數(shù)字電視信號(hào)的發(fā)射與接收技術(shù)探析

譚靜倫

【摘要】現(xiàn)今的娛樂活動(dòng)豐富多樣，電視因其方便性以及很廣泛性深受人們的喜愛。本文從電視發(fā)射機(jī)、數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)的發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)字電視信號(hào)地面接收站及數(shù)字電視信號(hào)的接收系統(tǒng)及其技術(shù)四個(gè)方面進(jìn)行分析研究，并且對(duì)上行發(fā)射站的的兩種方式進(jìn)行具體分析。通過本文的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今的數(shù)字電視信號(hào)的發(fā)射與接收技術(shù)還存在一些問題，不能夠滿足高質(zhì)量追求。相關(guān)部門已經(jīng)加強(qiáng)對(duì)數(shù)字電視信號(hào)的發(fā)射與接收技術(shù)的重視。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字電視信號(hào);發(fā)射技術(shù);接收技術(shù)

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.16.010

在科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步下，數(shù)字電視信號(hào)的發(fā)射與接收技術(shù)也在大跨步向前，

雖然現(xiàn)在的節(jié)目質(zhì)量已經(jīng)相比之前有了很大的提升，但還是具有一些技術(shù)問題。在收看節(jié)目的時(shí)候，通常會(huì)出現(xiàn)節(jié)目信號(hào)不穩(wěn)定、畫面的清晰度不佳的問題。因此，就需要不斷的提高數(shù)字電視信號(hào)的發(fā)射與接收技術(shù)，來提高在收看節(jié)目時(shí)的質(zhì)量。對(duì)于在進(jìn)行節(jié)目收看時(shí)出現(xiàn)的問題，可以從數(shù)字電視信號(hào)的傳輸過程進(jìn)行入手分析，以此來增強(qiáng)數(shù)字電視信號(hào)的傳輸抗干擾能力。數(shù)字電視信號(hào)的發(fā)射到接收，這是一次完整的信號(hào)工作流程，涉及到數(shù)字信號(hào)的傳輸技術(shù)、發(fā)射技術(shù)以及接收技術(shù)，這就要求不斷進(jìn)行技術(shù)的完善。

1. 電視發(fā)射機(jī)的總體概述

傳統(tǒng)的電視發(fā)射機(jī)與現(xiàn)今的數(shù)字發(fā)射機(jī)相比，有一定的異曲同工之處，相同處是兩種發(fā)射機(jī)所采取的信號(hào)發(fā)送通道形式都是全固態(tài)的單通道，現(xiàn)今的數(shù)字發(fā)射機(jī)采取新型的智能技術(shù)，從而使得電視行業(yè)邁上新的階段。

電視發(fā)射機(jī)數(shù)字化技術(shù)能夠進(jìn)行多媒體的傳輸，并且還可以使頻譜的利用率提高，數(shù)字發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)是能夠?qū)⑤斎氲臄?shù)據(jù)通過碼流的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)變?yōu)閭鬏斖ǖ赖碾娨曅盘?hào)。電視發(fā)射機(jī)是通過圖像發(fā)射機(jī)以及伴音發(fā)射機(jī)組成的，需要符合電視廣播的標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)過調(diào)頻轉(zhuǎn)化以及功率的放大，使之達(dá)到規(guī)定的等級(jí)功率，最后送至指定的負(fù)載天線，圖1為發(fā)射機(jī)的功能原理圖。

電視發(fā)射機(jī)在經(jīng)歷長時(shí)間的改進(jìn)之后，形成現(xiàn)在具有高可靠性、高效率性、自動(dòng)化的特點(diǎn)。電視發(fā)射機(jī)的主要性能要求是高可靠性，這也是相關(guān)企業(yè)一貫以來的追求。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其壽命也在不斷延長，從最開始的調(diào)速管到現(xiàn)今的晶體管，可靠性已經(jīng)取得了很大的突破。電視發(fā)射機(jī)與其他的通信發(fā)射機(jī)相比，頻帶的占用比較寬，對(duì)于發(fā)射機(jī)而言，更高的效率可以節(jié)約能源的消耗。發(fā)射機(jī)的可靠性提高的同時(shí)，發(fā)射臺(tái)現(xiàn)今已經(jīng)具有無人值班的功能，因?yàn)榘l(fā)射臺(tái)的設(shè)置位置比較艱苦，所以為了減小勞動(dòng)強(qiáng)度，必須促進(jìn)發(fā)射機(jī)的自動(dòng)化性能。

2. 數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)的發(fā)射系統(tǒng)及其技術(shù)

衛(wèi)星廣播電視系統(tǒng)主要由上行發(fā)射站、星載設(shè)備和地面接收系統(tǒng)組成。數(shù)字信號(hào)的發(fā)射階段主要組成部分是上行發(fā)射站，主要進(jìn)行信號(hào)的發(fā)送，在信號(hào)的收發(fā)系統(tǒng)中，起到不可忽視的作用。相比于傳統(tǒng)的電視收發(fā)系統(tǒng)，數(shù)字電視信號(hào)的收發(fā)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。上行發(fā)射站是將制作中心的信號(hào)傳送至衛(wèi)星，對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并且對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行發(fā)射指令、遙控，在進(jìn)行信號(hào)的發(fā)射時(shí)，主要是單載波和多載波的發(fā)射。

2.1 上行發(fā)射站

2.1.1 單載波方式

單載波調(diào)制技術(shù)就是在一個(gè)固定的頻段內(nèi)只需要采用一個(gè)波載的調(diào)制技術(shù)，每個(gè)載波只能夠進(jìn)行一套廣播電視信號(hào)的傳輸，使用一套單路的復(fù)用器就能夠?qū)我坏囊曨l信號(hào)實(shí)現(xiàn)視頻變換和傳輸。這種方法就是單路單載波的一種傳輸方式，每一路的電視信號(hào)都會(huì)通過一個(gè)獨(dú)立的上行站被發(fā)送往衛(wèi)星，如果我們需要同時(shí)進(jìn)行多套電視信號(hào)的傳輸，那么需要同時(shí)傳輸幾套電視信號(hào)，轉(zhuǎn)發(fā)器就會(huì)因此需要同時(shí)具備幾套電視載波，這就會(huì)直接導(dǎo)致操作的不便性，從而造成工作效率也就大大降低。單路的單載波系統(tǒng)不能夠?qū)πl(wèi)星的傳輸頻率和效率進(jìn)行精確控制充分利用。對(duì)于中央電視套而言，常采用多載波的方式進(jìn)行傳輸，但是國內(nèi)省臺(tái)大部分都是采用單載波方式進(jìn)行傳輸。

2.1.2 多載波方式

對(duì)于多載波方式的發(fā)射而言，每一個(gè)節(jié)目源都會(huì)有專用的節(jié)目復(fù)用器，在經(jīng)過壓縮以及復(fù)用之后，形成屬于自己的節(jié)目碼流，在傳輸復(fù)用器之內(nèi)混合形成一個(gè)傳輸碼流。對(duì)于節(jié)目復(fù)變器而言，是將輸出的傳輸包送到衛(wèi)星信道內(nèi)。四相移相鍵控制，是將調(diào)制器輸出的中頻調(diào)制信號(hào)經(jīng)過上變頻器的調(diào)制，轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈哳l的射頻信號(hào)，在經(jīng)過高頻功率的放大器放大之后，經(jīng)過發(fā)射天線發(fā)送至星載轉(zhuǎn)發(fā)器。目前，多載波發(fā)射雖然已經(jīng)投入使用，但是由于技術(shù)以及各個(gè)方面的問題，其實(shí)際應(yīng)用仍在探索階段。

2.2 星載系統(tǒng)

星載系統(tǒng)的作用是能夠有效保障數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量，系統(tǒng)的主要有以下幾個(gè)部分組成，電源、收發(fā)天線、信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器等，其內(nèi)部組成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要素較多，為了提高數(shù)字信號(hào)的質(zhì)量問題，就需要對(duì)其進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，具體的優(yōu)化措施，可以從體積以及信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)效率等方面進(jìn)行考慮。

對(duì)信號(hào)的發(fā)射以及轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響的是體積以及重量過大的問題。因此，必須將體積以及重量控制在標(biāo)準(zhǔn)的范圍值內(nèi)，不能超過要求的標(biāo)準(zhǔn)值。接著對(duì)信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)效率進(jìn)行說明，在工作的過程中，對(duì)整體信號(hào)產(chǎn)生影響的不僅僅是周圍的環(huán)境，同時(shí)依靠一副天線也很難保證整體信號(hào)。為了保證收發(fā)信號(hào)的質(zhì)量，需要通過星載系統(tǒng)之間進(jìn)行相互的配合協(xié)調(diào)，對(duì)組成的各個(gè)部分進(jìn)行不斷的優(yōu)化，從而提高工作的靈敏度，滿足工作需求，保證整體星載系統(tǒng)的質(zhì)量和效率。圖2為星載和地球站的設(shè)備圖。

3. 數(shù)字電視信號(hào)地面接收站

數(shù)字電視信號(hào)地面接收站主要包括室外接收部分以及室內(nèi)接收部分。室外的組成部分主要有天線、高頻頭。室內(nèi)設(shè)備主要組成部分是數(shù)據(jù)電視或廣播接收機(jī)。

對(duì)于室外的接收組成部分，將在下文內(nèi)進(jìn)行說明，本段主要對(duì)室內(nèi)接收部分進(jìn)行描述。

3.1 廣播電視接收機(jī)

天線接收信號(hào)，經(jīng)過高頻頭的作用，變成中頻信號(hào)，接著送入接收機(jī)，經(jīng)過圖像以及聲音信號(hào)處理之后，直接送入電視機(jī)內(nèi)，通過這樣的流程，可以獲得圖像以及聲音。

地面的接收站可以根據(jù)使用類型的不同，分為三種。分別是個(gè)體站、集體站以及轉(zhuǎn)播站。這三種類型之間的相同之處在于電視信號(hào)的的接受部分相同，不同之處在于，對(duì)于集體站和轉(zhuǎn)播站來說，需要對(duì)接收的信號(hào)再次進(jìn)行調(diào)制傳輸。個(gè)體接收站是將輸出端與電視機(jī)進(jìn)行直接連接，圖3為個(gè)體接收站示意圖。

集體接收站是指，信號(hào)先經(jīng)過天線以及高頻頭這些室外設(shè)備，接著通過功率分配器的作用，這樣就變成中頻信號(hào)，這樣就可以提供給室內(nèi)設(shè)備，室內(nèi)設(shè)備就可以進(jìn)行觀看。

對(duì)于有線電視的接收系統(tǒng)而言，前端進(jìn)行接收的部分與個(gè)體站相同，不同之處在于輸出的部分，不是直接傳送至電視機(jī)上，而是調(diào)制至有線電視的頻道之上，接著通過有線網(wǎng)絡(luò)然后傳送給電視機(jī)用戶。

3.2 地面接收機(jī)

在經(jīng)歷高頻頭的作用下，將輸出的信號(hào)送至接收機(jī)內(nèi)，在計(jì)算機(jī)中設(shè)置接收節(jié)目信號(hào)的相關(guān)參數(shù)，通過控制接口可以輸入接收機(jī)內(nèi)，接著按照接收機(jī)排列的節(jié)目名稱進(jìn)行選擇。地面接收機(jī)各部分的連接示意圖如圖6。

4. 數(shù)字電視信號(hào)的接收系統(tǒng)及其技術(shù)

數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)的接收主要由接收機(jī)、高頻頭以及收發(fā)天線組成。接收系統(tǒng)一般采用的是拋物面天線，利用拋物面天線將數(shù)字衛(wèi)星電視信號(hào)的電磁波接收下來，并且進(jìn)行反射，將電磁波的反射設(shè)置在天線叫焦點(diǎn)的潰源上。下面主要介紹常用的電視接收天線。

4.1 接收天線

4.1.1 拋物面天線

拋物面天線是由拋物面的反射器以及焦點(diǎn)潰源組成的面天線。使用金屬的旋轉(zhuǎn)拋物面或者柱形拋物面作為反射器。潰源通常采用反射器的對(duì)稱振子。圖7為拋物面的天線示意圖。

從上圖可以看出，發(fā)射出來的電磁波在經(jīng)歷長時(shí)間的運(yùn)輸之后，在到達(dá)接收天線時(shí)，會(huì)通過拋物面天線的軸向方向進(jìn)行傳播，接著聚焦至焦點(diǎn)潰源上，這樣可以有效提高天線的方向性。除此以外，拋物面天線還具有如下的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、安裝以及制造都比較方便以及成本低等。

4.1.2 偏潰天線

偏潰天線的反射面，是將拋物面天線的反射面截取一部分。潰源的相位中心是在拋物面的焦點(diǎn)上，潰源的最大接收方向指向潰源反射面的中心。

4.2 高頻頭

在數(shù)字信號(hào)的接收系統(tǒng)中，對(duì)高頻頭進(jìn)行選擇是至關(guān)重要的，高頻頭的主要組成是：下變頻器、帶通濾波器、低噪音放大器。高頻頭的主要功能是將天線接收的信號(hào)做出相應(yīng)的處理，例如變頻處理以及低噪音放大處理，這樣以便電視機(jī)能夠進(jìn)行高頻信號(hào)的接收。

高頻頭的主要作用不僅僅為了放大視頻信號(hào)，還可以進(jìn)行圖形的變形處理，這樣能夠保持圖形的質(zhì)量以及視頻的穩(wěn)定性。由于高頻頭的工作環(huán)境主要在室外，如此一來，外界環(huán)境就會(huì)很容易對(duì)高頻頭產(chǎn)生影響。因此，為了確保高頻頭在工作狀態(tài)時(shí)保持穩(wěn)定的作用，選擇的高頻頭應(yīng)該具有噪音低、振動(dòng)小的特點(diǎn)。

4.3 接收機(jī)

接收機(jī)的主要作用之一是進(jìn)行兩種信號(hào)之間的調(diào)試以及相互的轉(zhuǎn)化，其主要是由以下模塊組成，調(diào)諧器、視頻轉(zhuǎn)碼以及進(jìn)行信源解碼。在我們開始對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的過程中，選擇了以中頻信號(hào)作為轉(zhuǎn)化的主體，在對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化工作完成之后，然后將其進(jìn)行轉(zhuǎn)出。調(diào)諧器是由前端調(diào)諧電路以及后端調(diào)諧電路共同組成，前端調(diào)諧電路主要進(jìn)行射頻的接收、變頻等，后端調(diào)頻電路主要進(jìn)行糾錯(cuò)編碼、解調(diào)等。

在對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，首先應(yīng)該選擇一個(gè)電視頻道的頻率，然后根據(jù)頻率進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)化，接著對(duì)轉(zhuǎn)化的信號(hào)進(jìn)行解碼，按照數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)位，接著從模型中進(jìn)行調(diào)整，以此達(dá)到合適的范圍，這樣能夠保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定準(zhǔn)確性。

5. 結(jié)束語

綜上所述，雖然我國的數(shù)字電視應(yīng)用技術(shù)以及非常成熟，并且已經(jīng)走在世界的前端。但是，在進(jìn)行節(jié)目的觀看過程中，依舊會(huì)存在數(shù)字電視信號(hào)不穩(wěn)定的情況。因此，需要從根本上解決數(shù)字電視的問題，這樣才能提升電視行業(yè)的用戶體驗(yàn)，這樣也會(huì)有利于增加數(shù)字電視的覆蓋范圍。通過不斷的進(jìn)行科研創(chuàng)新，以此來推動(dòng)我國數(shù)字電視的發(fā)射以及接收技術(shù)，提升數(shù)字電視的質(zhì)量以及信號(hào)的穩(wěn)定性，更好的服務(wù)觀眾。

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