|
统一增益
摘要：从设计和安装到运行和维护，称作统一增益这一概念直接影响到网络特性。本文解
释这个复杂和关键性的概念。
有线电视网特性在噪声与失真之间的平衡上是必须慎重处理的。如果网络电平太低，载噪
比将降低；如果电子太高，载波失真比将受损害。这意味着网络运行电平必须限在一个适度的
窗口，当信号通过越来越多的有源器件时窗口变得更窄。
在有线电视历史的初期就得知，作为最佳的级联放大器特性来讲，每个放大器它的站增益
应等于该放大器上游段电缆和无源器件的总损失。这个概念称作统一增益，并且在当代有线系
统设计和运行中仍然是一个关键性的参数。
术语“统一增益”是基于这样一个事实，即在一个适当设计的系统中，一个放大器上游段
电缆和无源器件的损失恰好被这个放大器的增益补偿，由此造成了统一增益或没有净增益。当
正向通路统一增益存在时，一个指定的一段电缆的输入信号电平等于紧连着那电缆的放大器的
输出信号电平。这同样限定了一个系统的统一增益基准点。
要领：如果没有注意到统一增益，性能很快降低到不能接受的状况。在长的放大器级联中，
这一点更明显。
1正向通路
只为强调统一增益的重要性，假设一段10个相同放大器的级联，每个放大器的增益是22dB。
不过，让我们假设每个放大器之间损失是23dB。如果第一个放大器输出是+32dBmV，那么
第二个放大器的输入将是+9dBmV。第二个放大器输出是+31dBmV。第三个放大器的输入将是+8d
BmV，且它的输出是+30dBmV。在级联中，到我们到达第十个放大器的时候，输入电平将是+1dB
mV，且输出+23dBmV。在这个假定的系统中，载噪比的性能将是相当的坏！
假设一个相同放大器的级联，每个放大器的增益是22dB。放大器A的输出，那同样是电缆
AB的输入，是+32dBmV。在750MHz电缆AB有22dB损失，导致+10dBmV输入到放大器B。因为放大
器B有22dB增益，如果使用一个0dB的输入衰减器，它的输出是+32dBmV（为使事情简单化，在
讨论中忽略补偿器）。22dB。同样，输入到AB间距的+32dBmV等于放大器的B的+32dBmV输出。
BC间距有电缆和无源损失的组合。定向耦合器的插入损失是22dB，电缆损失是14dB，总数
为16dB。BC间距的损失明显地不等于放大器C的增益，所以在放大器C安置一个6dB的输入衰减
器是必要的。现在总损失等于22dB，这个损失是通过放大器C的22dB增益补偿的，输入到BC间
距的+32dBmV等于放大器 C的+32dBmV输出，统一增益存在。
BD间距同样有电缆和无源的损失组合，但这里总共是19dB。这意味着在放大器D需要一个
3dB输入衰减器。这里也存在统一增益，因为在BD间距中22dB的损失等于放大器D增益的22dB，
且BD间距的+32dBmV输入等于放大器D的+32dBmV输出。
用这个不但说明一个正向通路统一增益的例子，而且它也说明正向通路统一增益的基准
点。那个基准点是下一级放大器的输出。在相同放大器的一个级联中，一个目的就是在一些
统一增益基准点上获得相同的信号电平。
2反向通路
但是反向通路怎么样？统一增益在这里也重要吗？回答是明确的，是！为了反向通路正
常运行，统一增益也必须在那里存在。
反向放大器相互是完全相同的，每个有15dB增益。和正向通路统一增益情况一样，一个
反向放大器的增益数值上必须等于该放大器上游段电缆和无源器件的损失。
反向通路统一增益基准点和正向通路统一增益基准点实际位置是相同的，但是从信号流
观点来看它是在每个放大器的输入而不是输出。当反向通路统一增益存在时，输入到一个指
定的放大器的信号电平将等于该放大器上游段电缆的输出电平。
在这个特别的例子中，我们需要损失15dB以抵销每个放大器15dB的增益。AB间距在30MHZ
只有4dB损失，在放大器B需要一个11dB输出衰减器（是的，现在的反向放大器在放大器的输
出端已经安装了衰减器和均衡器）。
在AB间距中将提供15dB的总损失，那个损失在数值上是等于放大器B的15dB增益。这样，
放大器B的+20dBmV输人等于AB间距+20dBmV的输出，那同样是放大器A的输入。这里，作为AB
间距和放大器B的组合，统一增益存在。
BC间距包括电缆和无源器件的组合损失，总计为5dB，在放大器C这就需要一个10dB输出
衰减器以提供要求的总数15dB损失。现在放大器C的增益和间距BC的损失数值上是相等的，并
且放大器C的+20dBmV输入等于BC间距的+ 20dBmV上游输出。
间距BD有8dB无源器件损失和仅2dB的电缆损失，在放大器D需要一个5dB输出衰减器。这
使得D的增益和间距BD的损失在数值上相等（15dB）。且放大器D的+20dBmV输入等于间距BD的
+20dBmV输出。这里也存在统一增益。
为什么衰减器和均衡器位于反向放大器的输出端？那么，如果网络根本不存在分支，这
些器材可以设置在输入端。输入衰减器和均衡器也许放在放大器A处能工作良好，而不是在放
大器B的输出端，原因是信号直接来自放大器B。
同样，如果BD间距不存在，而且定向耦合器不在那里，那么可以在放大器B处设置上输入
衰减器和均衡器来补偿BD间距的损失。
然而，因为放大器 B的输入信号来自 BC和 BD两段电缆，为了在放大器B得到正确的输入
电平，在放大器C和D的输出瑞安装衰减器和均衡器是必要的。否则，你在放大器B的输入瑞安
装衰减器和均衡器只能补偿BC段或BD段电缆，而不能使两者同时得到补偿！
统一增益是一个重要的概念，适用于每一个正常运行的有线系统的正向和反向通路，没
有它，网络特性充其量不过是勉强够格。
从开始的网络设计过程中就应考虑统一增益这一概念，并应在设备安装、调试、以及运
行和维护中坚持这一点。
摘自《有线电视技术》
|