下一代廣播電視網(wǎng)(NGB)技術(shù)與工程實踐第2章有線廣播電視基礎(chǔ)知識

下一代廣播電視網(wǎng)(NGB)技術(shù)與工程實踐第2章有線廣播電視基礎(chǔ)知識第一頁，共100頁。

2.1相關(guān)基礎(chǔ)知識

2.1.1分貝比與電平分貝比功率比表示為分貝比時，前邊乘的系數(shù)為10；而電壓比表示為分貝比時，前邊乘的系數(shù)為20。(2)電平10lg(P/P0)=20lg(U/U0)第二頁，共100頁。電平單位換算（系統(tǒng)阻抗為75Ω）第三頁，共100頁。2.1.2電壓的疊加將2-11)式推廣到有n個電壓進(jìn)行減算的算術(shù)疊加時的情形，得總電平第四頁，共100頁。2.2系統(tǒng)噪聲2.2.1系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生和分類噪聲按來源可分為外部噪聲和內(nèi)部噪聲兩大類。非固有內(nèi)部噪聲；固有內(nèi)部噪聲。2.2.2熱噪聲熱噪聲主要是由導(dǎo)電體（包括電阻等無源器件）內(nèi)部自由電子無規(guī)則的熱運動所產(chǎn)生的，自由電子在一定溫度下的熱運動類似于分子的布朗運動，是雜亂無章的，這種隨機(jī)的熱運動隨著溫度的升高而劇烈。電子的無規(guī)則運動便形成了電路的熱噪聲。任何一個無源網(wǎng)絡(luò)，不管多么復(fù)雜，也不管什么結(jié)構(gòu)，都會產(chǎn)生一個恒定的熱噪聲功率，它是固定存在的，和外部信號沒有關(guān)系，我們稱它為基礎(chǔ)熱噪聲功率第五頁，共100頁。表達(dá)式為（2-13）式中：Pn0為熱噪聲功率（W）；

h為普朗克常數(shù)（6.62×10-34Js）；

f為工作中心頻率（Hz）；

k為玻耳茲曼常數(shù)（1.38×10-23J/K）；

T為絕對溫度，常溫20oC時為293K；

△f為等效噪聲帶寬（Hz）。第六頁，共100頁。按有線電視系統(tǒng)的頻率使用范圍（5MHz～1GHz），在式（2-13）中，滿足hf<<kT，則ehf/kT≈1+hf/kT，代入式（2-13），可得：Pn0=kT△f式中：k是波爾茲曼常數(shù)；T是絕對溫度（293K）；△f是噪聲的頻帶寬度（PAL制等效帶寬為5.75MHz）。根據(jù)我國的電視制度，Un0=1.32μV，用分貝表示時，室溫下熱噪聲電平為：(Un0)dB=20lgUn0=2.4dBμVNTSC制的等效噪聲帶寬△f=3.95MHz，對應(yīng)的基礎(chǔ)熱噪聲電平為0.8dBμV。第七頁，共100頁。等效噪聲帶寬的定義為：噪聲功率分布曲線下的總面積除以其最大功率值，如圖2-4所示。

第八頁，共100頁。2.2.3噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)的準(zhǔn)確定義：網(wǎng)絡(luò)輸出總噪聲功率譜密度S0(f)(亦即單位頻帶內(nèi)的總噪聲功率)對僅有信號源內(nèi)阻產(chǎn)生在輸出端的噪聲功率譜密度Si0(f)(亦即單位頻帶內(nèi)僅有信號源內(nèi)阻產(chǎn)生在輸出端的噪聲功率)的比值，表示為：

F(f)=S0(f)/Si0(f)

(2-14)上式稱為點噪聲系數(shù)，它是頻率的函數(shù)。第九頁，共100頁。設(shè)有一個放大器，其功率放大倍數(shù)為Ｇ，在輸入端的噪聲功率僅是基礎(chǔ)熱噪聲Ｐn0，若放大器本身不產(chǎn)生噪聲，則其輸出端的噪聲功率為GPn0。但由于放大器內(nèi)部產(chǎn)生噪聲的結(jié)果，使放大器的輸出噪聲功率擴(kuò)大了F倍——GFPn0這個倍數(shù)F就稱為該放大器的噪聲系數(shù)。該設(shè)備自身產(chǎn)生的噪聲功率在輸出端為G（F-1）Pn0，如果折算到輸入端為（F-1）Pn0（此時該設(shè)備可視為理想無噪聲設(shè)備），如圖2-5所示。圖2-5設(shè)備的噪聲系數(shù)第十頁，共100頁。實際中常常用分貝來表示噪聲系數(shù)FdB＝10lgF

（2-15）在噪聲系數(shù)較小時,常用噪聲溫度來表示放大器的噪聲系數(shù)。因為放大器產(chǎn)生的噪聲功率Ｐn＝（F－1）Pn0

（2-16）

可以用噪聲溫度表示為Ｐn＝kT△f

（2-17）則與噪聲系數(shù)對應(yīng)的噪聲溫度T＝（F－1）Pn0/（k△f）

＝293（F－1）k△f/（k△f）＝293（F－1）（2-18）第十一頁，共100頁。

當(dāng)噪聲系數(shù)用分貝來表示時

（2-19）

反過來，已知噪聲溫度，也可求噪聲系數(shù)FdB=10lg（1+T/293）

(2-20)如噪聲溫度為20K時，相應(yīng)的噪聲系數(shù)為0.29dB，噪聲系數(shù)為5dB時，相應(yīng)的噪聲溫度為630K。第十二頁，共100頁。2.2.4信噪比與載噪比信噪比與載噪比均是衡量系統(tǒng)噪聲對信號影響程度的重要參數(shù)，它們分別應(yīng)用于不同的場合。（1）信噪比（S/N）有線電視系統(tǒng)的好壞，最終要在圖像質(zhì)量上來檢驗，而圖像質(zhì)量則決定于視頻輸出級的信噪比。信噪比即信噪比的分貝值為信號電平與噪聲電平之差。定義為高頻信號解調(diào)后所得的視頻信號功率與噪聲功率之比，即S/N＝Ps/Pn若用分貝來表示，則上式變?yōu)椋⊿/N）dB＝10lg（Ps/Pn）＝ＰsdB－ＰndB（2-21）第十三頁，共100頁。信噪比指標(biāo)的大小直接反映了圖像和聲音質(zhì)量的好壞。世界各國對電視圖像質(zhì)量的主觀評價多采用五級記分法，由主觀評價的觀看員（不少于15人）對圖像質(zhì)量進(jìn)行評價與分析（記分），圖像主觀等級要達(dá)到4級，其分級標(biāo)準(zhǔn)參看GB7041對圖像質(zhì)量主觀評價的五級損傷制標(biāo)準(zhǔn)，如表2-2所示。

表2-2圖像質(zhì)量主管評價五級標(biāo)準(zhǔn)第十四頁，共100頁。（2）載噪比（C/N)載噪比定義:圖像或聲音載波功率與噪聲功率之比。即C/Ｎ＝Ｐc/Ｐn（2-23）用分貝來表示為(C/N)dB＝10lg(Pc/Pn)＝20lg(Uc/Un）(2-24)因為10lgＰc即為載波電平，10lgＰn即為噪聲電平，故用分貝來表示的載噪比(C/N)dB實際是載波電平與噪聲電平之差。第十五頁，共100頁。載噪比和信噪比都能用來衡量系統(tǒng)的噪聲性能，他們之間存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。S/N=C/N-6.4（2-26）載噪比是解調(diào)前高頻載波電平與噪聲電平之差；信噪比則是解調(diào)后的視頻信號電平和噪聲電平之差。第十六頁，共100頁。如果給用戶提供圖像質(zhì)量主觀評價不低于4分，系統(tǒng)終端信號的信噪比大于36.6dB，故系統(tǒng)的載噪比大于43dB，也就是功率比大于20000倍，或電壓比大于141倍。圖2-6是幾種典型的載噪比下的圖像效果。圖2-6幾種典型的載噪比下的圖像效果第十七頁，共100頁。對于數(shù)字電視信號（DVB-C）而言（S/N）dB=（C/N）dB+0.441（dB）（2-27）即對數(shù)字電視信號而言，則兩者大致相當(dāng)，即S/N相當(dāng)于C/N。第十八頁，共100頁。2.2.5載噪比的計算(1)單個設(shè)備的載噪比如果設(shè)備前面是無源電路，例如天線時，單個設(shè)備的載噪比將為

(2-28)式中，Ua為輸入信號的電壓。等式兩邊取對數(shù)可得出

(2-29)

(2-30)式中，Sa=(So-G)為輸入信號的電壓電平，單位為dBμV；F(dB)為設(shè)備的噪聲系數(shù)，單位為dB；2.4dBμV則為基礎(chǔ)熱噪聲。這是一個非常有用的公式，以后經(jīng)常要用到。從式中可以看出提高設(shè)備工作電平Sa和選擇噪聲系數(shù)F小的設(shè)備提高載噪比指標(biāo)，消除圖像雪花干擾。第十九頁，共100頁。例1：一個放大器增益為20dB，輸出電平為110dB，噪聲系數(shù)為10dB，求C/N。解：輸入電平由式(2-23)可知，放大器的輸入電平和輸出電平越高，其載噪比就越高，反之亦然。提高一個放大器載噪比的辦法是盡量提高其輸入電平。第二十頁，共100頁。（2）多個設(shè)備串接時的載噪比當(dāng)多個有噪聲的設(shè)備串接在一起時，多個設(shè)備的噪聲各起多少作用，又如何計算，下面我們進(jìn)行討論。若兩個設(shè)備串接在一起，見圖2-7。圖2-7兩個設(shè)備串接第二十一頁，共100頁。幾個推論：①如果輸入噪聲功率相當(dāng)大，即Pn比［F1－1+(F2-1)/G1］Pn0大得多，則設(shè)備的噪聲將不起主要作用。②當(dāng)G1比較大，(F2－1)Pn0/G1項可以忽略。③載噪比和第二個設(shè)備的功率放大量G2無關(guān)。④如果輸入噪聲比較小，G1又比較大，則主要的噪聲來自第一個設(shè)備。第二十二頁，共100頁。對于載噪比，我們還可以用另一種方法來計算。我們可以先設(shè)法求出兩個設(shè)備合成的噪聲系數(shù)F，然后當(dāng)作一個設(shè)備來計算載噪比。求合成的噪聲系數(shù)F時，如果一個設(shè)備具有噪聲系數(shù)F時的等效折合到輸入的噪聲功率為(F－1)Pn0，它應(yīng)該和兩個設(shè)備的噪聲總和相等，即當(dāng)G1比較大時，F(xiàn)≈F1，即主要是第一個設(shè)備的噪聲。第二十三頁，共100頁。對于由n個設(shè)備串接起來的系統(tǒng)，整個系統(tǒng)產(chǎn)生的噪聲等效折合到輸入的噪聲功率總和為式中，

為第n個設(shè)備等效折合到輸入的噪聲。第二十四頁，共100頁。如果輸入噪聲為基礎(chǔ)熱噪聲，就可以很方便地計算出全系統(tǒng)的載噪比，公式如下：F為總的噪聲系數(shù)，Sa為第一級輸入電平。單純利用該公式工程計算太復(fù)雜，必要可考慮用指標(biāo)疊加辦法。第二十五頁，共100頁。(3)指標(biāo)疊加辦法有線電視系統(tǒng)有幾個部分構(gòu)成，每部分又由多個設(shè)備構(gòu)成，如已知系統(tǒng)中每個部份（設(shè)備）的載噪比指標(biāo)，可以通過指標(biāo)疊加辦法計算出總載噪比指標(biāo)。特例：n個工作狀態(tài)相同的放大器串接時(C/N)dB=C/N1dB-10lgN(2-40)指標(biāo)疊加是越疊越小，即總指標(biāo)比每個部份的分指標(biāo)都小。第二十六頁，共100頁。(4)n個兩種工作狀態(tài)不同的放大器串接的載噪比兩種工作狀態(tài)不同的設(shè)備串接是很常見的實際工程問題，要計算串接之后的系統(tǒng)指標(biāo)可采用查找曲線的方法或查表的方法，下面介紹查表的計算方法。設(shè)有A、B兩個放大器，A放大器在前，B放大器在后，它們的載噪比分別用C/NA、C/NB來表示。串接后的載噪比為第二十七頁，共100頁。其中Y稱為載噪比的修正量，它與|C/NA－C/NB|有關(guān)。故兩個工作狀態(tài)不同的放大器串接，哪個載噪比低，就在哪個載噪比中減去修正量，便可得到串接后的載噪比。這種算法的物理概念十分清楚，放大器串接之后使得載噪比下降，并且串接后的載噪比要比兩個放大器中任意一個的載噪比還要低。令

，則修正量Y的計算為為了便于計算，將Y的計算結(jié)果列成表，供工程設(shè)計時使用。第二十八頁，共100頁。例2：某分配網(wǎng)由2級放大器組成，每個放大器增益為30dB，輸出電平為110dB，噪聲系數(shù)為10dB，求整個干線C/N。解：每級放大器：C/N1＝Sa－F－2.4=S0－G－F－2.4=110－30－10－2.4=67.6dB由于每級放大器的指標(biāo)相同，則C/N總＝C/N1－10lg2＝64.6dB例3：兩個放大器串接，(C/N)A=60dB，(C/N)B=70dB，求串接后的系統(tǒng)指標(biāo)。解：X=70－60=10，Y=0.4(查表)則(C/N)總＝60－0.4＝59.6dB 例4：有一個有線電視系統(tǒng)，由前端、干線傳輸、分配網(wǎng)絡(luò)三個子系統(tǒng)串接而成，其載噪比依次為前端C/N=55dB、干線傳輸C/N=60dB、分配網(wǎng)絡(luò)C/N=70dB、求整個系統(tǒng)的載噪比指標(biāo)。解：先將干線和分配網(wǎng)絡(luò)串接。 X=70－60=10，Y=0.4(查表)， 則(C/N)干.分＝60－0.4＝59.6dB 然后與前端串接X=59.6－55＝4.6，Y=1.3(查表)，則(C/N)總＝55－1.3＝53.7dB第二十九頁，共100頁。2.3系統(tǒng)非線性失真2.3.1非線性失真產(chǎn)物形成原因任何一個具有非線性失真的放大器A，在正常使用情況下，它的輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系可以用下式來近似地表示：式中，uo為輸出電壓；ui為輸入電壓；k1為放大器A對基波的放大倍數(shù)；k2為放大器A對二次諧波的放大倍數(shù)；k3為放大器A對三次諧波的放大倍數(shù)。ui四次方以上的各項就忽略不計了，并且放大器工作電平越高，K1、K2、K3系數(shù)越大，失真越嚴(yán)重。第三十頁，共100頁?，F(xiàn)在假使有兩個信號A和B同時輸入，輸入信號ui就可以用下式表示：其中，k1各項是所需要的輸出信號，比輸入信號放大了k1倍；k2各項所產(chǎn)生的產(chǎn)物都稱為二階產(chǎn)物，就是二次失真所產(chǎn)生的產(chǎn)物；k3各項所產(chǎn)生的產(chǎn)物都稱為三階產(chǎn)物，就是三次失真所產(chǎn)生的產(chǎn)物。第三十一頁，共100頁?，F(xiàn)在讓我們先分析一下二階產(chǎn)物的內(nèi)容。將上面的二次失真展開第三十二頁，共100頁。下面分析三階產(chǎn)物的內(nèi)容，將前面的三次項展開：第三十三頁，共100頁。2.3.2載波復(fù)合二次差拍比1.定義和物理意義(1)定義：圖像載波電平與在帶內(nèi)成簇聚集的二次差拍產(chǎn)物的復(fù)合電平之比，以dB表示。(2)物理意義：該指標(biāo)是圖像載波電平與有線電視系統(tǒng)非線性失真引起的二次互調(diào)失真的總和之比。2.指標(biāo)：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T106-1999規(guī)定，C/CSO≥54dB。第三十四頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響載波復(fù)合二次差拍比使電視接收機(jī)屏幕上產(chǎn)生網(wǎng)紋干擾。4.指標(biāo)劣化的原因和減少影響的辦法第三十五頁，共100頁。5.指標(biāo)計算在CATV電纜傳輸網(wǎng)中C/CSO與放大器的輸出電平關(guān)系是：每個頻道電平提高1dB，C/CSO指標(biāo)將降低1dB。C/CSO與放大器串接數(shù)n的關(guān)系是：C/CSO=C/CSO1-15lgn=C/CSO0+(S0t-S0)-15lgnC/CSO0（dB）為設(shè)備在測試電平S0t（dBμV）的值；C/CSO1為單設(shè)備在實際工作電平S0（dBμV）的值；C/CSO與所傳輸?shù)念l道數(shù)是10lg(M/m)的關(guān)系（其中M是系統(tǒng)傳送的最大頻道數(shù)，m是實際傳送的頻道數(shù)），即傳輸?shù)念l道數(shù)越少C/CSO指標(biāo)越高。在習(xí)慣上，我們常說的CSO就是指C/CSO指標(biāo)。第三十六頁，共100頁。第三十七頁，共100頁。2.3.3載波復(fù)合三次差拍比非線性失真會產(chǎn)生新的頻率分量，即產(chǎn)生各次諧波和各次互調(diào)產(chǎn)物，其數(shù)量隨有線電視系統(tǒng)傳輸頻道的增加而急劇增加。這些諧波和互調(diào)產(chǎn)物中的絕大部分聚集在圖像載波頻率或頻道內(nèi)某幾個頻率附近較窄的頻帶內(nèi)形成簇，這就是復(fù)合差拍產(chǎn)物。在一個頻道內(nèi)可能有幾個簇，一般在圖像載頻附近的一簇最大，對圖像的干擾也最嚴(yán)重。復(fù)合產(chǎn)物主要由二次失真和三次失真引起，為了便于分析和采取對策，將復(fù)合產(chǎn)物分為復(fù)合二次產(chǎn)物和復(fù)合三次產(chǎn)物。在HFC中，光接收機(jī)的末級放大器采用推挽電路，且分配網(wǎng)的放大器也用推挽電路，推挽電路能抑制偶次諧波，使復(fù)合二次產(chǎn)物電平降低，復(fù)合三次產(chǎn)物成為主要問題。第三十八頁，共100頁。1.定義和物理意義載波復(fù)合三次差拍比(C/CTB)是指某個圖像載波電平與聚集在該頻道的圖像載頻附近形成簇的復(fù)合三次差拍產(chǎn)物之比，用dB表示。即：C/CTB=圖像載波電平／聚集在載波頻率附近復(fù)合三次差拍產(chǎn)物峰值電平該指標(biāo)是有線電視系統(tǒng)非線性失真引起的三次互調(diào)失真的總和。在一般使用的線性范圍內(nèi)，系統(tǒng)輸出電平每降低1dB，載波復(fù)合三次差拍比提高2dB；而輸出電平提高1dB；載波復(fù)合三次差拍比降低2dB。2.指標(biāo):行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CY/T121-1995和GY/T106-1999規(guī)定：載波復(fù)合三次差拍比不小于54dB。第三十九頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響一般認(rèn)為，復(fù)合三次差拍是本頻道圖像載波附近產(chǎn)生一簇或幾簇單頻干擾，在圖像上產(chǎn)生網(wǎng)紋干擾。載波復(fù)合三次差拍比對圖像質(zhì)量的影響為：圖像中產(chǎn)生水平間隔條紋。多次實驗的結(jié)果為：復(fù)合三次差拍均表現(xiàn)為在電視接收機(jī)屏幕上出現(xiàn)橫向差拍噪波，這是一種水平水波紋狀的噪波干擾，像是噪波疊加在水波紋上的干擾。它不是系統(tǒng)載噪比低引起的，而是圖像載頻附近較窄的頻帶內(nèi)形成的一簇復(fù)合三次差拍產(chǎn)物在電視機(jī)里經(jīng)視頻檢波形成的低頻干擾。由于干擾頻率很多，且相位有一定隨機(jī)性，疊加起來形成的復(fù)合差拍干擾的幅度和相位變化類似噪波干擾。所以，橫向差拍噪波是一種具有一定隨機(jī)性的低頻組合差拍干擾。第四十頁，共100頁。第四十一頁，共100頁。當(dāng)C/CTB=54dB時，在電視接收機(jī)屏幕上剛剛發(fā)現(xiàn)橫向差拍噪波，最初為橫向細(xì)小的水波紋狀噪波。4.指標(biāo)劣化的原因和減少影響的辦法載波復(fù)合三次差拍比較低的原因有：①放大器本身非線性指標(biāo)未達(dá)標(biāo)；②放大器輸出電平過高。第四十二頁，共100頁。5.指標(biāo)計算C/CTB與放大器串接數(shù)n的關(guān)系是：C/CTB=C/CTB1-20lgn=C/CTB0+2(S0t-S0)-20lgnC/CTB0（dB）為設(shè)備在測試電平S0t（dBμV）的值；C/CTB1為單設(shè)備在實際工作電平S0（dBμV）的值；C/CTB與所傳輸?shù)念l道數(shù)是20lg(M/m)的關(guān)系（其中M是系統(tǒng)傳送的最大頻道數(shù)，m是實際傳送的頻道數(shù)），即傳輸?shù)念l道數(shù)越少C/CTB指標(biāo)越高。在習(xí)慣上，我們常說的CTB就是指C/CTB指標(biāo)。第四十三頁，共100頁。2.3.4交擾調(diào)制比交擾調(diào)制是指兩個電視頻道或多個電視頻道之間信號的互相串?dāng)_。即：C/CM。1.定義和物理意義(1)定義：在被測頻道需要的調(diào)制包絡(luò)峰一峰值與被測載波上轉(zhuǎn)移調(diào)制包絡(luò)峰一峰值之比，用dB表示。(2)物理意義：交擾調(diào)制就是串臺，其他頻道電視節(jié)目的圖像串到本頻道上。2.指標(biāo)C/CM=C/CM1-10lg(N-1)式中：N-頻道數(shù)，C/CM1是任意頻道對測試頻道的交調(diào)比第四十四頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響在串?dāng)_信號不失真，且與被串信號基本同步時，則在一個畫面上將看到另一個節(jié)目的弱信號，當(dāng)兩個信號不同步時，串入圖像將產(chǎn)生漂動，其影響更大；當(dāng)串入信號有失真時，畫面上會出現(xiàn)雜亂無章的麻點，或不規(guī)則移動的花紋。4.指標(biāo)劣化的原因和減少影響的辦法(1)交擾調(diào)制產(chǎn)生的原因是有線電視系統(tǒng)中有非線性失真產(chǎn)生。(2)減少交擾調(diào)制的辦法：應(yīng)選擇質(zhì)量較好的、非線性失真達(dá)標(biāo)的和輸出電平不能過高的放大器。在有線電視系統(tǒng)中，頻道安排要適當(dāng)，由于某些原因，個別容易被串?dāng)_的頻道盡量不用。第四十五頁，共100頁。第四十六頁，共100頁。2.3.5交流聲調(diào)制交流聲調(diào)制是在圖像上出現(xiàn)50Hz滾道。1.定義和物理意義(1)定義：交流聲調(diào)制是指在1kHz以內(nèi)，50Hz電源的交流聲及其諧波的干擾。(2)物理意義：在有線電視系統(tǒng)中，50Hz及其諧波較大，在電視圖像上出現(xiàn)滾道。2.指標(biāo)行標(biāo)規(guī)定：HM不小于46dB3.對圖像質(zhì)量的影響交流聲調(diào)制使電視接收機(jī)屏幕上出現(xiàn)上、下滾動的水平黑道或白道。交流聲調(diào)制干擾嚴(yán)重時會影響同步，使圖像垂直方向產(chǎn)生扭動；最嚴(yán)重時會破壞同步，使圖像畫而混亂。第四十七頁，共100頁。第四十八頁，共100頁。4.指標(biāo)劣化的原因和減少影響的辦法(1)交流聲調(diào)制劣化的原因；①交流電網(wǎng)供電電壓過低；②直流穩(wěn)壓電源濾波不好；③有線電視系統(tǒng)地線不好或接地電阻過大。(2)減少影響的辦法：①直流穩(wěn)壓電源要達(dá)標(biāo)，電源波紋小，以減少50Hz交流分量；②接地電阻要小；③信號線（特別是視頻信號線）不能與主電源供應(yīng)線長距離并行在一起。第四十九頁，共100頁。2.3.6微分增益微分增益失真使圖像在不同亮度處彩色飽和度發(fā)生變化。微分增益應(yīng)理解為微分增益失真。1.定義和物理意義(1)定義：微分增益是不同亮度電平下的色度信號幅度的變化，用百分?jǐn)?shù)表示。(2)物理意義：小幅度的等幅彩色副載波在由黑到白不同亮度電平（亮度五階梯）上，由于系統(tǒng)的非線性所引起的彩色副載波幅度的變化稱為微分增益。2.指標(biāo)微分增益不大于10%。第五十頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響微分增益失真使在不同亮度處飽和度不一樣，如在電視畫面上演員從暗處走到亮處，膚色和服飾的飽和度不一樣，給人一個很不自然的感覺。4.產(chǎn)生的原因和減少影響的辦法(1)產(chǎn)生的原因：原因是調(diào)制特性曲線的非線性或其前邊視頻放大器的非線性引起失真。(2)減少影響的辦法：采用合格的質(zhì)量較好的調(diào)制器。第五十一頁，共100頁。2.3.7微分相位1.定義和物理意義(1)定義：微分相位是在不同亮度電平上彩色副載波相位的變化，用度表示。(2)物理意義：等幅的小幅度彩色副載波，在由黑到白的不同亮度電平上，由于系統(tǒng)的非線性所引起的彩色副載波相位的變化稱微分相位。2.指標(biāo)微分相位不大于10°。第五十二頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響微分相位失真使圖像在不同亮度處顏色發(fā)生變化。例如一個演員由暗處走到亮處，紅色服裝會由晴紅色變?yōu)獒u紫色，給人很不協(xié)調(diào)的感覺。4.產(chǎn)生的原因和減少影響的辦法(1)產(chǎn)生的原因：主要是調(diào)制器非線性的相位特性。(2)減少影響的辦法：采用合格的質(zhì)量較好的調(diào)制器。第五十三頁，共100頁。2.4系統(tǒng)線性失真2.4.1頻道內(nèi)頻響頻道內(nèi)頻響是從圖像載頻到圖像載頻加6MHz范圍內(nèi)的射頻的幅頻特性。1.定義和物理意義(1)定義：頻道內(nèi)頻響系指系統(tǒng)輸出口的電視頻道內(nèi)的幅頻特性，以分貝(dB)表示。(2)物理意義：頻道內(nèi)頻響是從圖像載頻到圖像載頻加6MHz范圍內(nèi)的幅度——頻率特性，即頻道內(nèi)的平坦度。2.指標(biāo)頻道內(nèi)頻響為±2dB。第五十四頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響幅頻特性下降過多，使高頻分量幅度變小，圖像清晰度下降。而幅頻特性抬升過高，高頻分量增加，使圖像變得比較生硬（類似勾邊電路產(chǎn)生的現(xiàn)象）。4.產(chǎn)生的原因和減少影響的辦法(1)產(chǎn)生的原因：主要是調(diào)制器幅頻特性欠佳引起的。(2)減少影響的辦法：采用質(zhì)量較好的調(diào)制器。第五十五頁，共100頁。2.4.2色度/亮度時延差色度/亮度時延差使圖像中色度信號與亮度信號不重合產(chǎn)生彩色鑲邊。1.定義和物理意義(1)定義：電視信號中色度和亮度分量通過有線電視系統(tǒng)后，它們的延時不同稱為色度／亮度時延差，用ns表示。(2)物理意義：色度／亮度時延差是把色度分量和亮度分量的調(diào)制包絡(luò)作比較，如果兩個波形相應(yīng)部分在時間關(guān)系上輸出端與輸入端不同，則被稱為色度／亮度時延差。2.指標(biāo)色度/亮度時延差不大于100ns。第五十六頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響當(dāng)色度信號和亮度信號傳輸時間不一致時，產(chǎn)生時延差。它使圖像在水平方向上產(chǎn)生彩色鑲邊，嚴(yán)重時使彩色和黑白輪廓分家，類似畫報中出現(xiàn)的套色不準(zhǔn)，使彩色清晰度下降。4.產(chǎn)生的原因和減少影響的辦法(1)產(chǎn)生的原因：調(diào)制器中頻濾波器做得不好，幅頻特性下降過陡使相位特性起伏較大。(2)減少影響的辦法：系統(tǒng)中選用合格的質(zhì)量較好的調(diào)制器和頻道處理器。第五十七頁，共100頁。2.4.3回波值1.定義和物理意義(1)定義：值是指在規(guī)定測試條件下，測得的系統(tǒng)中由于反射而產(chǎn)生的滯后于原信號并與原信號內(nèi)容相同的干擾信號的值，即被測系統(tǒng)對2T正弦平方脈沖的響應(yīng)。(2)物理意義：傳送電視信號的高頻載波在傳輸過程中，當(dāng)傳輸介質(zhì)不均勻或發(fā)生變化時，都會產(chǎn)生反射波。用反射波的大小來衡量所造成的影響，此反射波也叫回波。2.指標(biāo)回波值不大于7%。第五十八頁，共100頁。3.對圖像質(zhì)量的影響回波會在圖像右邊出現(xiàn)一個反射波的重影或幻像。當(dāng)重影與正常信號延時不大時，兩個圖像接近重影與正常信號延時較大時，幻影就很明顯，使清晰度下降，嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量。4.產(chǎn)生的原因和減少影響的辦法(1)產(chǎn)生的原因：電纜質(zhì)量不好反射損耗低或接頭匹配不好都會產(chǎn)生回波。(2)減少影響的辦法：選用優(yōu)質(zhì)合格的電纜作傳輸線；傳輸電纜與放大器中間的接頭（電纜頭）要選用合乎標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，電纜接頭應(yīng)安裝牢固以保證接觸良好。第五十九頁，共100頁。2.5.1信道編碼信道編碼又稱差錯控制編碼或稱糾錯編碼冗余碼元對信道編碼的要求主要有兩條：要求編碼器輸出碼流的頻譜特性適應(yīng)信道的頻譜特性。增強糾錯能力，使得即使出現(xiàn)差錯，也能得以糾正。雖然與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)雖具有較強的抗干擾能力，但仍要減少失真與誤碼，必須提高信噪比。2.5信道編碼及調(diào)制技術(shù)第六十頁，共100頁。第六十一頁，共100頁。圖2-14數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型的數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。由圖可知，在發(fā)送端，數(shù)字電視節(jié)目源（主要由視頻、音頻等數(shù)據(jù)組成）先經(jīng)過信源編碼處理，得到壓縮編碼后的視頻、音頻碼流，隨后進(jìn)行信道編碼，這里需要輔助數(shù)據(jù)與控制數(shù)據(jù)的支持。第六十二頁，共100頁。2.5.2差錯控制系統(tǒng)差錯控制系統(tǒng)實現(xiàn)兩部分功能：即差錯控制編碼與差錯控制解碼利用糾錯檢錯碼進(jìn)行差錯控制的基本方式大致可分為以下三類：前向糾錯(FEC)、反饋重發(fā)(ARQ)與混合糾錯(HEC)。第六十三頁，共100頁。1）前向糾錯(FEC，F(xiàn)orwardErrorCorrection)信息在發(fā)送端經(jīng)糾錯編碼后送入信道，接收端通過糾錯解碼自動糾正傳輸中的差錯，這種方式稱為前向糾錯，前向表示差錯控制過程單向，不存在差錯信息反饋。基本原理和基本結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。圖2-15前向糾錯原理和結(jié)構(gòu)圖第六十四頁，共100頁。2)反饋重發(fā)(ARQ，AutomaticRepeatRequest)發(fā)送端發(fā)送檢錯碼，接收端通過解碼器檢測接收碼組是否符合編碼規(guī)律，從而判決該碼是否存在傳輸差錯，若判定碼組有錯，則通過反向信道通知發(fā)送端重發(fā)，如此反復(fù)直至接收端認(rèn)為正確為止，基本原理和結(jié)構(gòu)如圖2-16所示圖2-16反饋重發(fā)原理和結(jié)構(gòu)圖第六十五頁，共100頁。3)混合糾錯(HEC，HybridErrorCorrection)基本原理和結(jié)構(gòu)如圖2-17所示。圖2-17混合糾錯基本原理和結(jié)構(gòu)圖第六十六頁，共100頁。2.5.3糾錯碼分類根據(jù)信道噪聲干擾的性質(zhì)，可將差錯分成以下三類：隨機(jī)錯誤：它由信道中的隨機(jī)噪聲干擾所引起不會出現(xiàn)成片錯誤；突發(fā)錯誤：它由突發(fā)噪聲干擾引起，會使差錯成群出現(xiàn)通常用突發(fā)持續(xù)時間與突發(fā)間隔時間分布來描述；混合錯誤：既包括隨機(jī)錯誤又包括突發(fā)錯誤，因而既會出現(xiàn)單個錯誤，也會出現(xiàn)成片錯誤。第六十七頁，共100頁。圖2-18糾錯碼分類第六十八頁，共100頁。1)RS編碼技術(shù)RS碼由Reed和Solomon兩位研究者發(fā)明，故稱為里德一所羅門(Reed-Solomon)碼，簡稱RS碼，它是廣泛應(yīng)用在數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中的一種糾錯編碼技術(shù)。RS編碼是一種非常有效的塊編碼技術(shù)，與其它以單個碼元為基礎(chǔ)的塊編碼技術(shù)不同，RS碼以碼組為基礎(chǔ)，碼組又稱為符號，RS碼只處理符號，即使符號中只有一個比特出錯，也認(rèn)為是整個符號出錯。在DVB系統(tǒng)中，信道編碼采用(204，188，t=8)的RS碼，即n=204字節(jié)，k=188字節(jié)，即每188個信息符號要用16個監(jiān)督符號，總碼元數(shù)為204個符號，m=8比特(1字節(jié))，監(jiān)督碼元長度為2t=16字節(jié)。第六十九頁，共100頁。2)數(shù)據(jù)交織技術(shù)數(shù)據(jù)交織技術(shù)糾正突發(fā)誤碼的原理如圖2-19所示（交織深度6），其中，mn個數(shù)據(jù)為一組，按每行n比特，共m行方式讀入寄存器，然后以列的方式讀出用于傳輸，接收端把數(shù)據(jù)按列的方式寫入寄存器后再以行方式讀出，得到與輸入碼流次序一致的輸出，由此實現(xiàn)了交織與解交織。第七十頁，共100頁。圖2-19數(shù)據(jù)交織原理第七十一頁，共100頁。3)卷積編碼卷積編碼又稱內(nèi)碼或循環(huán)碼，它是一種非分組碼，其前后碼字或碼組之間有一定約束關(guān)系。卷積編碼器可有k0個輸入，n0個輸出，通常k0<n0，且皆為小整數(shù)。在任意給定的時間單元內(nèi)，編碼器的n0個輸出不僅與本時間單元的k0個輸入有關(guān)，還與前面m個輸入單元有關(guān)，一個典型的(2，1，2)卷積編碼器結(jié)構(gòu)如圖2-20所示。圖2-20卷積編碼器結(jié)構(gòu)第七十二頁，共100頁。在數(shù)字電視信道編碼系統(tǒng)中，卷積編碼是RS編碼與數(shù)據(jù)交織的有效補充，當(dāng)信道質(zhì)量較差時，通常采用RS碼與卷積碼相級聯(lián)的形式作為信道編碼方案，如圖2-21所示。圖2-21RS碼與卷積碼相級聯(lián)的形式第七十三頁，共100頁。2.5.4數(shù)字調(diào)制為了使數(shù)字信號在帶通信道中傳輸，必須用數(shù)字信號對載波進(jìn)行調(diào)制。數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，如圖2-22所示，基本的數(shù)字調(diào)制方式有三種：幅度鍵控ASK（AmplitudeShiftKeying），頻移鍵控FSK（FrequencyShiftKeying）和相移鍵控PSK（PhaseShiftKeying）圖2-22數(shù)字調(diào)制第七十四頁，共100頁。1）ASK--又稱幅移鍵控法。ASK又稱幅移鍵控，載波幅度是隨著調(diào)制信號而變化的，如圖2-23所示。MASK，又稱多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制法，是一種高效率的傳輸方式，但由于它的抗噪聲能力較差，尤其是抗衰落的能力不強，因而它一般只適宜在恒參信道下采用。圖2-23幅移鍵控調(diào)制第七十五頁，共100頁。2）PSK--又稱相移鍵控法，PSK又稱相移鍵控，載波相位隨著調(diào)制信號而變化，如圖2-24所示二進(jìn)制相移鍵控(2PSK)，多進(jìn)制相移鍵控(MPSK)，其中四進(jìn)制QPSK應(yīng)用比較廣泛。圖2-24相移鍵控調(diào)制第七十六頁，共100頁。3)FSK--又稱頻移鍵控法。3）FSK又稱頻移鍵控，其載波頻率隨著調(diào)制信號而變化，如圖2-25所示二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK)，多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)。圖2-25頻移鍵控第七十七頁，共100頁。4、QAM又稱正交幅度調(diào)制法。把多進(jìn)制與正交載波調(diào)制技術(shù)結(jié)合起來，可提高頻帶利用率，能夠完成這種任務(wù)的技術(shù)稱為正交幅度調(diào)制（QAM），圖2-26所示。它是利用正交載波對兩路信號分別進(jìn)行雙邊帶抑制載波調(diào)幅形成的。二進(jìn)制QAM（4QAM），四進(jìn)制QAM（16QAM），八進(jìn)制QAM（64QAM）第七十八頁，共100頁。圖2-268QAM調(diào)制第七十九頁，共100頁。如2-27圖所示，其中QAM可以看成是ASK與PSK結(jié)合的產(chǎn)物。圖2-27幾種基本數(shù)字調(diào)制的關(guān)系第八十頁，共100頁。2.5.5數(shù)字電視信號的調(diào)制正交振幅調(diào)制(QAM，QuadratureAmplitudeModulation)：適合有線電視電纜傳輸。鍵控移相調(diào)制(QPSK，QuadraturePhaseShiftKeying)：調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛(wèi)星廣播。

殘留邊帶調(diào)制(VSB，AmplitudeModulationVestigialSide-Band）：抗多徑傳播效應(yīng)好（即消除重影效果好），適合地面廣播。

編碼正交頻分調(diào)制(COFDM，CodedOrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)：抗多徑傳播效應(yīng)和同頻干擾好，適合地面廣播和同頻網(wǎng)廣播。

第八十一頁，共100頁。數(shù)字電視信道帶寬基本與每個國家原來的模擬電視信道標(biāo)準(zhǔn)帶寬一致。圖2-28反映了我國模擬頻道和數(shù)字頻道調(diào)制后的頻譜特性。（a）模擬調(diào)制（b）數(shù)字調(diào)制圖2-28模擬頻道和數(shù)字頻道調(diào)制后的頻譜特性第八十二頁，共100頁。2.6.1QAM調(diào)制的星座圖（Constellation）縱軸矢量“I”串流、橫軸矢量“Q”串流、九十度相位差形成的格子——代表“I”乘“Q”數(shù)的可能狀態(tài)，此格子通常稱為“星座圖”。圖2-29給出了星座圖和星座點的示例。兩個基本參數(shù)，載波的幅度和相位。圖2-29星座圖第八十三頁，共100頁。相鄰方框之間的分界線——“判斷門坎”，圖2-30所示星座圖是一個很好的故障排除輔助工具，通過在測試儀器上分析星座圖的形狀及分布特點能夠反映出信號的良好程度和存在的問題，并可提供關(guān)于干擾的來源與種類的線索。圖2-30落入鄰區(qū)的點形成誤碼第八十四頁，共100頁。對于同一種QAM，也可能有多種不同的表現(xiàn)形式，圖2-31所示為幾種不同形式的16QAM星座圖。3振幅12相位4振幅8相位2振幅8相位圖2-31幾種不同形式的16QAM星座圖第八十五頁，共100頁。1）良好的星座圖，如圖2-32所示圖2-32良好的64QAM星座圖第八十六頁，共100頁。2)非連續(xù)無規(guī)律的噪聲干擾（IncoherentNoiseInterference）形成云霧狀星座圖，如圖2-33所示。圖2-33網(wǎng)絡(luò)中非連續(xù)無規(guī)律的噪聲干擾第八十七頁，共100頁。3）連續(xù)有規(guī)律性噪聲的干擾（CoherentInterference），圖2-34所示。圖2-34連續(xù)有規(guī)律性噪聲的干擾第八十八頁，共100頁。4）相位噪聲（PhaseNoise）形