1、广播电视传输技术

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1、+前言：信息学基础：信源，信道，信宿。 通信：点对点双向，信源和信宿可互换。广播：点对面（多点）单向，信源和信宿不可互换。一、广播电视系统结构：1 、信源：采集（记者，摄像，录音），编辑（配图，配音，字幕）， 播出（手动、自动）2 、信道：传输（地面无线，微波，卫星，波导，光纤，电缆），分配。 （有线电视 调制，混合，放大，光缆，电缆，分支分配器）3、信宿：接收，显示（天线，接收机，机顶盒，显示器）二、信号基础：1 、信号分类：基带信号 - 由信源发出的未经调制的数字信号或模拟信号，只能有线 传输。射频信号 - 就是经过调制的，用来进行无线发射的信号，可以 长途无线传输。载波信号 - 就是把基

2、带信号（声音、图象）加载到一定频率的高 频信号上，在没有加载基带信号时， 高频信号的波幅或频 率是固定的，加载之后波幅或频率就随着基带信号的变化 而变化。2 、调制过程：基带信号 + 载波信号（经非线性作用） =射频信号3 、调制作用： a 、避开基带频率上的干扰和噪声，以便长途传输；b、便于频分复用，即用同一信道传输多 路不同频率的信号。要求同一信道中各路 RF 信号频率 不能相同和交错。c、便于无线发射，可传播更远距离，有 利于接收。4、频谱：OHz (直流)KHz (10八3 赫)MHz ( 10A6 赫)GHz (10A9 赫)-THz (10A12 赫)音频( 20Hz20KHz)

3、，视频( 06MHz )。中波(300kHz 3MHz )，短波(3 30MHz ),VHF-L(15CH,48.592MHz ) ， 调 频 ( 88108MHz ) ， VHF-H(167223MHz )，UHF( 470860MHz )，微波( 300MHz300GHz )，C 波段( 3.7-4.2GHz )， Ku 波段( 12.518GHz )，光纤 1550nm (200THz 左右)，可见光( 600THz 左右)。可见光就是一种看得见的电磁波 。三、射频信号特性：不爱金属爱空气，专走直线最怕水。1、有线传输时，频率越高越不适合在金属中传播。a、频率越高，所需天线长度就越短，越

4、易发射出去。当天线长度为电磁波波长一半时最容易把信号发射出去。中波1MHz，波长300米，天线150米。VHF1CH频率50M,波长6米，天线3米。手机工作频率900MHz，波长33CM,天线16CM。微波C波段4GHz，波长7.5CM,天线3.25CM。Ku 波段 12GHz，波长 2.5CM，天线 1.25CM。b、频率越高线损越大。高频电流在导体中传播时，会产生趋肤效应，即导线中芯实际上电流很小 ,电流主要集中在导线外 表层。这样就使导线的等效截面积大大减小，因此电阻大大增加 , 线路损耗也随之增加。频率越高，趋肤效应越严重，导电层越薄， 线损也越大。catv电缆损耗与Jf成正比。50H

5、z民用电，电话可 传播几公里，闭路线每隔几百米就要放大( 30db=1000 倍)。损耗 最小的高频导线应该是像纸一样又宽又薄， 但是却无法做成高频电 缆使用。微波主要是在波导管里的空气中传输， 光波已完全不能在 金属中传输。c、频率越高越易被金属反射。catv电缆外导体对100M以下的电磁波屏蔽效果较差， 中波、短波很容易侵入， 1-5CH 也易 出现干 扰，频率越高越不易受干扰，屏蔽效果越好。雷达发射的频率为几十G,很容易被飞机的金属机身反射，从而被雷达 捕获。光很容易被镜子反射， 是因为镜子是在玻璃后面镀了一层 银膜。古代用的铜镜也是用金属做的。2、无线传输时，a 、频率越高越走直线。电

6、磁波只能翻越小于其波长的障碍物，频率越高波长越短，越怕障碍物，越不易绕过去。长波频率 30KHz-300KHz ，波长几千米，可以沿 地表以弧线传播。中波频率 300KHz-3MHz ，波长几百米，白天沿地表传播，晚上还可以通过电离层反射跳跃前进。短波频率 3MHz30MHz ，波长几十米，通过电离层反射跳跃前进。米波频率 30MHz300MHz ，波长几米，近视直线传播。微波频率 300MHz-300GHz ，波长 1 米-1 毫米。 一般认为是直线传播。光波频率几百THZ，波长可达1微米以下，完全是 直线传播。b、在空气中传播衰减极小。射频信号无线传播时是点对面传播，覆盖 面越大扩散损耗（

7、类似有线电视分配损耗）越大，传输损耗（类似 有线电视电缆损耗）却极小，与光纤损耗差不多。光发输出功率 17DB， 50 毫瓦，传输距离可达 50 公里，无线发射机输出功率 1000 瓦，无 障碍时传输距离也可达到 50 公里以上。由于无线传播时是点对面传 播，所以需要很大功率。若能和光纤一样点对点传输，则所需功率与 光纤传输相差无几 （1DB/KM）.c、频率越高越怕水。水的介质损耗很大，它可以吸收电磁波的能量转 化为热能，频率越高转化效率越高，微波炉就是用这个原理来加热食物的（f=2450MHZ ）。同轴电缆进水损耗会变大， 报废。空中的雨、 雾会衰减卫星信号， 云是由小水滴形成的，它们会阻

8、挡阳光，造成光线 不足，阴天。四、地面无线传输优点：1、损耗小，无中继传输距离可达 50 KM。L=4.12 （V H发+ VH收）。2 、覆盖面广，点对面全向覆盖，适合移动接收。3 、全部投资在机房，传输分配零成本，接收机由用户自备。缺点： 1 、信号差：a、传输效率低，扩散损耗很大，需大功率发射机。b、直线传播不能拐弯，遇障碍（高楼，大山等）会产生死角。损耗大出雪花，多径传输出重影。c、易受多种干扰（电火花，无线电波，同频干扰）。2、频道少：共用自由空间，为避免同频干扰，必须限制频道数量。急需解决 ：信号拐弯，抗干扰，频道扩容。五、差转传输。接力方式。（无线 - 微波 - 卫星）1 、发展

9、过程：无线差转 - 收发频率不同，浪费频率资源。微波差转 - 中继站太多，影响信号质量。卫星差转 - 主流传输方式之一，一次中继，覆盖全国。、解决方法：a、走折线，避开障碍。b、频率错开，避开干扰。C、抛物面 天线点对点收发，方向性强，频道容量大，节约能量。3 、卫星传输特点：距离远， 36000 公里，大气层 1000 公里左右，损耗（传输 +扩散） 200DB ，接收功率极低。需大功率发射机，大口径 天线，低噪声高频头，模拟调频，数字 QPSK 调制，以保证 接收质量。微波波段基本无外界干扰，而且带宽充足， 频道容量很大。4 、缺点：雨衰和日凌。六、波导传输：反射方式。1 、定义：用来传输

10、高频电磁波的无缝金属导管， 有圆形（圆波导）和方形（矩 形波导）两种。某些波状运动（如声波、光波等）借以传播的物质叫做这些波 状运动的介质。也叫媒质。2 、特点：射频信号在封闭空间内的空气中做点对点无线传输， 介质损耗极小， 无扩散损耗，比自由空间损耗更小。3 、解决方法： a 、信号在管内不断反射，沿波导管传输避开障碍。b、金属管壁可隔离内外空间，屏蔽一切干扰。c、不干扰外界信号，可用带宽极高。4、带来问题：多模效应。波导直径必须与信号波长相近，（入WDW10入）， 管内壁要光滑无变形， 否则会产生大量回波， 模拟信号出现严 重重影，数字信号出现严重误码。有线电视频段：1CH波长6米，500

11、MHZ波长0.6米，波导管太粗，成本太高, 带宽窄，不实用。微波波段：C波段波长7.5CM , Ku波段2.5CM，成本较低，可用于短距离传输（雷达馈管，卫星高频头馈源）。长途传输用微波天线，省掉 波导管成本更低。光波段：直径几微米，做这么细的空心金属管太难，成本太高，不实用。激光切割机用的波导管较粗， 可承受大功率， 只传能量不考虑多 模效应。七、电缆传输。 有线方式。能传导电流的物体叫导体。1、同轴电缆结构：a 、同轴电缆是平行电线的一种变形， 借鉴波导管， 将外导体变成圆筒形把内导体全封闭。直径最大在 1 英寸左右，再大会出现多模效应。b、内导体传输射频信号时损耗较大，必须全铜或铜包铝。

12、c、介质支撑内导体，必须是介质损耗较小的固态绝缘体。d 、外导体隔离电缆内外信号，避免互相干扰。必须很厚才行，否则低频时 屏蔽能力不足。e 、干线外护套为黑色聚乙烯，坚韧防外伤，抗紫外线防老化。入户线为白色聚氯乙烯，柔软便于施工、阻燃。2 、 解决方法： 1、信号在金属中传输，可随导线任意拐弯。2、同轴电缆用外导体屏蔽干扰。3 、屏蔽层将内导体与自由空间隔开， 所以有线电视可以使用增补频道传输节目，实现频道扩容（ 5-1000M 都能用， 可用带宽较大，频道多。）。3、带来问题： 1、线损随之大增，需大量放大器来弥补传输损耗。2、传输分配网投资巨大，维护困难。趋肤效应：交变电流通过导体时，由于

13、感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种现象称“趋肤效应”。频率越高，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，导线变细，电阻增大。既然导线 的中心部分几乎没有电流通过，就可以使用空心导线或铜包 铝代替实心导线以节约成本。4、电缆传输效率：以 -9 电缆为例、（电阻 =电阻率 *导线长度 / 导线截面积） 频率 （MHZ） 百米衰减 效率 损耗 300 米衰减 效率 损耗50-3db50% 50% -9db12.5% 87.5%550 -10db 10% 90% -30db 0.1% 99.9%-

14、9 电缆无放大传输 50 公里，损耗为 1500-5000db 。 由此可见，频率越高，电缆越长，等效电阻就越大，传输效率越低。随着科技发展，又出现了两种新技术（无线数字电视和光纤）八、无线数字电视 COFDM （编码正交频分复用）。1 、 COFDM 是目前世界最先进和最具发展潜力的调制技术。 其基本原理就是 将高速数据流通过串并转换， 分配到传输速率较低的若干子信道中进行传 输。对噪声和干扰有着很好的免疫力，绕射和穿透遮挡物是 COFDM 的技 术核心。 COFDM 技术特别适合使用在高层建筑物、居民密集和地理上突 出的地方以及将信号散播的地区。2 、原理：在 8M 带宽内同时发射 100

15、0 个子载波，带宽和幅度相同，每 个子载波传输一个数码。例如有 1000 个数码，第一个数码用第一个 子载波发射，第二个数码用第二个子载波发射，以此类推，直到第 1000 个数码用第 1000 个子载波发射，然后再从头来过。接收端与发 射端同步， 先接收第一个子载波的信号， 在接收第二个， 一直到 1000 个，在从头来过。由于障碍物产生多径效应，接收端会先后收到直 射播和反射波信号的。用第一个频点发射发射数码 1 时，会接收到 一连串的数码 1 ，但不论接收多少个数码1，接收端都只记做 1 个数码 1 。再用第二个频点发射第二个数码时，若数码是0 ，则发射端关机不发射，接收端收不到信号，则自动默认数码为 0。然后是第三， 第四直到第 1000 ，在从头来过。3、解决方法：a、用多载波并行传输方式消除重影干扰，不怕障碍物。b、单向广播时数字电视纠错消除误码。双向通信时还可以绕过被 干扰的频点。c、多套节目只要不同时使用同一个频点，就可以一起传输。大大 提高了频道利用率。4、不足：频率带宽占用比较厉害，别的都比较不错5、跳频通信：军用电台采用跳频方式， 数码序号