有线电视系统的非线性失真

VOD（视频点播）的基本框架                 VOD系统主要由前端系统、网络系统、客户端系统、交换中心构成。前端系统一般由视频服务器、各种档案管理服务器以及控制网络部分组成。主要完成对影视材料的整理、用户信息管理、计费管理等工作。交互式VOD系统的前端系统还需要完成用户实时请求处理、允许控制、支持VCR服务等功能；网络系统包含主干网络和本地网络系统两部分，当前用于建立这种服务系统的网络物理介质主要是：CATV的同轴电缆、光纤、双绞线和无线网。而采用的网络技术主要是：以太网、FDDI和ATM技术。有线电视网较适于大范围内的NVOD点播系统，其价格便宜，功能适中，技术比较成型；    客户端系统即客户利用终端设备与服务提供者进行交互操作。在计算机系统中，它是由带有显示设备的PC终端完成；在电视系统中，它是由电视机加机顶盒（Set-top-Box）完成；而在未改造的电话系统中，它是由电话预约完成；交换中心的工作主要有两方面：一是在本地网络服务系统不能满足用户请求时，经交换中心转换，通过主干网络系统，在全局性视频服务器或其他媒体服务器上检索信息；二是所检索出的服务提供者把请求服务馈送到交换中心，再经此机构分配到请求客户所在的本地网络系统中。机顶盒    STB（SET-TOP-BOX）是用户附加在自己电视机上的与VOD系统进行节目点播的交互通信设备，也常称为“综合接收/解码器”IRD（Integrated Rdleiver/Decoder）。机顶盒的功能：（1）指示客户终端设备，网络传输和节目资源状态，在客户电视机上显示信息提供者的信息和菜单。（2）提供客户对其设置的控制功能，如电源开关，选择VOD成标准电视操作，控制客户的录像机等。（3）与客户家用微机接口。（4）公用设备监测，传输性能的遥测反馈等。（5）业务功能如数据传输、交互式购物、交互式教学及费用控制等。从上述功能看，机顶盒已从一个多频率调谐/解码器发展为对大量影片，多媒体信息等联机数据库的前端控制设备。用户端接入设备    有线电视的模拟信号和电话的语音模拟信号来说，可以直接将其调制到不同的射频波，然后输入混合器中。对计算机数字信号，必须先把它们变为模拟信号，然后进行频分多路，送入混合器。计算机信号的数字处理技术是通过Cable Modem及其头端产品来实现的。Cable Modem不但具有基本的调制解调功能，而且还能提供以太网集线器、加解密、路由器、桥接器等设备的功能；通过它上网，不再需要拨号，同时它的速度也是基本的电话调制解调器无法比拟的。　　三大通信系统的集合有着光明的前景，它为家庭用户提供了方便，也为社会节约了资源，它会向着越来越简便易行的方向发展。当前，已经有不少的计算机企业正在和已经研制出大量适合家庭用户的Cable Modem产品，国内许多有线电视台也普遍开通Internet业务，随着人们生活水平的提高，有线电视网上实现有线电视、电话和计算机三大通信系统一定会流行于千家万户。有线电视系统的非线性失真    有线电视系统中有很多有源器件如光发射机，光接收机，放大器等。信号通过这些有源器件都会产生一定的非线性失真。对于载波非线性失真主要表现为产生大量的谐波，对图像造成干扰。为此在有线电视系统中对这些失真均有较严格的指标控制，根据对图像干扰在屏幕上表现方式我们将非线性失真分为两大类：相互调制（互调失真）和交扰调制（交调失真）。任何一个具有非线性失真的放大器它的输出电压和输入电压的关系可用下式来表示：式中U0为输出电压，Ui为输入电压，K是放大系数。假设有两个载波信号A，B同时输入Ui=ACOSωaT+BCOSωbT那末输出电压      上式中K1各项是我们需要的信号，K2各项称为2次产物就是二次失真所产生的产物，K3各项称为三次产物就是三次失真所产生的产物。一，二阶产物将二次失真展开：    式中的第1，2项是直流分量我们可不理。第3，4项为二次谐波项，这些谐波如落入某一电视频道内就会对该频道产生干扰。第5，6项是拍频项，它们如落入正常使用频道内就会形成干扰，这些干扰是固定的，所以画面上将产生斜网状干扰，干扰频率越近图像载波频率斜网越粗。这种干扰称为互调干扰。二，三阶产物将三次失真展开：    式中的第1，2项为基本频率项，只是存在幅度失真。第3，4项是三次谐波项，第5–8项是拍频项。因此从第3–8项如落入正常频道内就形成干扰。第9，10项有些特殊，它们的频率仍然是基本频率，所以不属于互调失真，但是它们在幅度上不但有本频道的电视图像信号而且还有其他频道的图像信号，如此等3/2K3AB*BCOSωaT项，它是A频道的基本频率ωa，但是它的幅度上还存在B*B的幅度，由于载波调制形式是调幅制（AM），因此将出现B频道的电视图像信号，结果在屏幕上观看A频道节目时同时出现B频道的图像，造成两个图像同时出现在屏幕上的串像现象，这种现象我们称为交调干扰，又称交调失真。    综上所述，交调干扰是由三次失真产生的；互调干扰则是二次，三次失真都产生。交调失真和互调失真一般同时产生。交调失真是一种幅度失真，互调失真是属于频谱失真。在有线电视系统中，互调失真用一个称为互调比的指标进行描述，交调失真则用一个称为交调比的指标进行描述。我国标准规定：互调比不得小于57db，交调比不得小于46db。通常信号电平增加1db互调比下降1db，而交调比则下降2db。    在当今的大型有线电视系统中，由于传输的频道数多，交调干扰会因为相位的不同而和主观感觉不一样，给测量上带来误差，因此用一个称为复合三次差拍比的来取代交扰调制比，这个复合三次差拍比用CTB来表示。电视频道的特点是它们的间隔大多数是相同的，因此频道数量多时相互形成的三次差拍成分同时落入某一个频道的可能性很大，这些差拍分量还有集聚性，往往都集中在图像载波频率附近±15KHZ的频带内形成族，在一个频道内可能有几个族，但在图像载波频率上的一族往往是最大的，测量一个族的电平也就是测量三次差拍成分的总和，这个电平称为复合三次差拍电平。载波电平与它的比称复合三次差拍比，其实二次差拍也要复合，其要求和三次差拍相同，用CSO表示。