模擬地面電視頻道規(guī)劃中鏡像干擾的實(shí)驗(yàn)研究

張 勇，陳彥峰

(1.河北省廣播電視技術(shù)中心，河北 石家莊 050012;2.河北省廣播電影電視局834發(fā)射臺，河北 保定 071000)

0 引言

我國的廣播電視正處于模數(shù)同播階段，對頻率資源將會在一定階段內(nèi)存在膨脹性需求，有效規(guī)劃和利用好有限的頻率資源具有十分重要的意義。長期以來，在模擬地面電視頻道規(guī)劃分析的過程中，除須排除存在干擾的同頻外，同時(shí)要求“同一發(fā)射臺內(nèi)要避免同頻、鄰頻、鏡象、本振等有害干擾，并盡可能避開中頻差拍干擾”對于鏡象干擾的情況。如果n頻道為欲收信號，那么對之產(chǎn)生鏡像干擾的頻道將是n+8和n+9頻道［1］，這就造成了許多電視頻道受到鏡像干擾的限制，從而無法得到充分利用。

近年來，已經(jīng)有部分廣播電視部門針對鏡像干擾(相隔8個頻道)問題做出了探索，并收到了良好的效果［2］。2010年10月河北省廣播電影電視局科技處、技術(shù)中心監(jiān)測臺、834發(fā)射臺、河北電視臺農(nóng)民頻道的技術(shù)人員對相隔9個頻道的鏡像干擾問題，做了相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)和實(shí)地收測，得到了大量的試驗(yàn)收測數(shù)據(jù)。筆者結(jié)合這些數(shù)據(jù)，對鏡頻干擾的原理和鏡像干擾頻道的確定方法進(jìn)行系統(tǒng)論述。

1 鏡頻干擾產(chǎn)生原理

鏡像頻率干擾是超外差接收機(jī)特有的現(xiàn)象，設(shè)信號頻率為fs，振蕩頻率為fc，中頻 fid=fc－fs，在比 fs高兩個中頻處就有一個頻率fm，它就像是以fc為鏡子站在fs處看到的鏡像，所以稱像頻。鏡像頻率如果位于輸入回路的通頻帶內(nèi)，通過外差的變頻作用就會把像頻位置以及附近的電臺信號搬移到中頻帶內(nèi)，對接收信號形成干擾。如果像頻位置及其附近處無信號，那么就只是增加了一點(diǎn)噪聲，降低了信噪比;如果像頻處恰好有一個電臺信號，那么該信號就會和接收信號差拍形成嘯叫，較強(qiáng)的像頻則喧賓奪主，抑制掉輸入信號;如果電臺信號不在像頻處，而是在像頻附近，則會形成混臺，產(chǎn)生偏調(diào)失真。

目前，模擬電視接收機(jī)都是超外差式，在將接收到的射頻信號進(jìn)行高頻放大以后，用一個本機(jī)振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩信號與之進(jìn)行混頻，得出一個中頻信號。由于本振頻率高于射頻信號頻率，所以得出的中頻信號的殘留邊帶幅頻特性相對于原來的高頻信號殘留邊帶幅頻特性呈鏡像對稱［3］，如圖1所示(假設(shè)接收的是第4頻道)。按照我國的規(guī)定，模擬電視圖像中頻頻率為38 MHz，音頻中頻頻率為31.5 MHz，中頻頻帶為31.25～39.25 MHz。所以，不論射頻載頻是多少，混頻后得到的中頻頻率是恒定的。

高于接收機(jī)本振頻率的非欲收圖像、伴音載頻信號與接收機(jī)本振頻率信號混頻后，進(jìn)入接收機(jī)中頻范圍內(nèi)的頻率信號會造成鏡頻干擾。而所需射頻保護(hù)率是由交疊頻率需要的射頻保護(hù)率減去接收機(jī)鏡象抑制比決定的。

圖1 混頻前后圖像信號頻譜鏡像變換

2 相隔9個頻道鏡像干擾分析

當(dāng)模擬電視機(jī)接收到相隔9個頻道的兩路電視信號時(shí)，由于高頻道電視信號與低頻道電視信號的本振信號混頻，將對低頻信號產(chǎn)生鏡像干擾。為了更好地對相隔9個頻道的鏡像干擾進(jìn)行分析，下面以電視DS－43頻道干擾電視DS－34頻道接收為例進(jìn)行說明。

電視DS－34頻道頻帶為678～686 MHz，圖像載波頻率為679.25 MHz，音頻載波頻率為685.75 MHz，接收本振頻率為717.25 MHz，如圖2所示。

圖2 電視DS－34頻道頻譜

電視DS－43頻道頻帶為750～758 MHz，圖像載波頻率為751.25 MHz，音頻載波頻率為757.75 MHz，如圖3所示。

圖3 電視DS－43頻道頻譜

電視 DS－43頻道與 DS－34頻道接收本振頻率717.25 MHz混頻后，結(jié)果得到 32.75 ～40.75 MHz，而32.75～40.75 MHz落在電視接收機(jī)的中頻頻帶內(nèi)，成為鏡像干擾信號，如圖4所示。模擬電視能量一般集中在圖像(38 MHz)和音頻(31.5 MHz)兩個點(diǎn)上，即43頻道高能量干擾的位置正好落在34主要頻段內(nèi)，有6.5 MHz(32.75～39.25 MHz)重疊區(qū)。干擾頻道圖像主能量全部落在被干擾頻道圖像區(qū)，干擾現(xiàn)象明顯。所以，為避免鏡像干擾的產(chǎn)生，國際電聯(lián) ITU－R BT.655－7 建議書［4］中對模擬電視之間鏡像干擾情況進(jìn)行了界定。

圖4 電視DS－43、34頻道鏡像干擾頻譜示意圖

3 實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果分析

通過理論分析，可以看出:電視相隔9個頻道鏡像干擾現(xiàn)象明顯，主要為圖像載頻受到鏡像干擾。但是，受干擾的程度、干擾圖像的主觀評價(jià)以及干擾的表現(xiàn)，在相關(guān)資料中并沒有提及。針對上述問題，2010年10月河北廣電局科技處、技術(shù)中心監(jiān)測臺、834發(fā)射臺、河北電視臺農(nóng)民頻道的技術(shù)人員，做了相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)和實(shí)地收測。

3.1 實(shí)驗(yàn)條件

為更好地對鏡像干擾進(jìn)行研究，本文并未采取實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)方法，而是采用了實(shí)際搭建實(shí)驗(yàn)平臺，直接進(jìn)行實(shí)地收測的方式。實(shí)驗(yàn)發(fā)射臺選擇在省局直屬834臺白石山發(fā)射機(jī)房，實(shí)驗(yàn)頻道分別為:DS－34頻道播出河北衛(wèi)視節(jié)目，DS－43頻道播出河北農(nóng)民頻道節(jié)目。詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)如下:

1)DS－34頻道，播出節(jié)目:河北衛(wèi)視;發(fā)射功率:1 kW;發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家:北京吉兆;天線形式:縫隙天線、垂直極化;天線增益:15 dB;天線靜高:1 875 m。

2)DS－43頻道，播出節(jié)目:河北農(nóng)民;發(fā)射功率:1 kW;發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家:北京吉兆;天線形式:四層四面的面包天線、垂直極化;天線增益:10.5 dB;天線靜高:1 870 m。

收測及接收設(shè)備:德力DS1283(B)電視場強(qiáng)頻譜儀，德力9000E接收天線。為更好地對接收圖像進(jìn)行保存分析，實(shí)驗(yàn)使用DELL Latitude D510筆記本作為微機(jī)平臺，接收卡使用GENIATECH的CARD－TV電視調(diào)頻接收卡對收測圖像進(jìn)行保存。

收測形式:采用室外定點(diǎn)收測，測試地區(qū)為保定部分地區(qū)。同時(shí)，為保證測試的代表性，測試小組進(jìn)入普通用戶家中，對不同品牌的電視接收機(jī)接收情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

3.2 收測數(shù)據(jù)

本文從若干收測數(shù)據(jù)中，選擇了3組具有代表性的數(shù)據(jù)進(jìn)行介紹。

地點(diǎn)一收測場強(qiáng)相差3.6 dB，圖像如圖5所示，可以看出DS－43頻道(河北農(nóng)民)圖像清晰，效果較好;DS－34頻道(河北衛(wèi)視)由于受到鏡像干擾，圖像出現(xiàn)橫向的波紋，聲音效果較好。

圖5 地點(diǎn)一DS－43、DS－34收測圖像對比圖

地點(diǎn)二收測場強(qiáng)相差0.9 dB，圖像如圖6所示，可以看出DS－43頻道(河北農(nóng)民)圖像清晰，效果較好;DS－34頻道(河北衛(wèi)視)圖像清晰，效果較好。

圖6 地點(diǎn)二DS－43、DS－34收測圖像對比圖

地點(diǎn)三收測場強(qiáng)相差3.3 dB，圖像如圖7所示，可以看出DS－43頻道(河北農(nóng)民)圖像有噪點(diǎn)，不清晰;DS－34頻道(河北衛(wèi)視)由于受到鏡像干擾，圖像出現(xiàn)橫向的波紋，波紋比地點(diǎn)一收測略少，聲音效果較好。

圖7 地點(diǎn)三DS－43、DS－34收測圖像對比圖

為了進(jìn)一步了解電視相隔9個頻道鏡像干擾的表現(xiàn)，將其中一幅畫面進(jìn)行了放大，如圖8所示。從中可以看出鏡像干擾主要表現(xiàn)為橫向的波紋，隨著干擾強(qiáng)度的增加，波紋則會加深加密。

3.3 結(jié)果分析

將上述實(shí)驗(yàn)收測數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)如表1所示。

圖8 干擾圖像細(xì)節(jié)放大圖

表1 收測場強(qiáng)及效果統(tǒng)計(jì)表

當(dāng)43頻道場強(qiáng)與34頻道場強(qiáng)差低于2 dB時(shí)，干擾現(xiàn)象輕微，主觀視覺評價(jià)優(yōu)良;當(dāng)43頻道場強(qiáng)與34頻道場強(qiáng)差高于2 dB時(shí)，出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，主觀視覺可以察覺到干擾網(wǎng)紋的存在，干擾現(xiàn)象隨場強(qiáng)差的增大愈加明顯，成正比。無線電波的空間傳輸隨意性較強(qiáng)，無法做到兩頻道在大部分范圍內(nèi)場強(qiáng)差小于2 dB，收測數(shù)據(jù)表明電視相隔9個頻道的鏡像干擾存在，影響大部分用戶的收看效果，伴音收聽效果良好。

國際電聯(lián)ITU－R BT.655－7建議書TABLE10所示n+9頻道鏡像穩(wěn)定干擾的射頻保護(hù)率為11 dB(34頻道為預(yù)收頻道)，這與我們的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在不同。但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為同行進(jìn)行類似試驗(yàn)提供了參考，希望能在今后的試驗(yàn)中對存在的偏差進(jìn)行系統(tǒng)詳細(xì)的解釋。

4 結(jié)論及研究展望

通過理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析得出:在模擬地面電視規(guī)劃中相隔9個頻道鏡像干擾的問題仍然存在，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與國際電聯(lián)ITU－R BT.655－7建議書中對模擬電視之間鏡像干擾保護(hù)率的界定存在不同，這就需要對有關(guān)頻道繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明現(xiàn)階段必須遵守n+9頻道的鏡像干擾限制［5］。

隨著地面數(shù)字電視頻道的增加，對于數(shù)字電視頻道鏡像干擾的問題將成為今后研究的重點(diǎn)。由于數(shù)字和模擬電視調(diào)制方式上的差別，其鏡像干擾頻道的確定方法根據(jù)干擾源數(shù)字和模擬頻道的不同而有所差別［6］。特別是數(shù)字電視信號對模擬地面電視信號的鏡頻干擾，將在未來的工作中加以重點(diǎn)研究。

［1］何大中.系統(tǒng)與覆蓋網(wǎng)［M］.北京:國防工業(yè)出版社，1990.

［2］楊立新.鏡像干擾問題的相關(guān)技術(shù)實(shí)驗(yàn)［J］.廣播與電視技術(shù)，2011(3):132－134.

［3］夏治平，劉曉蓉.數(shù)模同播規(guī)劃中鏡像干擾頻道的確定［J］.廣播電視信息，2006(6):45－46.

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

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

［6］鄒峰，李熏春，史虹湘，等.地面電視頻率規(guī)劃與優(yōu)化［M］.北京:中國廣播電視出版社，2008.■