数字信号处理在广播电视发射机信号质量检测中的应用

引言：

广播电视发射机作为能够达成音视频信号跨越较远距离来实施传输的关键设备，它所具备的工作稳定性，实际上是以一种密切关联着节目传输质量的方式存在着。伴随数字化技术不断发展进步的情形下，传统所采用的检测手段，已然很难做到满足对于高精度以及实时性特点的要求了。而信号质量检测这项作为保障广播电视信号传输具备可靠性的重要环节方面，正越来越依赖于数字信号处理（DSP）技术所给予的支持，并且该技术也为达成故障诊断以及系统优化的目标提供了必不可少的技术保障，只不过这种关系在多层面因素交织中显得极为复杂微妙。

一、数字信号处理基本原理

数字信号处理（DSP）作为一种借助计算机或者专用处理器针对离散信号展开分析，且对其进行变换以及实施优化处理的技术而言，其核心部分涵盖数字滤波用于去除信号里噪声或干扰，并分为有限冲激响应（FIR）与无限冲激响应（IIR）两类且具备高精度和灵活频率响应特性的内容，以及通过如快速傅里叶变换（FFT）这类算法将时域信号转换成为频域形式以揭示信号频率成分及其变化状况的频谱分析内容。而这些技术不但能够使信号的有用信息得到增强，同时为信号异常监测与失真识别等后续应用提供基础方面的支撑，进而成为广播电视发射信号质量检测系统核心技术手段。

二、发射信号特性与质量影响因素：

（一）广播电视发射信号的主要参数

广播电视发射信号，这种被调制后经发射机传至空中的高频电磁波，其承载着诸如音视频之类的多种信息，而它的主要技术参数涵盖像带宽、功率、电平、频率稳定度以及调制方式等。其中带宽所指的是信号占用的频率范围，此范围对于信号能够承载信息量的大小起到决定作用，在不同制式之下，例如地面数字电视常用的DTMB 标准以及DVB - T 标准等，这些标准规定的带宽范围呈现出差异。调制方式，它决定着信息的传输效率以及抗干扰能力，像常见的QAM、OFDM 等多载波调制方式已被广泛应用于数字广播当中，以此实现提高频谱利用率以及系统鲁棒性的目的。

（二）信号质量常见失真类型

广播电视信号在从调制直至发射这样一个复杂过程中，其会遭受各式各样、以多种形式的失真情况带来的影响，这些失真主要涵盖着像非线性失真，还有幅度失真以及群时延失真、互调失真等不同类型。打个比方来讲，功放因自身具有的非线性这一特性，会致使谐波干扰以及交调干扰产生，从而令接收端无法将信号予以正确的还原。而通道因为其频率选择性的缘故，会造成幅度与相位两者之间出现不一致的状况，由此而形成群延迟畸变现象。这些不同类型的失真，它们不仅仅会对图像以及声音的质量产生降低作用，甚至在情况较为严重的时候，极有可能会导致信号处于一种完全都不可以被接收的状态之下。除此之外，反射以及多径效应也同样会引发一种被叫做符号间干扰（ISI）的情况出现，特别是在移动接收这样的环境条件下，该种情况会显得更为突出明显。所以说，对于这些失真指标进行精确的检测，这成为了评估信号质量过程当中极为关键的一点。

（三）信号干扰的主要来源与影响

在实际应用的情境下广播电视信号常常会碰到外部与内部干扰源这类情况。其中外部干扰源在如手机基站以及Wi-Fi 设备等其他无线通信系统、工业设备所产生的电磁辐射或者天气变化导致的电离层扰动等方面，而内部干扰涵盖发射机内部模块间存在不良耦合以及功率不匹配、频率漂移等方面的问题。另外电源质量不稳定还有接地不良等状况也会让干扰噪声产生，这些干扰因素不但对信号的幅度以及频谱结构造成影响，还可能使得突发性错误码率上升。为确保广播质量需借助高精度信号质量检测技术实时对干扰来源以及影响程度展开分析，并采取有效的滤波、隔离或者校准等措施来对其加以抑制。

三、DSP 在信号质量检测中的应用实例：

（一）快速傅里叶变换（FFT）在频谱分析中的应用

在广播电视信号质量检测这项任务之中，被广泛运用的快速傅里叶变换（FFT）这一方式，它凭借对信号频谱结构所进行的深入剖析，以帮助去识别信号里是否有着频率漂移、带外干扰以及杂散发射等一系列的问题。就像在某省广播电视发射台内所部署完成的数字电视监测系统这个具体情境之下，借助对发射信号展开实时FFT 处理这样的手段，从而就能够相当清晰地去观察到主载波、边带还有调制度的变化情况，一旦发现有着异常频率成分就马上进行报警。而借助如此这般的频域分析模式，工程技术人员得以迅速对调制异常或者发射功放失真这些故障的源头加以定位，在极大程度上提升了故障诊断在效率和准确性方面的表现。

（二）数字滤波器在干扰抑制与信号还原中的应用

在广播电视信号处理这般繁杂的过程里面，有着数字滤波技术它所占据的重要之地，特别是其中那带通滤波器与陷波滤波器这类的，可在实际对其加以应用的时候，发射信号常常会受电力设备干扰或者邻频无线信号所带来的影响。就比如某地发射站，由于工业区电焊设备干扰致使图像马赛克频繁出现，而技术人员利用 DSP 系统里 IIR 陷波滤波器针对干扰频率进行精准的抑制行为，使得信号质量被有效地恢复。在其他一些系统当中，自适应滤波算法也被使用到处理多径反射所引发的失真信号这方面，在这个基础之上进一步让接收端对于信号的还原能力得以提高。

（三）噪声检测与实时去噪技术的实际部署

广播信号在传输进程中常常会遭受诸如高频噪声以及热噪声之类的污染，尤其是在远距离传输或者处于复杂地形条件之下。而在数字信号处理领域里存在的时域平滑处理、均值滤波以及卡尔曼滤波等多种去噪算法，它们在多种实际场景之中发挥着相当关键的重要作用。就好比于山区广播站所部署的低功率发射设备，在其中利用实时DSP 芯片对信号开展滑动窗口滤波操作，从而成功地将因风力发电设备而引发的周期性脉冲噪声予以剔除，并且使得画面卡顿以及音频失真之类的现象获得了改善。不仅如此，部分先进的系统还会把信号包络检测与自学习去噪机制相结合，以此来自动地去适应不同环境所带来的干扰条件，进而实现全天候且高精度的信号质量监测工作。

结论：

数字信号处理技术在广播电视发射信号质量检测中发挥着至关重要的作用。通过频谱分析、数字滤波与去噪等方法，DSP 不仅提高了检测的实时性与精度，还能有效识别并抑制多种信号失真与干扰，保障了广播信号的稳定传输。随着算法优化与硬件性能提升，未来DSP 技术将在智能化检测、自动故障识别、远程监控等方面发挥更大潜力，推动广播电视技术持续向高质量、高效率方向发展。

参考文献：

[1]罗岚.数字信号处理技术在广播电视领域中的应用[J].电声技术,2024,48(02):74-76.

[2] 田华. 广播电视技术中的数字信号处理与优化[J]. 电声技术,2024,48(04):89-91.