广播发射和监测技术应用要点.pdf
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1、25TECHNOLOGY APPLICATION技术应用广播发射和监测技术应用要点 桂林广播电视发射台:薛松【摘要】广播发射的目的是向特定受众传输清晰、稳定的音频信号。为了实现这一目标,采用适当的发射技术和设备,并根据不同场景选择最合适的广播方式,通过广播发射站的实地测试和数据分析,评估广播信号的传输质量和覆盖范围,包括信号强度、抗干扰性等指标。引入先进的调频和调幅技术,结合优化的天线设计和信号处理算法,对传统广播技术进行改进。基于此,本文介绍了目前广播发射技术存在的问题,并提出相应解决对策,为读者提供参考。【关键词】广播发射技术;广播监测;技术应用中图分类号:TN92 文献标识码:A DOI
2、:10.12246/j.issn.1673-0348.2023.20.009广播作为传统媒体形式,通过无线电波传播信息,成为人们获取各类新闻、音乐、文化等信息的重要途径。然而,在广播传输过程中,广播发射技术和广播信号监测技术的应用显得尤为重要。广播发射技术旨在提高广播信号的传输质量和扩大覆盖范围,以确保信息的准确传达。而广播监测技术则致力于监测和维护广播发射设备的运行状态,以保障广播信号的稳定性和可靠性。本文探讨了广播发射技术与广播监测技术的应用要点,深入研究了其在提高广播质量、解决设备故障等方面的作用和效果。通过对这些关键技术的剖析,可助推广播行业的快速发展,提升广播传输的效率和可靠性,满足
3、人们对高质量广播信息的需求。1.存在的问题1.1 广播发射技术问题1.1.1 信号质量不稳传统广播技术在面临干扰和衰落等因素时,信号质量往往表现出不稳定性。这种不稳定性主要是由于外界干扰、多路径传播和电磁波衰减等原因引起的。外界干扰包括来自其他广播发射站、无线电设备和自然电磁波源的干扰信号。当这些干扰信号与广播信号重叠,它们会相互干扰,导致广播信号质量下降。此外,由于多路径传播现象,广播信号在传输过程中会经历多个传播路径,导致不同部分的信号相互干扰,进一步降低了信号质量。另外,电磁波在经过传播介质时会遭遇衰减,造成信号强度下降。因此,在不同位置和条件下,接收到的广播信号强度可能存在差异。1.1
4、.2 覆盖范围有限传统广播技术在覆盖范围方面存在一定的限制,难以满足人们对广播信息的广泛需求。主要原因包括传输信号的衰减、多径效应和地理阻隔等。广播信号在传输过程中会遭受衰减现象。电磁波在传播过程中会与周围环境发生相互作用,导致信号强度逐渐减弱。这种衰减对于远离发射站的地方尤为明显,使得信号难以达到远距离,从而限制了广播技术的覆盖范围。其次,多径效应也对广播信号的覆盖范围产生影响。在传播路径中,信号可能通过不同的路径到达接收点。由于路径的不同长度和传播特性的差异,这些信号可能出现相位差异或干涉现象,导致信号的变形和衰减。这种现象尤其在城市区域和山区等复杂环境中更为明显,限制了广播信号的覆盖范围
5、。1.2 广播监测技术问题1.2.1 信号强度较低与频率不准广播监测过程中可能会遇到两个主要问题,即信号强度较低和频率不准确。这些问题可能由多种因素引起,包括传输链路的质量、设备故障以及干扰源等。信号强度较低问题可能是由于信号传输链路中存在质量问题造成的。信号在传输过程中可能经历多个步骤,包括发射、传播和接收等。其中任何一个环节发生故障或存在缺陷,都有可能导致信号强度下降。例如,发射站的发射功率不足、天线损耗、传输线路的衰减以及接收设备的故障等都可能导致信号强度较低。1.2.2 抗干扰性能处于较低水准广播监测可能受到无线电频谱上其他无线设备发送的干扰信号的干扰。随着无线设备的普及和增多,频谱中
6、的竞争程度也在加剧。其他无线设备可能与广播监测设备共享同样的频段,从而产生相互干扰的问题。此种卫星电视23年20期正文.indd 252023/10/27 10:22:2526干扰可能会混杂在广播信号中,导致信号质量下降,使得监测结果不准确。其次,环境干扰也是广播监测中一个显著的问题。当监测设备部署在城市等复杂电磁环境中时,周围物体、建筑物和天气等因素都可能对接收信号造成干扰。这些干扰因素会引起信号衰减和传播路径的变化,进一步影响监测设备的抗干扰性能。2.解决对策2.1 广播发射技术问题的解决对策2.1.1 加强环境分析与噪声处理技术,提高信号质量稳定性为了加强环境分析,在广播发射站周围建立合
7、适的监测系统,对环境中的干扰源进行实时监测。这些干扰源包括其他广播发射站、无线电设备以及自然电磁波源等。监测系统可以使用广义多途径分布表现方式来评估不同频率下的多径传播特性,进而预测信号衰落和相位差异。此外,还可以利用幅度时延关系图谱(ADTF)进行环境特征分析,以更好地了解信号在不同位置和条件下的变化情况。ADTF通过观察信号在不同时延和频率上的幅度变化,反映了信号在传播路径上的衰减和传播时间的变化。其数学公式可以表示为:A(t,f)=|S(t,f)|2 (1)式(1)中,A(t,f)为在时刻t和频率f处的信号幅度,S(t,f)为信号的时频分析结果。通过计算信号的幅度平方,可以得到ADTF图
8、谱,用于描述信号在时延-频率空间中的幅度分布情况。ADTF图谱可以显示出主导信号(直射波)和多径传播引起的干扰信号之间的时延差异和幅度差异,以及它们在频率上的变化。当接收到的信号源或接收器本身移动时,产生的多普勒效应会导致信号频率的变化。ADTF图谱可以反映信号频率随时间变化的情况,提供关于信号传播中多普勒效应的信息。其次,在噪声处理方面,采用合适的滤波器和降噪算法来消除外界干扰信号。传统的滤波器可以根据干扰信号的频率特征进行设计,如低通、高通、带通等滤波器,这有助于去除掉与广播信号频率不匹配的干扰。此外,自适应滤波器技术可以根据实时接收到的信号,自动调整滤波器参数,以动态地抑制干扰信号和保留
9、广播信号。另外,引入先进的降噪算法,如小波降噪、维纳滤波等,可以有效减少噪声对广播信号的影响。W_soft=sign(W)(|W|-threshold)(|W|threshold)(2)式(2)中,W为小波系数,threshold为设定的阈值,W_soft为经过软阈值处理后的小波系数。硬阈值(Hard Thresholding)则是一种将小于某个阈值的小波系数置零,而保留大于阈值的小波系数的方法。硬阈值处理公式如下:W_hard=W(|W|threshold)(3)式(3)中,W为小波系数,threshold为设定的阈值,W_hard为经过硬阈值处理后的小波系数。在小波降噪过程中,根据信号的特
10、点进行实际应用时,需要确定合适的阈值,以实现对噪声的抑制和信号的恢复。为了提高广播发射信号质量的稳定性,还可以考虑优化发射机构和天线系统的设计。可通过提高发射功率来增加信号强度和稳定性。小波降噪和广播发射信号质量稳定性效果见表1。表1 小波降噪和广播发射信号质量稳定性效果阈值选择方法降噪效果(PSNR)信号质量(SSIM)发射功率(dBm)SNR阈值25.6 dB0.89-30 dBm启发式阈值28.3 dB0.92-20 dBm基于统计的阈值选择方法27.1 dB0.90-10 dBm无阈值选择(原始信号)20.3 dB0.790 dBm如表1所示,启发式阈值选择方法在降噪效果(PSNR)和
11、信号质量(SSIM)方面表现最好,其PSNR达到了28.3 dB,SSIM达到了0.92。与之相比,SNR阈值和基于统计的阈值选择方法分别达到了25.6 dB和27.1dB的PSNR,以及0.89和0.90的SSIM。而无阈值选择(原始信号)情况下的PSNR和SSIM较低,分别为20.3 dB和0.79。通过对小波降噪和广播发射信号质量稳定性的数据分析,可以得出,启发式阈值选择方法在降噪效果和信号质量方面表现最佳。这涉及选用高功率和高效率的放大器设备,并对其进行合理的调整和校准。同时,通过改进天线的设计,如增加天线增益和方向性,优化天线架设的高度和角度等,更好地收集和发射广播信号,提高信号的强
12、度和稳定性。2.1.2 借助网络传输技术手段,弥补信号传输产生的信号衰减在解决广播发射技术中信号覆盖范围有限的问题时,借助网络传输技术手段可以弥补信号传输产生的信号衰减。通过将广播信号转换为数字信号并利用互联网进行传输,可以扩大信号的覆盖范围,同时提高信号质量和稳定性。首先,借助网络传输技术手段可以通过建立多个转播站点或中继站点来传输广播信号。这些站点位于原始信号发射站点附近,可以接收到原始信号,并将其转换成数字信号,然后利用互联网进行传输。在传输过程中,可以采用数据压缩技术和错误纠正编码技术来保证信号的完整性和稳定性。这些技术能够有效地减少数据量,提高传输效率,并且能够纠正或检测传输过程中可
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