關(guān)于數(shù)字電視信號(hào)電平的測(cè)試心得與分析

    根據(jù)GY/T170—2001《有線數(shù)字電視廣播信道編碼與調(diào)制規(guī)范》規(guī)定數(shù)字電視信號(hào)RMS（均方根）的電平值應(yīng)低于模擬信號(hào)峰值電平0~10dB。但在絕大多數(shù)經(jīng)營(yíng)有線電視網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)運(yùn)單位，并不具有測(cè)量RMS電平值的測(cè)試手段。

    一般的情況下絕大多數(shù)中小有線網(wǎng)絡(luò)營(yíng)運(yùn)單位只有簡(jiǎn)單的模擬信號(hào)測(cè)試手段，這就提出了一個(gè)問題：在數(shù)字電視信號(hào)（DVB—C）快速發(fā)展的今天，如何以現(xiàn)有的測(cè)試手段去完成數(shù)字信號(hào)的測(cè)量？為了說明問題，我們可以用一般的場(chǎng)強(qiáng)儀和頻譜分析儀去進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字電視信號(hào)電平的測(cè)試，并進(jìn)行對(duì)比分析。

    先假設(shè)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)哪M信號(hào)的電平值與數(shù)字電視信號(hào)的RMS電平值之差為零。這時(shí)用一般的場(chǎng)強(qiáng)儀去分別測(cè)量模擬信號(hào)和數(shù)字電視信號(hào)的電平值，就會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)字電視信號(hào)的電平值會(huì)比模擬電視的電平值低十幾個(gè)dB；更奇怪的是如果用頻譜分析儀進(jìn)行此類測(cè)試時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于不同的中頻掃描帶寬（RBW），模擬信號(hào)電平與數(shù)字電視信號(hào)電平之間呈現(xiàn)出不同的電平差。為什么這樣？要回答這個(gè)問題，首先要回答模擬信號(hào)與數(shù)字電視信號(hào)在頻譜上的差異。

    模擬信號(hào)的峰值出現(xiàn)在載頻點(diǎn)，而數(shù)字電視信號(hào)在頻譜上是看不出載頻點(diǎn)的。在一個(gè)合適的頻段內(nèi)，數(shù)字電視信號(hào)的電平譜更類似于噪聲的頻譜。這是由于數(shù)字電視信號(hào)的頻譜是由無數(shù)不斷變動(dòng)的載波組成，所以在一個(gè)合適的頻段內(nèi)更象是一段噪聲頻譜。所以對(duì)數(shù)字電視信號(hào)的測(cè)量更適合的方式應(yīng)為類似于噪聲的測(cè)量。我們可以回憶一下模擬信號(hào)載噪比的定義：C/N=20lg（圖像載波電平有效值/噪聲電平均方根值（規(guī)定帶寬內(nèi)））

    其中“規(guī)定帶寬內(nèi)”的帶寬為5.75MHz

    由此我們可以初步的理解到，均方根值的測(cè)量是與測(cè)量帶寬有關(guān)的。其實(shí)我們大可以這樣理解數(shù)字電視信號(hào)RMS值的含義為“帶內(nèi)功率電平值”。其所指“帶內(nèi)”是指-3dB帶寬內(nèi)，“帶內(nèi)功率”是指-3dB帶寬內(nèi)信號(hào)功率之和。有了這樣的認(rèn)識(shí)，我們就可以理解模擬信號(hào)和數(shù)字電視信號(hào)在測(cè)量中所呈現(xiàn)的差異。一般的場(chǎng)強(qiáng)儀均具有一個(gè)固定的中頻掃描帶寬，大約為300KHz左右，在測(cè)模擬信號(hào)時(shí)，出現(xiàn)在300KHz掃描帶寬內(nèi)的只有一個(gè)載波的峰值功率電平，不存在多個(gè)峰值電平之和；而測(cè)量數(shù)字電視信號(hào)電平時(shí)，所顯示的是在300KHz掃描帶寬內(nèi)的功率電平之和，而非完整的數(shù)字電視信號(hào)功率電平。這也就能解釋在用頻譜分析低度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)應(yīng)不同的中頻掃描帶寬，測(cè)同一個(gè)數(shù)字電視信號(hào)的電平會(huì)出現(xiàn)差異的原因。理論上，數(shù)字電視信號(hào)的帶寬與QAM調(diào)制的階數(shù)、符號(hào)率及滾降系數(shù)有關(guān)，具體公式為：

    信號(hào)帶寬=符號(hào)率×（1+α）

    在QAM64的調(diào)制方式中，設(shè)定符合率為6.875，α=0.15時(shí)，信號(hào)帶寬為7.90625MHz

    又假定某測(cè)量?jī)x器的中頻掃描帶寬為300KHz。而測(cè)試某數(shù)字電視信號(hào)電平為S。，則總的數(shù)字電視信號(hào)電平S則為：

    數(shù)字電視信號(hào)帶寬/0.3
    S=S。+10lg+K

    K為修正系數(shù)，有資料介紹為1.7dB.
    7.90625/03

    代入上述各值：S=S。+10lg + 1.7
            =S。+15.9085

    至此，事情似乎已經(jīng)有了個(gè)結(jié)論：用一般的場(chǎng)強(qiáng)儀或是頻譜分析儀是可以測(cè)試數(shù)字電視信號(hào)電平地。只不過需在測(cè)試值上加上一個(gè)修正值。然而事情遠(yuǎn)沒這么簡(jiǎn)單，問題就出在這個(gè)修正值的確定上。因?yàn)槔碚撋系男拚挡⒉皇菍?shí)際的修正值。實(shí)際的修正值受各個(gè)儀器本身的真實(shí)中頻掃描帶寬、中頻濾波器的波形系數(shù)、滾降率等因素的影響，與理論值相差甚遠(yuǎn)。為了說明這個(gè)問題，筆者不防用個(gè)真實(shí)的測(cè)試實(shí)例作一個(gè)比對(duì)：

    測(cè)試時(shí)間：2003年9月22日晚
    測(cè)試地點(diǎn)：武漢廣電局十二樓前端機(jī)房
    測(cè)試用QAM調(diào)制器：HARRIS
    測(cè)試儀器：tektronix2714頻譜分析儀
    測(cè)試頻點(diǎn)：515MHz
    調(diào)制信號(hào)：QAM64（帶AS1流，符號(hào)率：6.875）
    測(cè)試點(diǎn)：混合器后某一分支器的分支端口
首先確定數(shù)字電視信號(hào)的真實(shí)帶內(nèi)功率電平。根據(jù)HARRIS調(diào)制器的使用說明，當(dāng)關(guān)斷調(diào)制信號(hào)AS1流后，可輸出一個(gè)中心頻率的單載波，其電平等同QAM調(diào)制后的帶內(nèi)均方根（RMS）功率電平值。這就可以很容易的用頻譜分析儀確定QAM調(diào)制后的數(shù)字電視信號(hào)帶內(nèi)功率電平值。另外也可用Tektronix2714頻譜分析儀直接測(cè)出數(shù)字電視信號(hào)的-3dB帶寬。有了這兩個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行測(cè)試分析就容易了。

    實(shí)測(cè)時(shí)，在測(cè)試點(diǎn)測(cè)得HARRIS調(diào)制器輸出的單載波（515MHz）電平值為68.8dBµv；也即輸入ASI流后，得到的數(shù)字電視信號(hào)的帶內(nèi)功率電平值應(yīng)為68.8dBµv。下面再來看看輸入ASI流后頻譜分析儀得到的各種狀態(tài)下的測(cè)試數(shù)據(jù)：