆上传输损耗电平越大，在VL-VH之间有一个FM广播频率87-108MHZ

在300MHZ系统内任意频道差超12dB会产生串扰

在550MHZ系统内任意频道差超15dB会产生串扰

550MHZ均衡用在300MHZ可通过，反之不可。

系统 常规频道 增补频道 分布情况

300MHZ 1CH-12CH Z1-Z17 CH1-CH5(Z1-Z7) CH6-CH12(Z8-Z17)

450MHZ 1CH-12CH Z1-Z36 CH1-CH5(Z1-Z7) CH6-CH12(Z8-Z36)

550MHZ 1CH-22CH Z1-Z38 CH1-CH5(Z1-Z7) CH6-CH12(Z8-Z38)

750MHZ 1CH-42CH Z1-Z38Z51-Z55 CH1

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/c50df01ec5da50e2524d7f59.html