第4章 广播电视信号的发射 4.1 广播电视信号的射频发射 4.2 电视的微波中继传输

4.1 广播电视信号的射频发射 目前广播电视信号的传输方式有射频发射（地面广播）、卫星广播和有线电视。 4.1 广播电视信号的射频发射 目前广播电视信号的传输方式有射频发射（地面广播）、卫星广播和有线电视。 地面广播是相对于卫星广播而言的， 地面广播的发射天线常置于广播区域的制高点上， 例如山顶或高楼顶上， 以扩大电视广播的覆盖区域。 图4-1是地面广播示意图， 多台摄像机的全电视信号送到中心控制室进行切换、 编辑和处理。

处理后的彩色全电视信号送到电视图像发射机， 对高频载波进行调幅， 形成调幅信号。 电视的伴音也同时经过话筒变为相应的音频信号， 经过伴音控制台中的增音机放大和处理后， 送到电视伴音发射机， 对高频载波进行调频， 形成伴音的调频信号。 电视图像的调幅信号和电视伴音的调频信号分别进行功率放大后通过双工器， 一起送到电视发射天线， 向外发送带有电视信号的无线电波。 电视机从天线接收到无线电波后解调为全电视信号和伴音信号， 电视信号经处理后在荧光屏上显示图像； 伴音信号经放大后推动扬声器放音。

图 4-1 地面广播示意图

4.1.1 射频电视信号 图像信号和伴音信号频率比较低， 不能直接向远距离传送， 必须将它们分别调制在频率较高的载频上， 然后通过天线发射出去。 图像信号采用调幅方式， 伴音信号采用调频方式， 调制后的图像信号和伴音信号统称为射频电视信号。  1. 负极性调幅 用负极性的图像信号对载频进行调制， 称为负极性调制； 用正极性的图像信号对载频进行调制， 称为正极性调制， 如图4-2所示。

图 4-2 电视信号的调制极性 (a) 负极性图像信号； (b) 正极性图像信号；  (c) 负极性调幅信号； (d) 正极性调幅信号

我国电视标准规定， 图像信号采用负极性调幅。 因为负极性调幅有下列优点：  (1) 节省发射功率 一般图像中亮的部分比暗的部分面积大， 负极性调幅波的平均电平比正极性调幅波的平均电平低， 因此负极性调制的平均功率比正极性调制小。  (2) 干扰不易被察觉 干扰信号通常是以脉冲形式叠加在调幅信号上， 结果调幅波包络电平增高， 负极性调制时干扰信号解调后在屏幕上显示为黑点， 不易被察觉。 

(3) 便于实现自动增益控制 负极性调幅波的同步顶电平就是峰值电平， 便于用作基准电平进行信号的自动增益控制。  我国电视标准规定， 彩色全电视信号的辐射电平： 同步脉冲顶为100%载波峰值， 消隐电平为72.5%～77.5%载波峰值， 峰值白电平为10%～12.5%载波峰值。

2. 残留边带发射 图像信号的最高频率为6 MHz， 调幅波频谱宽度为12 MHz， 如图4-3所示。 频带越宽， 电视设备越复杂， 在固定频段内电视频道数目越少， 所以必须压缩频带宽度。 由于上、 下边带携带的信息相等， 因此可以考虑单边带发送， 但为了便于图像传输， 地面广播采用残留边带发送方式， 即对0～0.75 MHz图像信号采用双边带发送， 0.75～6 MHz图像信号采用单边带发送。

图 4-3 调幅波频谱

在发送端是用残留边带滤波器来实现残留边带提取的， 接收机中的幅频特性必须与之相对应， 接收机是由中频放大器的特殊形状的频率特性曲线来保证图像不失真的。  采用残留边带调制后， 射频电视信号的带宽压缩为8 MHz， 如图4-4所示。 0.75～1.25 MHz是发射机残留边带滤波器的衰减特性所造成的。

图4-4 残留边带信号频谱

3. 伴音调频 电视伴音采用调频制。 调频信号可以用限幅来去掉叠加在调制信号上的干扰， 以获得较高的音质， 伴音采用调频制还可以减小伴音对图像的干扰。 调频波的频谱比较复杂， 频带也宽得多。 伴音调频信号的频带宽度BWFM可用下式近似计算：  BWFM=2（Δfmax+Fmax） （4-1） 式中， Δfmax为最大频偏,Fmax为伴音信号最高频率。 我国电视标准规定， Δfmax=50 kHz, 若Fmax=15 kHz， BWFM=2（50+15）=130 kHz。 

4.1.2 电视频道的划分 我国电视频道在甚高频(VHF)段（47~230MHz）共有12个频道， 在特高频(UHF) 段（470~958MHz）共有56个频道， 如表4-1所示。 

表4-1 我国电视频道表

4.1.3 地面广播电视发射机  广播电视发射机将彩色全电视信号和伴音信号调制在射频载波上， 通过天线以高频电磁波方式传播出去。 电视发射机是由图像发射机和伴音发射机组成的， 称为双通道电视发射机。 电视发射机由图像与伴音共用一部发射机，称为单通道电视发射机。 图4-5是它们的组成原理方框图。 

图 4-5 电视发射机组成原理方框图 (a) 双通道电视发射机； (b) 单通道电视发射机

图 4-5 电视发射机组成原理方框图 (a) 双通道电视发射机； (b) 单通道电视发射机

比较两种组成方框图可以看出， 图像信号均在38 MHz中频进行调幅， 这样有一个较大的优点， 就是发射机工作在任何一个频道， 其前端电路是相同的， 便于生产。  中频调幅器的工作电平较低（mW级）， 对信号的处理与校正比较方便， 所以残留边带滤波和微分增益校正放在中频进行。 不同工作频道的残留边带滤波电路是相同的， 残留边带滤波器引入的群时延误差也在中频进行校正， 可以获得良好的校正效果。

残留边带滤波后电视信号两个边带不对称， 在高频功率放大器中容易引起微分增益失真， 微分增益失真在视频校正比较麻烦， 所以在中频进行校正。  *微分增益失真：在不同亮度电平情况下彩色副载波的增益发生变化，引起彩色饱和度的失真。 伴音信号调制在第二伴音中频6.5 MHz上， 再与38 MHz混频， 能比较方便地获得伴音中频31.5 MHz信号。 

双通道发射机在高频功率放大器之后， 采用双工器来防止图像与伴音信号相互串扰， 由于发射机、 馈线和天线间的良好匹配， 因此能保证高频信号能量高效、 优质传输。 单通道发射机的图像、 伴音中频信号混合后，一起变频、一起功率放大、 一起发射， 故设备较简单。随着大功率线性器件的不断涌现，单通道发射机有逐渐流行的趋势。 我国电视标准规定伴音载频在同一频道中比图像载频高6.5 MHz。 为了保证图像与伴音能有同样的覆盖面积， 图像峰值功率与伴音载频功率之比为5∶1左右， 在单通道发射机中它们的功率比为10∶1。 

4.2 电视的微波中继传输 地面电视广播的覆盖面主要限制在视距范围内，为实现远距离传输，可以采用微波中继的方法。 4.2 电视的微波中继传输 地面电视广播的覆盖面主要限制在视距范围内，为实现远距离传输，可以采用微波中继的方法。 微波中继又称微波接力, 它是在电视广播传送途中,建立许多微波中继(接力)站, 利用微波, 把电视信号一站一站地传送。 在平原地区，通常每隔50km左右设置一个接力站。 微波接力信道由端站、中继站和传输空间组成，如图4-6所示。

端站设置在整个接力线路的两端，是通信线路的起点和终点。端站的任务是将电视台送来的电视信号调制到微波上发射出去，并将收到的微波信号解调出电视信号送往电视态。 端站主要由电视调制解调机、微波收发信机和天线系统组成，如图4-7(a)所示。收发共用同一副抛物面天线，采用不同的频率和不同的极化方法。

中继站的主要作用是放大所传输的电视信号，补偿信号在传输过程中的衰减，同时还要向两个方向转发信号，将收到的信号经过变频、放大等处理再传送到下一个接力站。中继站的配置如图4-7(b)所示。

图4―6 微波接力信道的构成

图 4―7 微波接力站结构 (a)端站 (b)中继站

微波中继有以下优点: ·直射性好。微波的波长非常短,在cm或mm数量级,因此,其直射性能很好。 ·传输信号质量高。微波线路传送的电视信号的质量比用短波或超短波传送的质量要高。这是由于微波的直射性好, 性能稳定,抗干扰能力强,且微波中继线路通常为专用线路。 ·可双向传输。双向传输可以实现中央台和地方台的各种电视节目的双向交流,而不互相影响。 微波中继也存在一些缺点，主要表现在中继站数目多，中间环节多，中继设备复杂，造价昂贵。