摘要：本文研究了地面數(shù)字電視覆蓋范圍擴展與信號質(zhì)量提升策略。首先分析了目前地面數(shù)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(zhì)量提升，提出了加強信號傳輸和接收設(shè)備技術(shù)改進、優(yōu)化天線布局、增加中繼站等措施。通過實地調(diào)研和實驗驗證，結(jié)果表明采取這些策略可以擴展地面數(shù)字電視的覆蓋范圍，并提高信號質(zhì)量，為用戶提供更好的觀看體驗。

關(guān)鍵詞：地面數(shù)字電視；覆蓋范圍；信號質(zhì)量；改進技術(shù)

一、引言

隨著科技的進步，人們對高清晰度電視節(jié)目的需求在不斷增加，地面數(shù)字電視覆蓋范圍擴展和信號質(zhì)量提升成為當今的研究熱點。地面數(shù)字電視作為一種新興的電視傳輸方式，相比傳統(tǒng)的模擬電視，其具有更高的圖像質(zhì)量、更豐富的頻道選擇和更穩(wěn)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(shù)字電視的覆蓋范圍和信號質(zhì)量仍然存在問題?；诖?，本文研究了地面數(shù)字電視的覆蓋范圍擴展與信號質(zhì)量提升策略，并結(jié)合案例，提出了可行性的解決方案。

二、地面數(shù)字電視覆蓋概述

地面數(shù)字電視覆蓋是指通過地面?zhèn)鬏斝盘柕姆绞?，將?shù)字電視信號覆蓋到特定地區(qū)的一種技術(shù)和服務(wù)，其是一種通過電視臺網(wǎng)絡(luò)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(jié)目。地面數(shù)字電視覆蓋需要借助地面數(shù)字廣播技術(shù)，通過在特定地區(qū)建立數(shù)字電視發(fā)射塔和接收設(shè)備，將數(shù)字電視信號發(fā)送至用戶的電視機，這種覆蓋方式可以實現(xiàn)高質(zhì)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(xiàn)更好的地面數(shù)字電視覆蓋，需要地面數(shù)字電視擁有較強的覆蓋效果，體現(xiàn)在如下方面：第一，要具有較強的輻射面和功率，實現(xiàn)多點對多點的連續(xù)播放。第二，要符合電視發(fā)射機的發(fā)射要求。第三，合理規(guī)劃頻譜。第四，支持單頻網(wǎng)的移動接收速度超過250km/h-1。

地面數(shù)字電視覆蓋范圍通常由發(fā)射塔的信號傳輸能力、地理環(huán)境等因素決定，在城市和人口密集的地區(qū)，覆蓋范圍會相對較大，而在偏遠地區(qū)或山區(qū)等地形復雜的地方，覆蓋范圍可能會受到限制。同時，地面數(shù)字電視覆蓋涉及信號傳輸和接收質(zhì)量，一個良好的地面數(shù)字電視覆蓋應(yīng)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(nèi)的用戶需要能夠穩(wěn)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(fā)射站在相同1kW功率條件下，部分地方的發(fā)射站發(fā)射范圍為40KM，有些地方的發(fā)射范圍僅有20KM，甚至個別發(fā)射站只有幾公里的傳輸范圍，而發(fā)射站預(yù)期設(shè)置距離要超過40KM，導致發(fā)射站之間出現(xiàn)發(fā)射范圍盲目，從而影響到整個發(fā)射站的覆蓋效果。

三、地面數(shù)字電視收測現(xiàn)狀

為了確保廣大用戶能夠享受到高質(zhì)量的電視信號，地面數(shù)字電視的覆蓋范圍擴展與信號質(zhì)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(shù)據(jù)采集。共采集樣本點數(shù)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(chǎn)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(jù)行業(yè)標準，如果LDPC誤報率低于1%，則認為信號質(zhì)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(fā)現(xiàn)臺站東南和東側(cè)位置，在距離臺站30km范圍內(nèi)樣品的平均信號強度超過標準值，收測效果較佳；臺站西側(cè)方向，在距離臺站5km范圍內(nèi)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(xiàn)黑屏現(xiàn)象，信號質(zhì)量顯著下降。為了深入了解上述收測現(xiàn)象的原因，臺站技術(shù)人員進行了進一步的測試。初步分析表明，信號質(zhì)量的下降可能與以下因素有關(guān)，西側(cè)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(qū)域，信號可能受到多路徑反射或外部干擾，導致信號質(zhì)量下降；部分接收設(shè)備可能存在性能問題，導致信號接收不穩(wěn)定。本次收測結(jié)果表明，地面數(shù)字電視的覆蓋范圍和信號質(zhì)量存在顯著差異[1]。

四、分析和測試

（一）發(fā)射機效率和指標的影響

在地面數(shù)字電視系統(tǒng)日常運行中，定期進行收測分析是確保系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段，通過對不同區(qū)域的信號強度、頻率穩(wěn)定性和調(diào)制質(zhì)量等參數(shù)進行監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，并采取相應(yīng)的措施進行優(yōu)化。在最近的一次收測中，發(fā)現(xiàn)部分地區(qū)出現(xiàn)了信號強度不足的問題，具體表現(xiàn)為，在某些偏遠地區(qū)接收到的電視信號非常微弱，甚至無法正常解調(diào)出圖像和聲音。為了進一步分析這一問題，先對這些地區(qū)的信號強度進行詳細測量，結(jié)果顯示這些地區(qū)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(qū)的頻率穩(wěn)定性進行測試，發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)的信號頻率存在明顯的偏移現(xiàn)象，不僅影響了信號的解調(diào)效果，還可能導致與其他頻段的干擾，進一步降低廣播質(zhì)量。此外，還對這些地區(qū)的調(diào)制質(zhì)量進行了評估，通過測量誤碼率（BER）和信號噪聲比（SNR），我們發(fā)現(xiàn)這些地區(qū)的調(diào)制質(zhì)量較差，誤碼率較高，信號噪聲比偏低。這些參數(shù)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(zhì)量嚴重下降。綜合以上收測結(jié)果，推測問題根源可能在于發(fā)射機的輸出功率異常，信號強度不足、頻率偏移和調(diào)制質(zhì)量差等問題，都可能是由于發(fā)射機無法提供足夠的輸出功率所導致的。

為了確認地面數(shù)字電視系統(tǒng)中信號強度不足問題是否由發(fā)射機輸出功率異常引起，工作人員決定對發(fā)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(fā)射機的電源電壓設(shè)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(fā)射機的實際輸出功率，測得發(fā)射機的輸出功率為600W，這意味著發(fā)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(fā)現(xiàn)發(fā)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(jié)果表明，發(fā)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(shù)字電視系統(tǒng)的覆蓋范圍和信號質(zhì)量。

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

通過上述環(huán)節(jié)分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)射機效率和技術(shù)指標對覆蓋效果影響較小。

（二）中波干擾

疑似由于地面數(shù)字電視播出受到中波廣播電磁干擾。據(jù)了解，該臺站設(shè)置的中波發(fā)射架功率為100kW和50kW，其通過電力傳輸線路和電視發(fā)射天線進行傳播，很容易造成中波信號與電視發(fā)射架上的信號相互干擾，。此外，由于電視發(fā)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(guān)閉所有中波發(fā)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(shù)和層數(shù)對場強合成的影響

在前期工作中，先對天線的面數(shù)和層數(shù)進行了初步測試，通過一層絲綿方法，發(fā)現(xiàn)天線層數(shù)較少時，場強合成效果較為理想，但隨著層數(shù)持續(xù)增加，場強疊加效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，導致信號覆蓋效果有所下降。為了進一步驗證這一現(xiàn)象，邀請了專業(yè)人員對前期工作內(nèi)容進行深入分析，專業(yè)人員指出天線層數(shù)的增加確實會導致場強疊加效應(yīng)，尤其是在天線間距較小的情況下，這種效應(yīng)更為明顯。因此，建議在實際應(yīng)用中，合理控制天線的層數(shù)，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(shù)和層數(shù)對場強合成的影響，專業(yè)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(fā)射臺的距離分別為3km、5km和10km。測試結(jié)果顯示，東側(cè)的收看效果較佳，而西側(cè)的測試場強雖有一定提升，但在距離超過6km后，節(jié)目無法正常觀看。這一結(jié)果表明，天線的布局和層數(shù)對信號覆蓋范圍有著顯著影響。

為了進一步優(yōu)化信號覆蓋效果，工作人員將天線調(diào)整到東西兩側(cè)，并連接了8個天線。測試結(jié)果顯示，東側(cè)和西側(cè)的場強顯著提升，特別是在距離發(fā)射臺較遠的區(qū)域，信號質(zhì)量得到了明顯改善。通過本次測試，發(fā)現(xiàn)天線面數(shù)和層數(shù)對場強合成有著重要影響，合理控制天線的層數(shù)和布局，可以有效提升地面數(shù)字電視的覆蓋效果，建議在實際應(yīng)用中根據(jù)具體環(huán)境，靈活調(diào)整天線的面數(shù)和層數(shù)，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(shù)對信號覆蓋的影響，以期為地面數(shù)字電視的優(yōu)化提供更多科學依據(jù)（如圖2所示）[5]。

五、地面數(shù)字電視信號質(zhì)量提升方案

市區(qū)高樓密集是造成地面數(shù)字電視傳輸覆蓋效果不理想的主要原因之一，由于城內(nèi)高層建筑普遍在100米左右，傳統(tǒng)的電視信號發(fā)射塔高度優(yōu)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(wěn)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(shù)字電視信號的質(zhì)量，本文提出采用一面四層天線安裝方式，并將發(fā)射機功率擴展至西側(cè)市區(qū)。一面四層天線安裝方式能夠有效增加信號的發(fā)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(fā)射機功率擴展至西側(cè)市區(qū)，進一步增強信號的強度和穩(wěn)定性，確保觀眾在任何位置都能接收到高質(zhì)量的電視信號。在實際實施中，工作人員在現(xiàn)有發(fā)射塔的基礎(chǔ)上，安裝一面四層天線，確保信號能夠全方位覆蓋市區(qū)；科學調(diào)整發(fā)射機的功率設(shè)置，將信號重點覆蓋西側(cè)市區(qū)，確保該區(qū)域的信號強度和穩(wěn)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(zhì)量達到預(yù)期效果[7]。

六、結(jié)束語

綜上所述，隨著科技的不斷發(fā)展，地面數(shù)字電視已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾拿襟w形式，但在數(shù)字電視運行過程中仍然存在問題，如覆蓋范圍有限、信號質(zhì)量不穩(wěn)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(zhì)量。通過建立更多的發(fā)射臺、改進天線技術(shù)和優(yōu)化信道編碼解碼技術(shù)，地面數(shù)字電視的覆蓋范圍得到了擴展，并且信號質(zhì)量得到了顯著提高。這些研究成果將為地面數(shù)字電視發(fā)展提供重要的支持，并使更多的人能夠享受高質(zhì)量的數(shù)字電視服務(wù)，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

[1]王勝利.差轉(zhuǎn)技術(shù)在地面數(shù)字電視覆蓋建設(shè)中的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2023，47（01）：101-103.

[2]洪軍.5G技術(shù)在提升地面數(shù)字電視覆蓋效果方面的應(yīng)用[J].電視技術(shù)，2022，46（02）：152-154.

[3]孟憲國，孟憲林.市縣級地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)建設(shè)面臨問題及對策研究[J].廣播電視信息，2022，29（11）：106-108.

[4]石嵬.大連市廣播電視節(jié)目地面無線數(shù)字化覆蓋工程單/多頻網(wǎng)混合組網(wǎng)建設(shè)方案[J].廣播電視信息，2022，29（11）：86-88.

[5]廖志鵬.省級電視節(jié)目地面數(shù)字電視覆蓋信號源系統(tǒng)設(shè)計方案及實施[J].廣播電視信息，2022，29（01）：75-77.

[6]郭嘉.復雜地形條件下地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)覆蓋優(yōu)化與工程實踐研究[J].廣播與電視技術(shù)，2021，48（11）：75-80.

[7]臧亮文.廣播電視高山發(fā)射臺地面數(shù)字電視覆蓋項目改造方案分析[J].數(shù)字傳媒研究，2021，38（08）：54-56，60.