HFC雙向網(wǎng)絡(luò)噪聲信號分析與抑制方法

廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司珠海分公司　楊逸明

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HFC雙向網(wǎng)絡(luò)噪聲信號分析與抑制方法

廣東省廣播電視網(wǎng)絡(luò)股份有限公司珠海分公司楊逸明

本文主要介紹廣東廣電珠海分公司創(chuàng)新HFC網(wǎng)絡(luò)調(diào)試及優(yōu)化方式，打造優(yōu)質(zhì)有線電視承載網(wǎng)。

HFC網(wǎng)絡(luò)噪聲；頻譜；信噪比

一、前言

我們通常把上行傳輸中的噪聲與失真產(chǎn)物分為熱噪聲、脈沖沖激噪聲、相位噪聲、交調(diào)失真、反射、群延時等，其中特征明顯且對雙向通信有關(guān)鍵影響的反向噪聲主要有5大類：RF侵入噪聲、脈沖沖激噪聲、共用通路互調(diào)失真、系統(tǒng)熱噪聲、激光器削波。

反向噪聲的來源廣泛，HFC網(wǎng)絡(luò)的星—樹型結(jié)構(gòu)導(dǎo)致前端匯聚噪聲大幅度波動，噪聲源分散且規(guī)律性不強，給網(wǎng)絡(luò)維護帶來困難。本人針對反向噪聲的頻譜特性和傳播特性進行分析，總結(jié)出抑制HFC網(wǎng)絡(luò)反向噪聲的方法。

二、噪聲信號入侵與傳播特點分析

當(dāng)干擾源產(chǎn)生的干擾以電壓形式出現(xiàn)時，干擾源與同軸電纜之間就存在容性電場耦合。同軸電纜在受到外界施加不同頻率的干擾電壓時，其隔離程度也有很大差別，對低頻噪聲干擾的隔離較差（圖一）。

圖一 電纜感應(yīng)不同頻率的干擾信號

同軸電纜在傳輸信號時，對各種頻率的衰減程度也是不同的，頻率越高信號衰減越大。噪聲信號在分配網(wǎng)中傳播同樣遵循這一規(guī)律（圖二）。

圖二 噪聲信號傳播距離與頻率的關(guān)系

三、噪聲信號頻譜特性分析

日常中有許多電器或多或少會產(chǎn)干擾噪聲，一下是幾種典型噪聲的干擾波形（圖三）。

圖三 各種噪聲干擾波形

從這些典型噪聲干擾波形可以看出，他們都為非正弦波形。根據(jù)傅里葉變換可得出它們都是由不同頻率的正弦波組成。本人用頻譜分析儀對這類噪聲進行測試，可以看出，噪聲的分布范圍一般都很寬（圖四）。

圖四 噪聲頻譜圖

從頻譜圖可以看出，一個基頻為10MHz的噪聲，它的頻譜分布在0～80MHz的范圍，凡是在此范圍內(nèi)的信號都有可能受到它的干擾，但隨著頻率的上升，高次諧波的幅度明顯減小，干擾強度也隨之減小。為此，本人對常見的噪聲干擾進行頻譜測試，得出頻譜分布特性圖：

圖五 常見噪聲干擾頻譜特性

從此類噪聲的頻率分布特性可以看出，它們通常干擾一個頻帶的信號，而不是某一個頻點，頻率一般分布在0～100MHz的范圍內(nèi)且能量主要集中在低頻段。

由此可見，許多噪聲信號的頻譜成分大多集中在反向通道內(nèi)（5～60MHz），且在這頻帶中信號傳播能力最強，而同軸電纜在此頻帶內(nèi)的屏蔽效果又最差，造成了雙向網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)常遇到各種干擾而又難以排出的原因。

四、噪聲信號抑制方法

雖然回傳信號在反向通道內(nèi)的傳輸有諸多不利因素，可絕大多數(shù)時間信號的傳輸不受噪聲干擾影響的原因在于，假設(shè)CM的發(fā)射電平為110dbuv，經(jīng)過鏈路衰減在放大器輸出端通常可保證76dbuv，若回傳信號強度大于噪聲信號強度30db，根據(jù)電平的定義，可得：

即信噪比為30db時，回傳信號強度是噪聲信號的1000倍，受噪聲干擾影響可忽略不計。

但若噪聲信號從放大器輸出端附近入侵，由于噪聲在鏈路中的衰減較少，回傳信號受干擾影響的可能性增加。

所以，抑制外界噪聲干擾的重點需放在放大器端，具體要求是：

1）合理的調(diào)試，放大器輸入與輸出信號須在放大器的線性區(qū)之內(nèi)，否則將會出現(xiàn)相互調(diào)制，產(chǎn)生干擾頻率。在2010年開始的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)調(diào)工作中，針對放大器輸入輸出電平的調(diào)試有合理的標(biāo)準(zhǔn)并有嚴(yán)格執(zhí)行。

2）規(guī)范的安裝，接頭的選擇、制作和安裝是抗干擾的重點。在本次統(tǒng)調(diào)工作中，針對放大器端制作不合格、有轉(zhuǎn)接、未壓接完全、接入設(shè)備不牢固的接頭進行了全面的整頓；并在空載輸出口安裝終端負載上緊放大器、供電分支蓋板等，盡量屏蔽外界的干擾信號，不讓它進入系統(tǒng)。

3）安裝放大器回傳濾波插片，針對噪聲基頻主要集中0～20MHz頻段內(nèi)，本次統(tǒng)調(diào)工作中對所有調(diào)試的放大器都安裝了濾波插片，隔離0～20MHz信號，預(yù)防噪聲信號高次諧波對回傳通道的干擾。

4）合理的布線路徑選擇，本次統(tǒng)調(diào)對接入放大器端的線纜的敷設(shè)路徑也有要求，盡量避開電源線、變壓器等電器設(shè)施布放，避開可能的干擾源。

通過一年的統(tǒng)調(diào)工作，我們分配網(wǎng)運行狀況有了較為明顯的改善：

表一 2014年10月至2015年8月CMTS噪聲記錄

五、結(jié)束語

綜上所述，面對噪聲干擾，只要我們做好了放大器端的調(diào)試安裝，那么就完全可能加以預(yù)防抑制，使之控制到可以接受的水平，我們的雙向業(yè)務(wù)就能夠順利開展并獲得成功。