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本文作者:唐殿寶 單位:沈陽傳媒網(wǎng)絡(luò)有限公司
從傳輸線等效電路看出,阻抗是電阻、容抗及感抗在向量上的和。用途較廣的兩種同軸電纜,一種是用于數(shù)字基帶信號傳輸?shù)奶匦宰杩?0Ω的基帶同軸電纜,另一種就是用于射頻調(diào)制信號傳輸?shù)奶匦宰杩?5Ω的頻帶同軸電纜,二種同軸電纜相似,但不能互換使用。在高頻時,傳輸線本身是一種分布參數(shù)電路,如圖2是無損耗情況下的傳輸線的等效電路。傳輸線上的波一般為入射波和反射波的疊加,波的反射現(xiàn)象是最基本的物理現(xiàn)象。
傳輸線的工作狀態(tài)與負(fù)載有關(guān),傳輸線有三種工作狀態(tài)。一是當(dāng)負(fù)載與傳輸線特性阻抗相等時,負(fù)載吸收全部入射波功率而沒有反射,這時傳輸線中只有去向負(fù)載的單向行波,傳輸線工作在行波狀態(tài)。二是當(dāng)終端開路或者是短路狀態(tài)下,負(fù)載不吸收有功功率,入射波的功率全部由反射波帶回,傳輸線工作在駐波狀態(tài)。還有就是行駐波狀態(tài),這時負(fù)載吸收入射波的部分功率,其余部分反射回去,傳輸線上有行波分量也有駐波分量,負(fù)載與傳輸線特性阻抗不完全匹配,大多數(shù)情況下傳輸線都工作在這種狀態(tài)之下。在第一種工作狀態(tài)時,負(fù)載與傳輸線特性阻抗相匹配,稱阻抗匹配,反之稱為阻抗失配。阻抗匹配在高頻傳輸及網(wǎng)絡(luò)日常維護(hù)中至關(guān)重要。綜上所述,阻抗匹配是有線電視網(wǎng)絡(luò)中最常見的工作狀態(tài),它反映了網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備,器材及傳輸電纜之間的功率傳輸關(guān)系。當(dāng)線路實現(xiàn)阻抗匹配時,將獲得最大的功率傳輸。反之,當(dāng)電路阻抗失配時,不但得不到最大的功率傳輸,還可能對傳輸信號產(chǎn)生損傷,甚至損壞傳輸器件。傳輸線上的材料之間的介電常數(shù)的任何變化都會導(dǎo)致特性阻抗的變化,從而引起阻抗失配引起信號的反射。
阻抗匹配常出現(xiàn)在各級放大器之間,放大器與負(fù)載之間,無源器件之間,測量設(shè)備和所測線路之間,EOC設(shè)備與分配網(wǎng)絡(luò)之間等等。實際工作中電纜連接器件及轉(zhuǎn)換接頭的氧化接觸不良,電纜的彎折變形,終端負(fù)載缺失等都是引起阻抗失配的原因。掌握了信號反射的原理,有助于日常的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和維護(hù)工作,高頻段相比低頻段更容易產(chǎn)生反射導(dǎo)致功率損耗,降低信號傳輸效率。若使信號能夠有效地傳輸,必須使線路工作在阻抗匹配狀態(tài),即放大器的內(nèi)阻等于下級線路的輸人阻抗,線路的輸出阻抗等于所接負(fù)載的阻抗。在實際的線路中,常會遇到信號源與放大電路或放大電路與負(fù)載的阻抗不相等的情況。阻抗的匹配與否關(guān)系到所傳輸信號的質(zhì)量優(yōu)劣,甚至是某些頻點(diǎn)丟失。
傳輸線路上某處匹配不良,會造成信號在傳輸線上的反射,這樣到達(dá)數(shù)字電視機(jī)頂盒的信號就不只是入射波還有反射波存在,它們之間存在一定時間差。在高頻傳輸時,在同軸電纜中入射波和反射波同時傳輸時,其幅度按矢量相加。當(dāng)兩者的時差使相位改變2π弧度時兩者同相,其幅度相加,這有可能會使放大器進(jìn)入非線性工作區(qū)域,產(chǎn)生非線性失真;當(dāng)兩者相位相差π時,相位相反,其幅度相抵消,引起傳輸鏈路中某些點(diǎn)或區(qū)域的幅頻特性嚴(yán)重不平。相位相反也會引起信號幅度下降,使C/N降低。上述情況均能引起數(shù)字電視誤碼率升高,在頻譜儀上則可看到被干擾頻道的頻譜頂部不再是平坦?fàn)睿前纪共黄?,出現(xiàn)明顯的起伏或傾斜。當(dāng)反射波在同頻不同相時,則擾亂了QAM的相位。QAM調(diào)制信號的幅度和相位捎帶有數(shù)字信息,入射波和反射波都調(diào)制著同一信號的碼流信息,它們將會以不同的相位疊加,特別是高階的64QAM對鏈路的相位特性十分敏感。相位的準(zhǔn)確性會影響解碼時對符號的正確判定,雖然這時用戶電平基本正?;蜃兓淮?,但隨之而來的是其誤碼率升高了,接收的圖像會出現(xiàn)馬賽克或停頓現(xiàn)象。
HFC有線電視網(wǎng)絡(luò)干線系統(tǒng)采用光纖傳輸,特別是EPON網(wǎng)絡(luò),干線系統(tǒng)無源,干線網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定安全,維護(hù)簡單。而EOC技術(shù)的使用,仍利用原有的分配網(wǎng)絡(luò),分支器和分配器是分配網(wǎng)絡(luò)中最常見和使用最多的器件。分支器和分配器不僅具有功率信號的分配功能,更重要的是它在分配信號的同時,對端口的設(shè)備起到阻抗匹配的作用。這在高頻網(wǎng)絡(luò)中非常重要。分配器由于結(jié)構(gòu)上的原因,分配器只有在各路輸出都接有標(biāo)準(zhǔn)阻抗75Ω時,在分配器的輸入口才能呈現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)阻抗相等的輸入阻抗,這時分配器才具有匹配、隔離的特性。分配器如果有一個輸出口開路或短路,分配器的性能就會產(chǎn)生變化,導(dǎo)致所傳輸信號強(qiáng)烈的反射,致使信號指標(biāo)劣化。如果傳輸模擬信號就會產(chǎn)生重影,如果傳輸?shù)氖菙?shù)字信號會使誤碼率增加,出現(xiàn)馬賽克,嚴(yán)重時會出現(xiàn)“斷崖效應(yīng)”,甚至黑屏,導(dǎo)致服務(wù)中斷。實際使用中分配器如果存在空口必須接上75Ω終端負(fù)載,以確保各個端口的阻抗匹配。分支器也叫定向耦合器,在一路主信號輸出情況下,耦合分出一部分低于主輸出的一路或幾路相等的信號電平,具有很好的隔離性,因此分支器只要在主輸出口接有75Ω阻抗的同軸電纜或終端負(fù)載,分支口開路或短路對輸入口網(wǎng)絡(luò)的阻抗匹配性能影響不大。