广播影视职称考点五.pdf

五、广播电视系统 （一）（一）无线电基础知识无线电基础知识 1.掌握无线电波的传播特性、无线电波频率和波长的计算方法 无线电波是指在自由空间（包括空 气和真空）传播的射频频段的电磁 波。无线电波的波长越短、频率越 高， 相同时间内传输的信息就越多。 2.天波传播、空间波传播和地波传播的特点 地波：沿着地球表面传播的电波，称为地波。在 传播过程中因电波受到地面的吸收， 其传播距离不远。 频率越高，地面吸收越大，因此短波、超短波沿地面 传播时，距离较近，一般不超过 100 公里，而中波传 播距离相对较远。优点是受气候影响较小，信号稳定， 通信可靠性高。 天波： 靠大气层中的电离层反射传播的电波，称 为天波，又称电离层反射波。发射的电波是经距地面 7080 公里以上的电离层反射后至接收地点，其传播 距离较远，一般在 1000 公里以上。缺点是受电离层气 候影响较大，传播信号很不稳定。短波频段是天波传播的最佳频段，渔业船舶配 备的短波单边带电台，就是利用天波传播方式进行远距离通信的设备。 空间直线波： 在空间由发射地点向接收地点直线传播的电波，称空间直线 电波，又称直线波或视距波。传播距离为视距范围，仅为数十公里。渔业船舶配 备的对讲机和雷达均是利用空间波传播方式进行通信的设备。 3.了解广播电视的波段划分情况 4.熟悉中波、短波、超短波和微波的传播特点 （二）广播电视信号传输方式（二）广播电视信号传输方式 1.基带传输和频带传输的概念 （1）基带传输 在数据通信中， 由计算机或终端等数字设备直接发出的信号是二进制数字信 号，是典型的矩形电脉冲信号，其频谱包括直流、低频和高频等多种成份。 在数字信号频谱中，把直流（零频）开始到能量集中的一段频率范围称为基 本频带，简称为基带。因此，数字信号被称为数字基带信号，在信道中直接传输 这种基带信号就称为基带传输。在基带传输中，整个信道只传输一种信号，通信 信道利用率低。 由于在近距离范围内，基带信号的功率衰减不大，从而信道容量不会发生变 化，因此，在局域网中通常使用基带传输技术。 在基带传输中，需要对数字信 号进行编码来表示数据。 （2）频带传输 远距离通信信道多为模拟信道，例如，传统的电话（电话信道）只适用于传 输音频范围（300-3400Hz）的模拟信号，不适用于直接传输频带很宽、但能量集 中在低频段的数字基带信号。 频带传输就是先将基带信号变换（调制）成便于在模拟信道中传输的、具有 较高频率范围的模拟信号（称为频带信号） ，再将这种频带信号在模拟信道中传 输。 计算机网络的远距离通信通常采用的是频带传输。 2.熟悉电缆传输、光缆传输、微波传输和卫星传输的特点 （1）电缆传输 电缆电视系统采用电缆作为传输 媒介传送电视节目的一种闭路电视系 统。 有广播电缆电视系统和应用电缆 电视系统两种。广播电缆电视系统常 采用射频信号传输方式；应用电缆电 视系统常用视频信号传输方式。 电缆传输的是定向运动的电荷， 最终将电能转换为动能，热能，机械 能，光能，脉冲信号等等。只能传输 电信号， 在传输过程中有大的热损耗。 （2）光缆传输 光缆传输的是光子（只能传输光信号） ，最终要将光信号转换为电信号，在 数字信号传输系统中广为应用。光缆传输过程中相对而言损耗要小很多，几乎可 以忽略不计，所以在数据传输上要稳定得多。 光纤传输系统的频带宽，多模光纤的频带在几百兆赫兹(MHz)以上，单模光 纤的带宽可达十几吉赫兹(GHz)。目前，光纤多路电视传输系统的频率范围主要 在 40MHzlGHz；光纤传输不受外界电磁波及雷电的干扰。另外，由于它不存在 电磁泄漏， 传输信号不易窃取， 因而保密性好， 易于收费管理。 由于光纤非常轻、 细，制成光缆后具有直径小、重量轻的特点。光缆拐弯半径小、抗腐蚀、不怕潮、 温度系数小， 光缆的敷设也较为方便。 由于光缆系统中间环节少， 因而可靠性高。 （3）微波传输 微波术语：跳（微波术语：跳（HopHop） 连接一个无线线路的两个终端 电磁波在均匀煤质中，电磁波沿直线传播，且 速度相同、方向不变；当电磁波离开天线后，便向 四面八方扩散，随着传播距离增加，空间的电磁场 就越弱。 微波中继微波中继（又称微波接力又称微波接力） ：在电视广播传送途 中，建立许多微波中继（接力）站，利用微波，把 电视信号一站一站地传送。 电视差转：电视差转：是电视差频转播的简称，也是一种 电视中继或转播措施。电视差转的主要功能是将接 收到的主台（或骨干台）某频道的电视节目，经过 差转机的频率变换、放大后，再用另一频道发射出 去，从而扩大主台的覆盖范围或服务面积。 绕射现象绕射现象：电波在传播过程中有一定的绕过障碍物的能力。此能力与 波长有关，波长越长，绕射能力越强；波长越短，绕射能力越弱。 反射与折射反射与折射：当电波由一种媒质传播到另一种煤质时，在两种媒质的 交界面上，传播方向会发生改变，产生反射和折射现象，并遵循光学的反 射和折射定律。 电波的干涉电波的干涉： 由同一电波源所产生的电磁波，经过不同的路径到达某接收点 场强由不同路径的电波合成，这种现象叫做波的干涉，也称为多径效应。 （4）卫星传播 （三）信源编码、信道编码与调制技术（三）信源编码、信道编码与调制技术 1.信源编码的目的 信源编码是一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换， 或者说 为了减少或消除信源利余度而进行的信源符号变换。具体说，就是针对信源输出 符号序列的统计特性来寻找某种方法， 把信源输出符号序列变换为最短的码字序 列， 使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来 的符号序列。 目的：减少或消除数据冗余。在保证通信质量的前提下，尽可能的通过对信 源的压缩，提高通信时的有效性。 2.主要的视频压缩编码标准 JPEG 标准包括两种基本压缩方法 有损压缩方法：以 DCT 变化为基础的压缩方法，其压缩 比较高，是 JPEG 标准的基础。 无损压缩方法：又称预测压缩方法，以二维 DPCM 为基 础的压缩方式，解码后能完全精确地恢复原图像采样值，其 压缩比低于有损压缩方法。 H.261 标准 主要应用在综合业务数字网 ISDN 上传输电视电话会议 低码率的多媒体领域。1990 年 12 月，国际电视电话咨询委 员会（CCITT）通过了 H.261 建议书。即“采用 P x 64 kbit/s 的声像业务的图像编解码” ，其中 p=1,2，32。 其中，CIF 为通用格式 QCIF 为 1/4 通用中间格式 SQCIF 为扩展的通用中间格式 4CIF 为 4 倍的通用中间格式 16CIF 为 16 倍的通用中间格式 MPEG 是 ISO 和 IEC 两个国际组织的联合技术委员会（JTCI）领导 下的运动图像专家组的英文缩写。 MPEG 专家组于 1992 年制定了 MPEG-1 标准。标准文件编号 为 ISO/IEC11172。主要包括三个部分： 第一部分系统是关于数字视频、数字音频和辅助数据等多路 压缩数据流复用和同步的规定；第二部分是关于位数率约为 1.5Mbit/s 的视频压缩编码规定；第三部分音频是关于每通道位 速率为 64kbit/s，128kbit/s 的数字音频信号的压缩编码规定。 MPEG-2 是由 ISO/IEC 的 MPEG 专家组与 ITU-T（国家电信 联盟标准化部门）的 ATV 的图像编码专家组共同开发的，所以也 是 ITU-T 的建议。其最大优势在于支持不同性能和不同复杂性的 解码器，覆盖广泛的应用范围，充分考虑了各种应用不同要求， 有较强的通用性。 3.主要的音频压缩编码标准 音频编码目标：最低的码率获得最好的音质 音频信号频率划分： 语音信号频率范围 0.33.4KHz 调频广播频率范围 50Hz7KHz 高保真音频 频率范围 10Hz20KHz MPEG-1：20Hz-20KHz，采样率为 32kHz、44.1KHz 和 48kHz 三种。音频分为三层： Layer-1 编码（mp1） ，用于小型数字盒式磁带。 压缩比 4，码率 192kbps Layer-2 编码（mp2） ，用于数字广播音频、数 字音乐、只读光盘系统、视盘。压缩比 6-8。码 率 128kbps Layer-3 编码（mp3） ，用于 ISDN 上的声音传 输。压缩比 10-12，码率 64kbps MPEG-2 包含 BC 和 AAC 两种 BC 声音标准是多声道开发的低码率方案，向 下兼容 MPEG-1 声音标准。支持 5.1 多路环绕立 体声， 在 MPEG-1 采样率基础上增加三种采样率： 16KHz、22.05KHz、24KHz 追求低编码下的高音质，不向下兼容，采用高 压缩率的模块化编码方法。采样率 8KHz-96KHz。 压缩比达 11 4.信道编码的目的及数字广播电视中使用的主要信道编码方式 （1）信道编码的目的 在保证通信质量的前提下，尽可能的通过对信源的压缩，提高通信时的有效 性；通过对做完信源编码后的信息加入冗余信息，使得接收方在收到信号后，可 通过信道编码中的冗余信息，做前向纠错。保证通信的可靠性。 （2）广播电视中使用的主要信道编码方式 RS 码即里德-所罗门码，它是能够纠正多个错误的纠错码，RS 码为（204， 188，t=8） ，其中 t 是可抗长度字节数，对应的 188 符号，监督段为 16 字节(开 销字节段） 。实际中实施（255，239，t=8）的 RS 编码，即在 204 字节（包括同 步字节）前添加 51 个全“ 0”字节，产生 RS 码后丢弃前面 51 个空字节，形成 截短的（204，188）RS 码。RS 的编码效率是：188/204。 卷积码非常适用于纠正随机错误，但是，解码算法本身的特性却是：如果 在解码过程中发生错误，解码器可能会导致突发性错误。为此在卷积码的上部采 用 RS 码块， RS 码适用于检测和校正那些由解码器产生的突发性错误。所以卷 积码和 RS 码结合在一起可以起到相互补偿的作用。卷积码分为两种： 基本卷积码:效率为，1/2, 编码效率较低,优点是纠错能力强。 收缩卷积码:如果传输信道质量较好，为提高编码效率，可以采样收缩截短 卷积码。有编码效率为：1/2、2/3、3/4、5/6、7/8 这几种编码效率的收缩 卷积码。编码效率高，一定带宽内可传输的有效比特率增大,但纠错能力越减弱。 1993 年诞生的 Turbo 码，单片 Turbo 码的编码/解码器，运行速率达 40Mb/s。该芯片集成了一个 3232 交织器，其性能和传统的 RS 外码和卷积内 码的级联一样好。所以 Turbo 码是一种先进的信道编码技术，由于其不需要进行 两次编码，所以其编码效率比传统的 RS+卷积码要好。 5.模拟调制与数字调制的主要类型及基本概念 所谓调制（这里指载波调制）就是用调制信号（基带信号）去控制载波的某 一个或几个参数，使这一个或几个参数按照基带信号的变化规律而变化的过程。 调制后得到的信号称为已调信号或频带信号。 调制是把信号转换成适合在信道中 传输的形式的一种过程（即把基带信号的频谱搬移到较高的载频附近） 。 共有三种调试方法： 一种是把调制信号加载在载波信 号的幅值上，简称 AM；调制 AM 的方式 称为幅移键控调制简称 ASK 调制。 第二种是把调制信号加载在载波 信号的频率上，称为 FM；调制 FM 的方 式称为频移键控调制简称 FSK 调制。 第三种是把调制信号加载在载波 信号的相位上，称为 PM。调制 PM 的方 式称为相移键控调制简称 PSK 调制。 数字调制是现代通信的重要方 法， 它与模拟调制相比有许多优点。 数字调制具有更好的抗干扰性能， 更强的抗信道损耗，以及更好的安 全性；数字传输系统中可以使用差 错控制技术，支持复杂信号条件和 处理技术，如信源编码、加密技术 以及均衡等。 （四）声音广播系统（四）声音广播系统 1.调幅广播系统、的基本构成及特点 无线电广播是依靠空间的高频电磁波来传播节目的。在这里，高频电磁波并不含 有任何信息，只起了“运载工具”的作用。因此，又称它为载波。平时讲的中央 人民广播电台的频率为 540 千赫、上海人民广播电台的频率为 990 千赫，就是 载波的频率。而要传送的广播节目的频率要比载波的频率低得多，在 30 赫 15000 赫之间，称为音频信号或低频信号。低频信号是传不远的。必须设法把它 与高频载波叠加起来，才能达到远传的目的。这种叠加的过程，称它为调制。用 无线电俗语讲：用低频信号控制高频振荡的过程称为调制。 常用的调制方式有两种：当被控制的是高频振荡的幅度时，或者讲使高频振 荡的幅度随着音频信号的大小变化而变化，这种调制方式称为调幅。如果被控制 的是高频振荡的频率，或者讲使高频振荡的频率随着音频信号的大小变化而变 化，这种调制方式称为调频。 调幅的特点是载波的频率始终不变， 而载波幅度变化的形状与音频信号变化 的形态一样，被音频信号调制后的载波，称已调波。 国际上规定中波广播的频道间隔为 9 千赫。即每一电台的频带宽度限制于 9 千赫之内。故音频信号中的高音频率被限制在 4.5 千赫以下。在收听中波调 幅广播时，其高音成分感到欠缺。尤其是播送音乐节目时，更是明显。这是调幅 广播的一大弱点。此外，调幅广播的另一不足是抗干扰能力差。因为各种工业干 扰和天电干扰也会以调幅的形式叠加在载波上， 成为干扰和杂音， 影响收听效果。 调频的特点是载波的幅度始终不变，而它的频率则随着音频信号大小在变化。如 图 3 所示：当音频信号增强的时候，频率变高，波形就密；当音频信号减弱的 时候，频率变低，波形就疏。这种波形疏密的变化即频率的宽度在变化。我们把 频率变化的宽度称为频率偏移， 简称频偏。 调频广播就是通过频偏来传送信息的。 调频波的频谱要比调幅波复杂得多。它的边频是由许多谐波组成。在调频广 播中规定最高频偏为 7 5 千赫，每个电台所占频带宽宽为 200 千赫 带宽 = （频偏 + 音频） 2 ，单声道为 180 千赫，立体声为 198 千赫 。比调幅 广播的二十倍还多。因而在调频广播中，可将音频信号的高音频率扩大至 15 千 赫。所以调频电台的节目听起来要比调幅广播高音丰富、清晰、逼真。特别是在 聆听立体声高保真音乐节目时，更是调幅广播无法比拟的。 调频广播的另一个特点是抗干扰能力强。因为干扰主要是影响载波的幅度， 对载波的频率几乎没有影响。因此在接收机中用限幅器很容易将干扰消除掉。调 频收音机要比调幅收音机复杂。除了要用比例鉴频器检波外，还要高放电路、去 加重电路等。接收立体声的话，还要用解码电路等。成本要比调幅收音机高。 调幅广播与调频广播各有优缺点，谁也不能替代谁。因此既有调幅中、短