模拟地面电视范文

模拟地面电视范文（精选7篇）

模拟地面电视 第1篇

1 模拟电视发射机数字化传输改革的可操作性

目前,在我国多数地区电视发射机仍采用的是传统的模拟信号形式,本着经济的原则和科学技术的限制,对模拟电视发射机的数字化传输改造,既符合当今社会节约的口号又满足社会的需求。数字电视信号传输所需要的发射机要求有:有极高功率增益的功率放大元件、线性度精度等都应符合特定的要求。我们要本着这样的原则对数字电视发射机进行改造,使其充分满足数字电视信号传输的基本要求。目前,通常使用的模拟电视发射机为单通道发射机以及双通道发射机,对于单通道发射机的数字化信号传输改造是相对简单的。由于数字电视中的视频信号、音频信号都是MPEG格式编码压制的,和其他信号实现复合后再占一个传输通道就可以实现传输,只需要将单通道发射机内部的激励器换做数字电视发射机的激励器就可以了;而双通道发射机的数字化信号传输改造则显得困难些,除了需要更换激励器以外,还需要将模拟发射机的功率放大器由双通道变为单通道,进而可以适应数字电视信号传输所用的一个通道的形式。总之,将模拟电视发射机进行数字化信号传输的改造,可以节约大量的资金支出并且不受科学技术的限制。

2 实现模拟电视发射机数字电视信号地面传输改造的具体操作

2.1 制定合理的改造方案

任何一项工作的实施,都需要一定方案计划的支持,模拟电视发射机的数字信号传输改造也一样,首先要制定对单通道发射机以及双通道发射机的具体改造方案,就单通道发射机来说,除了换个数字电视发射机的激励器之外,还需要对信号编码器以及信号压制单元等原件进行合理地改造,以此来完成对数字电视信号传输化的改造;对双通道发射机也是一样,除了改变激励器、功率放大器以外,也需要对信号编码器等进行改造。具体操作方案可分为:(1)电视信号的数字化改造,这一过程可以通过数字编码器来完成;(2)发射机激励器的数字化改造,要将模拟电视发射机的激励器都换做数字化的激励器;(3)功率放大器的改造,对功率放大器内部的静态电流、电压等数值都进行合适地调整,以符合数字电视传输所需的放大功率值;(4)其他参数的调整,对模拟电视发射机中的滤波器、监视部分等进行数字化的改造,以符合数字电视地面传输的需求。

2.2 信号传输通道的改造

在模拟电视发射机中,视频信号的输入有两种幅度,它们输入视频信号时有着平等的权利,通过中央控制处理器进行信号的输入,保证信号输入以后的幅度差。但是,数字电视信号对这两个视频信号的输入有着更高的要求,既要保证输入的幅度差,又要保证将信号转换成数字信号以后仍然是AC耦合方式。就音频传输通道来说,音频输入信号的频率应该不超于15kHz,输入电平应该低于4dB,假如音频输入信号的电平太高,就会在转换器中被限制。因此,为了防止其被限制,我们应该控制其输入电平。

2.3 信号编码器的改造

信号编码器主要是对电视信号发射机中的视频信号以及音频信号进行编码的,常见的有ATV/DTV这两种,它们的作用都是将视频信号、音频信号编码压制成为标准格式的信号。但是,模拟电视发射机的信号编码器和数字电视发射机的不同,因此要对信号编码器做出相应地改造。

3 结语

随着时间的发展,我国数字电视技术得到了一定的发展进步,模拟电视也仍然大范围地存在着,为了尽可能减少经济的浪费,我们应该事先对模拟电视发射机的数字电视地面进行传输改造,这将是一项有着重要意义的研究课题,对我国数字电视技术的发展有着巨大的推动作用,同时节约成本,符合可持续发展战略的要求。

摘要：随着社会经济水平的不断提高,我国数字模拟技术得到了飞速发展,就电视行业的发展来看,数字电视日益取代了模拟电视,模拟电视发射机的使用如何适应数字地面传输技术是当今时代一项困难的研究课题。本篇文章主要分析这一技术的具体实施策略,就信号输入通道以及编码器这两个关键技术制定其具体实施方案,这对提高我国模拟电视发射机适应数字电视地面传输技术的发展有重要的作用。

关键词：模拟电视,发射机,数字电视,地面传输技术

参考文献

[1]赫健,段雪峰.模拟电视发射机适应数字电视地面传输的技术应用[J].中国传媒科技,2012(14).

模拟地面电视 第2篇

我国的广播电视正处于模数同播阶段,对频率资源将会在一定阶段内存在膨胀性需求,有效规划和利用好有限的频率资源具有十分重要的意义。长期以来,在模拟地面电视频道规划分析的过程中,除须排除存在干扰的同频外,同时要求“同一发射台内要避免同频、邻频、镜象、本振等有害干扰,并尽可能避开中频差拍干扰”对于镜象干扰的情况。如果n频道为欲收信号,那么对之产生镜像干扰的频道将是n+8和n+9频道[1],这就造成了许多电视频道受到镜像干扰的限制,从而无法得到充分利用。

近年来,已经有部分广播电视部门针对镜像干扰(相隔8个频道)问题做出了探索,并收到了良好的效果[2]。2010年10月河北省广播电影电视局科技处、技术中心监测台、834发射台、河北电视台农民频道的技术人员对相隔9个频道的镜像干扰问题,做了相关技术试验和实地收测,得到了大量的试验收测数据。笔者结合这些数据,对镜频干扰的原理和镜像干扰频道的确定方法进行系统论述。

1 镜频干扰产生原理

镜像频率干扰是超外差接收机特有的现象,设信号频率为fs,振荡频率为fc,中频fid=fc-fs,在比fs高两个中频处就有一个频率fm,它就像是以fc为镜子站在fs处看到的镜像,所以称像频。镜像频率如果位于输入回路的通频带内,通过外差的变频作用就会把像频位置以及附近的电台信号搬移到中频带内,对接收信号形成干扰。如果像频位置及其附近处无信号,那么就只是增加了一点噪声,降低了信噪比;如果像频处恰好有一个电台信号,那么该信号就会和接收信号差拍形成啸叫,较强的像频则喧宾夺主,抑制掉输入信号;如果电台信号不在像频处,而是在像频附近,则会形成混台,产生偏调失真。

目前,模拟电视接收机都是超外差式,在将接收到的射频信号进行高频放大以后,用一个本机振荡器产生高频振荡信号与之进行混频,得出一个中频信号。由于本振频率高于射频信号频率,所以得出的中频信号的残留边带幅频特性相对于原来的高频信号残留边带幅频特性呈镜像对称[3],如图1所示(假设接收的是第4频道)。按照我国的规定,模拟电视图像中频频率为38 MHz,音频中频频率为31.5 MHz,中频频带为31.25～39.25 MHz。所以,不论射频载频是多少,混频后得到的中频频率是恒定的。

高于接收机本振频率的非欲收图像、伴音载频信号与接收机本振频率信号混频后,进入接收机中频范围内的频率信号会造成镜频干扰。而所需射频保护率是由交叠频率需要的射频保护率减去接收机镜象抑制比决定的。

2 相隔9个频道镜像干扰分析

当模拟电视机接收到相隔9个频道的两路电视信号时,由于高频道电视信号与低频道电视信号的本振信号混频,将对低频信号产生镜像干扰。为了更好地对相隔9个频道的镜像干扰进行分析,下面以电视DS-43频道干扰电视DS-34频道接收为例进行说明。

电视DS-34频道频带为678～686 MHz,图像载波频率为679.25 MHz,音频载波频率为685.75 MHz,接收本振频率为717.25 MHz,如图2所示。

电视DS-43频道频带为750～758 MHz,图像载波频率为751.25 MHz,音频载波频率为757.75 MHz,如图3所示。

电视DS-43频道与DS-34频道接收本振频率717.25 MHz混频后,结果得到32.75～40.75 MHz,而32.75～40.75 MHz落在电视接收机的中频频带内,成为镜像干扰信号,如图4所示。模拟电视能量一般集中在图像(38 MHz)和音频(31.5 MHz)两个点上,即43频道高能量干扰的位置正好落在34主要频段内,有6.5 MHz(32.75 ～39.25 MHz)重叠区。干扰频道图像主能量全部落在被干扰频道图像区,干扰现象明显。所以,为避免镜像干扰的产生,国际电联ITU-R BT.655-7建议书[4]中对模拟电视之间镜像干扰情况进行了界定。

3 实验过程与结果分析

通过理论分析,可以看出:电视相隔9个频道镜像干扰现象明显,主要为图像载频受到镜像干扰。但是,受干扰的程度、干扰图像的主观评价以及干扰的表现,在相关资料中并没有提及。针对上述问题,2010年10月河北广电局科技处、技术中心监测台、834发射台、河北电视台农民频道的技术人员,做了相关技术试验和实地收测。

3.1 实验条件

为更好地对镜像干扰进行研究,本文并未采取实验室的试验方法,而是采用了实际搭建实验平台,直接进行实地收测的方式。实验发射台选择在省局直属834台白石山发射机房,实验频道分别为:DS-34频道播出河北卫视节目,DS-43频道播出河北农民频道节目。详细的技术参数如下:

1) DS-34频道,播出节目:河北卫视;发射功率:1 kW;发射机生产厂家:北京吉兆;天线形式:缝隙天线、垂直极化;天线增益:15 dB;天线静高:1 875 m。

2) DS-43频道,播出节目:河北农民;发射功率:1 kW;发射机生产厂家:北京吉兆;天线形式:四层四面的面包天线、垂直极化;天线增益:10.5 dB;天线静高:1 870 m。

收测及接收设备:德力DS1283(B)电视场强频谱仪,德力9000E接收天线。为更好地对接收图像进行保存分析,实验使用DELL Latitude D510笔记本作为微机平台,接收卡使用GENIATECH的CARD-TV电视调频接收卡对收测图像进行保存。

收测形式:采用室外定点收测,测试地区为保定部分地区。同时,为保证测试的代表性,测试小组进入普通用户家中,对不同品牌的电视接收机接收情况进行了统计。

3.2 收测数据

本文从若干收测数据中,选择了3组具有代表性的数据进行介绍。

地点一收测场强相差3.6 dB,图像如图5所示,可以看出DS-43频道(河北农民)图像清晰,效果较好;DS-34频道(河北卫视)由于受到镜像干扰,图像出现横向的波纹,声音效果较好。

地点二收测场强相差0.9 dB,图像如图6所示,可以看出DS-43频道(河北农民)图像清晰,效果较好;DS-34频道(河北卫视)图像清晰,效果较好。

地点三收测场强相差3.3 dB,图像如图7所示,可以看出DS-43频道(河北农民)图像有噪点,不清晰; DS-34频道(河北卫视)由于受到镜像干扰,图像出现横向的波纹,波纹比地点一收测略少,声音效果较好。

为了进一步了解电视相隔9个频道镜像干扰的表现,将其中一幅画面进行了放大,如图8所示。从中可以看出镜像干扰主要表现为横向的波纹,随着干扰强度的增加,波纹则会加深加密。

3.3 结果分析

将上述实验收测数据进行总结如表1所示。

当43频道场强与34频道场强差低于2 dB时,干扰现象轻微,主观视觉评价优良;当43频道场强与34频道场强差高于2 dB时,出现干扰现象,主观视觉可以察觉到干扰网纹的存在,干扰现象随场强差的增大愈加明显,成正比。无线电波的空间传输随意性较强,无法做到两频道在大部分范围内场强差小于2 dB,收测数据表明电视相隔9个频道的镜像干扰存在,影响大部分用户的收看效果,伴音收听效果良好。

国际电联ITU-R BT.655-7建议书TABLE10所示n+9频道镜像稳定干扰的射频保护率为11 dB(34频道为预收频道),这与我们的实验数据存在不同。但实验数据为同行进行类似试验提供了参考,希望能在今后的试验中对存在的偏差进行系统详细的解释。

4 结论及研究展望

通过理论和实验数据的综合分析得出:在模拟地面电视规划中相隔9个频道镜像干扰的问题仍然存在,但实验数据与国际电联ITU-R BT.655-7建议书中对模拟电视之间镜像干扰保护率的界定存在不同,这就需要对有关频道继续进行试验。实验数据说明现阶段必须遵守n+9频道的镜像干扰限制[5]。

随着地面数字电视频道的增加,对于数字电视频道镜像干扰的问题将成为今后研究的重点。由于数字和模拟电视调制方式上的差别,其镜像干扰频道的确定方法根据干扰源数字和模拟频道的不同而有所差别[6]。特别是数字电视信号对模拟地面电视信号的镜频干扰,将在未来的工作中加以重点研究。

摘要：针对模拟地面电视规划中相隔9个频道镜像干扰的确定,进行试验与实际收测。从模拟电视的调制原理入手,结合实测数据,分析镜频干扰的原理和镜像干扰频道的确定方法,并对国际电联ITU-R BT.655-7建议书中确定的镜像频道作出解释。

关键词：模拟地面电视,频道规划,镜像干扰,UHF

参考文献

[1]何大中.系统与覆盖网[M].北京:国防工业出版社,1990.

[2]杨立新.镜像干扰问题的相关技术实验[J].广播与电视技术,2011(3):132-134.

[3]夏治平,刘晓蓉.数模同播规划中镜像干扰频道的确定[J].广播电视信息,2006(6):45-46.

[4]ITU-R BT.655-7-2004,Radio-frequency protection ratios for AM vestig-ial sideband terrestrial television systems interfered with by unwanted an-alogue vision signals and their associated sound signals[S].2004:10-15.

[5]Planning methods for terrestrial television in VHF/UHF bands[C]//CCIR XVIth Plenary Assembly:Vo1.X1,Part1.1986:281-300.

模拟地面电视 第3篇

当前我国数字电视地面广播正处在高速发展时期,模拟电视地面广播还要持续一段时期,两者并存。为了充分利用频率资源,增加节目数量,扩大有效覆盖范围,同一地区或同一台站使用同频、邻频广播已成为现实,虽然采用了电视载频精密偏置、GPS同步、DSP、DDS等新技术,但相应的DMB-T,PAL/D制系统的保护率国家标准尚未正式颁布,作为发射机研制企业,经常遇到电视台用户提出的“干扰”问题,解决需要多方统筹规划。吉兆就电视发射机系统加或不加陷波器、带通滤波器、电视传输的邻频保护率范围做了定量和定性的试验。

2 测试介绍

2.1 测试目的

1)确认不干扰邻频播DTV(数字电视)是否一定要加数字带通滤波器;

2)ATV(模拟电视)与ATV,ATV与DTV,DTV与DTV邻频干扰保护率及图像、伴音的主观评价;

3)数字电视发射机与模拟电视发射机邻频同点播出。

2.2 测试项目

1)ATV对ATV模拟对模拟邻频保护率;

2)ATV对ATV模拟对模拟同频保护率;

3)ATV对DTV模拟对数字邻频保护率;

4)DTV对ATV数字对模拟邻频保护率;

5)DTV对DTV数字对数字保护率。

2.3 主要测试设备

TS码流卡、PC机;3DC22A DMB-T数字电视激励器0.2~2 W(RMS)功率可连续调整;DVD信号发生器;GME1111电视载频精密偏置激励器,0~3 W(峰值)功率可连续调整;TS-0-60 dB-1G同轴型步进衰减器,步进量1 dB;TL-3100T/DMB制式机顶盒;电视接收机;HP8560E频谱仪。

2.4 测试方法

1)全电视波形发生器改变各种波形观察同频、邻频干扰,判断传输通道与调制波形载频间干扰的关系;

2)将ATV的伴音载频关掉,观测视频调制频谱对DTV干扰,改变图像与伴音功率比等;

3)ATV的主要邻频(系指幅度较高成分)对DTV的影响,ATV载频精密偏置的变化量,对改善保护率的影响;

4)干扰源或被干扰源频道加带通滤波器或陷波器(ATV),增加或减小干扰源电平定量变化,此时主观评估图像质量与保护率关系。

2.5 测试设备流程

测试设备流程如图1所示。

2.6 测试步骤

模拟对模拟干扰,将47CH作为干扰源,接收模拟46CH。46CH除有自身频道信号同时也有47CH各项内容,图像与伴音功率比为10∶1。当邻频道内无用发射频率为-2.07,-4.43,-6.5,8.86,10.93,13 MHz时,47CH电平为-44,-45,-29.3,-50.5,-44.5,-39 d B,46CH电平为-45,-47,-31.8,-54,-48.5,-43 d B。

测试电平P46CH/P47CH=-3 dB时,干扰严重,不可接受。干扰源47CH加陷波器,用双腔陷波,使47CH-6.5 MHz电平衰减-19 dB(总衰减量-6.5 MHz,-48.3 dB);47CH+13MHz陷波衰减-18 dB双腔陷波(总衰减量+13 MHz-57 dB)。改善-4 dB,此时47CH有轻微干扰,图像质量可以接受。干扰源47CH加六腔带通滤波器改善6 dB,六腔带通47CH插损0.5 dB,阻带衰减为-32 dB,此时效果更好。图像屏幕干扰条纹现象:从左向右斜条。原因为47CH的fv(图像载频)-6.5 MHz干扰46CH各项载频(776.75 MHz-775.25 MHz=1.5 MHz)。

下邻频干扰上邻频。46CH为干扰源,47CH为接收频道,电平及各参数同上。46CH的上邻频fv-46CH+13 MHz(788.25 MHz)与47CH图像载频差拍干扰47CH的伴音。47CH载频783.25 MHz。两者差频5 MHz落在47CH通带内。采取措施:断开46CH伴音载频,干扰明显消失。改变46CH激励器的输出电平-12 dB,-9 dB,-7 dB;46CH加六腔带通滤波器干扰改善不明显;加陷波器将+13MHz衰减为-45 dB,干扰消失。

模拟干扰数字(ATV对DTV)。电平:模拟46CH(3.83 dBm),图像载频峰功率(干扰源)数字47CH电平(-27 dBm)有效值功率PRMS。保护率PDTV/PATV=-27 dBm-3.83 dBm=-30.83 dBm采取措施:模拟46CH加六腔带通滤波器改善6 d B。干扰减弱;当ATV的fv-6.5 MHz信号电平高出DTV电平-5 dB时,DTV图像出现马赛克。

数字干扰模拟(DTV对ATV)。电平参数:数字45CH输出功率有效值为2 W;模拟46CH输出功率为3 W(峰值),PATV/PDTV=-9 dB。干扰现象:对ATV有噪点干扰如星点状密密麻麻。干扰大小与调制方式(QPSK,QAM,…)、码率等有关。

3 测试结果

通过上述测试获得DMB-T和PAL/D系统的保护率,如表1所示。

浅析地面数字电视 第4篇

“数字电视”的含义并不是指我们一般人家中的电视机,而是指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程是:由电视台送出的图像及声音信号,经数字压缩和数字调制后,形成数字电视信号,经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送,由数字电视接收后,通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。地面数字电视是数字电视技术的一种,指用地面广播传播方式传输数字电视信号的一种电视系统。这里说的“地面”和我们一般的理解不一样,“地面数字电视”和我们脚底下的这个“地面”没有任何关系。“地面数字电视”的电视信号是通过电视塔向空中发射,再由用户以天线的方式接收下来的,即通过接受电视塔发出的地面数字电视信号收看电视节目。对于电视机方面,需要具备地面数字电视信号接收能力,如果是老式模拟电视,也可以通过专用的机顶盒接收,然后转换成模拟信号连接到电视机上。

2地面数字电视的传输系统

当前,地面数字电视的国际标准主要有3个:欧洲DVB组织提出的以COFDM为核心技术的DVB-T标准;美国大联盟组织提出的以8VSB为核心技术的ATSC:标准;日本提出的以BST-OFDM为核心技术的ISDB-T标准;中国的地面数字电视采用的是国家标准((B20600-2006)。

我国的科研工作者在数字电视广播标准的研究方面作了大量的工作,提出了多套方案,其中以上海交通大学提出的高级数字电视广播ADTB系统传输方案和清华大学电子工程系提出的地面数字多媒体/电视广播传输系统([3MB-T)较为成熟,在实际的地面数字电视广播系统中都有所试用。

(1)上海交通大学的ADTB-数字电视地面传输方案

ADTB是一种“单载波”方案,其采用偏置正交幅度调制(OffsetQuadrate Am-plitude Modulation OQAM)采用4位或16位及32位OQAM变调方式,并在其中融人了独特的平均化技术,使用8M Hz带宽,拥有SMbit/s、IOMbitls、20MBit/s3种传输模式。ADTB方案的工作过程大致为:各种数据码流进人数据缓冲器,经过扰码、外编码(RS编码)、交织、内编码后,经过同步信号插入、导频插入、OQAM调制后形成基带信号,再经上变频为射频信号。

其主要的技术组成和特点包括:有效的数据结构——满足灵活的综合数字业务和抗干扰要求;双导频辅助同步技术——稳健的上下导频辅助同步系统,载波恢复和时钟恢复更稳健、可靠;采用级联的交织内外码信道编解码技术,由于采用单载波调制技术,信号的峰均比低,载噪比门限低,有利于频谱规划,做到更好的信号覆盖,对抗相位噪声的能力强,跟踪快速变化信道的能力强;强大的对抗信道衰落的均衡技术——多经和前、后向回波;更多高效的接收处理技术——普通高频头复杂的数字信号处理;大容量移动接收——移动条件下最高速率可达12Mbit/s。

(2)清华大学DMB-T数字电视地面传输方案,采用了PN序列填充的时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)多载波调制技术,有机地将信号在时域和频域的传输结合起来,控制信号以便进行同步。在频域传送有效载荷,在时域通过扩频技术传送信道估计,实现快速码字捕获和稳健的同步跟踪性能。

在技术上,针对插入强功率同步导频的传统() FDM调制方式,在传输系统的有效性、可靠性都受损失的缺陷,发明了基于PN序列扩频技术的高保护同步传输技术和巧妙利用OFDM保护间隔的填充技术,同时提高了传输系统的频谱利用效率和抗噪声干扰性能。针对地面数字电视广播现有传输标准的信道估计迭代过程较长的不足,发明了新的TDS-OFDM信道估计技术(利用PN序列在接收端进行信道估计),提高了系统移动接收性能。应用1种新的纠错编解码(FEC)(由格状码、卷积交织码和R-S分组码构成的级联码)技术,有效地改善了采用多载波OFDDM技术系统误码门限差的现实,DMB-T还采用了不同于已有数字电视技术标准的与自然时间同步的分层复帧结构,来支持单频网。单频网不但能够更好的支持移动数字电视服务,而且能够解决由单个发射机无法覆盖的盲区问题。

以上2种方案各有利弊。其中,上海交通大学的ADTB-T数字电视地面传输方案是一种“单载波”方案,清华大学的DMB-T数字电视地面传输方案为多载波方式。单载波方式的频谱效率高,相应的减少了邻频干扰,有利于进行频谱规划。单载波方式信号峰均比相对较低,产生的非线性失真小,在同等的覆盖范围情况下,可以使用较小功率的数字电视发射机实现。单载波方式的接收灵敏度高,接收门限低,易解决弱信号的接收问题。单载波方式实现单频网相对简单,无需外部时钟信息。单载波在支持移动接收方面技术研制较晚,相应的发射机及接收机成本高。

多载波方式采用加入保护间隔的方法,解决了多径干扰问题,并通过编码和交织技术及不同的载波数量和调制方式的选择,有效的提高了移动接收能力,在移动接收方面,实测数据证实多载波方式优于单载波方式,多载波方式形成的频谱矩形系数好,边带陡峭,对发射机输出滤波器技术要求低。多载波方式通过“频谱开槽”技术解决同频干扰问题,较单载波方式更适应与模拟电视同播。多载波方式的峰均比PAPR比单载波方式高,容易产生非线性失真,在带内造成互调失真,带外造成邻频干扰,因此对发射机的功率容量要求高,并需要采用非线性失真预校正技术。

3发展地面数字电视的益处

地面数字电视项目具有投资少、见效快的特点,而且可以带动相关产业的发展。开展地面数字电视,等于为我国这个世界上最大的电视消费和生产国开发了一个巨大的产业机会。

首先,地面数字电视广播网络可以通过电视台制高点的天线发射无线电波覆盖电视用户,客户端通过接收天线和电视机收视节目。地面广播也是数字电视广播最基本的传输网络形式。除了提供娱乐、学习等公益服务之外,其普遍性、可控性和抗毁性还被视为国家安全设施,使之成为紧急情况下动员国民最直接最可靠的政府喉舌。

其次,开发地面数字电视市场可以满足人们随时随地收看多媒体节目的要求。数字电视的发展已经不仅仅是收看内容的多少,而是收看地点的灵活性、收看时段的随意性。

模拟地面电视 第5篇

荆门电视台发射台海拔240 m, 塔高60 m, 覆盖半径60 km。将原22CH和34CH的两台5 kW (7个功放) 全固态发射机改造为1.2 kW数字发射机;数字发射机采用国标GB20600-2006的单载波方式, 工作模式为C=1, PN595, 32QAM, LDPC码率0.8。系统允许的净载荷率25.989 Mbit/s;每个频道发射10套节目, 共计20套节目, 其中自办6套, 卫视节目14套;采用透传 (无加密) 方式免费向广大观众传输;功放及功放电源采用原模拟功放, 重新调整工作点;模拟发射机的末级为7个功放合成, 单个功放增益43~50 dB;要求输入数字功率为3~10 dBm, 激励器输出功率至少为8~15 dBm, 需增加1个增益足够高、甲类放大的前级放大器作为推动级;原模拟激励器更换为国标单载波激励器。由于当时还没有国产国标单载波激励器产品, 因此采用国标单载波调制器和上变频器组合;原输出陷波器更换为带通滤波器。

发射机改造后性能:频道带宽8 Mbit/s;输出功率≥1 200 W;输出功率稳定度±0.5 dB;调制误差率 (MER) ≥32 dB;频谱特性:谐波波动≤±0.5 dB;肩比 (IMD) ≤-36 dB;发射机技术性能符合GY/T 219-4规定。

2 改造实践

2.1 前端设备的改造

数字电视从节目采编、压缩、传输到接收电视节目的全过程都采用数字信号处理, 就是在信源、信道、信宿3个方面全面实现数字化。

信源数字化就是数字电视的前端数字化建设, 从前端实际建设来看主要分为:数字电视节目源接收、数字电视节目复用、数字电视节目加扰3个部分。在数字电视前端建设中, 在复用环节考虑了多个厂家的设备和组网方案, 在进行了产品功能和性价的测试对比后, 最终采用了美国摩托罗拉公司的CherryPicker DM6400统计再复用器, 其具有不同于普通复用器最重要的两点是:

1) 其对于节目源的处理完全是建立在数字领域的, 不需经过传统编码过程, 这样对数字电视信号的质量损失几乎可以忽略不计。DM6400的核心是自行设计的, ASIC芯片带来了非常高效、高质量的SD和HD码率调整 (Rate Shaping) 。针对MPEG-2数字视频设计的高性能·技术交流·

ASIC芯片解决方案DM6400可同时处理相当多的数字节目源并对其进行数字压缩。

2) 其具有独特的统计再复用功能可以更有效地利用频点带宽。DM6400可以聚集多种信源, 不管它们是来自卫星、本地编码器、广告插入服务器、视频服务器等, 还是用DHEI, DVB-ASI, SDH, 快速以太网, 千兆位以太网传送的节目。专用ASIC芯片可在保持画面质量的同时, 对MPEG-2传输码流进行降码率操作, 以使在16QAM信道中传送多达8~10路的SDTV节目。在仅仅一个机架高度的空间中可带有5个 (用户可选的) 输入/输出模块。这样灵活的结构使前期建设能灵活配置模块来优化系统, 并使升级更容易。

数字电视建设项目的过程中, 传送的码流数量和图像质量之间存在着矛盾的平衡。想不降低图像质量而实现压缩节目的数量依赖于以下几个因素:1) 视频内容的复杂程度, 和比特率有关的一个考虑的依据是图像的复杂度;2) 前一次编码的质量, 节目内容的原始素材, 即传输的压缩优先级, 也影响到可以减少的比特率数量;3) 非视频元素的数量。

目前本台的频点资源十分有限, 在前期建设中, 笔者考虑如果用传统的编码解决方案, 国内一般编码器在不损伤节目源图像质量的前提下可以编码压缩到3~4 Mbit/s左右, 但想在20 Mbit/s的有限带宽中传输更多的节目, 是难以实现的, 这严重制约了节目数量和后期运营等方面的发展;而进口的编码器可以编码压缩到1.5 Mbit/s左右, 可以满足数字电视发展的要求, 但价格十分昂贵, 传输一套节目需投入数十万元。

在考虑以上3个重要因素和各方面对比后, 决定采用DM6400的另一个重要原因是省略了编码器部分的成本, 同时统计再复用可分析各输入节目的具体情况, 按需分配, 使有限的比特率能尽可能合理地在所有节目间进行动态分配, 以达到压缩总比特率而尽量不影响节目质量的目的。其对输入的TS流 (不管来自何处) 进行分析后, 得出此刻哪些ES (图像) 成分为低速, 哪些ES成分为高速, 然后再据此对TS流中的数据进行处理, 使低速成分占用更低的比特率, 而高速成分占用高比特率, 且其总输出码率是固定的。这种复用的主要特点是动态地分配信道时隙, 在保证不损伤数字电视节目图像质量的前提下, 使之能在16QAM有限的20 Mbit/s带宽中传输8~10套数字电视节目, 找到了矛盾的平衡点。

目前前期建设计划采用透明传输, 即不加密, 提供免费的、丰富多彩的数字电视节目。

2.2 发射机改造

模拟发射机的数字化改造内容:

1) 主要适用于UHF波段的固态发射机;2) 原发射机采用微机控制;3) 控制软件升级, 使发射机组具备集中监控功能;4) 原控制界面中与模拟激励器相关的参数, 更换为数字电视激励器的参数;5) 更换符合相应标准的数字电视激励器;6) 重新调整功放的工作点;7) 增加前级高线性推动功放, 以保证放大链路有足够的线性增益;8) 输出陷波滤波器更换为数字带通滤波器;9) 发射机输入信号由原先的模拟视音频信号, 通过增加MPEG-2编码器或者接收卫星节目信号, 经复用设备获得多节目复用的数字传输流信号 (TS流) ;使原先一个频道播送一套电视节目改为一个频道播送多套节目, 提高频率资源利用率;10) 可以使用原有发射天线和馈线系统;11) 按照要求设定数字电视激励器的工作模式, 调整数字电视激励器的预校正曲线, 使发射机的频谱特性、MER、相位噪声、带外频谱模板符合技术要求。

3 实践效果

模拟地面电视 第6篇

随着航天技术的发展, 卫星及其应用系统已越来越广泛的影响到人类生产和生活的各个领域, 并发挥着重要的作用。随着用户需求的增加与星地资源稀缺之间的矛盾不断加剧, 如何快速、高效地对卫星应用任务进行规划, 进而有效、合理地使用卫星资源, 成为一个亟待解决的问题[1]。

卫星地面站系统任务规划问题是一个基于约束的资源优化问题, 其目的是为了满足更多卫星的数据传输请求, 最终目标是为了获得更多更重要的观测数据。问题关键在于, 地面站相对于某个特定任务有一个或几个可用时间窗口, 规划时既需要指定完成任务的资源, 同时还要分配时间窗口;同一时间, 地面站可能与多颗卫星可见, 需要消解冲突对任务进行选择取舍。

1 卫星地面站任务调度模型

卫星与地面站之间进行数据传输必须满足2个基本条件:① 卫星与地面站之间存在可见时间窗口;② 卫星数传的频段、通道数量、调制方式、码速率、信号功率与地面站的跟踪接收系统相匹配。问题模型可描述为:综合考虑时间窗口约束、任务优先级、地面站天线转换时间以及数传链路约束的条件下, 使得完成任务的优先级之和最大。

1.1 参数定义

假设一个地面站, 对于n个要完成的任务共有m个时间窗口, 用集合TW={tw1, tw2, …twm}表示, 对于第r个窗口的开始时间和结束时间分别为twsr和twer;任务完成需要的持续时间DT={dt1, dt2, …dtn}, 定义任务i的开始时间为si, 结束时间为ei;任务优先级表示为P={p1, p2, …pn};地面站天线转换时间表示为trj;定义布尔变量Xi, 仅当任务i能够完成时取值1, 否则取值0;调度周期开始与结束时间分别用Ts和Te表示。

1.2 调度模型

$\begin{array}{l}\max :{\displaystyle \sum _{1\le k\le n}X}{}_{k}p{}_k。(1)\\ s.t.\\ {\displaystyle \sum _{k\in A{}_i}X}{}_k(dt{}_k+tr{}_i)\le twe{}_i-tws{}_i,\forall i\in [1,m]；(2)\end{array}$

sj≥twsi, ej≤twei, j∈Ai, ∀i∈[1, m]; (3)

Ts≤sj≤Te, Ts≤ej≤Te, ∀j∈[1, n]。 (4)

模型说明:式 (1) 为目标函数表示完成任务的优先级之和;约束条件 (2) 表示任意时间窗口内安排的任务的执行时间与天线转换时间总和不能超过该时间窗口的长度, 其中Ai表示时间窗口i安排的任务集合;约束条件 (3) 表示任务必须在选定的可用时间窗之内进行:约束条件 (4) 说明任务的开始和结束时间必须在规划时间段范围之内。

2 自适应模拟退火算法

模拟退火算法是以组合优化问题与物理系统退火过程的相似性为基础的随机寻优算法。标准模拟退火算法流程如图1所示。

图1中Min{}表示函数取较小值;exp () 表示以e为底的指数函数;d () 是温度更新函数;R (0, 1) 是随机取值函数, 所得值位于区间[0, 1]之内。这里基于自适应邻域搜索的模拟退火算法是在标准模拟退火算法的基础上提出的, 该算法的执行流程如下所述:

步骤1:给定初温t=t0, 降温幅度C, 退火迭代次数D, 令迭代次数k=0, 无退火计算次数d=0, 随机生成一个初始解s0, 计算初始解的评价函数值f0。令s*=s=s0, f*=f=f0;

步骤2:迭代次数k小于指定次数, 执行步骤3, 否则, 当前最优解s*即为最终解;

步骤3:根据迭代次数k (当迭代终止条件为其他准则时计算准则相应改变) 得到当前最大移动规模M, 并随机生成一个[1, M]之间的随机数P表示当前移动规模;根据变异规模和邻域搜索算子, 执行邻域搜索操作, 得到当前解sk, 计算当前解评价值fk;

步骤4:如果fk≥f, 则令s*=s=sk, f*=f=fk;否则, 如果exp[- (f-fk) /tk]≥random [0, 1]成立, 则令s=sk, f=fk, 其中, exp[- (f-fk) /tk]表示以e为底的指数, random[0, 1]表示随机数生成函数, 得到0～1之间的随机数;

步骤5:令k=k+1。如果d大于D成立, 执行退火操作tk=tk-1*C, 令d=0;否则, d=d+1。转步骤2。

2.1 解的形式

参考TSP问题的解编码机制, 采用数传节点的一个排序作为问题的一个解。其中, 用1, 2, 3, 4表示数传节点, 它们出现在序列中的位置表示其在序列中的排序;这些节点在解序列中的位置排序不同, 对应的编码不同, 相应获得的问题解也不同。例如:1→2→3→4→5表示一个解序列;而3→2→5→1→4是另外一个不同的解序列, 表示任务执行时是按照码字3、2、5、1、4所代表的任务顺序依次进行的。

2.2 邻域结构

构造邻域解时常用的移动算子有:反转算子、移位算子、插入算子和互换算子。前人的研究显示与反转算子和移位算子相比, 插入算子和互换算子的效果更好。本算法将混合使用插入算子与互换算子, 算子的选取采用随机产生的方式, 通过2种算子的不断变换混合使用, 使得邻域解的构造更加灵活。

2.3 自适应邻域搜索机制

自适应邻域搜索机制是为了提高算法收敛速度而提出的。进行领域搜索操作时移动规模是随机产生的介于[1, M]之间的值, 其中M表示本次迭代中最大移动规模, 其取值具有这样的特点:与问题包含的总任务数相关且成正比, 随着迭代次数的增加不断减小, 当接近迭代终止条件时其值最终趋向1。

3 实例仿真

问题实例的构造参考真实的卫星和地面站资源数据, 用户观测任务在全球范围内随机选取, 可视时间窗口通过AGI公司的STK软件计算得到。仿真在处理器为Pentium (R) 、主频3.4 GHz、内存1.0 GB的电脑中进行, 采用Matlab语言实现算法。

试验方法为:面向5颗卫星2个地面站不同任务规模的数据进行运算, 初始温度设为100 ℃, 降温幅度为0.9, 最高迭代次数设为10 000, 退火迭代次数为50, 每个实例在相同的环境下运行10次。

表1中算法1表示本文的自适应模拟退火算法, 算法2表示固定邻域的模拟退火算法, 表2中算法3表示随机爬山算法, 评价值表示计算结果的平均值, 误差指每次运算优化结果与优化结果均值之间的平均相对误差。

从比较结果中可以看出, 采用本文的基于自适应邻域搜索的模拟退火算法比固定邻域的模拟退火算法和随机爬山算法的平均结果都要优, 算法结果的平均误差在任务规模相对较少时为0, 最大值也不超过0.15%, 比另外2种方法都要小, 表明了本方法的优化效果更好, 且结果更稳定。从运行时间上看, 这里提出的自适应模拟退火算法虽然稍劣于随机爬山方法, 但是对于宝贵的数传资源来说, 在可接受的范围内以增加运算时间为代价来换取航天资源使用效益的提高是很可行的。另外, 本文算法是在普通的PC机上运行的, 在速度上是不及专门用于计算的计算机的, 且随着技术的进步, 计算速度是在不断提高的, 有理由相信算法的运行时间将会在此基础上不断缩短。

4 结束语

卫星地面站系统任务规划问题是一个非常复杂的优化问题。针对单天线卫星地面站系统任务规问题提出了一种有效求解该问题的基于自适应邻域搜索的模拟退火算法。仿真结果表明该算法能够有效地对卫星地面站系统任务规划问题进行求解。实际应用中的卫星地面站系统的任务规划包含着十分复杂的约束条件, 如任务之间的逻辑约束、天线转换时间的随机性约束等, 这些都有待于更加深入的探索和研究。

参考文献

[1]刘洋, 陈英武, 谭跃进.基于贪婪算法的卫星地面站系统任务规划方法[J].系统工程与电子技术, 2003, 25 (10) :1239-1241.

[2]刘洋, 陈英武, 谭跃进.卫星地面站系统任务调度的动态规划方法[J].中国空间科学技术, 2005, 25 (1) :47-50.

[3]邢文训, 谢金星.现代优化计算方法[M].北京:清华大学出版社, 2005:80-81.

[4]邢立宁, 陈英武.基于混合蚁群优化的卫星地面站系统任务调度方法[J].自动化学报, 2008, 34 (4) :414-417.

模拟地面电视 第7篇

1 系统原理与组成

气流模拟系统用于模拟飞行过程中的气流情况, 采用鼓风机作为气源, 通过管路布设将气流输送到各个试验舱, 采用气流调节阀来实现流量控制, 具体气流流量范围由各分支管路在真实飞机上的气流情况决定, 并可通过安装于管路上的流量计监测。

气流模拟系统由风机及其配套设备、模拟系统管路、气流调节阀、流量计等组成, 其原理图如图1 所示。

2 风机

根据工程经验, 气流模拟系统采用罗茨鼓风机提供加压气源, 根据试验台用气要求, 综合考虑试验舱和管路流阻, 估算风机出风口压力应不低于80k Pa, 总流量不低于2.3kg/s。因此, 综合考虑上述参数, 参考通风机基本形式、尺寸参数及性能曲线[2]中的选型标准, 最终选定罗茨鼓风机型号为ASF-295E, 配套恒频交流电机型号为YKK400-6。罗茨鼓风机配套设备包含鼓风机、恒频交流电机、出口气流冷却器和隔声罩。机组性能参数如下:

1) 额定风量:128m3/min (2.6kg/s) , 标准大气条件;

2) 额定压升:102k Pa;

3) 额定转速:980r/min;

4) 电机额定功率:355k W。

鼓风机机房设计通风设备, 风机间通风量每分钟不小于180m3, 以保证风机间环境温度不高于60℃, 保障设备在规定环境温度下运转。

排气泄压阀压力设置在105k Pa, 防止压力过高对设备和人员造成伤害。

鼓风机及电机的运转, 通过控制系统, 可进行本地和远程控制, 接受并执行“准备”、“启动”、“运行”、“停车”、“急停”等控制指令。风机的起动配备有软起动装置, 保障大功率电机的安全起动。

3 气流调节阀

为实现供气系统各分支管路的流量匹配, 采用法兰蝶阀、电动调节阀和手动节流阀调节各分支管路的流阻。各分支管路流体参数见表2。

调节阀通径的选取根据已知的流体参数, 先计算出流量系数 (Cv) 值, 然后再根据调节阀的额定Cv值, 选取合适的调节阀通径。Cv值的计算方法如下[3]:

式中:Q为在标准大气条件下通过阀的的最大流量 (m3/h) ;

G为空气密度, 计算时取1.225kg/m3;

T为流体温度 (℃) , 计算时取40℃;

P1、P2分别表示调节阀进口和出口绝对压力 (kg/cm2) ;

△P=P1-P2表示调节阀进出口端压差 (k Pa) 。

根据计算结果, 确定各分支管路调节阀的额定Cv值和公称通径, 见表1。

电动调节阀选取重庆川武仪表有限公司生产的R600 电动调节阀, 其阀体材质为WCB (普通碳钢) , 阀芯材质为304 不锈钢, 连接形式为法兰连接。其性能参数如下:

1) 泄露量:小于额定Cv的10-4;

2) 回差:小于2%;

3) 可调比:50:1。

手动节流阀和法兰碟阀阀体材质为WCB (普通碳钢) , 阀芯材质为304 不锈钢, 连接形式为法兰连接, 调节精度为3 级。

4 气流管路

根据试验舱用气需求, 气流模拟系统供气系统设计末端分支管路共14 路。在鼓风机出风口消音器下游总管上, 设置有单独泄流旁通管路。

综合以下因素, 确定各总管和分支管路的尺寸:

1) 基于管路气流模拟系统的流量要求, 以各分支管路气体流速不超过50m/s为基本条件;

2) 调节阀的流阻特性需求, 以及所选阀的公称通径;

3) 质量流量计的测试条件要求。

根据上述原则, 气流模拟系统管路设计管径如表2 所示。

5 仿真计算

为验证设计方案的可行性, 对气流模拟系统进行三维仿真计算, CFD仿真软件为Fluent14.0, 选用k-ε 湍流模型[4]。

仿真模型以鼓风机排气消声器出口端为入口边界, 着重模拟管网内部的流场, 简化了调节阀和流量计实体模型, 只考虑此类部件带来的压损。根据罗茨鼓风机的特点, 设定风机出风口为恒流, 即保持流量不变, 为2.6kg/s, 压力随管道负载在0~102k Pa变化。实际管网系统末端接试验舱管路接口, 仿真模型设定管网系统末端为压力出口边界。

建模过程及仿真模型的网格划分如图2 (图2 左为仿真模型, 右为模型网格划分) 所示, 计算结果如图3、图4 所示。从图3 可以看出, 气流模拟系统管路中, 最大的气体流速不超过50m/s, 满足2.2 节中管路尺寸的选取。图4 中的气流管路压力分布则表明:结果分析表明:任一支路气流在管路中沿程损失和局部损失不超过2k Pa, 管径的选取和管路的布置合理。

根据气流模拟系统的仿真计算结果, 可以得出通过设定各分支管路不同的流阻, 可以实现流量按需分配, 满足试验调节需求;任一支路气流在管路中沿程损失和局部损失不超过2k Pa;分支管路 (4-9) 6 个进气小孔末端分支管路的流量分配基本均衡, 最大不均衡度小于5%。

6 结论

根据气流模拟系统的设计要求, 参照真实飞机上的气体流量, 最终选择额定风量为2.6kg/s的罗茨鼓风机作为供气源;以及通过流量参数取定各总管路与分支管路的尺寸, 并综合考虑系统布局, 形成气流模拟系统的整体设计方案。最后通过对管路设计进行仿真计算, 得到的结果表明设计的气流模拟系统管路布局能满足设计、试验要求。

摘要：本文根据飞机飞行过程中舱体 (含发动机舱、APU舱和通用货舱) 气流技术要求, 设计一套民用飞机防火系统地面模拟试验的气流模拟系统, 包括风机规格型号及其与配套设备的确定、流量控制阀和管路的确定, 等等;同时对气流模拟系统进行了三维建模仿真计算, 确定了气流模拟系统设计参数满足设计要求。

关键词：风机,气流调节阀,管路,仿真计算

参考文献

[1]马海峰.一种气流模拟系统在飞机地面试验中的设计与实现[J].技术与应用, 2011.12:21-23.

[2]通风机基本形式、尺寸参数及性能曲线.GB/T3235-2008[Z].

[3]归柯庭, 汪军, 王秋颖.工程流体力学[M].科学出版社, 2003.