excerpted from http://courseware.ecnudec.com/zsb/zjx/zjx09/zjx093/zjx09307/zjx093070.HTM et al.
射频电视信号的形成及频道的划分
0.调制基本知识
在模拟调制过程中已调波的频谱中除了载波分量外在载波频率两旁还各有一个频带,因调制而产生的各频率分量就落在这两个频带之内。这两个频带统称为边频带或边带。位于比载波频率高的一侧的边频带,称为上边带。位于比载波频率低的一侧的边频带,称为下边带。在单边带通信中可用滤波法、相移法或相移滤波法取得调幅波中一个边带,这种调制方法称为单边带调制(SSB)。单边带调制常用于有线载波电话和短波无线电多路通信。在同步通信中可用平衡调制器实现抑制载波的双边带调制(DSB-SC)。在数字通信中为了提高频带利用率而采用残留边带调制(VSB),即传输一个边带(在邻近载波的部分也受到一些衰减)和另一个边带的残留部分。在解调时可以互相补偿而得到完整的基带。
1.地面广播电视系统射频全电视信号的形成
使用频段。视频图像电视信号具有6MHz的带宽,因此,地面广播电视系统使用的频段应选在超短波范围,米波和分米波。我国规定广播电视系统选用的频段:
在地面广播电视系统中,图像信号的调制采用残留边带(VSB)调幅,伴音信号采用调频方式,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。
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20 dB。
残留边带方式的优点:已调信号的频带较窄;滤波器比单边带(SSB)滤波器易实现;易解调(峰值包络检波器即可)。
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(Δfm+fm)=2(50+15)=130kHz。
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,图中fp是图像载波,fs是伴音载波。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、566~606MHz的部分供调频广播和无线电通信使用(调频广播使用88~108 MHz,其中88~92 MHz频带内可以安排电视频道)。在开路电视系统中不安排电视频道,但在有线电视中常设置有增补频道以增加频道数量。
2. 卫星广播电视射频全电视信号的形成
卫星电视是指用通信广播卫星转发器传送电视信号,供覆盖区内的广大用户接收观看,它包含卫星电视信号的取得、存储、传输、接收再现的全过程。卫星电视覆盖范围大,信号传输质量高,传输频带宽,容量大,费用省,效益高,无距离限制等特点。
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(下行频率3.7G~4.2G)和Ku波段(下行频率11.7~12.2G)。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。
电视发射天线
电视发射天线,根据频段的不同,主要分为VHF天线和UHF天线两大类。
在VHF频段,蝙蝠翼天线是一种被广泛采用的天线,可以较好地满足对电视发射天线的要求。蝙蝠翼天线属于旋转场型天线。
在实际中,常常使用多层蝙蝠翼天线。多层蝙蝠翼天线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。
在UHF频段,广泛采用的发射天线是带反射板的四偶极子天线及其改进型双环天线,它们具有增益高、频带宽等特点,但造价较高。
电视信号属于超短波段,频率高,波长短,传播方式主要为空间波传播,沿直线方向传播到直接可见的地方,即视距传播。
电视信号经地面或遇到障碍物(如大建筑物等)会产生反射,直射信号和反射信号在接收天线上相互干扰,形成多径传播。多径传播的结果表现为重影(右重影)。
电视差转是电视差频转播的简称,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。
卫星广播电视信号的接收
接收天线一股都采用抛物面天线。抛物面天线的增益高、方向性强,在抛物面焦点上接收的信号最强;。它通常用整体成型铝合金材料制成。对于C波段,天线直径要求不小于1.3m。
室外单元主要是一个高频头。为减小噪声,高频头应尽量靠近天线馈源,且与之直接相连;为降低传输损耗,一般采用降频传送方式,即把微波信号降为中频信号,再用电缆传输。因此,室外单元一般由高频低噪声放大器、下变频器(含本振)和中放(或前置中放)组成。
室内单元是卫星电视接收机的控制中心和信号处理设备。其主要作用是从室外单元送来的信号中选取所需要的某频道信号,并将其解调成图像信号和伴音信号送至监视器;或者再把图像信号和伴音信号调制到地面电视广播的某频道上,送至普通电视接收机。此外,室内单元还向室外单元馈送直流电压和控制电压。
根据室内单元是否有变频器,把卫星电视接收机分为一次变频型和两次变频型。一次变频只能接收一个频道。二次变频保持室外单元的本振不变,改变第二本振即可实现频道选择,且一个室外单元可给多个室内单元提供信号。同时,为实现自动频率控制和抑制镜频干扰带来了方便。因此目前大多采用二次变频。
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