广播电视信号综合监测系统在广播电视台的应用

张蓓蓓

内蒙古自治区广播电视传输发射中心706台 内蒙古 呼和浩特市 010050

引言

广播电视信号在传输过程中容易因多种原因导致信号受到影响，信号缺乏完整性，使广大受众在收听、收看广播电视节目时可能出现卡顿、失真、内容缺失、乱码等情况，极大地降低了收听、收看效果。广播电视台在为广大受众提供广播电视节目时，需要使用广播电视信号综合监测系统，以确保信号能够稳定传输。

1 广播电视信号综合监测系统的基本原理及在广播电视台中的应用

1.1 广播电视信号系统的构成

在现代生活中，人们可以在智能手机、电脑、电视等媒介载体上收听、收看广播电视节目。映入人们眼帘、传入人们耳中的音视频节目本质上是信息。这些节目从广播电视台制作而成，需要经过多轮次、多方式、多载体、多目的传输后，方可将特定的音视频信息传输到用户持有的终端设备［1］。广播电视节目信息在最初生成后，需要经过多轮次、多目的的信号转换、传输，最终才能以广播电视节目的形式呈现在观众面前。基于此，若要围绕广播电视信号综合监测系统的基本原理展开分析，首先需要理清广播电视系统的构成及信号的传播流程，广播电视系统中的核心是音/视频信号切换设备，该设备处于系统的中间段。

传入该设备的广播电视信号类型主要有：

（1）经由摄像机、录音机等设备录制形成的音视频信息信号，经过放大及编码处理后传入；

（2）测试信号发生器产生的信号；

（3）外部引入的电视、电影等信号；

（4）经过均衡放大器处理后的信号。

音/视频信号切换设备传出的信号主要有：

（1）在广播电视节目直播情况下，经由音/视频信号切换设备传出的信号需由节目导演控制，有选择地播出；

（2）电视、电影、幻灯、录像等类型的音视频信号经过音/视频信号切换设备中转处理后，会接入线路放大设备或伴音信号放大设备（前者经由图像发射机处理，后者经由伴音发射机处理）后，传入双工器设备（即异频双工电台，是中继台的主要配件，能够对发射和接收的信号进行有效隔离处理，确保信号接收和发射可以同时进行）。总体来看，广播电视信号的综合监测是指对信号在不同时期、不同传播信道的监测，达到确保信号稳定传输的目的。

1.2 广播电视信号发射机的特点及信号综合监测

广播电视信号发射机的作用是信号发射，在此之前必须完成信号调制工作，才能将广播电视信号向远端传递。如果没有这一环节，则受广播电视信号频率低的限制，只能通过提高发射机功率的方式才能确保信号向远端传输，这在技术、经济层面均缺乏可行性。经由发射机处理发射的信号存在多种类型，若要做好对所有信号的监测工作，首先需要明确不同类型信号在正常情况下的传播规律。在实时信号监测工作中，系统可对实时监测到的信号变化情况与标准情况进行比对，从而判定信号传输是否保持稳定。

1.2.1 图像信号的调制

（1）针对图像信号进行调制的方法为，使用全电视信号等低频调制信号，对载波的幅度进行调制，从而使载波的幅度能够随着调制信号的幅度变化而呈现出相应的变化。在正常情况下，图像信号的波形与余弦波波形较为类似，频谱呈现出类梯形的特点，带宽BW=2f=2×6MHz=12MHz。

（2）残留边带的发送方式存在两种。一种是双边带传送（频率为12MHz），特点是使用的设备复杂程度高，技术难度大，但对频道的综合利用率较低。另一种是单边带传送（频率仅为6MHz），在传送过程中需要使用滤波器，首先对某一边带进行消除，滤波器很难彻底滤除低频分量。针对高频图像的信号残留边带进行传送时，主要围绕完整的上边带进行发射，之后将下边带中，与调制信号低频部分相对应的内容一并发射。

（3）正常情况下，负极性调制的优点是，能够有效节省发射功率，干扰信号对图像信号造成的影响较小。在针对图像信号进行监测时，需要设定的重点监测内容是对发射功率的大小进行监测，如果发现发射功率较高，说明图像信号调制过程出现问题；直接监测干扰信号大小并无实际意义，而是需要对图像信号的完整程度进行监测。如果发现图像信号缺失，意味着干扰信号过大或是图像信号调制过程出现问题。

1.2.2 伴音信号的调制

调频处理是指将低频伴音信号装载到高频信号之中，从而使高频信号的频率能够随着低频信号的幅度变化而变化。经过这种信号调频处理后，频率变化波形呈现出正弦波的特性。

对伴音信号进行调频处理的目的是：

（1）提高伴音的质量；

（2）防止高频伴音与高频图像信号互相之间产生干扰。

针对伴音信号调制过程的监测重点：

（1）对伴音信号质量进行监测及评估，如果发现质量并未明显提升，意味着伴音调制过程出现问题。在实际监测过程中，可重点比对信号的波形，如果偏离正弦波，说明信号调制稳定性降低。

（2） 对一种现象进行监测，如果出现声音清晰但图像模糊，或是图像精度高但声音忽高忽低甚至完全没声音的情况，意味着高频伴音和高频图像信号之间有可能互相干扰，需检查伴音调频过程是否出现问题。

（3）如果监测结果显示音频信号稳定度较差，声音呈现断断续续，或是时而呈现出一种声音风格，时而呈现另一种声音风格的特点，表明问题可能出现在音频信号预加重和去加重环节。前者是指在音频信号发射端，对伴音信号的高频部分的幅度进行提升处理，从而达到伴音信号抗干扰的能力；后者是指在接收端，对音频信号中的高频成分进行衰减处理，希望恢复音频信号的本来面目。如果伴音信号出现上述两种问题，意味着伴音信号高频部分的幅度提升及高频成分衰减处理过程出现问题。

1.3 扩大广播电视信号覆盖范围的方法及相关信号监测

为使广播电视信号覆盖范围扩大，广播电视台一般会采用以下几种方法：

1.3.1 微波中继方式的特点及相关信号监测

微波中继又被称为微波接力，扩大广播电视信号覆盖范围的原理是：在信号传播的途径中建立多个微波中继接力站，进而利用微波将广播电视信号一站一站式地传送。微波中继接力信道的构成是：端站1→中继站1→中继站2→……中继站n→端站2［2］。这种广播信号覆盖范围扩大传播模式的优点：一是微波的波长极短，具有较强的直射性能；二是信号传输过程中的稳定性、安全性较高，微波中继线路一般被设置为专用线路；三是能够实现广播电视信号的双向传输。比如中央广播电视总台和各地方广播电视台之间的多个广播电视节目可以实现双向传输，互相之间几乎不会产生影响。针对微波中继信号扩大传输方式进行监测时，不应将重点设定为信号传输本身，而是需要对信号传输途中是否存在可能干扰微波的要素进行监测。

1.3.2 电视差转方式的特点及相关信号监测

电视差频转播同样是一种扩大广播电视信号传播范围的方法，作用原理是能够将接收到的骨干台某一频道的电视节目，经由差频转换机进行频率变换、频率放大处理后，经由非节目当前频道向外发射，达到扩大骨干台覆盖范围或服务面积的目的。通常情况下，广播电视台如果使用这种扩大信号传输范围的方法，所使用的设备包括但不限于一次变频单通道差频转换机、二次变频单通道差频转换机、二次变频双通道差频转换机。比如基于一次变频单通道差频转换机处理信号时，信号需要依次经过高频放大器、变频器、本地振荡器、功率放大器相连，前后两端分别连接信号接收天线及信号发射天线。基于二次变频单通道差频转换机处理信号时，信号需要依次经过高频放大器、第一变频器（与第一本振系统相连）、中频放大器、第二变频器（与第二本振系统相连）、功率放大器，前后两端同样连接信号接收天线以及信号发射天线。

电视差频转播处理过程的广播电视信号综合监测系统运行原理是：

（1）工作人员手动录入广播电视信号经过某一种差频转换机内每一个设备后呈现出的标准状态。

（2）监测系统实时监测并收集广播电视信号的实时状态，进而与标准状态进行比对分析，发现其中存在较为明显的差异时发出预警信息，从而提醒值班人员及时处理。

1.3.3 卫星广播电视的特点及相关信号监测

将地球同步卫星作为广播电视信号传递中继站也是一种扩大广播电视信号覆盖范围的有效方法［3］。卫星广播电视系统由地面发射站、测控站、地球同步卫星、地面信号接收网络等组成。卫星地面站主要包括上行发射站和测控站，将广播电视台制作的广播电视信号传递给广播电视卫星。与此同时，还可以通过接收地球同步卫星发出的信号，实现对广播电视节目的接收。为提高信号传播质量，采用卫星广播电视模式时，一般选用微波频段传递信号。这一模式下的广播电视信号监测重点内容是围绕对应信号传递微波频段是否存在较大的大气扰动噪声源进行监测，如果没有发现这种噪声源，则信号传输整体稳定性可得到保证。如果发现这种噪声源，则应调整频段，提前规避。对信号当前搭载的微波频段的空闲程度进行监测，如果微波频段空闲程度较大，意味着信号传输过程中受到其他信号干扰。如果空闲程度较小，则同样需要提前调整微波频段。

2 提高广播电视信号综合监测系统在广播电视台的应用水平

2.1 明确广播电视信号监测指标

广播电视信号综合监测系统在广播电视台应用时，并非仅仅针对信号本身进行监测，还应该结合信号传递的方式、特点，提出明确的广播电视信号监测指标［4］。

（1）明确广播电视信号从生成到最终接收端的全过程流向信息，对相关信号依次经过哪些系统、哪些设备、经过什么样的处理及处理后应该呈现出什么样的特点进行全面梳理，制定出标准。以此作为对照依据，在后续开展广播电视信号综合监测工作时，在完成实时信号状态的获取后，与标准信号依据进行对比，根据二者之间的偏差类型、大小等，判断信号传输过程中存在哪些问题，进而及时解决，确保信号始终处于稳定、优质、完整的传输状态。

（2）除了对信号状态进行监测之外，还可以将重点监测对象设置为传输信号渠道所处的环境的稳定性。为扩大广播电视信号的覆盖范围，可将微波设置为信号传播载体。微波的可靠性极高，微波频段受到干扰的可能性及严重程度均较低。但也需建立完善的微波频段有无重大干扰源头监测机制，确保信号经由微波稳定传输。

2.2 提高广播电视信号监测技术

明确广播电视信号监测指标，还应不断研发先进性更高的信号监测技术，融合现代化管理思维，整体提升广播电视信号监测工作质量。在建立健全广播电视播出信号综合化监测系统时，尝试借助新的DSP技术，引入模块化结构，将信号生成、信号传输、信号分类、信号处理、信号发射、信号接收、信号效果评估等监测工作分别纳入不同的模块中，对这些模块进行系统化管理，按照顺序控制各项模块各司其职，自动开展广播电视信号监测工作。

2.3 确保广播电视信号监测的可靠性、实时性、准确性

在应用自动智能化广播电视信号监测系统时，应确保监测过程的可靠性、实时性、准确性［5］。所谓可靠性的具象呈现方式是对监测系统本身运行状态进行监测，可采用将系统监测某种类型的广播电视信号消耗的标准时间、获取的信号信息、标准规模等予以明确，对信号监测系统的实时工况进行收集，同样与标准比对。如果二者差异不大，表明广播电视信号监测系统处于正常工作状态；如果差异很大，意味着系统可能在某些方面出现问题，监测结果准确性可能降低，需及时查明问题并加以解决。

结语

社会大众通过智能手机、电脑、电视等多种媒介形式收听、收看广播电视节目均属于广播电视信号的最终呈现形式。广播电视节目从制作开始，到在多种媒介形式中播出的全过程内，需根据具体的需求，完成信号的多样性转换。在这些环节中，任何一个阶段的信号传输出现问题，均有可能导致信号失真、传输不稳，造成广播电视节目播出事故，降低广大受众的体验感。广播电视台必须应用广播电视信号综合监测系统，在各个阶段的信号传输过程中，做好信号监测工作，确保信号稳定、优质传输。