新版建筑电工第六章 建筑弱电系统.docx
- 文档编号:13039822
- 上传时间:2023-06-10
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:201.54KB
新版建筑电工第六章 建筑弱电系统.docx
《新版建筑电工第六章 建筑弱电系统.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新版建筑电工第六章 建筑弱电系统.docx(32页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
新版建筑电工第六章建筑弱电系统
第六章建筑弱电系统
所谓弱电,是针对建筑物的动力、照明用电而言的。
一般把像动力、照明这样输送能量的电力称为强电;而把传播信号、进行信息交换的电能称为弱电。
强电系统可以把电能引入建筑物,经过用电设备转换为机械能、热能和光能等;而弱电系统则完成建筑物内部和内部及内部和外部间的信息传递与交换。
本章主要从电缆电视系统、建筑电话通信系统、建筑电气消防系统和保安系统四部分内容讲述建筑弱电系统。
第一节电缆电视系统
一、教学目标
1、了解电缆电视系统的发展概况
2、了解电缆电视系统的组成与分类
3、知道一些常用的术语
4、认识电缆电视系统中的主要器件的功能和电气特性
5、掌握电缆电视系统的施工与安装
二、过程与方法
1、通过了解观察日常生活中的电缆电视系统,结合教材知识将理论与实际结合起来
2、通过比对建筑物电视电缆系统的施工,结合教材内容查看实际工程的做法。
三、情感态度与价值观
1、通过对电缆电视系统发展的学习,增强学生对现代电子行业发展的认识。
2、通过对电视电缆系统施工的学习,增强学生实际动手的能力。
具有按照规范施工的意识。
四、教学重点及难点
1、系统的组成
2、系统的施工与安装
五、教学方法
使用多媒体与生活中的闭路电视相结合讲解
教学内容:
一、电缆电视系统的发展概况
1、CATV系统(共用天线电视系统)
电缆电视系统早期被称为共用天线电视系统,其英文缩写为CATV。
顾名思义,共用天线电视系统就是允许多台用户电视机共用一组室外天线来接收电视台发射的电视信号,经过信号处理后通过电缆将信号分配给各个用户系统。
特点:
(1)是电缆电视系统的早期形式
世界上第一套最早出现于二十世纪40年代美国。
我国起步较晚,于1974年电子工业部第三研究所与武汉无线电厂共同为北京饭店试制安装了我国第一套电缆电视系统。
(2)改善了接收效果
(3)用户少。
由于功能单一,技术制约,服务半径小,用户不多。
(4)节目少。
由于功能单一,技术的制约,传送的信号数目较少。
(5)频式.由于电子技术的制约,为了防止邻频干扰,只能使用隔频道传送电视方式。
(6)单相信号传送。
该系统采用由前端向用户传送电视信号的单相信号传递方式。
2、电缆电视系统
是由早期的共用天线电视系统发展而来的。
他除了利用电缆传送电台发射的开路信号以外,又传送卫星信号、微波信号、录像和摄像信号、自办节目等,并对信号进行放大和处理。
由于他是使用电缆传送的因此称为电缆电视系统。
3、电缆电视系统发展的趋势
(1)大规模,多频道。
(2)多功能,多媒体。
包括:
收费节目播出、观众收视率调整、观众参与性节目、利用系统购物、观众点播节目等。
(3)光纤传送
(4)卫星传送、微波传送。
(5)MMDS(微波多路分配系统)+AML(调幅微波链路)
(6)数字电视
4、电缆电视系统的作用与功能
(1)改善“弱强场区”、“阴影区”的收视条件
(2)抗干扰性能强。
(3)满足人们的生活、娱乐、工作的需要。
二电缆电视系统的组成和分类
1、系统的组成
任何一个电缆电视系统无论多么复杂,均可认为是由前端、干线传输、用户分配网络三个部分组成。
如图所示。
(1)前端部分
前端是由天线、天线放大器、混合器和宽带放大器组成。
它的功用是把收到的各种电视信号,经过处理后送入分配网络。
而分配网络的作用是使用成串的分支器或成串的串接单元,将信号均匀分给各用户接收机。
(2)干线传输部分
组成该部分的主要器件包括:
干线放大器、电缆或光缆、斜率均衡器、电源供给器、电源插入器等。
干线传输部分的任务是把前端输出的高质量信号尽可能保质保量地传送给用户分配系统,若是双向传输系统,还需把上行信号反馈至前端部分。
(3)用户分配系统
主要的部件有:
线路延长放大器、分配放大器、分支器、分配器、用户终端、机上变换器等,对于双向系统还有调制器、解调器、数据终端等设备。
该部分是把干线传输来的信号分配给系统内所有的用户,并保证各个用户的信号质量,对于双向传输还需把上行信号传输给干线传输部分。
电缆电视系统的基本组成如图所示。
2、系统的分类
1)按工作频率分类
(1)全频道系统。
该系统工作频率为48.5~958MHz,其中VHF频率段有DS1~DS12频道,UHF频段有DS13~DS68频道,在理论上可以容纳68个标准频道。
(2)邻频传输系统。
由于国家规定的68个标准频道的频率是不连续的、跳跃的,因此在系统内部可以利用这些不连续的频率来设置增补频道,用Z来表示。
750MHz系统最多可以传输79个频道的信号,其中有DS1~DS42标准频道、Z1~Z37增补频道。
2)按系统规模分类
(1)小型系统:
传输距离小于1.5km,人口数量为几万人以下,适用于乡、镇、厂矿企业及居民区等。
(2)中型系统:
传输距离为5~15km,人口数量在50万人左右,适用一般中等城市。
(3)大型系统:
传输距离大于15km,人口在100万左右,适用于省会级城市。
(4)特大型系统:
传输距离大于20km,人口在100万以上,适用于大城市。
3)按系统传输方式分类
(1)全同轴电缆传输系统。
该系统适用于小型系统。
(2)光缆和同轴电缆相结合的传输系统。
适用于中型系统。
(3)光缆传输系统。
该系统从干线到用户终端均采用光缆,是今后发展的方向。
(4)混合型传输系统。
该系统除采用光缆和电缆外,在地形复杂或不易设置电缆的地区采用微波传输信号。
一般大中型系统均采用这种形式。
三技术术语
1、分贝
(1)定义
在电视技术中常用dB(分贝)的概念以简化电压、电流和功率的增益量或衰减量的计算过程。
其计算基于对数运算。
分贝的定义是:
表示两种电或声功率之比的一种单位,它等于功率比的常用对数的10倍——缩写为dB。
例如一个放大器,如果输出功率为Po,输入功率为Pi,则其功率放大倍数为KP=Po/Pi。
用分贝来表示,功率放大倍数的dB数为
(2)功率增益GP
为了与功率放大倍数KP相区别,通常将KP(dB)叫做“功率增益”,用GP表示。
由于P=U2/R
故当两功率P1、P2的负载相同,同为电阻R时,分贝又可以定义为:
两种电压或电流值或类似声量(如声压或质点速度)之比的一种单位,等于电压或电流比的常用对数的20倍,如果两种电压或电流是在相同电阻上测得的话。
例1:
有1、2两个放大器串联(图)。
放大器1:
输入100μV时,输出为200μV;输入为300μV时,输出为600μV。
放大器2:
输入200μV时,输出为2mV;输入为600μV时,输出为6mV。
求其总的增益。
解:
对放大器1:
U2/U1=200/100=600/300=2
将其代入分贝定义式得:
GP1=20lg(U2/U1)=20lg2=6dB
即放大器1的增益为6dB。
对放大器2:
U2/U1=2×1000/200=6×1000/600=10
GP2=20lg(U2/U1)=20lg10=20dB
即放大器2的增益为20dB。
两放大器总增益:
GP=GP1+GP2=6+20=26dB
例2:
当从天线上输入的信号电压为100μV,天线至放大器的线路损耗为3dB,放大器的增益为24dB,由放大器到用户插座处的线路损耗为9dB,试求用户处所得到的信号电压(图)。
解:
从天线到用户插座的总的增益为
GP=-3+24-9=12dB
求得:
电压比=Uo/Ui=4/1
故当输入电压为100μV时,
其输出电压则为400μV。
2、标准参考电平
如果在电压增益的表示式中,将输入信号Ui设定为一标准电平,那么此时的dB数值便可相对表示出输出信号Uo电平的大小。
在电缆电视系统中,其标准电平为1μV(微伏)(在75Ω条件下),当输出电平为1μV时相应分贝数,称为0dBμV。
例如一个相对电平为10μV的信号电压,可视为较标准电平(1μV)增大了10倍,这个10μV即可表示为20dBμV,称为20dB的分贝增益。
表给出了几个dBμV值与电平值的对应关系。
分贝增益值(dBμV)
电平值
分贝增益值(dBμV)
电平值
0
1μV
40
100μV
6
2μV
60
1mV
10
3μV
80
10mV
14
5μV
100
100mV
20
10μV
120
1000mV(1V)
3、插入损耗与分支衰减
下图是一个一分支器接入主线路的示意图。
其中(x-y)dBμV称为插入损耗。
它为将分支器插入电路后,在主线输出中所引起的信号电平的衰减量,表示接入分支器后损失能量的多少,分支器的插入损耗越小越好。
图中的(x-z)dB为分支衰减,它表示信号电平经分支器后,在分支线输出中所引起的衰减量(以分贝计算)。
4、反向隔离和分支隔离
(1)反向隔离
反向隔离亦称为反向耦合衰减量,它表示从一个分支输出端加入信号时,转移到分支器输出端所出现的损失。
这个值越大,表示抗干扰能力越强,分支器的反向隔离一般要求在25dB以上。
(2)分支隔离
分支隔离也称为相互隔离,它为分支端间耦合衰减量,表明分支器分支端子间相互产生干扰程度的量。
当一个分支器有几个分支输出端时,在其中一个分支输出端加入的信号电平与另一个分支端得到的信号电平之差,即为分支隔离。
5、长线和短线
凡传输线的几何长度等于或大于所传送的交流电的波长时称长传输线,简称长线;几何长度小于所传送的交流电的波长时,称短传输线,简称短线。
同一根馈线,因传输的电磁波的波长不同可能是短线,也可能是长线。
在长线上,沿线各点的电流及电压在同一时间是大小不等、相位不同的,因此不服从欧姆定律和基尔霍夫定律。
可以把长线看成是由许多分布电感、分布电容、电阻和电导组成的链式网络,其等效电路如下图所示。
6、馈线与负载的匹配
馈线的特性阻抗Z0与负载阻抗ZL相等,称馈线与负载相匹配。
此时由馈线始端送出的信号全部被负载所吸收,馈线上只有入射波而不存在反射波,这时馈线上传输的波是沿馈线行进的,称为行波。
其合成波是驻定作周期性上下振动的波,这种波的最大值(波腹)与最小值(波节)出现的位置是固定的,不随时间而变,称为驻波。
见图。
当馈线终端接上不等于特性阻抗的任意负载时,负载不能全部吸收自馈线始
端输入来的高频能量,只有一部分被吸收而另一部分则反射回去。
于是吸收的部分在馈线上形成行波,反射的部分与入射波叠加后在馈线上形成驻波。
见图。
令驻波波腹电压(或电流)幅度对波节电压(或电流)幅度之比称为驻波系数。
7、交扰调制和互扰调制
(1)交调
交调一般是由高电平频道的同步信号调制到低电平频道的电视信号上,当采用同一个放大器放大多个信号时,由于放大器的非线性影响而产生的干扰信号。
交调在电视机画面上的表现为白而宽的条带,从左向右移动,即所谓“擦窗机现象”
(2)互调
互调干扰是由于多个频道的相互混频而形成了新的频率成分,而这些新的频率成分又会对某些特定频道的信号产生干扰,这种干扰在电视机画面上呈网状干扰图像。
互调与输出电平有关,输出电平越高互调会越坏。
四主要器件的功能和电气特性
1、天线及前端设备
(1)天线的作用
天线是接收空间电视信号的元件,提高接收天线的输出电平,它的输入电平一般为50~60dB,输出电平一般为90dB。
(2)前端设备的组成
主要包括天线放大器、混合器、主干放大器等。
图给出了较为典型的一种前端方案。
(3)混合器的作用
是将不同输入端的信号混合在一起,使用它可以消除因不同天线接收同一信号而互相叠加所产生的重影现象。
(4)主放大器的作用
补偿传输网络中的信号损失,它的输入电平一般为80~90dB,输出电平一般为110dB。
主放大器多采用宽带放大器,有VHF全频道放大器和UHF全频道放大器两种。
2、传输分配网络
分配网络分为有源和无源两类。
无源分配网络只有分配器、分支器和传输电缆等无源器件,其可连接的用户较少。
有源分配网络增加了线路放大器,因而其所接用户数可以增多。
1)分配器的功能和特性
功能:
是将一路输入信号的能量均等地分配给两个或多个输出的器件。
常见的有二分配器、三分配器、四分配器。
电气特性:
(1)输入阻抗和输出阻抗:
均为75Ω。
(2)驻波比:
表示阻抗匹配的程度。
理想匹配情况,驻波比等于1,实际上大于1。
(3)分配损耗:
为输入电平与输出电平之差,分配损耗一部分是等分信号的衰减,另一部分为分配器本身引入的衰减。
后一部分为我们不希望的。
(4)隔离度:
隔离度越大,相互影响越小,一般要求大于20dB。
2)分支器的功能和特性
功能:
分支器是串在干线中,从干线耦合部分信号能量,然后分一路或多路输出的器件。
在输入端加入信号时,主路输出端加上反向干扰信号时,对主路输出应无影响,分支器又称为定向耦合器。
分支器性能:
(1)插入损耗:
等于输入端与输出端电平之差,它表示主路干线接入分支器后的能量损失。
(2)分支损耗:
也称耦合损耗或者分支衰减,等于分支器主路输出端电平与分支输出端电平之差,它表示支路从主路上耦合能量的多少。
(3)反向隔离:
又称为反向损耗或反向衰减。
(4)分支隔离:
亦称相互隔离或分支输出间耦合衰减量。
3)分配网络的分配方式(参见教材)
4)传输电缆
作用:
在各分配系统中各元件之间均用馈线连接,它是提供信号传输的通路,分为主干线、干线、分支线等。
类型:
平行馈线和同轴电缆。
(1)平行馈线的结构及特性
平行馈线由两根平行导线组成,导线之间用聚氯乙烯或聚乙烯一类绝缘材料固定。
平行导线对地电容相等,对于杂散干扰信号所感应的电流会互相抵消,称为平衡式或对称式馈线,特性阻抗为300Ω。
(2)同轴电缆的结构及特性
同轴电缆是由一根导线作芯线和外层屏蔽铜网组成,内外导体间填充以绝缘材料,外包塑料皮,见图。
因铜网接地,两导体对地不对称,故称为不对称式或不平衡式馈线
馈线的特性参数:
①特性阻抗
无限长传输线上各点电压与电流的比值称为该传输线的特性阻抗,用符号Z0表示。
②衰减量
信号在馈线里传输时,除有导体的电阻损耗外,还有绝缘材料的介质消耗,前一种消耗随馈线长度的增加而增加,后一种消耗随工作频率的增高而增加。
3、用户终端
用户终端是电视信号和调频广播的输出插座。
有单孔盒和双孔盒之分。
单孔盒仅输出电视信号,双孔盒既能输出电视信号又能输出调频广播的信号。
用户终端可以有明装和暗装两种安装方式。
电缆电视系统中各终端的电视信号电平VHF段应在57~83dBμV(即708μV~14.1mV)。
一般应在73±5dBμV(即4.47mV)范围内。
五、电缆电视系统的施工与安装
(1)线路应尽量的短直,安全稳定,便于施工和维护。
(2)电缆管道敷设应避开电梯及其它冲击性负荷干扰源,一般应保持2m以上距离,与一般电源线(照明)在钢管敷设时,间距不小于0.5m。
(3)配管弯曲半径应大于10倍管径,应尽量减少弯曲次数。
(4)预埋箱体一般距地1.8m,以便于维修安装。
(5)配管切口不应损伤电缆,伸入预埋箱体不大于10mm。
SYV—75—9电缆应选直径为25mm管径,SYV—75—5—1电缆应选直径为20mm管径。
(6)管长超过25m时,须加接线盒。
电缆连接亦应在盒内处理。
(7)明线敷设时,对有阳台的建筑,可将分配器、分支器设置在阳台遮雨处。
(8)两建筑物之间架空中电缆时,应预先拉好钢索绳,然后挂上电缆,不宜过紧。
(9)电缆线路可以和通信电缆同杆架设。
六分配系统计算
首先确定前端输出电平,然后按此电平层层分配下去,使每个用户端电平大小都符合标准,之后系统中分支器、分配器的型号规格便可确定。
主放大器的最大输出分别为110dB、115dB和120dB三个档次。
信号在电缆中的损耗应按系统工作的最高频率计算,系统的工作频率不同,电缆的损耗也不同,应根据不同频率来选用不同型号的电缆。
分支器在系统中的插入损耗应查被选用的产品的技术参数。
第二节建筑电话通信系统
一、教学目标
1、了解通信网络的分类
2、了解电话交换技术
3、知道电话传输线路
4、、掌握建筑物电话线路的施工与安装
二、过程与方法
1、通过了解观察日常生活中的电话通信系统,结合教材知识将理论与实际结合起来
2、通过比对建筑物电话线路的施工,结合教材内容查看实际工程的做法。
三、情感态度与价值观
1、通过对建筑物电话通信系统的学习,增强学生对现代电子行业发展的认识。
2、通过对电话缆系统施工的学习,增强学生实际动手的能力。
具有按照规范施工的意识。
四、教学重点及难点
建筑物电话系统的施工与安装
五、教学方法
使用多媒体与生活中的电话系统相结合讲解
教学内容:
一系统概述
1、现代通信技术的内容
包括语言、文字、图像、数据等多种信息的传递,程控电话(电脑电话)系统的出现,即标志着这方面的技术开始向深度和广度方面发展,将成为普遍采用的通信手段。
2、通信网络的组成
一个完整的通信网络由终端设备、传输设备、交换设备三大部分组成。
其中:
终端设备为电话机(传真机、计算机),传输设备为用户线、中继线,交换设备为电话交换机。
3、通信网络的分类
通信网可以有不同的分类方法,主要类型有:
(1)按信道分类
①有线通信网:
借助导线进行通信,如架空明线、电缆、光缆等。
②无线通信网:
借助于无线电波在自由空间的传输进行通信,如长波、中波、短波、微波等方式。
(2)按信号分类
①模拟通信网:
传输和处理模拟信号。
②数字通信网:
传输和处理数字信号。
③数模混合网:
数字信号可以经D/A转换后在模拟通信系统中传输,模拟信号也可以经A/D转换后在数字通信系统中传输。
(3)按通信距离分类
①长途通信网:
长途电话、报纸传真等。
②本地通信网:
市内电话、计算机局部网等。
③局域网:
校园或厂区用户交换机管辖范围内。
二电话交换技术
1、交换技术的分类
交换技术分为两大类:
一类为布控式,它是用布置好的线路进行通信交换,因而通信功能较少;
另一类为程控式,它是按软件的程序进行通信交换,可以实现上百种通信功能。
布控式的交换机有磁石式交换机、共电式交换机(属于人工交换机)、步进式交换机、纵横式交换机、电子式交换机(属于自动交换机)。
2、民用建筑中的电话系统
目前常用的是共电式、纵横式自动交换机。
(1)人工交换方式
电话机是1876年美国人贝尔发明的。
但在贝尔发明电话时,只能一对一直接连接通话。
如图所示
交换工作是由接线员来完成的。
每台电话机都有一对线接到交换机,任意两台电话机之间由接线员用塞子线(即塞绳)进行连接。
见图。
当两个用户的通话完毕后,拔出塞绳,该塞绳就可用来为其它用户的通话服务。
人工电话交换机就是利用插、拔塞绳的方式,灵活地连接需要通话的用户电话机。
缺点:
话路的接续是由话务员通过眼睛的监视、大脑的思维和手的操控完成的,所以控制设备是人;接续速度慢,易出错;话路容量受限;不能开展语音通话以外的业务;通话私密性差。
(2)机械电磁式自动电话交换机
步进式交换机采用步进继电器作为主要元件。
用户需要采用具有拨号功能的自动电话机,使用时通过拨号发出脉冲。
用户之间通过交换机的预选器、选组器、终接器而自动接通电路进行通话。
由于是按所拨号码,一步一步选择,并逐级延伸,直至被叫用户,故称为步进式交换机。
纵横式交换机采用继电器与纵横接线器为主要元件。
其优点是无旋转部分、动作迅速、噪音小、体积小、寿命长。
(3)电子式交换机
电子式自动电话交换机的控制方式可以有布线逻辑控制(WLC)和存储程序控制(SPC)两种。
所谓布线逻辑控制,就是根据一定的逻辑要求,采用电子元件构成逻辑电路,并根据逻辑电路输入状态的变化,产生一定的输出信号来控制交换动作。
所谓存储程序控制,就是将预先编制好的程序存储在交换系统的存储器中,处理机按照预定的程序和一定的数据进行工作,产生输出信号,控制交换动作
从话路部分的工作原理来看,电子交换机又可以分为空分制交换机和时分制交换机两大类。
(程控交换机的出现取代了电子式交换机)
优点:
可与光纤通信系统以及微波通信系统、移动通信系统、卫星通信系统等结合,不仅可向用户传送高质量的话音,而且可提供电报、数据、传真等非话业务。
三电话传输线路
1、电话线路的配接
电话线路的配接分为直接配线、交接箱配线及这两种的混合配线系统。
(1)直接配线
是一般较多采用的系统,它是由总机配线架直接引出主干电缆,再从主干电缆上分支到各用户的组线箱(电话端子箱),如图所示。
优点:
节省投资、施工维护简单,但灵活性差、芯线使用率低。
为了提高芯线使用率(达到70%~90%)及有调节的可能性,可以用复接电缆分线箱,如图。
(2)交接箱配线系统是将电话划分为若干区,每区设一个交接箱。
由电话站总配线架上引出两条以上电缆干线至各交接箱,各配线区之间有联络电缆,用户配线则从交接箱引出,其方式见图。
电话组线箱(端子箱)是电话电缆转换为电话配线的交接点,有室外分线箱(盒)及室内分线箱两种。
2、常用通信电缆电线
在通信线中常用的几种电缆,其型号规格、主要特性、使用条件和用途等技术特性分别介绍如下:
①铅护套电缆(表6.2);P159
②配线电缆(表6.3);P159
③全塑市内电话电缆(表6.4);P159
④通信线及软线(表6.5)。
P160
3、电话线敷设
室外电话电缆线路架空敷设时宜在100对及以下。
室外电话电缆多采用地下暗敷设,与市内电话管道有接口或线路有较高要求时,宜采用管道电缆,一般可采用直埋电缆。
直埋电缆敷设一般采用钢带铠装电话电缆,在坡度大于30°的地区或电缆可能承受拉力的地段需采用钢丝铠装电话电缆。
室内电话电缆一般采用穿钢管暗敷设,管径的选择应符合电缆截面积不小于管子截面的50%。
一段管路长度为30m有一个弯或长度为20m有两个弯时,需放大一号管径。
第三节建筑电气消防系统
一、教学目标
1、了解建筑电气消防系统的分类
2、知道火灾报警的基本原理
3、了解火灾探测器、报警控制器及其他消防控制设备
4、了解自动灭火系统及防排烟诱导疏散系统
二、过程与方法
1、通过了解观察教室及其它建筑物内的消防系统,结合教材知识将理论与实际结合起来
2、通过比对建筑物的自动灭火系统与疏散系统,结合教材知识知道它的组成以及控制过程。
三、情感态度与价值观
1、通过对建筑物电气消防系统的学习,增强学生对现代智能建筑物中电气消防的认识。
2、通过对建筑电气消防系统的学习,增强学生在实际工作中的安全意识。
四、教学重点及难点
1、火灾报警以及探测的原理
2、自动灭火系统及防排烟诱导疏散系统
五、教学方法
使
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 新版建筑电工第六章 建筑弱电系统 新版 建筑 电工 第六 系统