廣播電視發(fā)送技術(shù)概論

廣播電視發(fā)送技術(shù)概論第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日（一）無線電廣播歷史麥克斯韋提出了電磁波的概念赫茲通過實驗得到證明：由振蕩回路可以產(chǎn)生出電磁波波波夫和馬可尼同年實現(xiàn)無線電發(fā)送和接收的實驗第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日（二）廣播歷史1906年美國在實驗室進行首次無線電廣播公眾無線電廣播始于20世紀20年代，采用全載波雙邊帶調(diào)幅（DSB）的方式傳送聲音廣播節(jié)目調(diào)頻理論產(chǎn)生在20世紀30年代，1941年出現(xiàn)調(diào)頻廣播電臺（單聲道廣播），70年代出現(xiàn)調(diào)頻立體聲廣播第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日（三）電視歷史1904年，英國人貝爾威爾和德國人柯隆發(fā)明了一次電傳一張照片的電視技術(shù)。1924年，英國和德國科學(xué)家?guī)缀跬瑫r運用機械掃描方式成功地傳出了靜止圖像。1923年，俄裔美國科學(xué)家茲沃里金申請到光電顯像管、電視發(fā)射器及電視接收器的專利，他首次采用全面性的“電子電視”發(fā)收系統(tǒng)，成為現(xiàn)代電視技術(shù)的先驅(qū)。1928年，美國紐約31家廣播電臺進行了世界上第一次電視廣播試驗第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日（四）無線還是有線廣播：開路，有線（網(wǎng)絡(luò)，有線電視的FM端口）電視：開路，有線（有線電視，網(wǎng)絡(luò)）發(fā)展變化第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.1廣播電視發(fā)送技術(shù)的發(fā)展新型調(diào)幅廣播發(fā)射機不斷出現(xiàn)，PDM、PSM、DX和M2W，其整機效率可達85%利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)播廣播電視近二十年發(fā)展迅速，當(dāng)今我國絕大部分采用了DVB-S制式的數(shù)字衛(wèi)星廣播數(shù)字高清晰電視HDTV已在國慶45周年之日，利用無線傳輸進行了慶祝大會現(xiàn)場的播放數(shù)字聲音廣播DAB和DRM已試播多年移動多媒體廣播CMMB廣泛應(yīng)用于奧運轉(zhuǎn)播第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.1.1廣播電視頻段分類526～1606kHz頻率范圍內(nèi)中波調(diào)幅廣播發(fā)射機；3MHz～22MHz頻率范圍內(nèi)短波調(diào)幅廣播發(fā)射機；88MHz～108MHz米波調(diào)頻發(fā)射機；48.5MHz～84MHz米波Ⅰ波段電視發(fā)射機；167MHz～223MHz米波Ⅲ波段電視發(fā)射機；470MHz～566MHz分米波米Ⅳ波段電視發(fā)射機；606MHz～958MHz分米波Ⅴ波段電視發(fā)射機；第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.1.2載波攜帶信息的類型載波攜帶的信息有圖像、聲音及數(shù)據(jù)。聲音、圖像是隨時間變化是連續(xù)的，稱為模擬信號。而數(shù)據(jù)是離散信號，稱其為數(shù)字信號。聲音和圖像經(jīng)模數(shù)變換(ADC)變?yōu)閿?shù)字信號，采用數(shù)字信號載波傳輸帶來一系列優(yōu)勢： ①抗干擾性強，傳輸質(zhì)量好。 ②降低發(fā)送設(shè)備的發(fā)射功率。 ③充分利用頻率資源，8MHz傳輸4套數(shù)字節(jié)目 ④復(fù)用性強，復(fù)用器將多路信息一起傳輸。 ⑤保密性強第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.2模擬廣播電視發(fā)送系統(tǒng)信源是幅度隨時間連續(xù)變化的聲音、圖像信號或模擬信號的已調(diào)信號載波發(fā)生器產(chǎn)生射頻調(diào)制信號的載波調(diào)制器可采用幅度調(diào)制和頻率調(diào)制，以產(chǎn)生載頻幅度或頻率已調(diào)信號混頻器作用是頻譜搬移射頻放大器包含電壓放大器和能量轉(zhuǎn)換效率高的功率放大器，輸出標稱功率信號第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.3數(shù)字廣播電視發(fā)送系統(tǒng)信源是音、視頻壓縮碼流。數(shù)字信號可改變射頻正弦信號的幅度、頻率及相位等三個參量進行傳輸， 如將ASK和PSK結(jié)合在一起形成相位-幅度調(diào)制QAM數(shù)字廣播電視發(fā)送系統(tǒng)的大部分設(shè)備都可以采用模擬的發(fā)送系統(tǒng)。第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.4新器件、新技術(shù)用固態(tài)半導(dǎo)體器替代真空電子器件，制造出體積大大縮小的發(fā)射機。利用模數(shù)變換及編碼技術(shù)，將傳統(tǒng)的板極調(diào)制廣播發(fā)射機中的聲音調(diào)幅器省掉，開發(fā)出高效率大功率短波PSM脈沖階梯調(diào)制發(fā)射機。利用模數(shù)變換、數(shù)字編碼、功率合成電路及D類放大器，替代傳統(tǒng)的調(diào)制方法，開發(fā)出整機效率高達85%的數(shù)字調(diào)制中波大功率發(fā)射機。采用數(shù)字頻率合成器，作為發(fā)射機載波激勵源。既保證載波頻率高準確度，又使得更換頻率迅速簡便。第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日2電波傳播無線電通信是利用電磁波在空間傳送信息的通信方式。電磁波由發(fā)射天線向外輻射出去，天線就是波源。電磁波中的電磁場隨著時間而變化，從而把輻射的能量傳播至遠方。無線電波有七種傳播方式第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日波導(dǎo)方式當(dāng)電磁波頻率為30kHz以下（波長為10km以上）時，大地猶如導(dǎo)體，而電離層的下層由于折射率為虛數(shù)，電磁波也不能進入，因此電磁波被限制在電離層的下層與地球表面之間的空間內(nèi)傳輸，稱為波導(dǎo)傳波方式。電波傳播主要受電離層下緣和地面的影響。地波方式沿地球表面?zhèn)鞑サ臒o線電波稱為地波（或地表波），這種傳播方式比較穩(wěn)定，受天氣影響小；電波傳播主要受地球表面的影響。第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日天波方式射向天空經(jīng)電離層折射后又折返回地面（還可經(jīng)地面再反射回到天空）的無線電波稱為天波，天波可以傳播到幾千公里之外的地面，也可以在地球表面和電離層之間多次反射，即可以實現(xiàn)多跳傳播?？臻g波方式主要指直射波和反射波。電波在空間按直線傳播，稱為直射波。當(dāng)電波傳播過程中遇到兩種不同介質(zhì)的光滑接口時，還會像光一樣發(fā)生鏡面反射，稱為反射波。第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日繞射方式由于地球表面是個彎曲的球面，因此電波傳播距離受到地球曲率的限制，但無線電波也能同光的繞射傳播現(xiàn)象一樣，形成視距以外的傳播。對流層散射方式地球大氣層中的對流層，因其物理特性的不規(guī)則性或不連續(xù)性，會對無線電波起到散射作用。利用對流層散射作用進行無線電波的傳播稱為對流層散射方式。視距傳播指點到點或地球到衛(wèi)星之間的電波傳播。第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日

VLF(f<30kHz)頻率低于30kHz的電波，傳播損耗近似等于自由空間傳播損耗，即相當(dāng)于電波在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，不發(fā)生反射、折射、繞射和吸收現(xiàn)象，只存在因電磁能量擴散引起的傳播損耗。在此頻段內(nèi)，電波在電離層與地球之間可以以波導(dǎo)方式沿地球表面進行傳播。第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日

LF(30kHz<f<300kHz)在這個頻段內(nèi)，有兩種重要的傳播方式：地波方式及電離層天波方式。天波信號幅度具有明顯的晝夜變化，這是由于電離層吸收和變化的緣故。第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日

MF(300kHz<f<3MHz)在該頻段內(nèi)，傳播方式也是地波和天波。當(dāng)評價地波時，還需要知道大地的電氣特性，特別是大地電導(dǎo)率的資料。對150kHz到1.6MHz頻率頻段，采用天波傳播的預(yù)測方法。在MF廣播頻帶內(nèi)，天波傳播只假定發(fā)生在夜間。在1.6MHz以上頻率，HF傳播預(yù)測方法才開始有效。超過1.6MHz時，天波對移動通信明顯地變得更為重要。第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日

HF(3MHz<f<30MHz)在該頻率范圍內(nèi)，信號的傳播一般是通過電離層,主要以天波方式傳播，因而表現(xiàn)出較大的變化。電離層的傳播特點主要表現(xiàn)為會造成長途傳輸?shù)亩鄰绞д?，出現(xiàn)信號干擾甚至中斷操作的情況。第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日

VHF和UHF(30MHz<f<3GHz)該頻帶內(nèi)，安排有大量固定和移動業(yè)務(wù)。該頻段除了低端之外，通常不是通過有規(guī)則的電離層來進行電波傳播的。氣候只對超折射和傳導(dǎo)有影響，這是由大氣折射指數(shù)中正常梯度的變化引起的。除了自由空間傳播外，對流層散射和繞射也是很重要的。第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日3調(diào)制原理概述調(diào)幅 全載波雙邊帶 單邊帶 殘留邊帶調(diào)頻第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日標準調(diào)幅設(shè)調(diào)制信號為uΩ(t)=UΩcosΩt

載波信號為uc(t)=Uccosωct,已調(diào)波的表示式

u(t)=Uc（1+mcosΩt）cosωct第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日調(diào)幅信號時域頻域圖第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)制中只傳送雙邊帶調(diào)制信號的一個邊帶。因此產(chǎn)生單邊帶信號的最直觀的方法就是讓雙邊帶信號通過一個單邊帶濾波器，濾除不要的邊帶，即可得到單邊帶信號。u(t)=Uccosωct+mUccos(ωc+Ω)t第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)制是介于單邊帶調(diào)制與抑制載波雙邊帶調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，在殘留邊帶調(diào)制中除了傳送一個邊帶外，還保留另外一個邊帶的一部分。對于具有低頻及直流分量的調(diào)制信號，用濾波法實現(xiàn)單邊帶調(diào)制時所需要的過渡帶無限陡的理想濾波器，在殘留邊帶調(diào)制中已不再需要，這就避免了實現(xiàn)上的困難。當(dāng)然其代價是傳輸頻帶增寬了一些。第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日電視信號中的圖像信號采用殘留邊帶的調(diào)制方式第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日調(diào)頻高頻載波角頻率為c，音頻調(diào)制信號u(t)=Ucost線性變化的變量Δ（t）=KfUcost

Kf表示單位調(diào)制信號引起的角頻偏，量綱為弧度/(秒.伏)調(diào)頻波的瞬時角頻率表達式為：(t)=c+Δ(t)=c+KfUcost =c+ΔcostΔ為調(diào)頻波的頻偏振幅值上式表明：調(diào)頻波的瞬時角頻率（t）在（c+Δ）與（c-Δ）之間，按照調(diào)制信號的變化規(guī)律而變化。第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日4發(fā)射臺概述發(fā)射臺設(shè)置的地點應(yīng)選擇在電波服務(wù)比較合適的地方，中波廣播發(fā)射臺應(yīng)設(shè)在郊外平坦的地方。電視和調(diào)頻廣播發(fā)射臺應(yīng)設(shè)在近郊或附近的山頂，大城市則應(yīng)在市中心建立電視塔。發(fā)射臺的選址，要考慮與居民區(qū)有一定的距離、環(huán)境保護、干擾問題與電波遮擋問題。第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日發(fā)射臺組成廣播發(fā)射臺主要由節(jié)目傳送分配系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、發(fā)射機系統(tǒng)、饋線、天線和其他輔助設(shè)備組成。第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日發(fā)射臺系統(tǒng)構(gòu)成概圖第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日1、節(jié)目傳送分配系統(tǒng)廣播中心送出的低電平的音頻廣播節(jié)目，通過有線（電纜、光纖）或無線線路（微波、衛(wèi)星）傳送到發(fā)射臺的節(jié)目調(diào)度或分配中心，根據(jù)節(jié)目運行時間表，通過交換設(shè)備和音頻電纜將相應(yīng)的節(jié)目送到相應(yīng)的發(fā)射機的音頻輸入端。第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、電源系統(tǒng)發(fā)射機所需要的能源，由電力網(wǎng)供給。大功率發(fā)射臺通常將電網(wǎng)提供的35kv或10kv的高壓，經(jīng)過臺內(nèi)的變電與配電系統(tǒng)，再送到發(fā)射機供使用。為確保廣播不中斷，在條件許可的情況下，通常設(shè)置有備用電源，有相應(yīng)的自動控制與切換的裝置。第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、發(fā)射機系統(tǒng)在發(fā)射臺的機房內(nèi)，根據(jù)任務(wù)的不同，設(shè)置不同種類（中波、短波、調(diào)頻或