地面数字电视广播工程实践中的几个问题

关键词：数字地面电视　发射天线　工作频率　覆盖　GPS　C/N

　　数字电视是电视技术发展的趋势。一些国家已经开始从模拟电视转向数字电视广播，并将逐步停止播出模拟电视节目。美国已经在多个电视台进行了高清晰度电视地面广播；英国已经在多个地区开展了无线数字电视广播业务；在德国柏林，部分无线模拟电视频道已经关闭并转向数字播出。在我国，目前已经有10多个省市在进行地面数字电视广播的播出试验。长沙广电集团2003年开始立项进行数字移动电视试验，两年来我们不断探索，有了一些收获，在此与同行进行探讨。

发射天线

　　发射天线的作用是向空间辐射电磁波，电磁波由交变的电场和磁场构成。为了方便分析，工程上通常规定：用电场的方向表示天线极化方向。一般使用的天线都是单极化的。附图给出了两种基本线极化天线的极化情况：垂直极化和水平极化。

电磁波极化传输方式

　　在传统的模拟电视无线覆盖中，考虑无线电波的视距(无遮挡)传播方式，天线采用高塔(高山)悬挂。由于水平极化天线具有良好的远区场强分布，在同样的发射功率下可以覆盖更大的范围，所以发射天线基本上都是水平极化天线。但是，水平极化天线的近区场强分布劣于垂直极化，特别是在潮湿、多水、多树林等环境条件下，由于水平极化天线极化偏转的原因，垂直极化天线的近地接收效果优势明显；另外，由于垂直极化接收天线很容易实现水平面内360°接收，因此在移动接收时垂直极化的天线更合适。清华大学数字电视技术研究中心技术人员的实际试验结果也表明，在发射天线采用垂直极化、接收天线也采用垂直极化天线时，移动接收效果明显优于其它组合方式。建议各电视发射台在安装新的用于移动接收的天线时，尽可能优先考虑采用垂直极化。这样在接收机端可以采用结构简单的鞭状车载吸盘天线，其好处是，除了可以解决雨雪天气下接收性能恶化的问题，还便于车载安装，降低接收端的造价等。

天线选址

　　目前，大部分电视发射天线的位置的选址有两种情况：高山低发射塔和平地(楼房)高发射塔。在长沙市的场地实践中，我们发现天线选址非常重要。对于UHF频段内的无线传输，雨衰不是传输损耗中最重要的部分，当发射天线采用水平极化时，在春夏暴雨季节，部分离发射塔很近、平常接收效果很好的地点其接收效果显著变坏，而场强较天晴时还略有增加。通过对接收到的无线信号进行测试分析，可以看到在雨天多径情况明显恶化。造成这种情况的原因，我们认为与发射天线的位置有关。长沙市广播电视发射塔位于岳麓山(295m)上海拔270m的地方，塔高88m，移动电视发射天线中心位于离塔基70m的位置，属典型的高山低塔。春夏两季，岳麓山上阔叶林茂盛；而在雨雪天，由于山体的含水量发生变化，使得天线和大地之间的介电常数发生变化，电磁波的传输特性也随之发生改变；加上阔叶林叶面附水后的镜面反射等因素的影响。虽然采用垂直极化可以改善这一状况，但是不可能从根本上解决这一问题。建议在南方多雨水的城市，在进行地面数字电视天线选址时尽可能避免高山低发射塔，而优先考虑高塔的模式。

　　由于传统模拟电视考虑的是大范围覆盖，而移动电视现阶段主要考虑的是城域覆盖，所以在移动电视发射天线的选择上，重点要根据具体服务区的地形地貌特点，以均匀覆盖为目的。天线位置不一定要求非常高，天线的高增益也不是重点追求的目标。一般以选择不超过4层左右的偶极板天线为宜。

发射频率

　　目前各地开展地面数字电视实验，一般在工作频率上选择范围不大。但就地面数字电视这项技术而言，对工作频率还是有一定要求的。首先，现在地面数字电视发射机一般都采用LDMOS功放模块，为了获得较大的线性动态范围，基本都选择其工作频率在UHF频段内。其二，目前数字电视信道解调的FFT都依赖速度有限的芯片完成，它的处理能力是有限的，对多径信号的时延越短，处理愈快；而对于速度相同的移动接收而言，频率愈低，多普勒频移越小，因此工作频率相对低一些对高速移动接收是有利的。其三，水、湿地、树林等对无线数字信号的吸收，随着频率的增高而增大。其四，目前UHF频段的低端，电磁干扰严重。根据国外有关专家的意见，开展以移动接收为主要业务的地面数字电视广播，其工作频率一般选择在550～700MHz之间较为适宜。特别是在水、湿地、树林偏多的地区，开展数字移动电视广播以工作频率偏低端为宜。