广播电视发送技术概论.ppt

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1、广播电视发送技术概论,中国传媒大学信息工程学院,（一）无线电广播历史,麦克斯韦提出了电磁波的概念赫兹通过实验得到证明：由振荡回路可以产生出电磁波波波夫和马可尼同年实现无线电发送和接收的实验,（二）广播历史,1906年美国在实验室进行首次无线电广播公众无线电广播始于20世纪20年代，采用全载波双边带调幅（DSB）的方式传送声音广播节目调频理论产生在20世纪30年代，1941年出现调频广播电台（单声道广播），70年代出现调频立体声广播,（三）电视历史,1904年，英国人贝尔威尔和德国人柯隆发明了一次电传一张照片的电视技术。1924年，英国和德国科学家几乎同时运用机械扫描方式成功地传出了静止图像。1

2、923年，俄裔美国科学家兹沃里金申请到光电显像管、电视发射器及电视接收器的专利，他首次采用全面性的“电子电视”发收系统，成为现代电视技术的先驱。1928年，美国纽约31家广播电台进行了世界上第一次电视广播试验,（四）无线还是有线,广播：开路，有线（网络，有线电视的FM端口）电视：开路，有线（有线电视，网络）发展变化,1.1 广播电视发送技术的发展,新型调幅广播发射机不断出现，PDM、PSM、DX和M2W，其整机效率可达85%利用卫星转播广播电视近二十年发展迅速，当今我国绝大部分采用了DVB-S制式的数字卫星广播数字高清晰电视HDTV已在国庆45周年之日，利用无线传输进行了庆祝大会现场的播放数字

3、声音广播DAB和DRM已试播多年 移动多媒体广播CMMB广泛应用于奥运转播,1.1.1 广播电视频段分类,5261606kHz频率范围内中波调幅广播发射机；3MHz22MHz频率范围内短波调幅广播发射机；88MHz108MHz米波调频发射机；48.5MHz84MHz米波波段电视发射机；167MHz223MHz米波波段电视发射机；470MHz566MHz分米波米波段电视发射机；606MHz958MHz分米波波段电视发射机；,1.1.2 载波携带信息的类型,载波携带的信息有图像、声音及数据。声音、图像是随时间变化是连续的，称为模拟信号。而数据是离散信号，称其为数字信号。声音和图像经模数变换(ADC

4、)变为数字信号，采用数字信号载波传输带来一系列优势：抗干扰性强，传输质量好。降低发送设备的发射功率。充分利用频率资源，8MHz传输4套数字节目复用性强，复用器将多路信息一起传输。保密性强,1.2 模拟广播电视发送系统,信源是幅度随时间连续变化的声音、图像信号或模拟信号的已调信号载波发生器产生射频调制信号的载波调制器可采用幅度调制和频率调制，以产生载频幅度或频率已调信号混频器作用是频谱搬移射频放大器包含电压放大器和能量转换效率高的功率放大器，输出标称功率信号,1.3 数字广播电视发送系统,信源是音、视频压缩码流。数字信号可改变射频正弦信号的幅度、频率及相位等三个参量进行传输，如将ASK和PSK结

5、合在一起形成相位-幅度调制QAM数字广播电视发送系统的大部分设备都可以采用模拟的发送系统。,1.4 新器件、新技术,用固态半导体器替代真空电子器件，制造出体积大大缩小的发射机。利用模数变换及编码技术，将传统的板极调制广播发射机中的声音调幅器省掉，开发出高效率大功率短波PSM脉冲阶梯调制发射机。利用模数变换、数字编码、功率合成电路及D类放大器，替代传统的调制方法，开发出整机效率高达85%的数字调制中波大功率发射机。采用数字频率合成器，作为发射机载波激励源。既保证载波频率高准确度，又使得更换频率迅速简便。,2 电波传播,无线电通信是利用电磁波在空间传送信息的通信方式。电磁波由发射天线向外辐射出去，

6、天线就是波源。电磁波中的电磁场随着时间而变化，从而把辐射的能量传播至远方。无线电波有七种传播方式,波导方式当电磁波频率为30kHz以下（波长为10km以上）时，大地犹如导体，而电离层的下层由于折射率为虚数，电磁波也不能进入，因此电磁波被限制在电离层的下层与地球表面之间的空间内传输，称为波导传波方式。电波传播主要受电离层下缘和地面的影响。地波方式 沿地球表面传播的无线电波称为地波（或地表波），这种传播方式比较稳定，受天气影响小；电波传播主要受地球表面的影响。,天波方式 射向天空经电离层折射后又折返回地面（还可经地面再反射回到天空）的无线电波称为天波，天波可以传播到几千公里之外的地面，也可以在地球

7、表面和电离层之间多次反射，即可以实现多跳传播。空间波方式 主要指直射波和反射波。电波在空间按直线传播，称为直射波。当电波传播过程中遇到两种不同介质的光滑接口时，还会像光一样发生镜面反射，称为反射波。,绕射方式 由于地球表面是个弯曲的球面，因此电波传播距离受到地球曲率的限制，但无线电波也能同光的绕射传播现象一样，形成视距以外的传播。对流层散射方式地球大气层中的对流层，因其物理特性的不规则性或不连续性，会对无线电波起到散射作用。利用对流层散射作用进行无线电波的传播称为对流层散射方式。视距传播 指点到点或地球到卫星之间的电波传播。,VLF(f 30kHz)频率低于30kHz的电波，传播损耗近似等于自

8、由空间传播损耗，即相当于电波在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，不发生反射、折射、绕射和吸收现象，只存在因电磁能量扩散引起的传播损耗。在此频段内，电波在电离层与地球之间可以以波导方式沿地球表面进行传播。,LF(30kHz f 300kHz)在这个频段内，有两种重要的传播方式：地波方式及电离层天波方式。天波信号幅度具有明显的昼夜变化，这是由于电离层吸收和变化的缘故。,MF(300kHz f 3MHz)在该频段内，传播方式也是地波和天波。当评价地波时，还需要知道大地的电气特性，特别是大地电导率的资料。对150kHz到1.6MHz频率频段，采用天波传播的预测方法。在MF广播频带内，天波传播只假定

9、发生在夜间。在1.6MHz以上频率，HF传播预测方法才开始有效。超过1.6MHz时，天波对移动通信明显地变得更为重要。,HF(3MHz f 30MHz)在该频率范围内，信号的传播一般是通过电离层,主要以天波方式传播，因而表现出较大的变化。电离层的传播特点主要表现为会造成长途传输的多径失真，出现信号干扰甚至中断操作的情况。,VHF和UHF(30MHz f 3GHz)该频带内，安排有大量固定和移动业务。该频段除了低端之外，通常不是通过有规则的电离层来进行电波传播的。气候只对超折射和传导有影响，这是由大气折射指数中正常梯度的变化引起的。除了自由空间传播外，对流层散射和绕射也是很重要的。,3调制原理概

10、述,调幅 全载波双边带 单边带 残留边带调频,标准调幅,设调制信号为u(t)=Ucost 载波信号为uc(t)=Uccosct,已调波的表示式 u(t)=Uc（1+mcost）cosct,调幅信号时域频域图,单边带调幅,单边带调制中只传送双边带调制信号的一个边带。因此产生单边带信号的最直观的方法就是让双边带信号通过一个单边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。u(t)=Uccosct+mUccos(c+)t,残留边带调幅,残留边带调制是介于单边带调制与抑制载波双边带调制之间的一种调制方式，在残留边带调制中除了传送一个边带外，还保留另外一个边带的一部分。对于具有低频及直流分量的调制信号，

11、用滤波法实现单边带调制时所需要的过渡带无限陡的理想滤波器，在残留边带调制中已不再需要，这就避免了实现上的困难。当然其代价是传输频带增宽了一些。,电视信号中的图像信号采用残留边带的调制方式,调频,高频载波角频率为c，音频调制信号u(t)=U cost线性变化的变量（t）=Kf U cost Kf表示单位调制信号引起的角频偏，量纲为弧度/(秒.伏)调频波的瞬时角频率表达式为：(t)=c+(t)=c+Kf U cost=c+cost 为调频波的频偏振幅值上式表明：调频波的瞬时角频率（t）在（c+）与（c-）之间，按照调制信号的变化规律而变化。,4 发射台概述,发射台设置的地点应选择在电波服务比较合适

12、的地方，中波广播发射台应设在郊外平坦的地方。电视和调频广播发射台应设在近郊或附近的山顶，大城市则应在市中心建立电视塔。发射台的选址，要考虑与居民区有一定的距离、环境保护、干扰问题与电波遮挡问题。,发射台组成,广播发射台主要由节目传送分配系统、电源系统、发射机系统、馈线、天线和其他辅助设备组成。,发射台系统构成概图,1、节目传送分配系统,广播中心送出的低电平的音频广播节目，通过有线（电缆、光纤）或无线线路（微波、卫星）传送到发射台的节目调度或分配中心，根据节目运行时间表，通过交换设备和音频电缆将相应的节目送到相应的发射机的音频输入端。,2、电源系统,发射机所需要的能源，由电力网供给。大功率发射台

13、通常将电网提供的35kv或10kv的高压，经过台内的变电与配电系统，再送到发射机供使用。为确保广播不中断，在条件许可的情况下，通常设置有备用电源，有相应的自动控制与切换的装置。,3、发射机系统,在发射台的机房内，根据任务的不同，设置不同种类（中波、短波、调频或电视）和不同功率等级的发射机，发射机通过调制技术，将低电平的音频广播节目变换为高电平的射频电磁波。发射机是发射台的主体。发射机实际上是电能转换器，它将电网提供的工频电能转换为无线电广播的射频电能。,4、天线与馈线系统,5、辅助设备,为了确保广播可靠安全运行，发射台还需要一些辅助设备。例如为了调整、测试发射机技术指标用的假天线（假负载）、监听与监视设备，测量仪器等。,