数字电视信号发射与接收技术探索

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摘要：社会经济的不断发展使人们的娱乐休闲方式越来越丰富多样。信息技术的发展促进了数字电视的发展。数字电视给广大观众提供了更为丰富、高质量的视听内容。但是，受各种条件的限制，目前数字电视还存在一些问题，不能满足人们对数字信号的高质量要求。本文主要从数字电视信号的发射、传输及接收等方面就如何提高数字电视信号的质量进行了探讨。

关键词：数字电视；发射技术；接收技术

科学技术的发展促进了数字电视信号的质量不断提高，人们能够更为便捷地收看到高质量的电视节目。但是，受一些技术因素的影响，人们在收看数字电视节目时经常会遇到一些问题，比如有时候信号会不稳定，出现信号突然中断的情况，有时候电视画面会不够清晰。为了保证人们收看到更加高质量的电视节目，必须不断提高电视信号的发射、传输及接收技术，提升数字电视信号的传输效能。

1数字电视信号的发射技术

1.1上行发射站。上行发射站在信号收发系统中起着重要作用。数字电视信号的收发是通过卫星电视传输系统实现的，比传统的电视信号收发系统要复杂得多。数字电视信号的发射就是由地面上行发射站向同步卫星发射信号，主要有单载波和多载波两种发射方式。单载波形式是指用一个载波的调频技术对一个固定频段内的视频数据进行转化。视频、音频数据本身没有发射功能，在传输出去之前要通过复用器进行数据转换。数据经过层层转换之后才能进行传送。在单载波发射中，数据的转换是通过单路复用器实现的。这种发射模式的优点是节目的所有目标可在星上的不同位置实现。多载波发射是针对多个项目进行数据处理，多载波发射器也是在上行发射站进行信号传递的。在多载波发射模式中，在进入复用设备之前，不同的音频和视频信号要先通过视频编码器和音频编码器进行压缩编码。复用器包括节目复用器和传输复用器，两者在电视信号传输系统中是必不可少的。节目复用器在上行发射系统中起着重要作用，主要是按照一定标准将音频流、视频流和节目描述信息转化为节目传输流。传输流在被传送到信道设备之前，要先统一不同来源的传输流。将不同的传输流进行合成统一的设备就是传输复用器。如果传输过程中出现误差，可以通过PEC进行检查纠正。在这种发射方式中，不同的节目上行到星载设备上的位置必须要一致。单载波发射和多载波发射最大的不同在于信号转换的过程及形式。这两种发射方式在实际应用中都起着非常重要的作用，可以使原有的节目信号得到优化，功能单元和实现结构是相同的。节目复用器在单载波发射和多载波发射中都必不可少。在节目信号发射过程中，复用器居于核心地位。不同型号的复用器复用方向是不同的，其水准也有很大差别。在选择复用器的时候要以节目数据码码流情况来选择，使其规格和标准与节目数据码流相适应，从而保证数据信号的发射质量。多载波技术目前还存在很多问题需要克服，如这种发射需要的设备较多、上行地点必须统一，等等。而且，在信号传输过程中，为了达到发射标准，信号形式要进行多次转换。必须强化对多载波发射技术的研发力度，逐步解决多载波发射技术在实际应用中出现的一些问题，使多载波技术得到更为广泛的应用，推动我国信息技术不断发展。单载波发射在技术上没有那么高的要求，信号数据不需要那么多的转化层级，只要对节目数据进行编码，就可以进入复用器中完成发射。但是，单载波一次只能发送一套节目数据。1.2星载系统。星载转发系统是数字信号发射系统的重要组成部分，对保障数字信号的传输质量起着重要作用。星载转发系统包括星载天线、星载转发器、星载电源等，结构相当复杂，而且非常庞大。为了提高数字电视信号传输质量，必须要不断对星载系统进行优化。首先，要适当控制星载设备的体积和质量。星载设备如果质量和体积太大，会影响信号传输的质量。因此，要通过技术革新更严格地控制星载设备的质量和体积，确保其在标准范围之内。其次，优化星载系统各部分的性能，不断提升信号转发的效率。星载天线、星载转发器、星载电源共同控制着数字信号的传输，每一个设备都起着关键作用。在信号收发过程中，星载收发天线的稳定性会受到很多因素的影响。信号收发质量受周边环境和天线自身重量的影响较大。为了提高信号收发质量，必须提高星载收发天线的性能。而且，为了节省空间并保证较小的体积，一般而言，收发信号只需要一副天线就可以了。这对收发天线的性能提出了更高的要求。天线的性能必须稳定而可靠，能够较好地适应外部环境。在信号传输过程中，星载转发器起着非常关键的作用。星载转发器的灵敏度很高，功率也更大。其主要作用是接收来自地面的电视信号，并对信号进行相应处理，再通过卫星天线将处理后的信号传输到地面。在信号转发过程中，如果有较多的噪音加入，就会导致电视信号质量达不到标准。目前，星载电源主要是硅太阳能电池。这种电池存在一些缺点，就是电池正反两面不能接收同样的阳光。如果电池板正向对着太阳，其温度就较高；如果电池板背面向着太阳，其温度就较低。天气状况对设备的使用效能也会造成很大影响，可能会使星载转发设备输出功率不稳定。星载电源还会因太空中多种微粒的干扰而降低输出功率。这些都是星载系统需要改进的地方。

2数字电视信号的接收系统

2.1接收天线与馈源。数字电视的接收天线主要有抛物面型和椭圆的偏馈型两种类型。抛物面型天线又分为前馈型天线和后馈型天线。前馈型天线成本费用相对较低，但是折损率较高。随着HEMT等耗尽型器件的应用，前馈型天线的质量得到很大程度的提高，折损率有所降低，高温和噪声情况也得到很大改善。由于接收天线主要在室外工作，其使用寿命受气候和自然天气的影响很大。因此，数字电视的接收天线对质量有很高的要求，要有较强的抗风和抗腐蚀性。偏馈型馈源的位置在天线中央稍后。馈源有波纹形、角锥形、圆锥喇叭形等多种形状，其外面有一层塑料罩，对馈源能起到很好的保护作用。天线和馈源接收信号的效能会对数字电视信号有重要影响。使用中要尽量保持馈源的角度为0，或者接近0，以保证较高的信号接收效率。2.2高频头。高频头的主要作用是使电视机能够接收高频信号及解调出视频信息。卫星信号的低噪声放大和变频处理就是通过高频头实现的。高频头先将馈源输出的高频信号进行放大，然后再将其转换到950Hz到2140Hz之间的信号，即第一中频信号。高频头不仅能放大视频信号，而且能处理图像变形等问题，对保持影像的稳定性起着重要作用。高频头主要在室外工作，很容易受到外部空间环境的影响，因此要选择噪声低、振动小的高频头，以保持高频头性能的稳定。高频头应该和星载设备转发的信号频率处于相同的范围内。一般来说，Ku波段的频率大概在10GHz到13GHz之间，C波段的频率大概在频率大概在3.7GHz到4.2GHz之间。2.3卫星接收机。数字卫星接收机由调谐器、信道解调解码、信源解码、视频编码和音频数模转换等模块组成。其功能主要是实现信号的转换和调试。在调节卫星信号时，一般会选择以首个中频信号为主体，完成信号的转换后再次将信号转出。调谐器主要由前端调谐电路和后端解调电路组成。前者的功能是负责射频接收、变频、滤波、自动增益控制等；后者的功能主要是进行A/D转换、解调、纠错解码等。信道解调解码的功能主要是纠错，即通过载波频率对模拟转换中出现的各种错误进行校对，确保信号传输的正确性，提升数字电视的音频质量。信源解码指的是将数字信号转换为模拟信号，使其与信源编码对应。通过视频编码器编码，可以分析色差信号和亮度信号，进而将视频信号传输出去。数字音频信号是通过转换器解码实现的，数字音频信号再通过模拟的方式被传输到电视上，使用户能听到电视的声音，保证数字电视正常运行。从以上分析来看，我国数字电视信号在发射、传输及接收等方面都取得了突破性进展。但是，不可否认，目前我国数字电视仍然存在信号不稳定的问题，很多技术难题需要进一步去攻克。必须加大研究力度，不断优化科学研究的创新机制，推动我国数字电视信号发送和接收技术的发展，提升数字电视的清晰性和兼容性，更好地为广大电视观众服务。

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作者:劳晓丽 单位:浙江龙游新西帝电子有限公司