科学技术的飞速发展给各行各业带来了挑战和机遇,广播电视事业更是如此。在电视技术数字化的今天,电视信号的传输手段早已从同轴电缆、模拟微波等传输方式过渡到卫星、光缆、微波等多种先进方式并存的时代。我们在实际工作中,要根据本台的设备具体情况和现场的具体情况来在众多的传输手段中合理的选择,以最合理的解决方案来满足各方面的需求,保障信号的及时、安全、优质传输。

一.卫星传输

通信卫星是目前电视信号传输的主要手段之一,已经成为一种用于覆盖全国的主要电视信号传输手段。

1. 卫星传输的原理

电视信号卫星传输系统主要由三部分组成:上行发射站、星载转发器、地面接收站。上行发射站把节目制作中心送来的信号(可以是数字电视信号、数字广播、视频、音频、中频信号等)加以处理,经过调制,上变频和高功率放大,通过定向天线向卫星发射上行C、Ku波段信号,其中C波段频率范围是3.4GHz~4.2GHz,Ku波段频率范围是10.75GHz~12.75GHz;同时也接收由卫星下行转发的微弱的微波信号,监测卫星转播节目的质量。星载转发器用于接收地面上行站送来的上行微波信号并将它放大、变频、再放大后,发射到地面服务区内。因此,星载转发器实际上是起一个空间中继站的作用,它应以最低附加噪声和失真传送电视信号。地面接收站接收来自卫星的信号,经过低噪声放大,下变频为中频信号、中频信号经过调频、解调后得到基带信号,分别送到视频恢复电路和伴音解调电路,重新得到正常的视频信号和伴音信号,直接送到监视器或电视机,重现彩色图像和重放伴音,也可以重新调制到电视频道上传送给用户。

2. 卫星传输的优缺点

利用卫星传输电视节目是卫星应用技术的重大发展,卫星传输同现在常用的电缆传输、微波传输等相比,有较多的优点,具体表现在以下几个方面:

(1)卫星传输距离远、覆盖面大。一颗同步通信卫星的天线波束可以覆盖地球表面的42.4%,在此覆盖区内两个相距18000公里的地球站可以顺利地进行远距离电视信号传输。而微波传输一般是50公里左右设一个中继站,一颗同步通信卫星的覆盖距离相当于300多个微波中继站。

(2) 卫星传输质量高、容量大。卫星传输的电波主要在接近真空的外层空间传播,电波传播特性比地面微波接力线路明显稳定,而且由于只经过卫星一次转接,所以噪声影响小,传输质量高。卫星传输工作在微波波段,加上采用了复用技术,所以传输容量大大扩展。一颗现代通信卫星,可携带几十个转发器,可提供上百套的电视节目。

(3)卫星传输成本低、效益高。在同样容量、同样距离、同样覆盖面的条件下,卫星传输和其他传输手段相比,耗费的资金少,卫星传输的费用并不随传输距离的增加而提高。

虽然卫星传输有诸多优点,但是也存在不可避免的问题:

(1)日凌现象。每年春分和秋分前后,太阳运行到地球赤道上空。由于这时太阳距离地球最近,太阳发出的电磁波对地球的辐射最为强烈。由于通信卫星多定点在赤道上空运行,在这期间,如果太阳、通信卫星和地面卫星接收天线恰巧又在一条直线上,那么电磁波对于通信卫星的影响也就最为强烈,严重的会造成卫星信号传输出现障碍,地球上的卫星接收系统在接收到卫星信号时也接收到大量太阳辐射的杂波,无法识别有用信号,造成信号质量下降甚至中断。

(2)雨衰现象。雨衰,是指电波进入雨层中引起的衰减。它包括雨粒吸收引起的衰减和雨粒散射引起的衰减。雨粒吸收引起的衰减是由于雨粒具有介质损耗引起的,雨粒散射引起的衰减是由于电波碰到雨粒时被雨粒反射而再反射引起的。雨衰的大小跟雨滴半径与电波波长的比值有关。雨滴的半径约在0.025cm~0.3cm,C波段的电波波长在7.5cm左右,与雨滴半径相差较大,因此受降雨影响较小,一般小于2DB,Ku波段的电波波长在2.5cm左右,故降雨对电波产生的影响比较明显,最大可达20DB。

二.光缆传输

光缆作为同轴电缆的替代品,自上世纪80年代起就逐步广泛地应用于电视信号的传输领域,光缆通信在我国已有20多年的使用历史。目前光缆网络发展迅速、十分发达。大多数的公共场所都可被光缆覆盖。

1. 光缆传输系统组成

光缆传输是以光波作为载波,光缆为传输介质的传输方式。图1是一个基本的光缆传输系统。它主要是由光发送、光传输和光接收三个部分组成。

图1 基本的光缆传输系统组成

光发送是将输入的电视信号变换成光信号,即光电(E/O)转换。光发送主要由光源、驱动器和调制器组成。光源通常采用半导体激光器(LD)和半导体发光二级管(LED)两种。驱动器是使光电管的输出尽可能准确、快速。光的调制分模拟、数字调制两种。

光缆的传输距离与光发射机功率、光缆长度(光缆的链路损耗)、跳线/续接点数、光接收机灵敏度等密切相关。光缆线路在熔接时,都会带来衰减,通常对接续损耗的要求是小于等于0.08dB/个。对于活动接头的插入损耗应控制在0.3dB/个以下(甚至更低),附加损耗不大于0.2dB/个。在设计计算时,光发功率与光接收灵敏度间的差值应大于传输链路中所有的损耗(包括光缆长度、中间续接、光跳线板等环节)。

光接收是将光缆传输来的已调光波信号转换成电信号,即光电(O/E)转换。接收来的光信号首先入射到光电检测器上,光电检测器把送来的光信号转变成电信号,再经过放大、处理、解调(对应光发射端已经调制的信号)得到所需要的电视信号。

2. 光缆传输的优缺点

电视信号通过光缆传输具有以下优点:

(1)传输距离长。现在单模光纤每公里衰减可做到0.2dB~0.4dB以下,是同轴电缆每公里损耗的1%。

(2)传输容量大。通过一根光纤可传输几十路以上的电视信号,如果采用多芯光缆,则容量会成倍增长,这样,仅用户用几根光纤就完全可以满足相对长时间内对传输容量的要求。

(3)信号质量高、抗干扰性强、保密性强。由于光纤传输不会产生噪声和非线性失真叠加,加上光纤系统的抗干扰性能强,基本上不受外界天气条件、温度变化的影响,从而保证了信号传输的质量。

光缆传输的不足之处主要表现在:

(1)只有在预设了光缆接入点的地方才能适用此传输手段,一些因交通、环境、供电等原因无法铺设光纤的地方就不能适用。

(2)光缆传输链路如果出现故障,检测难、熔纤难。

三.微波传输

微波作为上个世纪主要的信号传输手段,已渐渐淡出了历史舞台。其实,随着数字化进程的展开,数字微波已替代了模拟微波。数字微波采用数字信号处理技术,不仅具备了微波传输建设快、投资小、应用灵活的特点,还具有传输质量可靠、抗干扰能力强、传输线路长挥着重要作用。微波技术已经逐渐从长距离传输的主导者,转变为服务于中短距离的接入传输,定位于其它系统的支撑、接入设备。随着OFDM和COFDM技术的引进,微波不再是模拟时代点对点的传输,而是点对面的形式。作为将无线摄像机信号接入系统的主要手段,移动微波设备在一些大型活动的电视转播中发挥着重要作用。 四.电视直播中三种传输手段配合使用的实例

全国半程马拉松锦标赛在扬州鸣枪开赛,中央电视台联合厦门电视台和扬州电视台对该项赛事的赛况成功进行了全程直播。三个台的电视直播技术人员共同负责了直播相关技术系统的运行技术保障工作,技术团队根据马拉松现场的实际情况合理选择,采用最适合的技术手段,安全优质地完成了赛事直播信号的传输工作。

1.起、终点的电视信号传输方案

起点:广陵新城信息产业基地东广场,部署主备两套光发射机,将起点电视转播车的主备两路输出信号通过主备光发射机和光缆传输链路传送至我台总控机房。

终点:扬州市文化艺术中心,部署主备两套光发射机,将终点电视转播车的主备两路输出信号通过主备光发射机和光缆传输链路传送至我台总控机房。

2.马拉松移动转播车电视信号传输方案

马拉松移动转播车电视信号传输方案如图2所示。马拉松移动转播车的4路摄像机信号——两路移动摩托车无线摄像机、车顶摄像机、车尾摄像机,其中两路无线讯道是通过摄像机载全向数字微波系统将摄像机信号接入系统。4路信号经切换后再经OFDM编码、调制送到车顶天线发射。通过沿途设立的若干移动信号接收点接收后,再通过光缆传输链路传回台内总控机房。直升飞机航拍电视信号传输方案与此类似,在此不再详述。

图2 马拉松移动转播车电视信号传输方案

3.CCTV-5直播电视信号传输方案

这次赛事直播电视信号向中央电视台体育频道播控机房传输,采用了主备两个不同传输手段,主路是经国家、省光缆SDH骨干网,备路是利用数字卫星车经卫星传输。

赛事直播电视信号向中央电视台卫星传输方案如图3所示。赛事直播主备PGM/SDI(嵌入音频)信号通过数字卫星车车体后舱的接口板接入车内编码调制器,经数字压缩编码、QPSK调制以L波段射频信号输出至高功率放大器,高功放内置的上变频器将L波段射频信号上变频为Ku波段射频信号,进行功率放大后输出至发射天线,完成卫星上行传输。