電視廣播系統(tǒng)

電視廣播系統(tǒng)第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日學習目標掌握電視廣播系統(tǒng)的構成及各部分的作用；掌握電視信號的傳輸方式及特點；了解電視信號的調(diào)制技術；了解地面電視廣播系統(tǒng)、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)、有線電視廣播系統(tǒng)的構成及基本工作原理。第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)電視廣播系統(tǒng)的構成電視廣播系統(tǒng)主要由三個部分組成，即信號源端、傳輸系統(tǒng)及接收端。第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日信號源端信號源端的主要任務是制作并播出符合一定標準的電視節(jié)目，這一工作主要在節(jié)目制作部門或電視中心完成，所使用的關鍵技術及工作原理已在上一章中做了介紹；傳輸部分的作用是將播出的電視節(jié)目以可靠的方式經(jīng)適當?shù)膫鬏斖ǖ纻魉偷浇邮斩?，傳輸方式可分為有線方式和無線方式。有線方式是指傳輸媒介為有線通道，如電纜、光纜等；無線方式是指傳輸媒介為無線電波，衛(wèi)星轉發(fā)、微波中繼、地面超短波覆蓋等都屬于無線傳輸方式；接收端的任務是利用適當?shù)慕邮赵O備接收傳輸通道送來的電視信號，并正確重現(xiàn)出原始的圖像及伴音。

第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日電視信號的傳輸方式分類廣義上講，電視信號的傳輸方式有兩種，即定向性傳輸和覆蓋性傳輸。定向性傳輸是指從一個地點到另一個地點的傳輸。比如從電視中心到發(fā)射臺或衛(wèi)星地面站的傳輸，實況轉播時由現(xiàn)場到電視臺的傳輸?shù)?；覆蓋性傳輸是指由點到面的傳輸，也就是所謂的廣播。比如，在地面電視廣播中，電視信號是以超短波形式沿地面進行傳輸?shù)?，傳輸時以發(fā)射天線為中心向四面八方輻射出去，這就是典型的覆蓋式傳輸，或稱廣播。

第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日電視廣播系統(tǒng)分為三大類地面電視廣播是指電視信號經(jīng)調(diào)制后，以無線電波形式沿地表進行傳輸覆蓋；衛(wèi)星電視廣播是指利用地球同步衛(wèi)星對電視信號進行轉發(fā)，從而實現(xiàn)長距離的傳輸和大面積的覆蓋；有線電視廣播是指利用有線網(wǎng)絡進行電視信號的傳輸和分配。

第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)電視信號傳輸方式電視信號的傳輸方式主要有電纜傳輸、光纜傳輸、微波傳輸、衛(wèi)星傳輸和地面超短波傳輸?shù)确绞健?/p>

第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日1．電纜傳輸電纜傳輸是指用同軸電纜傳輸電視信號。同軸電纜可用于近距離傳輸，如電視中心各設備之間的傳輸、電視中心與發(fā)射臺之間的傳輸?shù)?。同軸電纜也可用作遠距離的傳輸，但由于同軸電纜的衰耗較大，因此在傳輸過程中需增加一些放大器。近年來，很多遠距離的電纜傳輸已被光纖取代。同軸電纜的衰減特性與所傳信號的頻率有關，也就是說不同頻率的信號受到的衰減程度不同。為了校正電纜的這種頻率失真，一般要設置相位及幅度均衡電路。同軸電纜可以直接傳輸視頻信號，也可以傳輸調(diào)制后的高頻電視信號。前者稱為基帶傳輸，后者稱為頻帶傳輸。在電視中心各設備之間以及較短距離的中心與發(fā)射臺之間的傳輸可以采用基帶傳輸，而較遠距離的傳輸則要用頻帶傳輸。同軸電纜在使用時需注意阻抗匹配問題。一般傳輸視頻信號的同軸電纜其特性阻抗為75歐姆，傳輸射頻信號的同軸電纜其特性阻抗為50歐姆，而傳輸音頻信號的同軸電纜其特性阻抗為300歐姆。

第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日2．光纜傳輸光纜傳輸是指用光纜來傳輸電視信號，其傳輸介質(zhì)是光纖。第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日光纜傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點損耗低，傳輸距離長。光纖的無中繼傳輸距離在20公里以上，因此可實現(xiàn)長距離的信號傳輸；傳輸容量大。一根多芯光纜可傳輸幾百套電視節(jié)目；傳輸質(zhì)量高，沒有電磁輻射，也不受其它外界電磁場干擾；體積小，重量輕，使用壽命大大超過電纜。目前，光纜傳輸已廣泛應用于廣播電視系統(tǒng)，特別是有線電視系統(tǒng)。用光纜傳輸電視信號需首先將電視信號轉換成激光，稱為電光調(diào)制。調(diào)制方法有多種，如幅度調(diào)制、頻率調(diào)制、脈寬和脈沖調(diào)制等，現(xiàn)在廣泛應用的是調(diào)幅－光強度調(diào)制方式，即AM-IM方式。另外，在一根光纖上也可傳輸多路電視信號，這稱為多路復用，復用方式有時分復用、波分復用、碼分復用等。實現(xiàn)電光調(diào)制和多路復用的設備稱為光端機。第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日3．微波傳輸微波是指波長為1米至1毫米或頻率為300兆赫至300吉赫范圍內(nèi)的電磁波。微波傳輸是利用微波頻段的電磁波來傳輸電視信號，即通過微波發(fā)射機將電視信號轉換成微波波段的信號，并利用定向發(fā)射天線發(fā)射出去。

第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日4．衛(wèi)星傳輸衛(wèi)星傳輸是指利用地球同步衛(wèi)星上的轉發(fā)器進行信號的傳輸，它相當于一個特殊的微波中繼傳輸系統(tǒng)，只不過其中繼站安裝在同步衛(wèi)星上。衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的構成如圖所示，由上行地球站、廣播衛(wèi)星和衛(wèi)星接收站組成。第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日5．超短波傳輸超短波傳輸是指利用超短波段的電磁波來傳輸廣播電視信號，超短波的頻率范圍是30～1000兆赫。這種傳輸方式主要用于地面電視廣播，即VHF（甚高頻）和UHF（特高頻）電視廣播。另外，聲音調(diào)頻廣播也采用超短波傳輸方式。

第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)電視信號調(diào)制技術電視信號的傳輸有兩種主要方式，即基帶傳輸和頻帶傳輸?；鶐鬏斒侵笇㈦娨曅盘栔苯铀腿胄诺纻鬏敚饕糜谠O備之間以及演播室內(nèi)的節(jié)目傳輸。頻帶傳輸是指將電視信號進行調(diào)制后再送入信道傳輸。在電視廣播系統(tǒng)中，不論是地面開路廣播，還是衛(wèi)星廣播或有線電視廣播，都要使用頻帶傳輸，即在傳輸之前，需要對電視信號進行調(diào)制。下面介紹幾種主要的調(diào)制方式。第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日VSB-AM（殘留邊帶調(diào)幅）VSB-AM（VestigialSideBand-AmplitudeModulation）是一種特殊的調(diào)幅技術，它是將一個雙邊帶調(diào)幅信號通過一個濾波器濾掉一部分下邊帶，形成所謂的殘留邊帶信號進行傳輸。殘留邊帶調(diào)幅信號的形成過程如圖所示，調(diào)制信號首先經(jīng)過一個普通調(diào)幅器進行調(diào)幅，得到雙邊帶調(diào)幅信號，然后再通過一個殘留邊帶濾波器進行濾波，即得到殘留邊帶調(diào)幅信號。第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日殘留邊帶調(diào)幅后的電視信號頻譜電視射頻信號頻譜第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日PSK（相移鍵控）

PSK（Phase-ShiftKeying）是一種數(shù)字調(diào)制方式，調(diào)制時，載波的相位隨調(diào)制信號狀態(tài)不同而改變。PSK也可分為二進制PSK（2PSK或BPSK）和多進制PSK（MPSK）。第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日MPSK中最常用的是四相相移鍵控，即QPSK，在衛(wèi)星信道中傳送數(shù)字電視信號時采用的就是QPSK調(diào)制方式。PSK信號也可以用矢量圖表示，矢量圖中通常以零度載波相位作為參考相位。圖畫出了2PSK、QPSK、8PSK的矢量圖，圖中只畫出了矢量的端點，省去了矢量箭頭，這樣的矢量圖也稱為星座圖。在星座圖中，星座間的距離越大，信號的抗干擾能力就越強，接收端判決再生時就越不容易出現(xiàn)誤碼。第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日QAM（正交調(diào)幅）QAM（QuadratureAmplitudeModulation）就是用兩個調(diào)制信號對頻率相同、相位正交的兩個載波進行調(diào)幅，然后將已調(diào)信號加在一起進行傳輸或發(fā)射。在NTSC制和PAL制中形成色度信號時，用的就是正交調(diào)幅方式將兩個色差信號調(diào)制到色度副載波上。QAM也可用于數(shù)字調(diào)制。數(shù)字QAM有4QAM、8QAM、16QAM、32QAM等調(diào)制方式。其中，16QAM和32QAM廣泛用于數(shù)字有線電視系統(tǒng)。第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日16QAM調(diào)制器框圖第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日OFDM（正交頻分復用）OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）屬于多載波調(diào)制，它將調(diào)制信號分成多路，對多個在頻率上等間隔分布且相互正交的子載波進行調(diào)制，然后經(jīng)頻分復用組合在一起。OFDM是歐洲數(shù)字視頻廣播（DVB）系統(tǒng)中地面電視廣播的調(diào)制方案，也是數(shù)字音頻廣播（DAB）的調(diào)制方案。

第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日OFDM調(diào)制器原理框圖第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)地面電視廣播系統(tǒng)第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日1．系統(tǒng)構成地面電視廣播是指利用超短波進行傳輸、覆蓋的一種廣播方式，即在發(fā)送端，將電視信號經(jīng)專用傳輸線路由電視中心傳送到地面發(fā)射臺，調(diào)制到射頻后由發(fā)射天線以空間電磁波的形式向周圍空間輻射；在接收端，空間電磁波經(jīng)接收天線變成感應電流，并在接收機中進行解調(diào)，變成原始的視、音頻信號。我國模擬電視廣播的視頻信號帶寬為6MHz，射頻帶寬為8MHz（包括圖像和伴音）。也就是說，一套電視節(jié)目在傳輸時需占據(jù)8MHz的帶寬第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日2．模擬地面電視廣播模擬地面電視廣播系統(tǒng)發(fā)送端原理框圖第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日模擬地面電視廣播系統(tǒng)接收端原理框圖第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日3．數(shù)字地面電視廣播數(shù)字地面電視廣播傳輸?shù)男盘柺嵌M制數(shù)據(jù)，通常采用的調(diào)制方式有8-VSB、OFDM，如美國的ATSC數(shù)字電視系統(tǒng)即采用8-VSB調(diào)制方式，而歐洲的DVB系統(tǒng)和日本的ISDB系統(tǒng)則采用了OFDM調(diào)制方式。第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日DVB-T系統(tǒng)發(fā)送端原理框圖DVB-T系統(tǒng)接收端原理框圖第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第五節(jié)衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)是以衛(wèi)星轉發(fā)為主要傳輸方式的廣播系統(tǒng)，由于其覆蓋面積大、通信容量高、通信質(zhì)量好、成本低等特點，近年來得到了很快發(fā)展。衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的基本構成如圖所示，主要由廣播衛(wèi)星、上行地球站、地球接收站、測控站組成。第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日衛(wèi)星電視廣播的特點衛(wèi)星傳輸是靠安裝在衛(wèi)星上的轉發(fā)器實現(xiàn)的，因此這種傳輸方式的覆蓋面積很大由于轉發(fā)是自上而下的，電波不會受到障礙物的阻擋，因此傳輸質(zhì)量較高；衛(wèi)星傳輸所占用的頻段寬，可容納的節(jié)目套數(shù)多，信息容量大；衛(wèi)星廣播方式投資省，見效快。第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日衛(wèi)星廣播的頻段和頻道衛(wèi)星廣播頻段是指用于衛(wèi)星上行傳輸和下行傳輸?shù)念l率范圍。頻段頻率范圍（GHz）帶寬（MHz）地區(qū)分配L0.620~0.790170第一、二、三區(qū)S2.5~2.69190全世界2.5~2.53535第二區(qū)2.655~2.6935第三區(qū)Ku11.7~12.2500第二區(qū)11.7~12.2500第三區(qū)11.7~12.5800第一區(qū)12.5~17.75250第三區(qū)Ka22.5~23500第三區(qū)Q40.5~42.52000全世界W84~862000全世界

第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日第六節(jié)有線電視廣播系統(tǒng)有線電視系統(tǒng)一般由五個部分組成，即信號源、前端、傳輸系統(tǒng)、用戶分配網(wǎng)及終端。第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日現(xiàn)代有線電視系統(tǒng)組成框圖第三十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日有線電視廣播的特點可改善弱場強地區(qū)的接收效果，減少雪花干擾和外來的各種噪波干擾；能在某種程度上消除重影；傳輸頻帶寬，可容納的頻道數(shù)量多；可實現(xiàn)雙向化和交互性；能夠擴大衛(wèi)星電視的覆蓋范圍。

第三十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日傳輸與分配網(wǎng)絡有線電視干線傳輸系統(tǒng)的主要傳輸方式有光纜、微波和同軸電纜，而支線和分配網(wǎng)絡則通常采用同軸電纜。

光纜傳輸是通過光發(fā)射機將高頻電信號轉換到紅外光波段，使其沿光導纖維傳輸，到接收端再通過光接收機把紅外波段的光變回到高頻電信號。光纜傳輸具有頻帶寬、抗干擾能力強、保真度高、性能穩(wěn)定可靠等特點，近年來，得到了廣泛的應用。

微波傳輸是把電信號的頻率變換或調(diào)制到微波波段，定向或全方位向服務區(qū)發(fā)射。在接收端再將其變回到原來的電信號，送入分配網(wǎng)。微波傳輸方式不需要架設電纜、光纜，只需安裝微波發(fā)射機、接收機及天線設備，因而施工簡單、成本低。微波傳輸系統(tǒng)從20世紀80年代起得到廣泛應用，90年代傳入我國。微波傳輸屬于無線傳輸，因此不可避免地帶有無線傳輸?shù)囊恍┩ú?，例如，電波容易受到障礙物的阻擋和反射，產(chǎn)生陰影區(qū)或形成重影；容易受到雨、雪、霧的影響等。

電纜傳輸是最簡單的一種傳輸方式，具有成本低、設備可靠、安裝方便等特點。但因為電纜對信號電平的損耗較大，每隔幾百米就要安裝一臺放大器，因而會引入較多的噪聲和非線性失真，這會嚴重影響信號的質(zhì)量。電纜傳輸在以前的有線電視系統(tǒng)中曾得到廣泛的使用，但現(xiàn)在一般只在一些較小的系統(tǒng)或在靠近用戶分配網(wǎng)的傳輸部分使用。

目前使用較多的傳輸與分配網(wǎng)絡是光纜與電纜的混合方式（HFC），其干線采用光纜傳輸，支線和用戶分配網(wǎng)使用同軸電纜。第三十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期日本章小結本章介紹了電視廣播系統(tǒng)的構成，電視信號的傳輸方式及使用的調(diào)制技術。還介紹目前使用的三大廣播系統(tǒng)，即地面電視廣播系統(tǒng)、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)、有線電視廣播系統(tǒng)。

電視廣播系統(tǒng)主要由三個部分組成，即信號源端、傳輸系統(tǒng)及接收端。電視信號的傳輸方式主要有電纜傳輸、光纜傳輸