地面數字電視覆蓋范圍擴展與信號質量提升策略

摘要：本文研究了地面數字電視覆蓋范圍擴展與信號質量提升策略。首先分析了目前地面數字電視覆蓋范圍存在的問題，如信號覆蓋不足、信號干擾等，提出了擴展覆蓋范圍策略；其次針對信號質量提升，提出了加強信號傳輸和接收設備技術改進、優化天線布局、增加中繼站等措施。通過實地調研和實驗驗證，結果表明采取這些策略可以擴展地面數字電視的覆蓋范圍，并提高信號質量，為用戶提供更好的觀看體驗。

關鍵詞：地面數字電視；覆蓋范圍；信號質量；改進技術

一、引言

隨著科技的進步，人們對高清晰度電視節目的需求在不斷增加，地面數字電視覆蓋范圍擴展和信號質量提升成為當今的研究熱點。地面數字電視作為一種新興的電視傳輸方式，相比傳統的模擬電視，其具有更高的圖像質量、更豐富的頻道選擇和更穩定的信號傳輸。然而，由于地形、建筑物和其他無線信號的干擾，地面數字電視的覆蓋范圍和信號質量仍然存在問題。基于此，本文研究了地面數字電視的覆蓋范圍擴展與信號質量提升策略，并結合案例，提出了可行性的解決方案。

二、地面數字電視覆蓋概述

地面數字電視覆蓋是指通過地面傳輸信號的方式，將數字電視信號覆蓋到特定地區的一種技術和服務，其是一種通過電視臺網絡將電視信號傳輸至用戶家中的方式，以便用戶能夠收看電視節目。地面數字電視覆蓋需要借助地面數字廣播技術，通過在特定地區建立數字電視發射塔和接收設備，將數字電視信號發送至用戶的電視機，這種覆蓋方式可以實現高質量的音視頻傳輸，提供更多的電視頻道選擇，并且具有較強的抗干擾能力。為了實現更好的地面數字電視覆蓋，需要地面數字電視擁有較強的覆蓋效果，體現在如下方面：第一，要具有較強的輻射面和功率，實現多點對多點的連續播放。第二，要符合電視發射機的發射要求。第三，合理規劃頻譜。第四，支持單頻網的移動接收速度超過250km/h-1。

地面數字電視覆蓋范圍通常由發射塔的信號傳輸能力、地理環境等因素決定，在城市和人口密集的地區，覆蓋范圍會相對較大，而在偏遠地區或山區等地形復雜的地方，覆蓋范圍可能會受到限制。同時，地面數字電視覆蓋涉及信號傳輸和接收質量，一個良好的地面數字電視覆蓋應能夠提供清晰的圖像和聲音，避免畫面模糊、抖動、雪花等問題，并且覆蓋范圍內的用戶需要能夠穩定地接收到信號，不受天氣、建筑物遮擋、其他干擾因素的影響。例如：當發射站在相同1kW功率條件下，部分地方的發射站發射范圍為40KM，有些地方的發射范圍僅有20KM，甚至個別發射站只有幾公里的傳輸范圍，而發射站預期設置距離要超過40KM，導致發射站之間出現發射范圍盲目，從而影響到整個發射站的覆蓋效果。

三、地面數字電視收測現狀

為了確保廣大用戶能夠享受到高質量的電視信號，地面數字電視的覆蓋范圍擴展與信號質量提升顯得尤為重要。本次收測信號頻率為794MHz，采用N9000DTMB綜合分析儀進行數據采集。共采集樣本點數量553個，其中無效樣本點179個，這些無效樣本點主要是在停車過程中產生的重復樣本（如圖1所示）。通過對有效樣本點的分析，得到平均信號強度28.6dB、信噪比14.77dB，根據行業標準，如果LDPC誤報率低于1%，則認為信號質量滿足要求。然而，本次收測中僅有81個樣本點滿足這一標準，收測效果較差。通過對不同方向的信號強度進行分析，發現臺站東南和東側位置，在距離臺站30km范圍內樣品的平均信號強度超過標準值，收測效果較佳；臺站西側方向，在距離臺站5km范圍內平均信號強度為40，收看效果較好。而當距離超過5km時，畫面出現黑屏現象，信號質量顯著下降。為了深入了解上述收測現象的原因，臺站技術人員進行了進一步的測試。初步分析表明，信號質量的下降可能與以下因素有關，西側方向可能存在較高的地形或建筑物，導致信號傳播受阻；在某些區域，信號可能受到多路徑反射或外部干擾，導致信號質量下降；部分接收設備可能存在性能問題，導致信號接收不穩定。本次收測結果表明，地面數字電視的覆蓋范圍和信號質量存在顯著差異[1]。

四、分析和測試

（一）發射機效率和指標的影響

在地面數字電視系統日常運行中，定期進行收測分析是確保系統穩定性的重要手段，通過對不同區域的信號強度、頻率穩定性和調制質量等參數進行監測，可以及時發現系統中存在的問題，并采取相應的措施進行優化。在最近的一次收測中，發現部分地區出現了信號強度不足的問題，具體表現為，在某些偏遠地區接收到的電視信號非常微弱，甚至無法正常解調出圖像和聲音。為了進一步分析這一問題，先對這些地區的信號強度進行詳細測量，結果顯示這些地區的信號強度明顯低于正常水平，且存在較大的波動。接下來，使用頻譜分析儀對這些地區的頻率穩定性進行測試，發現這些地區的信號頻率存在明顯的偏移現象，不僅影響了信號的解調效果，還可能導致與其他頻段的干擾，進一步降低廣播質量。此外，還對這些地區的調制質量進行了評估，通過測量誤碼率（BER）和信號噪聲比（SNR），我們發現這些地區的調制質量較差，誤碼率較高，信號噪聲比偏低。這些參數異常表明，信號在傳輸過程中受到了較大的干擾，導致接收端的圖像和聲音質量嚴重下降。綜合以上收測結果，推測問題根源可能在于發射機的輸出功率異常，信號強度不足、頻率偏移和調制質量差等問題，都可能是由于發射機無法提供足夠的輸出功率所導致的。

為了確認地面數字電視系統中信號強度不足問題是否由發射機輸出功率異常引起，工作人員決定對發射機輸出功率進行詳細測試。在測試過程中，使用滿功率1000W進行廣播。發射機的電源電壓設定為50V，同時有4個電流通道，每個通道的電流為32A。接下來，使用功率計測量發射機的實際輸出功率，測得發射機的輸出功率為600W，這意味著發射機的輸出功率僅為整機輸入功率的9.4%。通過這一系列測試，發現發射機的輸出功率明顯不足。整機輸入功率為6400W，而實際輸出功率僅為600W，輸出功率百分比僅為9.4%。這一結果表明，發射機無法提供廣播所需的功率，導致信號強度不足，進而影響了地面數字電視系統的覆蓋范圍和信號質量。

為了解決這一問題，工作人員對發射機進行全面的檢查和維修，重點檢查發射機的功率放大器、電源模塊、散熱系統，如果發現任何故障或老化部件，應及時更換或維修。在維修完成后，考慮優化發射機的配置，以提高其輸出功率。如調整發射機的電源電壓和電流設置，或者更換更高效率的功率放大器，以提升發射機的整體性能。為了防止類似問題再次發生，建議對地面數字電視系統進行定期的監測和維護，及時發現并解決潛在問題，確保系統的穩定運行和高質量的廣播服務[3]。

通過上述環節分析發現，發射機效率和技術指標對覆蓋效果影響較小。

（二）中波干擾

疑似由于地面數字電視播出受到中波廣播電磁干擾。據了解，該臺站設置的中波發射架功率為100kW和50kW，其通過電力傳輸線路和電視發射天線進行傳播，很容易造成中波信號與電視發射架上的信號相互干擾，。此外，由于電視發射機房未做好屏蔽，也可能導致電視覆蓋場形畸變，進而影響收視體驗。為了解決這個問題，臺站員工在晚間0時關閉所有中波發射機，并在排除中波干擾因素的情況下進行夜測，但收測效果仍然不理想[4]。

（三）天線面數和層數對場強合成的影響

在前期工作中，先對天線的面數和層數進行了初步測試，通過一層絲綿方法，發現天線層數較少時，場強合成效果較為理想，但隨著層數持續增加，場強疊加效應逐漸顯現，導致信號覆蓋效果有所下降。為了進一步驗證這一現象，邀請了專業人員對前期工作內容進行深入分析，專業人員指出天線層數的增加確實會導致場強疊加效應，尤其是在天線間距較小的情況下，這種效應更為明顯。因此，建議在實際應用中，合理控制天線的層數，以避免場強疊加對覆蓋效果的負面影響。為了更全面地評估天線面數和層數對場強合成的影響，專業人員進行了進一步的測試，先連接了饋管和一分四的功分器，安裝了4個天線，并進行了機械下傾處理，測試采用了等距離測試方法，選擇了3個正方形測試點，與發射臺的距離分別為3km、5km和10km。測試結果顯示，東側的收看效果較佳，而西側的測試場強雖有一定提升，但在距離超過6km后，節目無法正常觀看。這一結果表明，天線的布局和層數對信號覆蓋范圍有著顯著影響。

為了進一步優化信號覆蓋效果，工作人員將天線調整到東西兩側，并連接了8個天線。測試結果顯示，東側和西側的場強顯著提升，特別是在距離發射臺較遠的區域，信號質量得到了明顯改善。通過本次測試，發現天線面數和層數對場強合成有著重要影響，合理控制天線的層數和布局，可以有效提升地面數字電視的覆蓋效果，建議在實際應用中根據具體環境，靈活調整天線的面數和層數，以達到最佳的信號覆蓋效果。此外，還建議在未來的測試工作中，進一步研究不同天線布局和層數對信號覆蓋的影響，以期為地面數字電視的優化提供更多科學依據（如圖2所示）[5]。

五、地面數字電視信號質量提升方案

市區高樓密集是造成地面數字電視傳輸覆蓋效果不理想的主要原因之一，由于城內高層建筑普遍在100米左右，傳統的電視信號發射塔高度優勢較小，導致信號在傳輸過程中受到嚴重遮擋和衰減。在這種情況下，信號的有效覆蓋范圍大大縮小，觀眾在接收信號時常常遇到信號不穩定、畫面模糊等問題[6]。為了有效拓展臺站的覆蓋范圍，提升地面數字電視信號的質量，本文提出采用一面四層天線安裝方式，并將發射機功率擴展至西側市區。一面四層天線安裝方式能夠有效增加信號的發射角度和覆蓋范圍，減少信號在傳輸過程中的衰減。同時，通過將發射機功率擴展至西側市區，進一步增強信號的強度和穩定性，確保觀眾在任何位置都能接收到高質量的電視信號。在實際實施中，工作人員在現有發射塔的基礎上，安裝一面四層天線，確保信號能夠全方位覆蓋市區；科學調整發射機的功率設置，將信號重點覆蓋西側市區，確保該區域的信號強度和穩定性；在方案實施后，進行全面的信號測試，保證覆蓋范圍和信號質量達到預期效果[7]。

六、結束語

綜上所述，隨著科技的不斷發展，地面數字電視已經成為人們日常生活中重要的媒體形式，但在數字電視運行過程中仍然存在問題，如覆蓋范圍有限、信號質量不穩定。為了解決這些問題，研究人員提出了各種策略擴展覆蓋范圍，從而改善信號質量。通過建立更多的發射臺、改進天線技術和優化信道編碼解碼技術，地面數字電視的覆蓋范圍得到了擴展，并且信號質量得到了顯著提高。這些研究成果將為地面數字電視發展提供重要的支持，并使更多的人能夠享受高質量的數字電視服務，并為用戶提供更好的觀看體驗。

作者單位：孔延 山東省廣播電視傳輸保障中心

參考文獻

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