隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，CATV技術(shù)也得到了更快的換代與創(chuàng)新自辦交互電視的相繼開(kāi)通，以及CATV用戶的迅速加，使得CATV系統(tǒng)的傳輸頻帶拓寬、服務(wù)范圍擴(kuò)大、傳輸距離延長(zhǎng)本文將不面面涉及CATV系統(tǒng)諸多技術(shù)問(wèn)題，而僅就傳輸線路中所使用的光纜與電纜的構(gòu)造、傳輸機(jī)理與損耗特性等幾方面進(jìn)行比較與研究，從而找出它們的優(yōu)缺點(diǎn)，使在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到揚(yáng)長(zhǎng)避短、科學(xué)選用與靈活使用CATV系統(tǒng)傳輸線的目的2光纜與電纜的構(gòu)造、傳輸機(jī)理與損耗特性要比較分析光纜與電纜，就必須首先了解它們彼此的構(gòu)造、傳輸機(jī)理與損耗特性。
光纜構(gòu)造與傳輸機(jī)理我們知道，光纜是光纖加上外涂層并成纜的，而光纖則是一種帶涂層的透明玻璃細(xì)線。光纖按光傳輸模式不同可分為多模光纖和單模光纖。多模光纖是指允許多種電磁場(chǎng)分布方式同時(shí)存在的光纖多模光纖的傳輸特性與其模截面上的折射率分布有很大關(guān)系按其折射率分布，多模光纖又可分為階躍折射率分布光纖和漸變折射率分布光纖。在階躍折射率分布光纖中，纖芯和包層折射率均為常數(shù)m和m（并且m>n2）在漸變折射率分布光纖中，包層折射率為常數(shù)rn，但纖芯折射率不再是常數(shù)m，而是自光纖軸沿光纖半徑r向外逐漸下降，在光纖軸處（0），折射率zui大（等于m），在光纖壁處，折射率zui小（等于n；而單模光纖則是指只允許一種電磁場(chǎng)分布方式存在的光纖。因此，光纖又可分為階躍（突變）多模光纖（SI）梯度（漸變）多模光纖（GI）和單模光纖（SM）三種類型。
階躍多模光纖（SI）芯線直徑約為40~ 1（0Fm，光束在芯線與折射層的分界面上以反復(fù)全反射的方式傳輸。由于芯線直徑較大，光的入射角不同，光的傳輸路徑也不同，因此存在多種光的傳輸路徑。其模數(shù)能達(dá)到100以上，各模之間存在著路徑的長(zhǎng)度差異，導(dǎo)致信號(hào)傳輸在時(shí)間上產(chǎn)生差異，各模信號(hào)不能同時(shí)到達(dá)輸出端，即存在色散現(xiàn)象，使傳輸頻帶變窄，并且隨著傳輸距離的加長(zhǎng)，光束路徑的差異也在加大，頻帶變得更窄。一般以傳輸1km作為衡量光纖帶寬的標(biāo)準(zhǔn)階躍多模光纖的帶寬每千米只有幾十梯度多模光纖（GI）芯線直徑約為40~ 100m，芯線的折射率在徑向以平方律分布，中間的折射率大于邊緣的折射率，因此中間光束的傳輸速度較丨慢由于中間光束的路徑較短，所以使不同光路的光束以差不多相同的速度傳輸，減小了色散，拓寬了傳輸頻帶。帶寬每千米可達(dá)幾百至幾千MHz單模光纖（SM）芯線直徑特別細(xì)（約4~Wm），只能通過(guò)沿軸向的光束，因此它無(wú)多模光纖的傳輸速度差，這樣就大大加寬了傳輸頻帶單模光纖的帶寬每千米可高達(dá)一萬(wàn)MHz以1.2光纖的損耗特性光纖的損耗，就是沿光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)的衰減光纖中主要的衰減機(jī)理是光能量的吸收損耗、散射損耗和輻射損耗吸收損耗與光纖材料有關(guān)；而散射損耗與光纖材料及光波導(dǎo)中的結(jié)構(gòu)缺陷有關(guān)；輻射效應(yīng)所引起的衰減則是由光纖幾何形狀的擾動(dòng)（微觀與宏觀的）產(chǎn)生的。同時(shí)人們還發(fā)現(xiàn)，不同波長(zhǎng)的光在光纖中的傳輸損耗是不同的，因此，光纖的損耗與光的波長(zhǎng)有關(guān)光的傳輸損耗與光波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線如所示光的傳輸損耗與光波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線由可知，光波長(zhǎng)在短波長(zhǎng)0. 85m和長(zhǎng)波長(zhǎng)1.3Pm及1. 5ym三個(gè)值的附近，光纖的損耗（即衰減）有zui小值，故稱這三個(gè)波長(zhǎng)為光纖通信的三個(gè)窗口相比較而言，0.衰減zui大，約為2 1.551波長(zhǎng)的衰減zui小，約為0.2dB/km；1.311波長(zhǎng)的衰減也很小，約為0.35dB/km這正是目前1. 5ym波長(zhǎng)和1.31m波長(zhǎng)的光在CATV系統(tǒng)光纜傳輸中得到普遍應(yīng)用的主要原因2.2電纜構(gòu)造、傳輸機(jī)理與損耗特性2.2.1電纜構(gòu)造與傳輸機(jī)理同軸射頻電纜又叫同軸電纜，簡(jiǎn)稱電纜它一般是由軸心重合的銅芯線和屏蔽網(wǎng)這兩個(gè)導(dǎo)體以及絕緣體、鋁復(fù)合薄膜和護(hù)套五個(gè)部分構(gòu)成的同軸電纜的基本結(jié)構(gòu)如所示。
同軸電纜的基本結(jié)構(gòu)中的內(nèi)導(dǎo)體銅芯是一根實(shí)芯導(dǎo)體；絕緣體選用介質(zhì)損耗小、工藝性能好的聚乙烯等材料制成；鋁復(fù)合薄膜和屏蔽網(wǎng)（鍍錫），共同完成屏蔽和外導(dǎo)電的作用。其中鋁復(fù)合薄膜主要完成屏蔽的作用，鍍錫銅絲編織屏蔽網(wǎng)主要起外導(dǎo)電的作用；護(hù)套可減緩電纜的老化和避免電纜的損傷，起保護(hù)作甩電纜型號(hào)命名在CATV系統(tǒng)的不同位置或不同的場(chǎng)合應(yīng)采用不同種類和規(guī)格的電纜，以盡量滿足CATV系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)要求因此，同軸電纜的種類和規(guī)格繁多。為了規(guī)范同軸電纜的生產(chǎn)與使用，我國(guó)對(duì)同軸電纜的型號(hào)實(shí)行了統(tǒng)一的命名，通常由以下四個(gè)部分組成如所示*部分是用英文字母表示的，其含義如表2所示表2電纜英文字母含義表電纜代號(hào)絕緣材料護(hù)套材料派生特性符號(hào)含義符號(hào)含義符號(hào)含義符號(hào)含義S同軸射頻電纜D穩(wěn)定聚乙烯一一空氣絕緣B玻璃絲編織浸硅有機(jī)漆P屏蔽SE對(duì)稱射頻電纜Z綜合S強(qiáng)力射頻電纜F氟塑料F氟塑料SG高壓射頻電纜I聚乙烯空氣絕緣H橡膠套SY延遲射頻電纜M棉紗編織ST特性射頻電纜W穩(wěn)定聚乙烯V聚氯乙烯SS電視射頻電纜X橡皮Y聚乙烯Y聚乙烯YK聚乙烯縱孔YW物理發(fā)泡聚乙烯第二三、四部分均是用數(shù)字表示的這些數(shù)字分別代表同軸電纜的特性阻抗P）芯線絕緣的外徑（mm）和結(jié)構(gòu)序號(hào)。例如：型號(hào)為SYWV-75~ 5-1的電纜的含義是：同軸射頻電纜、芯線絕緣材料為物理發(fā)泡聚乙烯護(hù)套材料為聚氯乙烯、特性阻抗為70、芯線絕緣外徑為5mm結(jié)構(gòu)序號(hào)為1依據(jù)對(duì)內(nèi)、外導(dǎo)體間絕緣介質(zhì)的處理方法不同，同軸電纜的種類可分為如下四種：*種，實(shí)芯同軸電纜這種電纜的介電常數(shù)高，傳輸損耗大，屬于早期生產(chǎn)的產(chǎn)品，目前已基本淘汰；第二種，藕芯同軸電纜這種電纜的傳輸損耗比實(shí)芯電纜的損耗要小得多，但防水防潮的性能差，過(guò)去使用較普遍；第三種，物理發(fā)泡同軸電纜這種電纜的傳輸損耗比藕芯電纜的傳輸損耗還要小，且不易老化，不易受潮，是現(xiàn)在使用zui廣泛的電纜；第四種，竹節(jié)電纜這種電纜具有與物理發(fā)泡同樣或更優(yōu)的性能，但由于對(duì)制造工藝和環(huán)境條件的要求高，產(chǎn)品規(guī)格受到一定的限制，產(chǎn)品的價(jià)格也相對(duì)偏高，因此這種電纜一般僅作為主干傳輸線使用。
CATV系統(tǒng)中的同軸電纜是傳輸高頻電磁波（即電視信號(hào)）的傳輸媒體。通過(guò)同軸電纜對(duì)高頻電磁波的輸送，以實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)在CATV系統(tǒng)中的傳輸2.2電纜的損耗特性電視信號(hào)是一種高頻電磁波，它在同軸電纜中傳輸時(shí)存在著傳輸損耗其損耗的大小用衰減常數(shù)（3表示，單位為：dB/km（或dB/100m或dB/m）根據(jù)微波傳輸理論：k1la為由內(nèi)、外導(dǎo)體的材料和形狀決定的er為絕緣介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；tgS為同軸電纜中填空介質(zhì)損耗角的正切幾種常用同軸電纜的衰減頻率特性曲線如同軸電纜的衰減頻率特性曲線從可見(jiàn)，在CATV系統(tǒng)的工作頻帶范圍內(nèi)，由于傳輸頻率較低，衰減常數(shù)與頻率之間的關(guān)系近似為線性因此，一般認(rèn)為衰減常數(shù)P與工作頻率的平方根1成正比即有：但是要注意這種計(jì)算與實(shí)際值有一定的偏差，當(dāng)頻率較低時(shí)與實(shí)際值偏差較小，當(dāng)頻率較高時(shí)與實(shí)際值的偏差就稍大一些3光纜與電纜的比較分析通過(guò)對(duì)光纜與電纜的構(gòu)造傳輸機(jī)理與損耗特性的討論，我們對(duì)光纜與電纜有了一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)從信號(hào)傳輸質(zhì)量、工程投入成本以及方便信息高速公路的開(kāi)通等方面進(jìn)行綜合考慮，目前應(yīng)以光纜與電纜混合傳輸（即HFC網(wǎng)絡(luò)）為主，這是基于光纜與電纜在CATV系統(tǒng)中的傳輸特性而決定的下面就從傳輸頻帶與傳輸容量、傳輸損耗、工作性能與成本這三個(gè)方面對(duì)光纜與電纜的特性進(jìn)行比較分柝3.1傳輸頻帶與傳輸容量頻帶的寬窄代表了可以傳輸電視信號(hào)及其它信息容量的大小電纜傳輸電視信號(hào)受CATV系統(tǒng)載噪比（CNR）復(fù)合三次差拍比（CTB）復(fù)合二次差拍比（CSO）等指標(biāo)要求的制約，致使電纜的傳輸頻帶與傳輸容量受到一定的限制；而光纜則不同，因?yàn)楣饫|的很多指標(biāo)明顯優(yōu)于電纜譬如：?jiǎn)文９饫w的帶寬可達(dá)1GHz以上，如果用多芯光纖組成的光纜傳輸不同波長(zhǎng)的激光，即采用波分復(fù)用（WDM）技術(shù)，光纜可容納的信息容量就更大了，傳輸?shù)碾娨曨l道就更多。從理論上來(lái)講，一對(duì)光纖可同時(shí)傳輸150萬(wàn)路或2000套電視節(jié)目。
2傳輸損耗傳輸損耗的大小直接影響著傳輸距離的遠(yuǎn)近電纜的傳輸損耗，不僅隨傳輸信號(hào)頻率的提高而加大（即電纜的斜度），而且還隨信號(hào)傳輸距離的延長(zhǎng)而大傳輸干線上為了補(bǔ)償電纜的頻率衰減特性，就要在干線傳輸線路中（如放大器前）加入不同均衡量的均衡器。工程上為了延長(zhǎng)電視信號(hào)在電纜中的傳輸距離，就必須在線路中的適當(dāng)位置加入一定數(shù)量的干線放大器，以彌補(bǔ)電纜對(duì)電視信號(hào)的衰減另外，電纜的傳輸損耗還與溫度有關(guān)系，即電纜的衰減量隨溫度的升降而變化，電纜的溫度系數(shù)約為0. /0.光纜的傳輸損耗與電纜的傳輸損耗相比之下極小。
這樣利用光纜可實(shí)現(xiàn)電視信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸譬如：1.31波長(zhǎng)的光，不加中繼站，單程可傳輸30km；而1.5ym波長(zhǎng)的光，不加中繼站，單程可傳輸70km此外，光纜在CATV系統(tǒng)傳輸?shù)娜款l道內(nèi)具有相同的損耗（即頻率特性好），且光纜的傳輸損耗幾乎不隨溫度的變化而改變3工作性能與成本電纜的組成結(jié)構(gòu)與傳輸機(jī)理，決定了電纜的工作性能要受到本身與外界的影響電纜傳輸?shù)氖请姶挪ㄐ盘?hào)，盡管電纜有較好的外金屬網(wǎng)屏蔽層，但很難避免外界電磁波通過(guò)各種途徑產(chǎn)生對(duì)電視信號(hào)電磁波的干擾而光纜則不同，因?yàn)楣饫|中的光纖的基本成分是石英（即Si2絕緣物），它只是導(dǎo)光，不導(dǎo)電。因此，光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受外界電磁波干擾正因?yàn)楣饫w中傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，所以光纖中傳輸?shù)男盘?hào)不會(huì)泄露，光纖之間不會(huì)出現(xiàn)串音現(xiàn)象這樣既便于保密，又能夠確保信號(hào)傳輸質(zhì)量。另外，由于光纜是電絕緣體，無(wú)感應(yīng)電壓產(chǎn)生，所以不會(huì)遭雷擊一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的光纜系統(tǒng)它的工作性能是非?？煽康模?工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5075萬(wàn)個(gè)小時(shí)。光纜傳輸通常不需要中繼放大，因此不會(huì)引入非線性失真，只要激光器的線性良好，就可傳輸高保真信號(hào)。這樣光纜干線系統(tǒng)的性能指標(biāo)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般電纜干線系統(tǒng)敷設(shè)光纜與電纜投入成本的比較，要根據(jù)電視信號(hào)傳輸距離的遠(yuǎn)近來(lái)討論當(dāng)傳輸距離較遠(yuǎn)（2km以上）時(shí)，敷設(shè)光纜的投入成本比電纜要低。因此建議遠(yuǎn)距離傳輸用光纜當(dāng)傳輸距離較近（僅幾百米）時(shí)，敷設(shè)電纜的投入成本比光纜的低。因此在CATV系統(tǒng)的分支線路或用戶分配部分，往往都采用同軸電纜來(lái)傳輸電視信號(hào)或其它信號(hào)。
光纜與電纜均是CATV系統(tǒng)的主要傳輸線。通過(guò)對(duì)光纜與電纜的比較分析，可以看出它們均有優(yōu)缺點(diǎn)。光纜雖然具有頻帶寬、損耗小可靠性高、不受電磁波干擾等優(yōu)點(diǎn)，但光纜存在設(shè)備價(jià)格昂貴，光纖之間的連接困難（要用光纖自動(dòng)熔接機(jī)進(jìn)行熔接），光纜在敷設(shè)過(guò)程中其曲率半徑又有嚴(yán)格的要求（即應(yīng)盡量大弧形轉(zhuǎn)彎，不允許直角彎曲）等缺點(diǎn)；電纜卻具有近距離傳輸成本較低，電纜之間接線容易，且布線方便等優(yōu)點(diǎn)電纜zui突出的缺點(diǎn)是傳輸損耗大因此，綜合考慮CATV系統(tǒng)的大小以及光纜與電纜的具體特性，全光纜CATV系統(tǒng)（即：前端一一光纜干線傳輸一一光纜分配系統(tǒng)），由于設(shè)備價(jià)格高和技術(shù)難度大等因素，目前很少采用；光纜與電纜混合傳輸CATV系統(tǒng)（即：前端一一光纜干線傳輸一一同軸電纜分配系統(tǒng)），由于該系統(tǒng)（即HFC網(wǎng)絡(luò)）既發(fā)揮了光纜遠(yuǎn)距離傳輸損耗小的優(yōu)點(diǎn)，又發(fā)揮了電纜便于分配與接線的優(yōu)點(diǎn)，因而得到普遍使甩。