前端信号处理设备课件

2.3前端信号处理设备主要包括：１。频道处理器（又称信号处理器）２。频道调制器３。导频信号发生器４。混合器５。电源６。调频广播调制器１。频道处理器：用于接收空间电视信号和对空间电视信号进行必要的处理的设备。包括下变频器、中频处理器和上变频器。是一种将空间电视信号引入有线电视系统的多功能设备。

功能：具有自动增益控制、图像伴音功率比调整、图像和伴音的邻频处理以及频道变换等功能。２。频道调制器：用于自办节目和卫星接收。包括一个中频调制器、一个中频处理器、一个上变频器。

功能：先将视频信号和音频信号调制在中频载频上，经中频处理后在经上变频器变换到输出频道上。３。导频信号发生器：为干线放大器提供自动增益控制和自动斜率控制的参考电平。目前一般不使用导频信号发生器，因干线放大器有自动温度补偿功能。４。混和器：将前端多路射频信号进行混合，有较好的相互隔离度。５。调频广播调制器：用于自办立体声调频广播节目。2.3.1频率变换器和频道处理器１。频率变换器1）频率变换器的作用：进行频谱搬移，只改变载频而不改变频谱结构，频率变换的目的有两个------（1）为了传输的目的而进行频率变换。例如，U/V转换器，在比较大的系统中将UHF的电视信号转换成VHF的电视信号，以利于信号的传输，降低系统造价。又例如，为了提高频带利用率，采用增补频道技术，在双向CATV系统中常常用到频率变换技术。（2）为了改善信号质量而进行频率变换。例如，在强场强区，为了克服重影往往采用频率转换器。2）工作原理与变频方案工作原理：无论是一次变频或是二次变频都必须保证频谱不能倒置，也就是说，变频后的伴音载频必须高于图像载频，实现这种频谱搬移的方式有一次变频和二次变频两种。

两种变频方案的优缺点：（1）一次变频方案（即低本振，取差频的一次变换方案）

优点：廉价和体积小

缺点：存在若干种干扰。例如，a.接收频道中，图像载频，伴音载频和本振频率三者之间的组合差拍干扰，使得图像上会形成宽的垂直条文干扰。

b.谐振差拍干扰，会影响色度性能。c.当一次变频设备频带过宽时还可能产生UHF的邻近频道干扰。其中，a,b属于拍频干扰，是对本频道的固有干扰。属于方案本身的产物，很难排除。C种干扰是对相邻近频道的干扰。改善变换器的滤波性能即可克服。（2）二次变频方案（即高本振，取差频的二次变频方案）

优点：a.图像质量容易保证，拍频干扰小；b.品种少，易于系统配套。

缺点：成本高，体积大2。频道处理器

又称电视信号处理器，实际上是一种功能更全面、性能指标更高的频率变换器。能够对各种不同的空间信号进行处理，使其达到邻频传输的要求，一般用于大中型的采用邻频传输方式有线电视系统。目前也很少专门使用频道处理器，取而代之的是性能更完善使用更方便的频道调制器。

1）作用：是把天线接收到的VHF和UHF频段开路电视信号或者从其它系统传送过来的VSB-AM（幅度调制光缆传输）电视信号，经过处理后再变换到有线电视系统工作频段所指定的频道上。既能满足邻频道传输的特殊要求，又能得到令人满意的图像质量。2）组成：①射频→中频变换器：即所谓的下变频器，完成选频和转换成中频的功能。②中频处理器：完成残留边带滤波、图像伴音分离、电平调整、陷波、AGC等功能。③交、直流馈电系统：提供各放大器正常工作所需的稳定直流电压。④中频→射频变换器：即所谓上变频器，将中频转换到所选定的频道上。⑤辅助设备（图中虚线部分）：如群延时校正和幅度均衡器、中频（IF）转换开关、锁相电路等，较简单的信号处理器不一定设置。3）频道处理理器的工作特点点（1）在中频处理理中对图图像和伴伴音分别别处理。。为了得到到理想的的滤波特特性，图图像和伴伴音分别别用声表表面滤波波，以得得到良好好的相邻邻频道抑抑制（要要求对相相邻频道道的干扰扰抑制大大于60dB）），消除除本频道道信号在在进入系系统后对对上下相相邻频道道的干扰扰。（2）良良好的自动增益益控制电电路。在邻频频系统中中，要求求信号幅幅度十分分稳定，，即图像像电平和和伴音电电平十分分稳定。。因此在在频道处处理其中中加入图图像和伴伴音的自自动控制制增益，，以便达达到良好好的幅度度控制特特性和稳稳定的图图像伴音音功率比比。（3）图像和伴伴音电平平分别调调整。图像伴伴音功率率比可调调。调整整范围为为-10~-20dB。图像电平平要比伴伴音电平平高17dB，，以减少少邻频伴伴音对本本频道图图像的干干扰，但但空间图图像信号号只比伴伴音信号号电平高高10dB，不不符合此此要求。。所以要要求图像像与伴音音电平分分别调整整，以达达到系统统所要求求的电平平和图像像伴音功功率比。。（4）频率变换换精度应应在20kHz内，超过这这个数值值，将影影响邻频频的性能能。因此此要求本本振频率率偏差小小，只能能采用以以晶振为为基准的的锁相频频率合成成器为本本振源。。（5）对带外噪噪波的抑抑制比要要求比较较高。要求有有严格的的边带特特性，使使本频道道的边带带在8MHz以以外小于于-60dB。。（6）输输出放大大器的动动态范围围足够大大，否则则会因失失真产生生难以用用滤波器器滤除的的互调分分量，对对相邻频频道产生生干扰。。4）频道处理理器的工作方式式(两种)超外差型型（即在在中频进进行处理理）调制解调调型（主要用用于通过过微波中中继的超超大型系系统）目前多用用外差式式，采用用二次变变频方案案，中频频信号处处理。5）主要技术术指标（1）邻频道抑抑制：指频道道处理器器对输入入电视频频道的上上下频道道电视信信号的抑抑制能力力。若该该项指标标较差，，则说明明频道处处理器对对带外的的相邻频频道信号号的抗干干扰能力力较差，，即容易易受相邻邻频道信信号的干干扰。（2）带外杂散散输出：指除有有用信号号外的其其它无用用分量称称为带外外杂散输输出。分分两种------带内杂杂散分分量：：本频道道以内内的分分量，，会对对本频频道造造成干干扰；；带外杂杂散分分量：：本频道道以外外的分分量，，对其其它频频道产产生干干扰，，必须须严格控制制其输输出。（3））伴音控控制特特性：输入入伴音音载频频电平平变化化时，，该指指标反反映频频道处处理器器对伴伴音载载频电电平变变化的的控制制能力力。国标规规定：当输输入信信号图图像伴伴音功功率比比变化化±10dB，，其输输出信信号的的图像像伴音音功率率比变变化不不大于于±1dB，否否则影影响图图像质质量，，或出出现相相邻频频道干干扰。。（4））边带抑抑制：指频频道处处理器器对边边带处处信号号电平平的抑抑制能能力。。若此此项指指标较较差也也会出出现邻邻频干干扰。。（5））带内带带外载载噪比比：衡量量频道道处理理器在在输出出信号号中所所含噪噪声的的大小小，若若载噪噪比高高，则则说明明输出出噪声声小，，反之之输出出噪声声大。。载噪噪比高高低有有两个个因素素决定定------输入信信号电电平，，此电电平越越大，，载噪噪比越越高频道处处理器器噪声声系数数F，，F越越小，，载噪噪比越越高（6））带内平平坦度度：指频频道处处理器器在6MHz带带宽内内的幅幅频波波动特特性（7））最大输输出电电平：频道道处理理器频频带内内载频频互调调比为为54dB时的的输出出电平平。此此电平平高就就不需需加放放大器器输送送较远远距离离。（8））图像伴伴音载载频电电平比比的可可调范范围：指相相对与与图像像载频频输出出电平平的伴伴音载载频电电平的的可调调量。。要求求调节节范围围为10~20dB。。通常常调为为17dB。6）频道处处理器器与频频道变变换器器的比比较频道处处理器器与频频道变变换器器的作作用与与工作作原理理基本本上一一致，，在技技术范范畴上上均属属变频设设备，因此此，从从广义义上说说，频道变变换器器是一一种最最简单单的频频道处处理器器。但频道道处理理器是是一种种带有有中频频处理理功能能、满满足邻邻频使使用要要求的的特殊殊频道道变换换器，，两者者似可可归为为一类类。由由于两两者在在功能能、目目的、、电路路结构构、性性能指指标、、价格格、使使用场场合等等方面面毕竟竟存在在着差差异，，它们们又不不能简简单地地归为为一类类。一般频频道数数不很很多的的中、、小型型系统统使用用频道道变换换器就就能满满足要要求了了，这这从性性价比比上考考虑也也是合合理的的；大大型、、复杂杂、多多功能能、多多频道道、邻邻频传传输的的系统统则必必须选选用频频道处处理器器，这这样可可以使使传输输图像像质量量好、、干扰扰小，，在频频道配配置组组合上上也非非常灵灵活。。前言综合系系统的的前端端所要要处理理的信信号来来源比比较复复杂，，除普普通的的开路路电视视信号号和开开路调调频广广播信信号外外，还还有自自办电电视节节目信信号、、卫星星电视视信号号、微微波传传送的的电视视信号号、自自办调调频立立体声声节目目信号号以及及各类类数字字信号号等。。普通通的开开路信信号可可以用用相应应的频频道处处理器器来进进行处处理，，而其其它几几类信信号则则必须须通过过调制制器变变换成成射频频信号号才能能在有有线电电视系系统中中进行行传输输。随随着电电视解解调器器性能能指标标的提提高和和价格格的下下降，，在实实际应应用中中，甚甚至出出现了了用解解调器器-调调制器器组合合取代代频道道处理理器来来处理理开路路信号号的趋趋势。。2.3.2电电视频频道调调制器器电视调调制器器是一一种将将电视视节目目的视视、音音频信信号转转换成成电视视射频频信号号的装装置，，主要要用于于有自自办节节目播播出、、卫星星电视视接收收和微微波接接收的的场合合。它它是低低频信信号（（视、、音频频信号号）与与高频频信号号（射射频电电视信信号））之间间的连连接桥桥梁，，在有有线电电视系系统中中发挥挥着极极其重重要的的作用用，是是前端端中一一种不不可缺缺少、、不可可替代代的设设备。。直接与摄像像机、录像像机、卫星星接收机等等配合使用用。分类：中频调制制器（IF/RF））广播级频道道调制器1。中频调调制器组成：视频处理理部分音频处理部部分上变频部分分原理：（如下页页图）中频调制器器的优点：（1）调制制电路为低低电平调制制，调制电电路体积小小，成本低，性能能好（2）中频频以前的电电路不分频频道都是一一样的，便便于批量生产（3）视频频部分可单单独进行一一系列先进进电路的处处理，以提高图像像信号质量量。（4）可在在低电平的的中频进行行残留边带带处理，目目前普遍采用声表表面滤波器器（SAWF）来完完成。2。广播级级频道调制制器作用：是将高质量量的立体声声音频信号号转换成适适合有线电视系系统传输的的射频信号号。是目前前使用较普遍的的调制器，，与普通调调制器不同同的是：a.采用频频率合成技技术，用高高基准的频频率源作基基准，是调调制后的信信号频率非非常稳定，，准确b.利用可可编程开关关，实现频频道捷变c.采用高高中频（二二次混频）），以克服服镜像频率率干扰。。原理图见见课本Ｐ６６８页。３。调制器器的主要技技术指标三大指标：：视频指标音频指标射频指标１）视频指标(1)视频输入入信号幅度度：国标规规定为１ＶＶｐ－ｐ值值，即视频频信号的最最大亮度电电平与同步步头电平之之差为１ＶＶ。(2)调制度：：表示输出出已调波信信号中有用用信号功率率（调制信信号功率））占载波功功率之比。。越大越好好。国标规规定调制器器的调制度度为８７.５％(3)带内平平坦度：调调制器信号号带宽范围围内的幅频频特性变化量≤±１１ｄＢ(4)微分增增益（ＤＧＧ）：视频频信号中亮亮度信号由由黑电平变化到白电电平时，所所引起的彩彩色副载频频增益变化化。国标：ＤＧＧ≤５％(5)微分相相位（ＤＰＰ）：视频频信号中亮亮度信号由由黑电平变化到白电电平时，所所引起的彩彩色副载频频相位变化化。国标：ＤＰＰ≤５度(6)色亮度度时延差（（Δτ）与色亮度度时延失真真：色亮度度时延差是指指在视频信信号中，色色度信号与与亮度信号号之间的时延差差。国标规规定Δτ≤４５５ｎｓ。色亮度时时延失真指色度度信号与亮亮度信号之之间的时延延差引起的的失真。(7)带内内载噪比与与带外载噪噪比：调制制器产生的的噪声是宽带的，既既影响本频频道内载噪噪比，也影影响其它频频道内载噪比比，其他频频道调制器器与这个频频道调制器器混合后，其其他频道调调制器的带带外噪声也也要影响本本频道内载噪噪比。因此此，混合器器数目越多多，带外噪噪声与带内噪噪声叠加后后，使调制制器带内载载噪比下降降越多。将多多个调制器器混合的带带内载噪比比称做复合合载噪比。对于固定频道调调制器，当频道数数Ｎ＞１５５时，带内射频载载噪比为－－－单个调制器载噪比对于捷变型频道道调制器，有Ｎ个频频道混合时时，其复合合载噪比为为目前，国内内捷变型频频道调制器器带内载噪噪比可达５５７ｄＢ，，带外载噪噪比可达７７０ｄＢ。。２）音频指指标（１）音频频输入信号号幅度（２）最大大频偏：±±５０ＫＨＨｚ（３）失真真度：伴音音≤１％（４）带内内平坦度：：伴音为±±１．５ｄｄＢ（５）信噪噪比：音频频信噪比≥≥５０ｄＢＢ３）射频指指标（１）图像像、伴音载载频间距：：６５０００ＫＨｚ±±５ＫＨＨｚ（２）图像像／伴音功功率比：１１０～２００ｄＢ可调调，一般为为１７ｄＢＢ（３）频率率准确度和和稳定度：：ＶＨＦ频频段，规定定为准确度度≤５ＫＨＨｚ。稳定定度≤２２０ＫＨｚｚ（４）输出出电平稳定定性：变化化在±５ｄＢ以以下最好（５）射频频反射输出出损耗：ＶＨＦ频段段≥１２ｄＢＢ，ＵＨＦ频段段≥１０ｄｄＢ（６）带外外寄生输出出抑制：≥≥６０ｄｄＢ2.3.3导频信信号发生器器为了增加干干线长度或或补偿由于于温度变化化而引起电电缆衰减量量和放大器器增益的变变化，在干干线中要进进行自动增增益控制（（AGC））和自动斜斜率控制（（ASC））。为此，，在前端就就需要提供供一个或两两个反映传传输电平变变化情况的的固定频率率（幅度也也要稳定））的载波信信号（导引引信号），，即导频。。产生导频信信号的装置置我们称之之为导频信号发发生器，它是采用用同轴电缆缆作为传输输手段的大大系统前端端的重要组组成设备之之一。在传统的有有线电视系系统中，广广泛使用同同轴电缆进进行传输，，其衰减量量随着温度度和频率而而变化。信信号在同轴轴电缆干线线中传输时时，由于干干线有时长长达数公里里，而且随随着夏季至至冬季的气气温变化，，传输信号号的衰减值值和幅频特特性的倾斜斜度都要发发生变化。。如果要使使信号电平平保持稳定定，则必须须在干线放放大器中进进行自动增增益控制（（AGC））和自动斜斜率控制（（ASC）），以补偿偿温度变化化的影响。。对应电缆缆衰减量的的变化来控控制放大器器的增益和和均衡量以以保持放大大器输出电电平稳定的的过程称为为自动电平平控制（ALC）。。通常ALC包含AGC和ASC两个个方面，其其工作过程程以输出电电平恒定为为条件。要使干线放放大器能输输出稳定的的电平，必必须在复合合信号中混混入一到二二个固定频频率的载波波信号专供供其AGC和ASC之用。。这个固定定频率的载载波信号就就是导频信信号，它从从前端中同同电视信号号一起进入入到干线传传输系统，，通过干线线放大器放放大，然后后在放大器器输出端被被筛选出来来经处理后后再对放大大器增益特特性和均衡衡特性进行行自动控制制。导频信信号的幅度度要求很稳稳定，一般般其偏差不不能超过±±0.5dB。（1）单导导频控制法法：采用一个个频率的导导频信号进进行自动增增益控制，，再用检温温器（如热热敏电阻））来补偿斜斜率。（2）双导导频控制法法：即采用二个个不同频率率的导频信信号，一个个控制增益益，一个控控制斜率。。为使干放能能较好地补补偿电缆衰衰减的温度度特性，一一般可根据据实际需要要采用两种种方法：导频频率的的选择：一般应以对对系统传输输频带的最最低端和最最高端处的的控制量相相当为原则则，这样才才能保证干干线放大器器的幅频特特性保持平平坦。在单单导频控制制时，导频频频率通常常选择在系系统传输频频带的中点点附近，而而双导频控控制时，导导频频率则则选择在频频带的高、、低两端，，通常用低低导频信号号控制斜率率，高导频频信号控制制增益。实实际应用中中，双导频频控制容易易做到对高高端和低端端的控制量量比较接近近，而单导导频控制则则往往会出出现高端控控制量不足足而低端控控制量过大大的现象。。我国《有有线电视广广播系统技技术规范GY/T106-1999》》中并没有有对导频信信号的频率率选择作硬硬性规定。。第一一导导频频：：65.75MHz或或77.25MHz；；第二二导导频频：：110.00MHz；；（（适适用用于于300MHz有有线线电电视视系系统统））；；224.25MHz（（适适用用于于450MHz有有线线电电视视系系统统））。。第三三导导频频：：288.25MHz或或296.25MHz（（适适用用于于300MHz有有线线电电视视系系统））；；440.25MHz或或448.25MHz（（适适用用于于450MHz有有线线电电视视系系统））；；535.25MHz或或543.25MHz（（适适用用于于550MHz有有线线电电视视系系统））。。其中中，，第第一一、、第第三三导导频频为为双导导频频信信号号频频率率，第第二二导导频频为为单导导频频信信号号频频率率。当然然，，在在实实际际应应用用中中，，也也可可以以根根据据实实际际情情况况自自行行选选择择恰恰当当的的导导频频频频率率，，然然后后再再委委托托生生产产厂厂家家按按照照所所选选导导频频来来专专门门生生产产ALC干干放放供供本本系系统统使使用用。。在在750MHz以以上上的的系系统统中中，，由由于于已已广广泛泛采采用用HFC网网络络，，故故一一般般不不需需要要导导频频信信号号。一般般，，常常用用的的三三个个导导频频信信号号的的频频率率为为：导频频信信号号发发生生器器原原理理导频频信信号号发发生生器器实实质质上上是是一一个个频频率率和和幅幅度度都都比比较较稳稳定定的的正正弦弦波波振振荡荡器器。。其其主主要要技技术术要要求求有有两两点点：：＊输出出频频率率稳稳定定：一一般般最最大大允允许许频频偏偏在在±±10kHz左左右右，，实实际际电电路路中中用用性性能能较较好好的的晶晶体体振振荡荡器器（（或或加加锁锁相相））来来满满足足这这一一条条。。＊输出出幅幅度度稳稳定定：一一般般要要求求稳稳定定度度为为±±0.5dB，，用用AGC电电路路来来予予以以保保证证。。典型型的的导导频频信信号号发发生生器器方方框框图图如如下下页页图图所所示示。。有关关导导频频信信号号发发生生器器性性能能参参数数的的国国家家标标准准见见GB/T14948.3-94，，这这里里只只列列出出一一些些主主要要指指标标要要求求，，供供参参考考。。·最大大输输出出电电平平≥≥＋＋110dBμμV·阻抗抗75ΩΩ·输出出电电平平衰衰减减0～～15dB（（手手动动连连续续））·反射射损损耗耗≥≥10dB·输出出电电平平稳稳定定度度≤≤±±0.5dB·输出出频频率率范范围围5～～550MHz射射频频等等幅幅载载波波·寄生生输输出出抑抑制制≥≥60dB·输出出频频率率准准确确度度≤≤±±10kHz·频率率总总偏偏差差≤≤±±50kHz混合合器器混合合器器是是把把两两路路或或多多路路信信号号混混合合成成一一路路输输出出的的设设备备。。其主主要要技技术术指指标标是是：：插入入损损耗耗（（要要小小）），，隔隔离离度度（（要要大大，，一一般般要要求求>20dB）），，带带外外衰衰减减（（要要大大）），，输输入入输输出出阻阻抗抗（（通通常常为为75））。。混合合器器分分为为无无源源和和有有源源混混合合器器两两种种。。有有源源混混合合器器不不仅仅没没有有插插入入损损耗耗，，而而且且有有5~10dB的的增增益益。。无无源源混混合合器器又又分分为为滤滤波波器器式式和和宽宽带带变变压压器器式式两两种种，，他他们们分分别别属属于于频频率率分分隔隔混混合合和和功功率率混混合合方方式式。。9、静夜四无无邻，荒居居旧业贫。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。04:29:3704:29:3704:2912/29/20224:29:37AM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。12月月-2204:29:3704:29Dec-2229-Dec-2212、故故人人江江海海别别，，几几度度隔隔山山川川。。。。04:29:3704:29:3704:29Thursday,December29,202213、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。12月-2212月-2204:29:3704:29:37December29,202214、他他乡乡生生白白发发，，旧旧国国见见青青山山。。。。29十十二二月月20224:29:38上上午午04:29:3812月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月224:29上上午午12月月-2204:29December29,202216、行动出出成果，，工作出出财富。。。2022/12/294:29:3804:29:3829December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。4:29:38上上午4:29上上午午04:29:3812月月-229、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。04:29:3804:29:3804:2912/29/20224:29:38AM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。12月月-220