數字電視信號發射與接收技術探索

時間:2022-03-26 10:10:45

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數字電視信號發射與接收技術探索

摘要:社會經濟的不斷發展使人們的娛樂休閑方式越來越豐富多樣。信息技術的發展促進了數字電視的發展。數字電視給廣大觀眾提供了更為豐富、高質量的視聽內容。但是,受各種條件的限制,目前數字電視還存在一些問題,不能滿足人們對數字信號的高質量要求。本文主要從數字電視信號發射、傳輸及接收等方面就如何提高數字電視信號的質量進行了探討。

關鍵詞:數字電視;發射技術;接收技術

科學技術的發展促進了數字電視信號的質量不斷提高,人們能夠更為便捷地收看到高質量的電視節目。但是,受一些技術因素的影響,人們在收看數字電視節目時經常會遇到一些問題,比如有時候信號會不穩定,出現信號突然中斷的情況,有時候電視畫面會不夠清晰。為了保證人們收看到更加高質量的電視節目,必須不斷提高電視信號的發射、傳輸及接收技術,提升數字電視信號的傳輸效能。

1數字電視信號的發射技術

1.1上行發射站。上行發射站在信號收發系統中起著重要作用。數字電視信號的收發是通過衛星電視傳輸系統實現的,比傳統的電視信號收發系統要復雜得多。數字電視信號的發射就是由地面上行發射站向同步衛星發射信號,主要有單載波和多載波兩種發射方式。單載波形式是指用一個載波的調頻技術對一個固定頻段內的視頻數據進行轉化。視頻、音頻數據本身沒有發射功能,在傳輸出去之前要通過復用器進行數據轉換。數據經過層層轉換之后才能進行傳送。在單載波發射中,數據的轉換是通過單路復用器實現的。這種發射模式的優點是節目的所有目標可在星上的不同位置實現。多載波發射是針對多個項目進行數據處理,多載波發射器也是在上行發射站進行信號傳遞的。在多載波發射模式中,在進入復用設備之前,不同的音頻和視頻信號要先通過視頻編碼器和音頻編碼器進行壓縮編碼。復用器包括節目復用器和傳輸復用器,兩者在電視信號傳輸系統中是必不可少的。節目復用器在上行發射系統中起著重要作用,主要是按照一定標準將音頻流、視頻流和節目描述信息轉化為節目傳輸流。傳輸流在被傳送到信道設備之前,要先統一不同來源的傳輸流。將不同的傳輸流進行合成統一的設備就是傳輸復用器。如果傳輸過程中出現誤差,可以通過PEC進行檢查糾正。在這種發射方式中,不同的節目上行到星載設備上的位置必須要一致。單載波發射和多載波發射最大的不同在于信號轉換的過程及形式。這兩種發射方式在實際應用中都起著非常重要的作用,可以使原有的節目信號得到優化,功能單元和實現結構是相同的。節目復用器在單載波發射和多載波發射中都必不可少。在節目信號發射過程中,復用器居于核心地位。不同型號的復用器復用方向是不同的,其水準也有很大差別。在選擇復用器的時候要以節目數據碼碼流情況來選擇,使其規格和標準與節目數據碼流相適應,從而保證數據信號的發射質量。多載波技術目前還存在很多問題需要克服,如這種發射需要的設備較多、上行地點必須統一,等等。而且,在信號傳輸過程中,為了達到發射標準,信號形式要進行多次轉換。必須強化對多載波發射技術的研發力度,逐步解決多載波發射技術在實際應用中出現的一些問題,使多載波技術得到更為廣泛的應用,推動我國信息技術不斷發展。單載波發射在技術上沒有那么高的要求,信號數據不需要那么多的轉化層級,只要對節目數據進行編碼,就可以進入復用器中完成發射。但是,單載波一次只能發送一套節目數據。1.2星載系統。星載轉發系統是數字信號發射系統的重要組成部分,對保障數字信號的傳輸質量起著重要作用。星載轉發系統包括星載天線、星載轉發器、星載電源等,結構相當復雜,而且非常龐大。為了提高數字電視信號傳輸質量,必須要不斷對星載系統進行優化。首先,要適當控制星載設備的體積和質量。星載設備如果質量和體積太大,會影響信號傳輸的質量。因此,要通過技術革新更嚴格地控制星載設備的質量和體積,確保其在標準范圍之內。其次,優化星載系統各部分的性能,不斷提升信號轉發的效率。星載天線、星載轉發器、星載電源共同控制著數字信號的傳輸,每一個設備都起著關鍵作用。在信號收發過程中,星載收發天線的穩定性會受到很多因素的影響。信號收發質量受周邊環境和天線自身重量的影響較大。為了提高信號收發質量,必須提高星載收發天線的性能。而且,為了節省空間并保證較小的體積,一般而言,收發信號只需要一副天線就可以了。這對收發天線的性能提出了更高的要求。天線的性能必須穩定而可靠,能夠較好地適應外部環境。在信號傳輸過程中,星載轉發器起著非常關鍵的作用。星載轉發器的靈敏度很高,功率也更大。其主要作用是接收來自地面的電視信號,并對信號進行相應處理,再通過衛星天線將處理后的信號傳輸到地面。在信號轉發過程中,如果有較多的噪音加入,就會導致電視信號質量達不到標準。目前,星載電源主要是硅太陽能電池。這種電池存在一些缺點,就是電池正反兩面不能接收同樣的陽光。如果電池板正向對著太陽,其溫度就較高;如果電池板背面向著太陽,其溫度就較低。天氣狀況對設備的使用效能也會造成很大影響,可能會使星載轉發設備輸出功率不穩定。星載電源還會因太空中多種微粒的干擾而降低輸出功率。這些都是星載系統需要改進的地方。

2數字電視信號的接收系統

2.1接收天線與饋源。數字電視的接收天線主要有拋物面型和橢圓的偏饋型兩種類型。拋物面型天線又分為前饋型天線和后饋型天線。前饋型天線成本費用相對較低,但是折損率較高。隨著HEMT等耗盡型器件的應用,前饋型天線的質量得到很大程度的提高,折損率有所降低,高溫和噪聲情況也得到很大改善。由于接收天線主要在室外工作,其使用壽命受氣候和自然天氣的影響很大。因此,數字電視的接收天線對質量有很高的要求,要有較強的抗風和抗腐蝕性。偏饋型饋源的位置在天線中央稍后。饋源有波紋形、角錐形、圓錐喇叭形等多種形狀,其外面有一層塑料罩,對饋源能起到很好的保護作用。天線和饋源接收信號的效能會對數字電視信號有重要影響。使用中要盡量保持饋源的角度為0,或者接近0,以保證較高的信號接收效率。2.2高頻頭。高頻頭的主要作用是使電視機能夠接收高頻信號及解調出視頻信息。衛星信號的低噪聲放大和變頻處理就是通過高頻頭實現的。高頻頭先將饋源輸出的高頻信號進行放大,然后再將其轉換到950Hz到2140Hz之間的信號,即第一中頻信號。高頻頭不僅能放大視頻信號,而且能處理圖像變形等問題,對保持影像的穩定性起著重要作用。高頻頭主要在室外工作,很容易受到外部空間環境的影響,因此要選擇噪聲低、振動小的高頻頭,以保持高頻頭性能的穩定。高頻頭應該和星載設備轉發的信號頻率處于相同的范圍內。一般來說,Ku波段的頻率大概在10GHz到13GHz之間,C波段的頻率大概在頻率大概在3.7GHz到4.2GHz之間。2.3衛星接收機。數字衛星接收機由調諧器、信道解調解碼、信源解碼、視頻編碼和音頻數模轉換等模塊組成。其功能主要是實現信號的轉換和調試。在調節衛星信號時,一般會選擇以首個中頻信號為主體,完成信號的轉換后再次將信號轉出。調諧器主要由前端調諧電路和后端解調電路組成。前者的功能是負責射頻接收、變頻、濾波、自動增益控制等;后者的功能主要是進行A/D轉換、解調、糾錯解碼等。信道解調解碼的功能主要是糾錯,即通過載波頻率對模擬轉換中出現的各種錯誤進行校對,確保信號傳輸的正確性,提升數字電視的音頻質量。信源解碼指的是將數字信號轉換為模擬信號,使其與信源編碼對應。通過視頻編碼器編碼,可以分析色差信號和亮度信號,進而將視頻信號傳輸出去。數字音頻信號是通過轉換器解碼實現的,數字音頻信號再通過模擬的方式被傳輸到電視上,使用戶能聽到電視的聲音,保證數字電視正常運行。從以上分析來看,我國數字電視信號在發射、傳輸及接收等方面都取得了突破性進展。但是,不可否認,目前我國數字電視仍然存在信號不穩定的問題,很多技術難題需要進一步去攻克。必須加大研究力度,不斷優化科學研究的創新機制,推動我國數字電視信號發送和接收技術的發展,提升數字電視的清晰性和兼容性,更好地為廣大電視觀眾服務。

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作者:勞曉麗 單位:浙江龍游新西帝電子有限公司