垂直極化天線在地面數(shù)字電視傳輸中的應(yīng)用探討

徐暢 張忠琴 江蘇有線泰州分公司

垂直極化天線在地面數(shù)字電視傳輸中的應(yīng)用，能夠顯著提高數(shù)字電視的傳輸速率，優(yōu)化信號(hào)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換模式，降低失真率，是現(xiàn)代數(shù)字化系統(tǒng)全面更新升級(jí)的集中表現(xiàn)。

1．垂直極化天線

垂直極化天線是在單級(jí)天線的理論框架之內(nèi)建構(gòu)的，所謂天線的極化是指當(dāng)天線進(jìn)行輻射時(shí)形成的電場(chǎng)強(qiáng)度方向，而垂直極化波的特征是，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度方向垂直于地面標(biāo)準(zhǔn)面時(shí)的電波，也可認(rèn)為，凡是極化面與大地法線面平行的電波都可以被稱(chēng)為垂直極化波[1]。基于電波的特性，水平極化傳播的信號(hào)在貼近地面時(shí)會(huì)在大地表面產(chǎn)生極化電流，該電流在傳輸過(guò)程容易受到大地阻抗作用的影響，產(chǎn)生一定的熱能而造成電場(chǎng)信號(hào)迅速衰減，但是使用垂直極化的方式，則能夠有效規(guī)避電流的影響，保障信號(hào)的有效傳播。當(dāng)信號(hào)天線是以垂直于地面的方向架設(shè)導(dǎo)線，產(chǎn)生垂直方向的電場(chǎng)時(shí)，該天線就被稱(chēng)為“垂直極化天線”。常見(jiàn)的垂直極化天線為菱錐天線、柱形天線以及籠形天線，常見(jiàn)的垂直極化天線類(lèi)型見(jiàn)表1。垂直極化天線地網(wǎng)的敷設(shè)對(duì)信號(hào)發(fā)射的安全性和傳輸效率具有直接的影響。例如，菱錐天線和柱形天線在使用過(guò)程中，往往采用的是簡(jiǎn)易地網(wǎng)，其稀疏的結(jié)構(gòu)極易導(dǎo)致鏡像效率的低下，進(jìn)而造成垂直極化天線垂直方向圖的上翹。

2. 垂直極化天線在地面數(shù)字電視傳輸中的應(yīng)用

2.1 信號(hào)傳輸方向

垂直極化天線的信號(hào)傳輸是對(duì)平行矢量傳播的拓展和延伸，能夠有效促進(jìn)數(shù)字信號(hào)的傳輸。廣播電視臺(tái)傳統(tǒng)的電視頻道信號(hào)傳輸是基于電流模擬系統(tǒng)進(jìn)行活動(dòng)的，主要分為長(zhǎng)波和短波兩種形式并對(duì)應(yīng)不同的信號(hào)傳輸波形，這種模式下的信號(hào)傳輸，需要進(jìn)行多重信號(hào)模擬，盡管能夠保障較高的清晰度，但是在聲音的傳輸上具有一定的局限性，失真率普遍高居不下。采用垂直極化天線對(duì)電視頻道信號(hào)進(jìn)行傳輸，能夠有效提高信號(hào)傳輸?shù)尼槍?duì)性和真實(shí)性，無(wú)需進(jìn)行多次信號(hào)轉(zhuǎn)換便可以依照電波矢量傳輸方向，直接進(jìn)行信息傳輸，不僅能夠保障視頻圖像的清晰度，而且能夠有效降低中間攔截幾率，提高信號(hào)傳輸?shù)男省?/p>

表1 常見(jiàn)的垂直極化天線類(lèi)型

2.2 傳輸夾角的穩(wěn)定

將垂直極化天線應(yīng)用到地面數(shù)字電視傳輸之中，能夠有效保障信號(hào)傳輸夾角的穩(wěn)定性。在傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸模式之中，傳輸夾角對(duì)信號(hào)波傳輸?shù)念?lèi)型具有直接的影響作用，短波傳輸?shù)男盘?hào)攝入波和接收波的循環(huán)周期較短，其對(duì)應(yīng)的傳輸夾角一般為銳角。相對(duì)而言，長(zhǎng)波傳輸?shù)木嚯x較遠(yuǎn)，其信號(hào)攝入波和接收波的周期循環(huán)較慢，對(duì)應(yīng)的傳輸夾角則為鈍角，以適應(yīng)其信號(hào)傳輸?shù)乃俾侍卣?。而垂直極化天線的應(yīng)用打破了傳統(tǒng)的傳輸模式，其信號(hào)波的傳輸值與地面天線接收信號(hào)的方向具有一致性，保障傳輸夾角始終處于銳角狀態(tài)，使信號(hào)傳輸波和接收波穩(wěn)定在直角信息輸送的范圍之內(nèi)，進(jìn)而有效提高地面數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，提高其傳輸速率。

2.3 雙射線信號(hào)傳輸模式的增加

雙射線信號(hào)傳輸模式是指在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中，促進(jìn)信號(hào)傳輸系統(tǒng)的信號(hào)接收系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而構(gòu)建具有完整信號(hào)傳輸功能的結(jié)構(gòu)模式，以保障數(shù)字視頻信號(hào)的完整性。如圖1所示，廣播電視發(fā)射塔設(shè)定的信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)圓圈狀的布局，其曲波狀的傳輸形態(tài)對(duì)應(yīng)的是雙射線信號(hào)傳輸模式。在利用數(shù)字衛(wèi)星進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)，需要將電視波傳輸系統(tǒng)設(shè)定為一個(gè)有機(jī)整體，以確保外部信號(hào)波平臺(tái)的完善，在此過(guò)程中應(yīng)用雙射線信號(hào)傳輸模式，依據(jù)信號(hào)波矢量運(yùn)行方向，構(gòu)建信號(hào)攝入波和接收波的周期循環(huán)體，可以及時(shí)對(duì)受到破壞的數(shù)字傳輸信號(hào)進(jìn)行彌補(bǔ)，以確保信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。與此同時(shí)，雙射線信號(hào)傳輸模式的增加，還能夠在垂直加護(hù)信號(hào)傳輸與系統(tǒng)信息之間建立其良好的信息關(guān)聯(lián)，保障信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。

2.4 數(shù)字信號(hào)傳輸功率的控制

圖 1 垂直極化天線信號(hào)傳輸圖

垂直極化天線在數(shù)字電視傳輸中最突出的表現(xiàn)就是對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸功率的有效控制。優(yōu)化數(shù)字垂直極化信號(hào)傳輸，能夠促進(jìn)電波信號(hào)傳輸?shù)母咝мD(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化傳輸流程，形成新型的數(shù)字傳輸結(jié)構(gòu)，以提高電視頻道信號(hào)傳輸?shù)撵`活性和機(jī)動(dòng)性，解決我國(guó)電力信息傳輸過(guò)程中存在的地域差異問(wèn)題，從而進(jìn)一步推進(jìn)城市化建設(shè)，縮短城鄉(xiāng)差距，為城市發(fā)展和鄉(xiāng)村發(fā)展的一體化建設(shè)提供技術(shù)支持，促進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)和全面建成小康社會(huì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，垂直極化天線的應(yīng)用，能夠有效調(diào)整地面數(shù)字電視的數(shù)字功率變化，優(yōu)化數(shù)字電視成像信號(hào)，推動(dòng)電子信息更新系統(tǒng)的逐步升級(jí)和完善，從而為我國(guó)數(shù)字化電視技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用鋪平道路[2]。

3. 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在地面數(shù)字電視傳輸中應(yīng)用垂直極化天線，能夠有效改善信號(hào)輻射效果，最大限度消除信號(hào)攔截的可能性，為我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)提供技術(shù)支持。