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1、第10章电视广播系统,10.1概述,10.1.1电视广播系统的构成（P270）,1、信号源端：制作并播出符合一定标准的电视节目。2、传输部分：将播出的电视节目以可靠的方式经适当的传输通道传送到接收端，传输方式可分为有线方式（电缆、光缆）和无线方式（卫星转发、微波中继、地面超短波覆盖等）。 3、接收端：利用适当的接收设备接收传输通道送来的电视信号，并正确重现出原始的图像及伴音。,3,电视广播系统的基本组成（P270）,4,电视信号的传播方式（P270）,1、定向性传播：从一个地点到另一个地点的传输。如从电视中心到发射台或卫星地面站的传输，实况转播时由现场到电视台的传输等；2、覆盖性传播：由点到面
2、的传输（广播）。如在地面电视广播中，电视信号是以超短波形式沿地面进行传输的，传输时以发射天线为中心向四面八方辐射出去。,5,电视广播系统（P270）,1、地面电视广播：电视信号经调制后，以无线电波形式沿地表进行传输覆盖；2、卫星电视广播：利用地球同步卫星对电视信号进行转发，从而实现长距离的传输和大面积的覆盖； 3、有线电视广播：利用有线网络进行电视信号的传输和分配。,6,10. 1.2电视信号传输方式,电缆传输光缆传输微波传输卫星传输地面超短波传输,7,1、电缆传输同轴电缆的结构（P271）,8,电缆传输（P271）,电缆传输：用同轴电缆传输电视信号。主要特点：1、可用于近距离和远距离的传输。
3、2、衰减特性与所传信号的频率有关，一般要设置相位及幅度均衡电路。3、可采用直接基带传输，或调制后频带传输。4、需注意阻抗匹配问题。,9,各种同轴电缆的外形结构,10,2、光缆传输（P271）,光缆传输：用光缆来传输电视信号，传输介质是光纤。优点：（1）损耗低，传输距离长。光纤的无中继传输距离在20公里以上，因此可实现长距离的信号传输；（2）传输容量大。一根多芯光缆可传输几百套电视节目；（3）传输质量高，没有电磁辐射，也不受其它外界电磁场干扰；（4）体积小，重量轻，使用寿命大大超过电缆。,11,中心管式光缆截面示意图,12,光缆的外形结构,13,3、微波传输（P272）,微波：波长为1米至1毫米
4、或频率为300兆赫至300吉赫范围内的电磁波。特点：1、成本低、工期短、收效快、维护方便，更改线路容易。2、可组成一个大规模微波网络将城市网络连接，也便于现场节目回传。3、直线视距传播，遇到障碍物时，会发生反射、折射、衍射等现象。进行长距传输时，需要采用接力方式，进行多次中继转发。,14,微波天线,15,4、卫星传输（P272）,卫星传输：利用地球同步卫星上的转发器（中继站）进行信号的传输的微波中继传输系统。组成：上行地球站，卫星接收站，卫星测控站，卫星转发器。优点：1、覆盖面积很大；2、电波不会受到障碍物的阻挡，传输质量较高。,16,卫星传输系统,17,5、超短波传输（P273）,超短波传输
5、：利用超短波段（301000MHz）的电磁波来传输广播电视信号。主要用于：1、甚高频VHF （频率 30300 MHz，波长10 1m ）和特高频UHF（频率 3003000 MHz，波长1 0.1m ）地面电视广播。2、声音调频广播。特点：1、需利用地面架高天线进行大功率辐射，以实现远距离的传输或大面积的覆盖。2、天线塔高和发射功率的大小受服务区域的限制。,18,多层蝙蝠翼天线,在VHF频段使用。在水平面内的方向图与单层的基本相同，近似为一个圆。在垂直方向上，方向图与层数有关；层数越多，垂直方向性越尖锐，增益提高，远区场增加。,19,上海东方明珠发射塔,20,10.2 电视调制技术,频带传输
6、：将电视信号进行调制后再送入信道传输。不论是地面开路广播，还是卫星广播或有线电视广播，都要使用频带传输，即在传输之前，需要对电视信号进行调制。,10.2.1残留边带调幅VSB-AM（P273）（Vestigial Side Band-Amplitude Modulation）,残留边带调幅（VSB-AM）：一种将一个双边带调幅信号通过一个滤波器滤掉一部分下边带，形成残留边带信号进行传输的特殊调幅技术。优势：1、可大大节省频带。只传输了上边带和一部分下边带。2、接收端易于实现。接收端可从接收到的残留边带调幅信号中恢复出完整的调制信号。,22,残留边带调幅（P273）,形成过程：调制信号首先经过普
7、通调幅，得到双边带调幅信号，然后再通过一个残留边带滤波器进行滤波，得到残留边带调幅信号。,23,伴音信号的调频,我国规定伴音己调信号的最大频偏为50kHz（调频广播为75kHz）已调伴音信号的带宽B为 B2(fm+fm)2(50+15)130kHz。,24,残留边带调幅后的电视信号频谱,25,射频全电视信号,26,电视发射机主要指标,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
8、50 kHz，预加重时常数为50s。 图像发射机与伴音发射机的功率比：10:l 15:1，,27,10.2.2相移键控PSK（P274）（Phase-Shift Keying）,相移键控PSK：一种载波的相位随调制信号状态不同而改变的数字调制方式。分类：1、二进制PSK（2PSK或BPSK），2、多进制PSK（MPSK）。特点：1、载波的振幅不变，只是相位改变。2、可用星座图描述。星座间的距离越大，信号的抗干扰能力就越强，接收端判决再生时就越不容易出现误码。,28,正交相移键控（QPSK）特点,QPSK是一种调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45，135，225和275。QPSK中每次调制
9、可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。 QPSK是一种二维调制技术，它有同相和正交两个载波，分别对应于星座图上的I和Q坐标。同相载波指载波本身，正交载波指相位旋转90的载波。,29,PSK信号矢量图,在星座图中，星座间的距离越大，信号的抗干扰能力就越强，接收端判决再生时就越不容易出现误码。 抗干扰能力，2PSKQPSK 8PSK,30,10.2.3正交调幅QAM（P276）（Quadrature Amplitude Modulation）,正交调幅QAM（Quadrature Amplitude Mod
10、ulation）：用两个调制信号分别对频率相同、相位正交的两个载波进行调幅，然后将已调信号加在一起进行传输或发射的数字调制技术。,31,正交调幅（QAM）的特点,1、载波的幅度和相位一样被调制。2、既有较高的频带利用率和较好的功率利用率。3、数字输入信号分成两个分离的通道。用符号I和Q代表。4、增加成组组合的比特位数可减少调制信号带宽，但对相同的误比特率要求更高的载噪比。采用前向纠错，一个理想的误比特率可在较低的载噪比时获得。,32,多进制QAM调制,MQAM=x2QAM=2nQAMM：调制状态数、调制符号数、星座图上的星点数X：符号的进制数。n：每次调制（每个符号）所携带的比特数。,33,1
11、6-QAM星座图,34,1001*,1000*,0001*,0000*,1011*,1010*,0011*,0010*,1101*,1100*,0101*,0100*,1111*,1110*,0111*,0110*,45,315,225,135,(16 symbols per quadrant for 64-QAM),270,180,90,0/360,QAM 信号星座图,35,10.2.4正交频分复用OFDM（P276） （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）,正交频分复用OFDM：将调制信号分成多路，对多个在频率上等间隔分布且相互正交的子载波
12、进行调制，然后经频分复用组合在一起的多载波调制方式。应用：地面数字视频广播（DVB-T）和数字音频广播（DAB）。,36,正交频分复用OFDM特点,1、抗多径干扰能力强。符号周期远大于反射波和直射波之间的时间间隔，则由反射波引起的符号间干扰对符号判决的影响就会大为降低。2、载波数量很大。各个载波上的信号频谱是相互重叠的。3、必须保证各个载波在整个符号周期内正交，以保证接收端正确解调。4、条件是各子载波间的最小间隔等于符号周期倒数的整数倍。为了实现最大频谱效率，一般选取最小载波间隔为符号周期的倒数。5、采用快速离散傅立叶变换（FFT）,实现调制和解调。,37,OFDM调制器原理框图,要传送的数据
13、流经过串-并转换后被分裂成K组数据流，分别对相应数目的K个子载波进行调制，调制时可采用QAM或PSK。调制后的各路信号混合在一起，实现频分复用。,38,OFDM频谱,实现正交的条件：各子载波间的最小间隔等于符号周期倒数的整数倍。为了实现最大频谱效率，一般选取最小载波间隔为符号周期的倒数。 频谱特点：虽然各个子载波上的频谱互有重叠，但每个子载波均处于其它子载波的过零点位置，因此不会相互影响。,39,10.3 地面电视广播系统,地面电视广播：利用超短波进行传输、覆盖的一种广播方式。,10.3.1系统构成,在发送端，将电视信号经专用传输线路由电视中心传送到地面发射台，调制到射频后由发射天线以空间电磁
14、波的形式向周围空间辐射；在接收端，空间电磁波经接收天线变成感应电流，并在接收机中进行解调，变成原始的视、音频信号。,41,地面电视广播系统的特点,1、一个频道带宽为8MHz。2、使用超短波频段广播。甚高频波段（VHF）的48223MHz（有12个频道）和特高频波段（UHF）的470960MHz （有56个频道） ，共安排了68个模拟频道。3、模拟电视广播中，图像采用残留边带调幅（VSB-AM），伴音采用调频（FM）。4、数字电视广播中，采用OFDM或8-VSB调制方式。,42,10.3.3数字地面电视广播DVB-T系统发送端原理框图（281）,43,10.4 卫星电视广播系统,卫星电视广播系统
15、：以卫星转发为主要传输方式的广播系统。,1、系统组成（P283）,组成：广播卫星、上行地球站、地球接收站、测控站。广播卫星：在赤道上空的同步轨道上运行的人造卫星，也称静止卫星。,45,卫星电视广播,46,10.5 有线电视广播系统,有线电视 CATV（Cable Television） 用射频电缆、光缆、多路微波或及其组合来传输、分配和交换声音、图像及数据信号的电视系统。,10.5.1、系统构成有线电视系统构成原理框图,48,有线电视系统的组成,1、信号源部分：产生或接入系统所需的信号。包括传统的广播电视节目，多媒体信息和数据等。2、前端：对信号进行变换、交换、复用、调制、混合处理，并将各路处
16、理过的信号转换成一路宽带复合信号送入传输系统。3、传输系统：延续距离、扩大系统覆盖范围。使用的传输媒介可以是射频同轴电缆、光缆、微波或它们的组合，目前使用最多光缆和同轴电缆的混合网（HFC）。4、用户分配网：连接各个终端。通常使用同轴电缆作为传输媒介。5、终端：用户端口。通过机顶盒连接到电视机，收看到数字电视节目；通过电缆调制解调器（Cable Modem）与计算机连接，实现因特网接入、IP电话等信息查询和双向通信业务。,49,现代有线电视系统组成框图,50,我国现有主要的CATV系统,上限频率标准频道 增补频道可传套数(TV) 300MHzDS-6DS-12 Z-1Z-16 23 450MH
17、zDS-6DS-12 Z-1Z-35 42 550MHzDS-6DS-22 Z-1Z-37 54 750MHzDS-6DS-42 Z-1Z-42 79 862MHzDS-6DS-56 Z-1Z-42 93,51,频率规划图,52,565M：数据上行，87108M：调频（FM）、数据广播业务111223M：A频段223 463M ：B频段，又分为B1、B2两个频段，463 470M ：未用470566M：C频段，又分为C1、C2两个频段566862M：D频段862 958M ：E频段，待定,fMHz,有线数字电视下行频道的五个频段,53,2、数字前端基本构成,54,10.5.3传输与分配网络（P
18、293）,1、光缆传输：通过光发射机将高频电信号转换到红外光波段，使其沿光导纤维传输，到接收端再通过光接收机把红外波段的光变回到高频电信号。2、微波传输：把电信号的频率变换或调制到微波波段，定向或全方位向服务区发射。3、电缆传输：最简单的一种传输方式。现在一般只在一些较小的系统或在靠近用户分配网的传输部分使用。,55,HFC网的构成原理框图（P294）,56,思考问题,简述电视广播系统的构成及各部分的主要作用。电视信号的传输方式主要有那些，他们各自的特点是怎么样的？相移键控（PSK）调制的特点是什么？正交调幅（QAM）的特点是什么？什么是残留边带调幅？它有何优势？卫星电视广播系统一般由哪几部分构成？各部分的主要功能是什么？有线电视系统一般由哪几部分构成？,57,
