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(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（一）無(wú)線電廣播歷史麥克斯韋提出了電磁波的概念赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)無(wú)線電發(fā)送和接收的實(shí)驗(yàn)第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（二）廣播歷史1906年美國(guó)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行首次無(wú)線電廣播公眾無(wú)線電廣播始于20世紀(jì)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(jì)30年代，1941年出現(xiàn)調(diào)頻廣播電臺(tái)（單聲道廣播），70年代出現(xiàn)調(diào)頻立體聲廣播第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（三）電視歷史1904年，英國(guó)人貝爾威爾和德國(guó)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(guó)和德國(guó)科學(xué)家?guī)缀跬瑫r(shí)運(yùn)用機(jī)械掃描方式成功地傳出了靜止圖像。1923年，俄裔美國(guó)科學(xué)家茲沃里金申請(qǐng)到光電顯像管、電視發(fā)射器及電視接收器的專(zhuān)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(guó)紐約31家廣播電臺(tái)進(jìn)行了世界上第一次電視廣播試驗(yàn)第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（四）無(wú)線還是有線廣播：開(kāi)路，有線（網(wǎng)絡(luò)，有線電視的FM端口）電視：開(kāi)路，有線（有線電視，網(wǎng)絡(luò)）發(fā)展變化第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(jī)不斷出現(xiàn)，PDM、PSM、DX和M2W，其整機(jī)效率可達(dá)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(guó)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(guó)慶45周年之日，利用無(wú)線傳輸進(jìn)行了慶祝大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的播放數(shù)字聲音廣播DAB和DRM已試播多年移動(dòng)多媒體廣播CMMB廣泛應(yīng)用于奧運(yùn)轉(zhuǎn)播第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.1.1廣播電視頻段分類(lèi)526～1606kHz頻率范圍內(nèi)中波調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)；3MHz～22MHz頻率范圍內(nèi)短波調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)；88MHz～108MHz米波調(diào)頻發(fā)射機(jī)；48.5MHz～84MHz米波Ⅰ波段電視發(fā)射機(jī)；167MHz～223MHz米波Ⅲ波段電視發(fā)射機(jī)；470MHz～566MHz分米波米Ⅳ波段電視發(fā)射機(jī)；606MHz～958MHz分米波Ⅴ波段電視發(fā)射機(jī)；第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.1.2載波攜帶信息的類(lèi)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(shí)間變化是連續(xù)的，稱(chēng)為模擬信號(hào)。而數(shù)據(jù)是離散信號(hào)，稱(chēng)其為數(shù)字信號(hào)。聲音和圖像經(jīng)模數(shù)變換(ADC)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，采用數(shù)字信號(hào)載波傳輸帶來(lái)一系列優(yōu)勢(shì)： ①抗干擾性強(qiáng)，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(qiáng)，復(fù)用器將多路信息一起傳輸。 ⑤保密性強(qiáng)第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(shí)間連續(xù)變化的聲音、圖像信號(hào)或模擬信號(hào)的已調(diào)信號(hào)載波發(fā)生器產(chǎn)生射頻調(diào)制信號(hào)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(hào)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(biāo)稱(chēng)功率信號(hào)第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(hào)可改變射頻正弦信號(hào)的幅度、頻率及相位等三個(gè)參量進(jìn)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(yè)，共三十六頁(yè)，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(jī)。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(jī)中的聲音調(diào)幅器省掉，開(kāi)發(fā)出高效率大功率短波PSM脈沖階梯調(diào)制發(fā)射機(jī)。利用模數(shù)變換、數(shù)字編碼、功率合成電路及D類(lèi)放大器，替代傳統(tǒng)的調(diào)制方法，開(kāi)發(fā)出整機(jī)效率高達(dá)85%的數(shù)字調(diào)制中波大功率發(fā)射機(jī)。采用數(shù)字頻率合成器，作為發(fā)射機(jī)載波激勵(lì)源。既保證載波頻率高準(zhǔn)確度，又使得更換頻率迅速簡(jiǎn)便。第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2電波傳播無(wú)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(chǎng)隨著時(shí)間而變化，從而把輻射的能量傳播至遠(yuǎn)方。無(wú)線電波有七種傳播方式第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日波導(dǎo)方式當(dāng)電磁波頻率為30kHz以下（波長(zhǎng)為10km以上）時(shí)，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(jìn)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(chēng)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(wú)線電波稱(chēng)為地波（或地表波），這種傳播方式比較穩(wěn)定，受天氣影響?。浑姴▊鞑ブ饕艿厍虮砻娴挠绊?。第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(wú)線電波稱(chēng)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(shí)現(xiàn)多跳傳播。空間波方式主要指直射波和反射波。電波在空間按直線傳播，稱(chēng)為直射波。當(dāng)電波傳播過(guò)程中遇到兩種不同介質(zhì)的光滑接口時(shí)，還會(huì)像光一樣發(fā)生鏡面反射，稱(chēng)為反射波。第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日繞射方式由于地球表面是個(gè)彎曲的球面，因此電波傳播距離受到地球曲率的限制，但無(wú)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(duì)流層散射方式地球大氣層中的對(duì)流層，因其物理特性的不規(guī)則性或不連續(xù)性，會(huì)對(duì)無(wú)線電波起到散射作用。利用對(duì)流層散射作用進(jìn)行無(wú)線電波的傳播稱(chēng)為對(duì)流層散射方式。視距傳播指點(diǎn)到點(diǎn)或地球到衛(wèi)星之間的電波傳播。第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(kuò)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(jìn)行傳播。第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

LF(30kHz<f<300kHz)在這個(gè)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(hào)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(yè)，共三十六頁(yè)，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(píng)價(jià)地波時(shí)，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(duì)150kHz到1.6MHz頻率頻段，采用天波傳播的預(yù)測(cè)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(cè)方法才開(kāi)始有效。超過(guò)1.6MHz時(shí)，天波對(duì)移動(dòng)通信明顯地變得更為重要。第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

HF(3MHz<f<30MHz)在該頻率范圍內(nèi)，信號(hào)的傳播一般是通過(guò)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(diǎn)主要表現(xiàn)為會(huì)造成長(zhǎng)途傳輸?shù)亩鄰绞д?，出現(xiàn)信號(hào)干擾甚至中斷操作的情況。第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(dòng)業(yè)務(wù)。該頻段除了低端之外，通常不是通過(guò)有規(guī)則的電離層來(lái)進(jìn)行電波傳播的。氣候只對(duì)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(duì)流層散射和繞射也是很重要的。第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日標(biāo)準(zhǔn)調(diào)幅設(shè)調(diào)制信號(hào)為uΩ(t)=UΩcosΩt

載波信號(hào)為uc(t)=Uccosωct,已調(diào)波的表示式

u(t)=Uc（1+mcosΩt）cosωct第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)幅信號(hào)時(shí)域頻域圖第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(hào)的一個(gè)邊帶。因此產(chǎn)生單邊帶信號(hào)的最直觀的方法就是讓雙邊帶信號(hào)通過(guò)一個(gè)單邊帶濾波器，濾除不要的邊帶，即可得到單邊帶信號(hào)。u(t)=Uccosωct+mUccos(ωc+Ω)t第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(gè)邊帶外，還保留另外一個(gè)邊帶的一部分。對(duì)于具有低頻及直流分量的調(diào)制信號(hào)，用濾波法實(shí)現(xiàn)單邊帶調(diào)制時(shí)所需要的過(guò)渡帶無(wú)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(shí)現(xiàn)上的困難。當(dāng)然其代價(jià)是傳輸頻帶增寬了一些。第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電視信號(hào)中的圖像信號(hào)采用殘留邊帶的調(diào)制方式第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(hào)u(t)=Ucost線性變化的變量Δ（t）=KfUcost

Kf表示單位調(diào)制信號(hào)引起的角頻偏，量綱為弧度/(秒.伏)調(diào)頻波的瞬時(shí)角頻率表達(dá)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(shí)角頻率（t）在（c+Δ）與（c-Δ）之間，按照調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日4發(fā)射臺(tái)概述發(fā)射臺(tái)設(shè)置的地點(diǎn)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(tái)應(yīng)設(shè)在郊外平坦的地方。電視和調(diào)頻廣播發(fā)射臺(tái)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(tái)的選址，要考慮與居民區(qū)有一定的距離、環(huán)境保護(hù)、干擾問(wèn)題與電波遮擋問(wèn)題。第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)射臺(tái)組成廣播發(fā)射臺(tái)主要由節(jié)目傳送分配系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、饋線、天線和其他輔助設(shè)備組成。第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日發(fā)射臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)成概圖第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，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(guò)有線（電纜、光纖）或無(wú)線線路（微波、衛(wèi)星）傳送到發(fā)射臺(tái)的節(jié)目調(diào)度或分配中心，根據(jù)節(jié)目運(yùn)行時(shí)間表，通過(guò)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(jī)的音頻輸入端。第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2、電源系統(tǒng)發(fā)射機(jī)所需要的能源，由電力網(wǎng)供給。大功率發(fā)射臺(tái)通常將電網(wǎng)提供的35kv或10kv的高壓，經(jīng)過(guò)臺(tái)內(nèi)的變電與配電系統(tǒng)，再送到發(fā)射機(jī)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(dòng)控制與切換的裝置。第三十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)在發(fā)射臺(tái)的機(jī)房?jī)?nèi)，根據(jù)任務(wù)的不同，設(shè)置不同種類(lèi)（中波、短波、調(diào)頻或