《广播电视信号传输》PPT课件.ppt

广播电视系统卫星电视传输系统电缆电视系统 本章内容简介 教学目的 1 了解广播电视系统的组成 2 掌握电视图像发射机的特点 3 掌握电视伴音发射机的特点 教学重 难点 电视图像发射机的特点 一 电视广播与传输系统的组成 广播电视系统是一种用于广播的非专用电视系统 由于它一般采用无线电方式进行信号传输 因此 广播电视系统也可称为无线电视系统或开路电视系统 目前 广播电视系统主要是广播这一单一业务 图5 1广播电视系统的组成方框图 原因 电视信号频率低 如直接发送 则要求发射机功率足够大 天线足够高 技术上难以实现 调制 用高频信号来携带低频信号传送的过程 目的 把电视信号传送到远处 图像信号的调制 1 调幅 用低频调制信号 全电视信号 调制载波的幅度 使载波的幅度随调制信号的幅度变化而变化 1 波形 如右图所示 二 广播电视信号的发射机特点 2 频谱 3 带宽 BW 2f 2 6MHz 12MHz 2 残留边带发送 双边带传送 12MHz 则设备复杂 技术难度高 频道利用率低 单边带传送 6MHz 则要用滤波器滤除某一边带 但滤波器对低频分量很难彻底滤除 3 负调制极性调制的优点 1 节省发射功率 2 干扰信号对图像的影响较小 3 便于自动增益控制 检测同步电平的大小来实现 残留边带制传送 即发射完整的上边带 将下边带中对应于调制信号低频部分一并发射出去 如下图所示 演示 伴音信号的调制 1 调频 把低频信号装载到高频信号中 让高频信号的频率随低频信号的幅度变化而变化 以下图所示 FC FC f FC f 2 带宽 BW 2 f Fmax BW 2 50 15 130KHz 实际取250KHz 3 伴音采用调频的优点 1 能获得高质量的伴音 2 能防止高频伴音和高频图像信号之间的相互干扰 4 伴音信号的传送 采用双边带传送 传送带宽为 5 音频信号的干扰处理 BW 2 250KHz 0 5MHz 预加重 即在发送端对伴音信号高频部分的幅度进行提升 提高其抗干扰能力 去加重 在接收端对音频信号中高频成分进行衰减 以恢复音频信号的本来面目 高频伴音信号与调幅图像信号混合在一起 统称为高频电视信号 其频谱结构如下图所示 一个电视频道的带宽为8MHz 同一频道内伴音载频fs比图像载频fp高6 5MHz 标称射频频道宽度 8MHz伴音载频与图像载频的频距 6 5MHz频道下限与图像载频的频距 1 25MHz图像信号主边带标称带宽 6MHz图像信号VSB标称带宽 0 75MHz 图像信号调制方式及调制极性 振幅调制负极性伴音调制方式 调频 fm 50kHz 预加重时常数为50 s 图像发射机与伴音发射机的功率比 10 1 15 1 这是为图像发射机与伴音发射机有相同的覆盖范围设置的 我国电视制式下发射机的特点 1 微波中继微波中继又称微波接力 它是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 扩大电视覆盖范围的方法 2 电视差转电视差转是电视差频转播的简称 它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 或称骨干台 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 微波接力信道的构成 微波接力站结构 a 端站 b 中继站 微波中继有以下优点 直射性好 微波的波长非常短 在cm或mm数量级 因此 其直射性能很好 传输信号质量高 微波线路传送的电视信号的质量比用短波或超短波传送的质量要高 这是由于微波的直射性好 性能稳定 抗干扰能力强 且微波中继线路通常为专用线路 可双向传输 双向传输可以实现中央台和地方台的各种电视节目的双向交流 而不互相影响 2 电视差转电视差转是电视差频转播的简称 它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 或称骨干台 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 1 一次变频单通道差转机 2 二次变频单通道差转机 3 二次变频双通道差转机 一次变频单通道差转机框图 二次变频单通道差转机框图 二次变频双通道差转机框图 利用地球同步卫星作为传递电视信号的中继站而实现的电视广播称为卫星电视广播 它是一种扩大电视覆盖范围 实现远距离电视传送的电视中继或转播方法 包括电视直播卫星 卫星电视广播系统主要由地面发射站和测控站 卫星星体及地面接收网等三部分组成 1 卫星地面站卫星地面站主要指上行发射站与测控站 上行发射站有主发射站和移动站两种 其主要任务就是把电视中心的节目或某地区的实况节目送给广播卫星 同时接收卫星发回的电视广播节目 以便监视节目播出的情况和质量 上行发射站可以有多个 其中主发射站是固定的发射中心 三 卫星电视广播 2 卫星星体 3 地面接收网 卫星广播电视的特点卫星广播电视系统都使用微波频段 微波频段带宽很宽 具有丰富的频率资源 可容纳更多的频道 且允许每个频道占用较宽的带宽 微波频段频率高 波长短 可使星上和地面的天线尺寸大大减小 增益提高 方向性增强 从而减小卫星的体积相重量 降低对发射功率的要求 且可防止对邻近区域约干扰 微波频段不易受大气扰动噪声的影响 微波能穿过电离层 无线电业务已占用较低频率 而微波频段相对比较 空闲 根据国际电信联盟ITU的有关规定 卫星广播下行频段有六个 目前使用较多的为C波段 2 5G 和Ku波段 12G 由于波段资源有限 卫星广播下行电波均采用不同的极化方式 达到频率复用的目的 四 电缆电视系统 电缆电视系统式采用电缆线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 广播电缆电视系统通常采用射频信号传输方式应用电缆电视系统通常采用视频信号传输方式 VHF UHF 段 VL段 段 VH段 包含DS1 DS5共5个频道 频率范围从48 5MHz 92MHz 包含DS6 DS12共7个频道 频率范围为165MHz 223MHz 段 段 可接收13 24频道 频率范围470MHz 566MHz 可接收25 68频道 频率范围为606MHz 958MHz 1 无线广播电视频道划分 我国电缆电视频道的划分 2 增补频道 用Z表示 用于CATV中 A段 包括Z1 Z7 分布在111MHz 167MHz之产间 B1段 包括Z8 Z16 分布在223MHz 295MHz之间 B2段 包括Z17 Z35 分布在295MHz 447MHz之间 B3段 包括Z36 Z38 分布在447MHz 471MHz之间 表1 3我国电视UHF频道划分 续表1 3 电视信号的处理从摄像管输出的信号 在进入编码器之前需要进行一系列的校正处理 这些处理除预放及噪声校正 高频补偿 在机头内完成外 其余都在控制台 或调像台 进行 包括电缆校正 黑斑校正 轮廓校正 三色通道共用 灰度校正 直流分量恢复和彩色校正等 校正处理1 噪声抑制由摄像管输出的信号非常微弱 需要在摄像机机头内紧靠摄像管处设置预放器 将弱信号放大 若预放器的输出信噪比较低 小于45d8 则在则在电视接收机屏幕上会出现雪花状的噪声干扰 所以摄像机内设置有噪声抑制电路或噪声校正电路 2 电缆校正摄像机头离控制台往往比较远 从机头到控制台传输电缆的分布参数会使图像信号的高频分量跌落 影响图保清晰度 所以 在控制台要进行高频分量的提升处理 使衰减的高频分量得到补偿 完成这一功能的电路是电缆校正放大器 3 黑斑校正由于多种原因 如摄像机镜头各区域亮度不均匀 投射在光电靶面的背景光不均匀及电子束在靶面边缘不能垂直上靶等 会使重现图像出现黑区或色斑 为此 需要设置专门的电路加以校正 黑班效应有两种形式 即叠加型黑斑和乘积型黑斑 叠加型黑 班是在没有发生畸变的图像信号上叠加了一个不均匀的附加倍号 对此类黑班 只要在电路中产生一个与附加信号波形相反的校正信号即可完成校正 乘积型黑斑是图像信号受到附加信号的调制而产生的 对此类黑班 只要用与附加倍号波形相反的信号对有畸变的图像信号进行再调制即可完成校正 4 其它校正 轮廓校正 直流恢复 灰度 校正 彩色校正 时基校正等 射频全电视信号的形成视频全电视信号 包括伴音信号 只有经过调制和混频 形成射频全电视信号 才能发射 1 地面广播电视系统射频全电视信号的形成 1 使用频段 我国规定广播电视系统选用的甚高频 VHF 频率范围为48 223MHz 超高频 UHF 频率范围为470 960MHz 2 调制方式 在地面广播电视系统中 图像信号的调制采用残留边带 VSD 调幅 伴音信号采用用调频方式 由于图像与伴音的调制方式不同而不致于互相干扰 接收到的伴音信号的质量也较高 图像信号的残留边带调幅 在地面广播电视系统中 图像信号的残留边带调幅就是发送一个完整的上边带和一小部分下边带 抑制大部分另一下边带 0 75 1 25MHz保留 我国标准规定 伴音载频fS比图像载频fP高6 5MHz 距fP为 1 25MHz处的最小衰减量为20dB 残留边带方式的优点 已调信号的频带较窄 滤波器比SSB滤波器易实现 易解调 峰值包络检波器即可 但VSB调制是一种不均衡调制 对图像信号中低于0 75MHz的频率成分 具有双边带特性 经峰值包络检波后输出信号的振幅较大 对于图像信号中的1 25 6MHz的频率成分 具有单边带特性 经解调后输出信号振幅减半 这样 低频分量振幅较大 使图像对比度增加 但高频分量跌落会使图像清晰度下降 因此 要恢复原来信号频谱 就要求接收机的中放具有特殊幅频特性 超外差接收时 中频的频谱将会倒置 高 低端互易 视频图像信号的负极性调幅采用负极性调制有以下三方面的优点 a 负极性调幅时 同步脉冲顶对应于图像发射机输出功率最大值 在一般情况下 一幅图像中亮的部分总比暗的部分面积大 因而负极性调制时 调幅信号的平均功率要比峰值功率小得多 即工作效率高 b 在传输过程中 当有脉冲干扰叠加在调幅信号上时 对正极性调制来说 干扰脉冲为高电平 白电平 经解调后在荧屏上呈现为亮点 较易被人眼察觉 而负极性调制 干扰脉冲仍为高电平 但经解调后在荧屏上呈现为暗点 人眼对暗点不敏感 并且也易为自动干扰抑制电路消除或减弱 c 负极性调制还便于将同步顶用作基准电干进行自动增益控制 AGC 伴音信号的调频 电视广播中伴音信号的频率范围在50Hz到15kHz之间 为了提高伴音信号的接收质量 送往伴音发射机的伴音信号经过调频 FM 后变成宽带信号 我国规定伴音己调信号的最大频偏为50kHz 调频广播为75kHz 所以已调伴音信号的带宽B为B 2 fm fm 2 50 15 130kHz 调频信号的边频丰富 具有良好的抗干扰性能 但由于伴音信号频率范围相对较宽 当频偏一定时 音频的低端与高端的调频指数mf相差很大 高频端的mf很小 使高频端的抗干扰能力变差 解决的办法是在发端采用预加重措施 在接收端采用去加重电路 以均衡高 低端的抗干扰能力 3 射频全电视信号的频谱及频道划分视频图像信号和伴音信号分别对图像载频和伴音载频进行VSB调幅和调频后形成射频全电视信号 其频谱如图3 20所示 其总频带宽度 频道带宽 为8MMz 以8MHz为间隔 我国电视频道在VHF和UHF频段共分为68个频道 见表3 1 其中 频率为92 167MHz