tổng quan về máy phát hình

Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
LỜI NÓI ĐẦU
Sự ra đời của Điện tử viễn thông là một thành tựu to lớn của nhân loại. Trong
mọi hoạt động của khoa học kĩ thuật cũng như trong cuộc sống trên phạm vi toàn thế
giới nói chung và Việt Nam nói riêng, việc ứng dụng Điện tử viễn thông là không thể
thiếu, đặc biệt là trong Phát thanh – Truyền hình.
Ngay từ khi hình thành xã hội loài người,nhu cầu liên lạc thông tin với nhau đã
được nảy sinh. Việc thông báo thông tin liên lạc được cải tiến hơn với sự phát triển và
hình thành nhà nước nhưng rất thủ công và rất gian truân.
Cùng với sự phát triển của xã hội, công nghệ viễn thông cũng dần phát triển.Tới
ngày nay, thông tin liên lạc đã được truyền đi với tốc độ cao để đáp ứng yêu cầu của
xã hội và cuộc sống.Có thể nói lĩnh vực viễn thông đã làm thay đổi bộ mặt, tính cách
của trái đất, đã hiện thực hóa khả năng liên kết của mỗi người của mỗi quốc gia, gắn
kết mọi người với nhau nhờ một mạng lưới viễn thông vô hình và hữu hình trên khắp
trái đất và vũ trụ.
Sự hội tụ trong lĩnh vực viễn thông cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu
sử dụng và truyền dữ liệu của con người cũng tăng lên theo hàm số mũ. Ngành VT
đóng góp vai trò lớn lao trong việc vận chuyển đưa tri thức của loài người đến mỗi
người, thúc đẩy quá trình sáng tạo đưa thông tin khắp nơi về các ngành lĩnh vực khoa
học, các thông tin giải trí cũng như thời sự khác.
Để hoàn thành được đề tài này, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo NGUYỄN HỮU
PHƯỚC đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ. Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến các anh
chị trong công ty VINACOM cũng như sự chỉ đạo của các thầy cô giáo trong khoa
Điện tử Viễn thông, trường Cao đẳng phát Thanh – Truyền Hình I đã tạo mọi điều
kiện cho em thưc hiện đề tài này.Tuy nhiên, do kiến thức có hạn, kinh nhiệm thực tế
chưa có nên bài làm không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em kính mong quý thầy cô
giáo góp ý nhận xét để báo cáo được hoàn thiện và đạt kết quả tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
HÀ NỘI, ngày tháng năm 2011
Sinh viên
Đỗ Trung Kiên

Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
PHẦN 1: LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 1: NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG PHÁT HÌNH
1.1: NGUYÊN LÝ
1.1.1. kênh truyền hình
Kỹ thuật truyền hình sử dụng một phần dải tần số trong một phạm vi nhất định
để thực hiện truyền hình quảng bá. Các kênh truyền hình được truyền trên các kênh
truyền hình, mỗi kênh xác định một khoảng tần số xác định trong dải tần số. Các tần
số xác định cho các kênh truyền phải phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế và có sự phân
định rõ ràng giữa các quốc gia.
Thông thường phạm vi dải dùng cho truyền hình quảng bá từ 47Mhz cho đến
khoảng 800-900, và đối với các tiêu chuẩn khác nhau sẽ thiết lập các khoảng tần số
khác nhau. Toàn bộ dải tần đó được chia thành các băng thuộc dải tần số VHF và UHF
( phạm vi dải tần số VHF bao gồm 30 đến 300 Mhz, còn phạm vi dải UHF bao gồm từ
300-3000Hz ). Các dải băng đó được chia thành các kênh theo một số thứ tự nhất định.
Độ rộng mỗi kênh cho phép truyền được một kênh truyền hình.
• Theo tiêu chuẩn OIRT, dải thông sử dụng cho truyền hình quảng bá từ
48Mhz – 960Mhz, bao gồm 5 dải băng đánh số từ : I, II…Đến V. Các dải băng
được phân bổ tần số như sau:
+ Dải băng I : Từ 48 – 64Mhz.
+ Dải băng II : Từ 76– 100Mhz.
+ Dải băng III : Từ 174 – 230Mhz.
+ Dải băng IV : Từ 470 – 606Mhz.
+ Dải băng V : Từ 606 – 958Mhz.
Dải thông của mỗi kênh theo OIRT là 8Mhz và khoảng cách giữa các dải tần
hình và tiếng là 6,5Mhz. Bảng 1.1 liệt kê các kênh truyền hình theo sự phân bổ tần số
theo tiêu chuẩn OIRT.
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Kênh Tần số( MHZ ) Kênh Tần số( MHZ )
Dải băng I

4
1 48-56
2 56-64
Dải băng II
3 76-84
4 84-92
5 92-100
Dải băng III
6 174-182
7 182-190
8 190-198
9 198-206
10 206-214
11 214-222
12 222-230
Dải băng IV
21 470-478
22 478-486
23 486-494
24 494-502
25 502-510
26 510-518
27 518-526
28 526-534
29 534-542
30 542-550
31 550-558
Dải băng V
41 630-638
42 638-646

43 646-654
44 654-662
47 678-686
48 686-694
49 694-702
50 702-710
51 710-718
52 718-726
53 726-734
54 734-742
55 742-750
56 750-758
57 758-766
58 766- 774
59 774-782
60 782-790
61 790-798
62 798-806
63 806-814
64 814-822
65 822-830
66 830-838
67 838-846
68 846-854
69 854-862
70 862-870
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
32 558-566
33 566-574
34 574-582

35 582-590
36 590-598
37 598-606
Dải băng V
38 606-614
39 614-622
40 622-630
71 870-878
72 878-886
73 886-894
74 894-902
75 902-910
76 910-918
77 918-926
78 926-934
79 934-942
80 942-950
81 950-958

• Theo tiêu chuẩn CCIR , dải thông của mỗi kênh là 7Mhz và khoảng cách
giữa tải tần hình và tiếng là 5,5Mhz. Các kênh và tải hình và tiếng theo tiêu
chuẩn CCIR cho trong bảng 1.2.
• Đối với tiêu chuẩn truyền hình của Mỹ do hiệp hội thông tin liên bang FCC
quy định, các dải băng tần bao gồm băng VHF và UHF từ : 54Mhz đến
806Mhz, phân bổ tần số như trong bảng 1.3. Dải thông của mỗi kênh theo FFC
là 6Mhz và khoảng cách giữa tải tần hình và tải tần tiếng là 4,5Mhz.
Bảng 1.2. Các kênh và tải tần hình, tiếng theo chuẩn CCIR
Kênh Tải tần hình (Mhz) Tải tần tiếng (Mhz )
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
41,25
48,25
55,25
62,25
175,25
182,25
189,25
196,25
203,25
210,25
217,25
46,75
53,75
60,75
67,75
180,75
187,75
194,75
201,75
208,75
215,75

222,75
Bảng 1.3. Các kênh truyền hình theo chuẩn FFC
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Kênh Tần số ( Mhz )
Dải băng dưới VHF
2 54-60
3 60-66
4 66-72
5 76-82
6 82-88
Dải băng trên VHF
7 174-180
8 180-186
9 186-192
10 192-198
11 198-204
13 204-210
Dải băng UHF
14 470-476
15 476-482
16 482-488
17 488-494
18 494-500
19 500-506
20 506-512
21 512-518
22 518-524
23 524-530
24 530-536
25 536-542

26 542-548
27 548-554
Kênh Tần số ( Mhz )
Dải băng UHF (tiếp)
35 596-602
36 602-608
37 608-614
38 614-620
39 620-626
40 626-632
41 632-638
42 638-644
43 644-450
44 650-656
45 656-662
46 662-668
47 668-674
48 674-680
49 680-686
50 686-692
51 692-698
52 698-704
53 704-710
54 710-716
55 716-722
56 722-728
57 728-734
58 734-740
59 740-746
60 746-752

61 752-758
62 758-764
63 764-770
64 770-776
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
28 554-560
29 560-566
30 566-572
31 572-578
32 578-584
33 584-590
34 590-596
65 776-782
66 782-788
67 788-794
68 794-800
69 800-806
1.1.2 Mạng lưới truyền hình
Để thực hiện truyền chương trình trong một phạm vi rộng phục vụ đông đảo
người xem, thông thường phải thiết lập nhiều trung tâm truyền hình mà giữa chúng có
hệ thống chuyển tiếp chương trình, hình thành một mạng lưới truyền hình phức tạp.
Trung tâm truyền hình có nhiệm vụ xây dụng các chương trình truyền hình, và
truyền các chương trình truyền hình đó đến với người xem, bằng máy phát hình hoặc
các phương tiện khác, hoặc ghi lại chương trình đó để thực hiện trao đổi.
Ngoài các trung tâm truyền hình có thể xây dựng chương trình, còn có các trung
tâm khác phát lại, có nhiệm vụ tiếp nhận các chương trình truyền hình từ các trung tâm
khác phát đến, để phát đi nhằm phục vụ cho một vùng nhất định bằng máy phát thông
thường.
Để thực hiện chuyển tiếp các chương trình truyền hình cũng như sự phân phối
chương trình truyền hình trực tiếp đến người sử dụng có thể thực hiện qua các hệ

thống thông tin vệ tinh, vi ba, đường cáp quang v.v…Nhờ vậy mạng lưới truyền hình
ngày một mở rộng và phát triển mạnh mẽ.
1.1.3 Nguyên lý máy phát hình.
Máy phát hình vô tuyến truyền hình có nhiệm vụ phát đi đồng thời, tín hiệu
hình ảnh(gọi tắt là tín hiệu hình) và tín hiệu am thanh(tín hiệu tiếng) ra một anten
chung. Về kết cấu có thể chia máy phát vô tuyến truyền hình thành hai loại máy phát
hình và máy phát tiếng. theo các tiêu chuẩn quốc tế thì máy phát hình sử dụng điều chế
biên độ, và máy phát tiếng sử dụng điều chế tần số. do tín hiệu hình bao gồm cả thành
phần một chiều và các dạng phức tạp khác, cho nên bộ điều chế trong máy phát hình
có kết cấu đặc biệt. vấn đề hiệu chỉnh để chống lại các loại nhiễu phát sinh trong máy
phát và hệ thống truyền tín hiệu cũng rất phức tạp.
Sơ đồ khối máy phát vô tuyến truyền hình.
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Cấu tạo của máy phát hình phụ thuộc vào dải tần làm việc và hệ số khuếch đại
công suất. tuy nhiên tất cả các máy phát hình đều có các thành phần chủ yếu sau đây:
- Mạch tiền nhấn âm thanh.
- Mạch khuếch đại, xử lý,điều chỉnh mức tín hiệu và khôi phục thành phần
môt chiều
- Bộ tạo sóng mang hình và mang tiếng.
- Bộ điều chế tín hiệu hình vs tín hiệu tiếng.
- Bộ lọc loại bỏ các biên tần dưới và lọc các thành phần nhiễu.
- Mạch sửa tín hiệu tuyến tính trong kênh tín hiệu hình.
- Bộ khuếch đại công suất trung gian và tầng cuối.
Hình 1.4. Sơ đồ khối máy phát hình
Bộ điều chế kích thích( exiter- Modularter) là thành phần quan trọng nhất của
máy phát hình. Bộ khuếch đại ổn định tái tạo sung đồng bộ và ổn định biên độ tín hiệu,
thành phần một chiều được phục hồi bằng các mạch ghim. Mức đỉnh trắng được cắt để
tránh quá tải tầng điều chế. Bộ kích thích cũng thực hiện sửa tuyến tính và sửa đặc tính
tần số cho tín hiệu video. Bộ tạo sóng mang hình và sóng mang tiếng được thực hiện ở
tần số trung gian và có độ ổn định tần số cao. Khoảng cách của sóng mang hình và

sóng mang tiếng được duy trì ở một giá trị nhất định.
1.1.4 Giới thiệu chung về máy phát hình tương tự
Truyền hình tương tự có 3 hệ truyền hình màu cơ bản:
- Hệ thống truyền hình màu NTSC ( National Televison System Committee)
Bộ điều chế Khuếch đại Khuếch đại Bộ phối
Kích thích công suất công suất hợp
Tín hiệu tiếng Điều chế tiếng trung gian cuối anten
Tín hiệu hình
- Khuếch đại xử lý
- Tạo sóng mang
- Điều chế
- Lọc biên tần thấp
- Sửa tuyến tính.
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
- Hệ thống truyền hình màu PAL ( Phase Alternative Line)
- Hệ thống truyền hình màu SECAM
Tương ứng là các máy phát hình thuộc các hệ trên có đặc trưng, chỉ tiêu, thông số kỹ
thuật khác nhau. Hệ PAL gồm có :PAL/I, PAL/BG, PAL/DK … Máy phát hình hệ
PAL/DK ( theo tiêu chuẩn việt nam sử dụng) và được gọi chung là máy phát hình
tương tự :
- Tín hiệu vào : Tín hiệu video tổng hợp- tương tự
Tín hiệu audio - tương tự
- Tín hiệu ra : Tín hiệu cao tần RF
- Độ rộng một kênh RF truyền hình tương tự: 8Mhz.
Máy phát hình tương tự chia làm hai loại :
Hình tiếng chung : Phối hợp hình tiếng ở công suất nhỏ.
Hình tiếng riêng : Phối hợp hình tiếng ở công suất lớn.
A, Máy phát hình tiếng chung:
Video

IF RF
Audio
Hình 1.5. Sơ đồ khối máy phát hình tiếng chung
Nguyên lý làm việc :
•
Tín hiệu video được qua mạch vào, ghim mức, xử lý tín hiệu, sửa video… sau
đó được đưa ra khối điều chế trung tần (IFv) hình, để điều chế tín hiệu Video
lên tín hiệu sóng mang trung tần hình (38,9Mhz).
•
Tín hiệu Audio cũng được đưa qua các mạch vào, khuếch đại bù tần số cao…
Sau đó được điều chế lên trung tần bằng điều tần (FM) cho ra tín hiệu trung tần
tiếng (32,4Mhz).
Mạch
vào ghim
xử lý tín
hiệu sửa
video
Mạch
vào
khuếch
đại bù tần
số
Điều
chế
IFv
Dao
động
osc1
Điều
chế

IF
a
lọc
Tiên
kđ
trộn
cộng kđ cs lọc
Dao
động
OSC2
Sửa
IFv
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
•
Tiếp theo 2 tín hiệu trung tần hình và tiếng được cộng thành tín hiệu trung tần
chung( IF, bao gồm hình và tiếng).
- Độ rộng băng thông của tín hiệu IF là : 8Mhz
- Phổ tín hiệu trung tần nhìn hình trên
•
Tín hiệu trung tần được đua qua bộ trộn để phách lên tầng cao (RF).
f
OSC
– f
IF
= f
RF
Phổ tín hiệu cao tần như hình trên (1.5)
1.1.5. Máy phát hình tiếng riêng
•
Tín hiệu Video và Audio đưa vào mạch vào, khuếch đại, sửa… Sau đó được

diều chế lên trung tần(trung tần hình IF
V
và trung tần tiếng IF
A
). Tiếp theo được
phách lên tần cao hình RF
V
và tiếng RF
A
riêng rẽ bằng các bộ trộn 1, bộ trộn 2
và bộ trộn dao động. f
RF hình
= f
OSC hình
– f
RF hình
f
RF tiếng
= f
OSC tiếng
– f
IF tiếng
•
Tín hiệu RF
V
và RF
A
được đua qua bộ tiền khuếch và khuếch đại công suất lớn
riêng rẽ, sau đó được đưa qua bộ phối hợp (Diplexer) để cộng thành hình tiếng
chung và đưa qua bộ lọc rồi ra anten phát.

•
Video FI
V
RF
V
f
V
Audio IF
A
RF
A
f
Hình 1.6. Sơ đồ khối máy phát hình/ tiếng riêng
1.1.6 Giới thiệu chung về máy phát hình số DVB-T
Hệ thống phát hình số theo tiêu chuẩn DVB –T bao gồm các khối chức năng
cơ bản sau:
Xử lý
tín hiệu
video
Sửa
Video
Điều chế
IF
V
Trộn 1
Tiền
KĐ
Lọc
KĐCS
Tiếng

Tiền
KĐTrộn 2
Điều chế
RF
A
Bộ phối
HợpOSC
KĐ
Hình
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
1. Khối mã hóa MPEG 2(MPEG Encoder)
2. Khối ghép kênh MPEG 2 (MPEG Multiplexer) phát nhiều chương trình
3. Khối ghép nối cho mạng đơn tần (SFN Adapter)
4. Khối điều chế COFDM 2K/8K
5. Khối tiền khuếch đại và khuếch đại công suất lớn (VHF/UHF Tx)
6. Hệ thống anten phát sóng
Sơ đồ khối máy phát hình số theo tiêu chuẩn DVB – T như hình vẽ sau:
Hình 1.7. Sơ đồ khối hệ thống phát DVB – T
•
Tín hiệu video và audio( tương tự, số… ) được đưa vào bộ mã hóa MPEG-2
được ghép với nhau. Sau đó phân thành các gói, ghép chương trình tạo thành
dòng truyền tải MPEG ( Transport stream-TS ). Các dòng truyền tải MPEG từ
Video
Audio
Mã hóa
MPEG 2
Mã hóa
MPEG 2
Mã hóa
MPEG 2

Phối
hợp
mạng
VHF/UHF
Tx
Điều chế
COFDM
2K/8K
VHF/UHF
Tx
Điều chế
COFDM
2K/8K
Ghép
kênh
MPEG 2
Video
Audio
Video
Audio
Phối hợp đơn tần
Đồng bộ máy phát mạng đơn tần
Tín hiệu vào MPEG – 2 – TS
Tín hiệu ra MPEG – 2 – TS
Điều chế COFDM(2K/8K)
Chế độ (2K/8K ) theo DVB –T
Hơn 160 chế độ điều chế
Tín hiệu vào : MPEG – 2 – TS
Tín hiệu ra: I/Q
Tín hiệu ra : IF 35,5 (36,15)Mhz

Lựa chọn : Đồng bộ mạng đơn tần
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
các bộ mã hóa MPEG-2 được đưa qua bộ ghép kênh nhiều chương trình
( MPEG Multiplexer ) để ghép kênh nhiều chương trình, sau đó qua bộ phối
hợp mạng đơn tần( SFN Adapter ) để ghép kênh cho mạng đơn tần.
•
Tín hiệu ra cũng là dòng truyền tải MPEG được đưa vào bộ điều chế COFDM
2K/8K thực hiện điều chế và cho tín hiệu ra là tín hiệu trung tần IF. Sau đó tín
hiệu trung tần được phách lên tần số cao RF. Phổ trung tần và cao tần tín hiệu
COFDM.
•
Tín hiệu RF được đưa qua bộ tiền khuếch đại và khuếch đại công suất lớn
( giống như máy phát tương tự VHF/UHF) sau đó qua bộ lọc và ra anten phát
sóng.
1.2. ĐẶC ĐIỂM
1.2.1. Đặc điểm của thiết bị phát tín hiệu truyền hình
Một hệ thống phát hình bao gồm một máy phát tạo ra thành phần sóng mang
hình và sóng mang tiếng, bộ lọc để loại bỏ dải biên tần thấp, một bộ phối hợp để kết
hợp sóng mang hình và sóng mang tiếng và hệ thống anten để bức xạ tín hiệu đã được
điều chế ra không gian.
Máy phát hình
anten
Khối tạo dao
động chuẩn
Bộ lọc
đâu ra
Bộ khuếch
đai điều chế
Khuếch đại
Bị điều chế

Khối nhân
Tần số
Bộ khuếch
đại điều chế
Bộ lọc phân
cách
Khối nhận
tần số
Bộ tạo
dao động
Phần tử iđều
chỉnh tần số
Khối khuếch
đại công suất
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Tín hiệu hình
Tín
Hiệu tiếng
Máy phát tiếng
Hình 1.8. Sơ đồ khối tiết bị phát vô tuyến truyền hình
Máy phát hình có sơ đồ khối giống máy phát thanh điều biên, tuy nhiên mạch
điên thực hiện có khác nhau đó là:
• Tín hiệu hình có chứa thành phần một chiều, do đó bộ khuếch đại điều chế phải
được ghép trực tiếp với bộ khuếch đại bị điều chế. Khác với tín hiệu âm thanh,
tín hiệu hình là tín hiệu đơn cực tính, do đó sóng man có thể bị điều biên bằng
hai cách: một là biên độ sóng mang có trị số lớn nhất khi chuyển đi điểm trắng
của ảnh và có giá trị số bé nhất khi truyền đi đỉnh xung đồng bộ. phương pháp
này gọi là điều chế cực tính dương. Hai là biên độ sóng mang có trị số lớn nhất
khi phát đi đỉnh xung đồng bộ và có trịu số bé nhất khi phát đi điểm trắng của
ảnh. Phương pháp này được gọi là điều chế cực tính âm. Mỗi phương pháp điều

chế có ưu khuyết điểm riêng của nó. Hệ thống truyền hình của Việt Nam sử
dụng tiêu chuẩn OIRT-điều chế cực tính âm.
Điều chế cực tính âm có những ưu điểm sau:
- Thực hiện tự động điều chỉnh khuếch đại ở máy thu đơn giản hơn, vì có
thể lợi dụng mức tín hiệu ứng với đỉnh xung đồng bộ làm mức chuẩn để
khống chế độ khuếch đại.
- Có thể nâng cao công suất ra của máy phát, vì xung đồng bộ có thể nằm
trong vùng không đường thẳng của đặc tuyến điều chế.
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
- Xung nhiễu tạo ra những chấm đen trên màn hình, người xem khó thấy
hơn là những chấm trắng.
• Tín hiệu hình có tần phổ rất rộng, theo tiêu chuẩn OIRT, bằng 6Mhz. Tín hiệu
cao tần điều biên có tần phổ 12Mhz. Với mức tần phổ như vậy là quá rộng,
không thuận lợi cho việc truyền tin.
Quá trình biến đổi công nghệ tương tự - số.
Khái niệm từng phần và xen kẽ được hiểu là sự xuất hiện dần các camera số
gọn nhẹ, các studio số, các phòng phân phối phát sóng số tiến đến một dây truyền sản
xuất hoàn toàn số.
Mô hình trên cũng cho chúng ta thấy rằng: đến một giai đoạn nào đó, sẽ xuất
hiện tình trạng song song cùng tồn tại cả hai hệ thống công nghệ. Đó là thời kỳ bắt đầu
máy phát số đồng thời các máy thu hoàn toàn số và các hộp SETTOP là các hộp
chuyển đổi (từ số sang tương tự) dành cho các máy thu thông thường hiện nay.
Lý do cho việc chuyển đổi từng phần và xen kẽ là do chi phí tài chính cũng như
phải đảm bảo duy trì sản xuất và phát sóng thường xuyên.
Hình 1.9. Quá trình chuyển đổi công nghệ từ truyền hình tương tự sang truyền hình số
CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ KHỐI MÁY PHÁT HÌNH SỐ MẶT ĐẤT VÀ
SỐ HÓA TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH
2.1. Sơ đồ khối máy phát hình số mặt đất
2.1.1. khối mã hóa MPEG( MPEG Encoder )
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước

Khối này có chức năng chuyển đổi tín hiệu Video và Audio tương tự sang số,
thực hiện lấy mẫu, lượng tử hóa, số hóa, và mã hóa MPEG dòng dữ liệu video, audio
số này.
Tín hiệu audio và tín hiệu video được mã hóa, nén, và đóng gói … sau đó được
ghép lại thành dòng MPEG. Các dòng MPEG này và các thông tin dịch vụ khách được
đưa qua bộ ghép kênh tạo dòng truyền tải MPEG.
2.1.2. Khối điều chế
Tín hiệu từ khối mã hóa dòng truyền tải MPEG-2 được đưa tới khối này để thực
hiện quá trình ngẫu nhiên hóa dữ liệu, mã hóa tráo dữ liệu và điều chế dữ liệu lên sóng
mang.
• Mã ngoài ( Outer FEC Coder ) dùng trong ATSC là R/S(207,187,T=10 )
Còn trong DVB-T và DIBEG là R/S( 204,188,T=8 ).
• DTV có tỷ lệ mã trong ( Inter FEC Rate ) là 2/3. Còn trong DVB-T và
DiBEG có tỷ lệ mã là : 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8.
• ASTC sử dụng phương pháp điều chế 8-VBS, DVB-T sử dụng phương pháp
điều chế COFDM (Code Orthogonal Frequency Divison Multiplexing), còn
DiBEG sử dụng phương pháp điều chế BTS-OFDM.
2.1.3. Khối máy phát sóng
Bao gồm các khối khuếch đại,khuếch đại công suất, anten phát : tín hiệu RF từ
khối Exciter được qua khối tiền khuếch đại và khuếch đại công suất lớn ( VHF/UHF
Tx) rồi đưa ra anten phát sóng.
Coder
Video
MPEG
Audio Stream
Transport
Program stream
Data
Orther
Program System

Information
M
U
X
M
U
X
Mã hóa MPEG
Outer FEC Inter FEC
Coder Coder Modulator
Data Outer Inter
Radomizer Interleaver Interleaver
Khối điều chế
Anten
UHF
VHF
Tx
Khối phát sóng
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Hình 2.1. Sơ đồ khối phần phát truyền hình số mặt đất.
Các từ kỹ thuật:
-
Coder: Bộ mã hóa
-
Mux: Bộ ghép kênh.
-
Program data: dữ liệu chương trình.
-
MPEG Stream: Dòng dữ liệu MPEG.
-

Other Programs: Dòng dữ liệu của các chương trình khác.
-
Transport Stream: Dòng truyền tải.
-
System Information: Thông tin hệ thống.
-
Data Radomier: Bộ ngẫu nhiên hóa dữ liệu.
-
Outer FEC Coder: Bộ tạo mã ngoài (Reed - Solomon).
-
Outer Interleaver: Bộ tráo mã ngoài.
-
Inter FEC Coder: Bộ mã hóa trong (Covolution Code).
-
Inter Interleaver: Bộ tráo mã hóa trong.
-
Modulator: Bộ điều chế tín hiệu.
-
UHF/VHF Tx: Bộ đổi tần tín hiệu lên cao tần và phát sóng.
-
Anten: Ăng ten phát.
2.2. Trình bày số hóa tín hiệu truyền hình
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
2.2.1. Khái niệm truyền hình số
A. khái quát chung
Sử dụng phương pháp số để tạo, lưu trữ và truyền tín hiệu của chương trình
truyền hình trên kênh thông tin mở ra một khả năng đặc biệt rộng rãi cho các thiết bị
truyền hình đã được nghiên cứu trước. Trong một số ứng dụng, tín hiệu số được thay
thế hoàn toàn cho tín hiệu tương tự vì nó có khả năng thực hiện được các chức năng
mà tín hiệu tương tự hầu như không thể làm được.

So với tín hiệu tương tự, tín hiệu số cho phép tạo, lưu chữ, ghi đọc nhiều lần mà
không làm giảm chất lượng ảnh.
Nguyên lý cấu tạo của hệ thống và các thiết bị truyền hình số được đua ra như
hình 5-1. Đầu vào của thiết bị truyền hình số sẽ tiếp nhận tín hiệu truyền hình tương
tự. Trong thiết bị mã hóa (biến đổi A/D), tín hiệu hình sẽ được biến đổi thành tín hiệu
truyền hình số, các tham số và đặc trưng của tín hiệu này được xác định từ hệ thống
truyền hình được lựa chọn.Tín hiệu truyền hình số được đưa tới thiết bị phát. Sau đó
tín hiệu truyền hình số được truyền tới bên thu qua kênh thông tin.Tại bên thu, tín hiệu
truyền hình thực hiện biến đổi tín hiệu truyền hình số thành tín hiệu truyền hình tương
tự. Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu trúc mã hóa và giải mã tín hiệu
truyền hình.
Tín hiệu
t/h
analog
Tín hiệu
t/h
analog
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc tống quát của hệ thống truyền hình số
Khi truyền qua kênh thông tin, tín hiệu truyền hình số được mã hóa kênh. Mã
hóa kênh đảm bảo chống các sai sót cho tín hiệu trong kênh thông tin. Thiết bị mã hóa
kênh phối hợp đặc tính của tín hiệu số với kênh thông tin. Khi tín hiệu truyền hình số
được truyền đi theo kênh thông tin, thiết bị biến đổi trên được gọi là bộ điều chế và bộ
giải điều chế.
Biến đổi
A/D
Kênh
Thông tin
Biến đổi
D/A
Tách kênh

Giải nén
Nén, ghép
kênh
Mã hóa
kênh
Giải mã
hóa kênh
Điều
chế
Giải điều
Chế
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Tại bên thu, tín hiệu truyền hình số được biến đổi ngược lại với quá trình sử lý
tại phía phát. Hệ thống truyền hình số sẽ trực tiếp xác định cấu trúc mã hóa và giải mã
tín hiệu truyền hình.
B. Đặc điểm của thiết bị truyền hình số
Thiết bị truyền hình số dùng trong truyền chương trình truyền hình là thiết bị
nhiều kênh. Ngoài tín hiệu truyền hình, còn có các thông tin kèm theo là các kênh âm
thanh và các thông tin phụ, như các tín hiệu điện báo, thời gian chuẩn, tần số kiểm tra,
hình ảnh tính. Tất cả các tín hiệu này được ghép vào các khoảng trống của đường
truyền nhờ bộ ghép kênh. Sau đây là một số đặc điểm của thiết bị truyền hình số với
truyền hình tương tự:
- Yêu cầu về băng tần.
- Tỉ lệ tín hiệu – tạp âm(signal/Noise)
- Méo phi tuyến
- Chuông phổ.
- Giá thành và độ phức tạp
- Xử lý tín hiệu
- Khoảng cách giữa các trạm truyền hình đồng kênh
- Hiệu ứng Ghosts (bóng ma)

2.2.2. Biến đổi tín hiệu tương tự – số (A/D)
a. Lấy mẫu tín hiệu video
- Lấy mẫu
Lấy mẫu tín hiệu tương tự là quá trình gián đoạn (rời rạc hóa) theo thời gian
bằng tần số lấy mẫu f
lm
, kết quả cho ta một chuỗi các mẫu. Lấy mẫu bước đầu tiên thể
hiện tín hiệu tương tự sang số. Biên độ tín hiệu tương tự được lấy mẫu với chu kỳ T
lm
,
thu được một chuỗi các xung hẹp với tần số lấy mẫu được tính bằng:
F
lm
=1/T
lm
;(hình 2.1)
Trong đó: f
lm
– tần số lấy mẫu, T – chu kỳ lấy mẫu.
Quá trình lấy mẫu tương đương với một quá trình điều biên tín hiệu (f
th
). Quá
trình điều biên tạo ra các biên trên và biên dưới. Sóng lấy mẫu có dạng hình chữ nhật,
phổ của nó bao gồm thành phần tần số lấy mẫu và các hài của nó (hình 2.2).
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
f
0 f
lm
f
lm

– f
th
f
lm
f
lm
+ f
th
2f
lm
– f
th
2f
lm
2f
lm
+ f
th
3f
lm
–f
th
3f
lm
3f
lm
+f
th
Hình 2.3. Phổ của tín hiệu lấy mẫu
Tín hiệu lấy mẫu chứa trong đó toàn bộ lượng thông tin mang trong tín hiệu gốc

nếu :
-
tín hiệu gốc có băng tân hữu hạn, tức là nó không có những phần tử có tần số
nằm ngoài một tần số f
c
nào đó.
-
Tần số lấy mẫu phải bằng hoặc lớn hơn hai lần f
lm
tức là f
fm
>=2 f
c
Hình 2.4 minh họa phổ tần số lấy mẫu lý tưởng, khi tín hiệu băng cơ bản có dải
thông f
c
và tần số lấy mẫu là 2f
c
. Như vậy dải biên trên và biên dưới đều có dải
thông là f
c
A
Phổ băng Dải biên Dải biên Dải biên Dải biên
cơ bản dưới trên dưới trên
f
c
f
lm
= f
c

2f
lm
t

Hình 2.4. phổ tần số lấy mẫu lý tưởng
Hình 2.5 minh họa trường hợp lấy mẫu với tần số nhỏ hơn 2f
c.
một phần dải
biên dưới của tín hiệu lấy mẫu chồng lên phổ cua tín hiệu băng cơ bản (nguyên
nhân gây nên hiện tương méo do chuông phổ).
Tín hiệu video, do có đặc trưng riêng, nên ngoài việc thỏa mãn định lý lấy mẫu
Nyquist, quá trình lấy mẫu còn phải thỏa mãn các yêu cầu về cấu trúc lấy mẫu, tính
tương thích giữa các hệ thống v.v… Quá trình này phải xác định được tần số lấy
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
mẫu, cấu trúc lấy mẫu nhằm đặt được chỉ tiêu về chất lượng ảnh, tính tương thích
giữa các hệ truyền hình, tốc độ bit thích hợp và mạch thực hiện đơn giản.
A
Phổ băng Dải biên Dải biên Dải biên Dải biên
cơ bản dưới trên dưới trên
f
c
f
lm
< f
c
2f
lm
t

trống phổ f

lm
– f
c
2f
lm
– f
c
Hình 2.5. Méo do chuông phổ
Đối với tiêu chuẩn tần số Nyquist, việc lấy mẫu tín hiệu video với tần số f
lm
< f
Ny
là nguyên nhân của méo chồng phổ và làm giảm độ phân giải theo chiều ngang. Thành
phần tần số cao nhất đối với các hệ truyền hình tương tự là:
− Hệ PAL: f
c
= 5Mhz
− Hệ NTSC: f
c
= 4,2Mhz
Theo đó, tần số giói hạn Nyquist:
− Hệ PAL: f
Ny
= 10Mhz
− Hệ NTSC: f
Ny
= 8,4Mhz
Các giá trị 10Mhz và 8,4Mhz là các giá trị tần số lấy mẫu bế nhất có thể được.
Trong thực tế, tần số lấy mẫu tín hiệu video cho các hệ truyền hình tương ứng sẽ cao
hơn.

- Cấu trúc lấy mẫu
Tín hiệu ảnh từ camera và được hiển thị trên màn hình chứa thông tin về đồng
bộ theo mành và dòng, đó là các ảnh hai chiều. Vì vậy để khôi phục chính xác hình
ảnh, tần số lấy mẫu có liên quan đến tần số dòng. Các kết quả nghiên cứu cho thấy tần
số lấy mẫu phải là bội của tần số dòng. Với quan hệ này, điểm lấy mẫu trên các dòng
quét kề nhau và tránh được các hiệu ứng méo đường biên gây ra.
Như vậy, việc lấy mẫu không những phụ thuộc theo thời gian mà còn phụ thuộc
vào tọa độ các điểm lấy mẫu.
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Hình 2.6. Cấu trúc mẫu trên hai mành liên tiếp.
Hình 2.3 mô tả một cấu trúc trên hai mành liên tiếp. Trong đó:
− X
H
là khoảng cách giữa hai mẫu liền kề, có độ dài phụ thuộc trực tiếp vào tần số
lấy mẫu, X
H
= 1/f
lm
.
− X
l
là khoảng cách so le giữa hai mẫu của hai dòng liên tiếp trong cùng một
mành.
− X
l
là khoảng cách so le giữa hai mẫu của hai dòng trên hai mành liên tiếp.
− X
l
là khoảng cách so le giữa hai mẫu trên cùng một dòng của hai ảnh liên tiếp.
Khi X

l
= 0 tức là các mẫu trên cùng một dòng của hai ảnh liên tiếp trùng nhau, ta có
được một cấu trúc tĩnh (static).
Khi X
l
# 0 tức là có sự so le giữa các mẫu trên các dòng của hai ảnh liên tiếp,
tạo thành một cấu trúc động (mobile).
+ Cấu trúc trực giao
Các mẫu được sắp xếp( trên các dòng kề nhau ) thẳng hàng theo chiều đứng.
cấu trúc này là cố định theo mành và theo hai ảnh hình 2.7.
Trong trường hợp này tần số lấy mẫu thỏa mãn định lý Nyquist và do đo cần sử
dụng tốc độ bit rất lớn.
+ Cấu trúc “quincunx” mành
Đối với cấu trúc này các mẫu trên các dòng kề nhau thuộc một mành sắp xếp
thẳng hàng theo chiều đứng, mẫu mành một dịch đi một nửa chu kỳ lấy mẫu so với
mành thứ hai hinh 2.8.
2 2 2
2 2 2
1 1 1
3 3 3
1 1 1
3 3 3
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Phân bố phổ tần của cấu trúc này rất có ý nghĩa đối với mành một, nó cho phép
làm giảm tần số lấy mẫu theo dòng. Phổ tần cấu trúc nói trên của mành hai so với phổ
mành một bị dịch và có thể lồng với phổ tần cơ bản, gây ra méo ở các chi tiết ảnh( khi
hình ảnh có sọc)
+ Cấu trúc “quincunx” dòng
Các mẫu trên các dòng kề nhau của một mành lệch nhau của nửa chu kỳ lấy
mẫu trên dòng tiếp sau (của mành sau) một nửa chu kỳ lấy mẫu.

Ở đây không sảy ra trường hợp lồng các phổ biên với phổ chính và không bị
méo. Điều đó cho phép sử dụng tần số lấy mẫu nhỏ hơn 25% tần số Nyquist, và tiết
kiệm được độ rộng phổ của tín hiệu số.
Tùy theo cấu trúc lấy mẫu, sẽ xuất hiện loại méo ảnh đặc trưng. Với cấu trúc
trực giao, độ phân giải ành sẽ giảm. ngược lại với cấu trúc “quincunx” dòng sẽ xuất
hiện các vòng tròn theo chiều ngang (méo đường biên). Tóm lại, cấu trúc trực giao cho
chất lượng ảnh cao nhất vì đối với mắt người, thì độ phân giải giảm dễ chịu hơn là hai
loại méo nêu trên.
b. Lượng tử hóa
Bước tiếp theo trong quá trình biến đổi A/D là lượng tử hóa. Trong quá trình
này biên độ tín hiệu được chia thành các mức – gọi là mức lượng tử. Khoảng cách giũa
hai mức kề nhau gọi là bước lượng tử. Các mẫu có được từ quá trình lấy mẫu sẽ có
biên độ bằng các mức lượng tử.
c. Mã hóa
- Khái quát chung
Mã hóa là khâu cuối cùng của bộ biến đổi A/D. Mã hóa, theo quan điẻm thống
kê, là một quá trình biến đổi cấu trúc nguồn mà không làm thay đổi tin tức, mục đích
là cải thiện các chỉ tiêu kỹ thuật cho hệ thống truyền tin. Dữ liệu mã hóa có ưu điểm:
Tính chống nhiễu cao hơn, tốc độ hình thành tương đương khả năng thông qua của
kênh.
Quá trình này biến đổi các mức tín hiệu đã lượng tử hóa thành chỗi các bit “0”,
“1”. Độ dài của dãy tín hiệu nhị phân được tính bằng số lượng các con số “0”, “1”, là
một trong những chỉ tiêu chất lượng của kỹ thuật số hóa tín hiệu. Nó phản ánh số
lượng mức sáng, tối, màu sắc của hình ảnh được ghi nhận và biến đổi. Về nguyên tắc
độ dài của từ mã nhị phâncangf lớn thì quá trình biến đổi càng chất lượng, nghĩa là nó
được xem như là “ độ phân giải” của quá trình số hóa. Tuy nhiên độ phân giải đố cũng
chỉ đến một giới hạn nhất định là đủ khả năng của hệ thống kỹ thuật hiện nay, cũng
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
như khả năng phân biệt của mắt người xem. Độ phân giải tiêu chuẩn hiện nay là 8
bit/mẫu.

Các mã được sử dụng trong truyền hình số có thể được phân chia một cách quy
ước thành 4 nhóm, đó là:
− Các mã để mã hóa tín hiệu truyền hình;
− Các mã để truyền có hiệu quả cao theo kênh thông tin;
− Các mã thuận tiện cho việc giải mã và đồng bộ bên thu;
− Các mã để xử lý số tín hiệu trong các bộ phận khác nhau của hệ thống
truyền hình số;
Các quá trình mã hóa tín hiệu truyền hình truyền tin tức theo kênh thông tin, và
quá trình giải mã tín hiệu bên thu là độc lập, thậm chí không phối hợp với nhau. Điều
đó có nghĩa là các mã thích nghi cho việc biểu diễn số của tín hiệu truyền hình có thể
không thíc hợp cho việc truyền kênh thông tin.
- Các đặc tính cơ bản của mã hóa
Quá trình biến đổi rất nhiều các điểm yếu lương tử hóa của tín hiệu( trong đó có
tín hiệu truyền hình) thành tổ hợp các ký hiệu khác nhau gọi là sự mã hóa, còn các
nhóm ký hiệu thông tin các điểm gọi là mã.
Các thuật ngữ “ mã hóa” và “mã” đặc trưng cho quy trình của việc đối chiếu tín
hiệu truyền hình đã được lượng tử hóa để xác định các nhóm ký hiệu mã.
Để phục vụ yêu cầu về ghi, truyền tín hiệu video, mã hóa được sử dụng trong
các trường hợp:
− Mã hóa sơ cấp: dùng để tạo tín hiệu số ở studio
− Mã bảo vệ và sửa sai: tăng khả năng chịu đựng của tín hiệu trong kênh có
nhiễu
− Mã truyền tính: tăng khả năng truyền đẫn
Các mã sơ cấp
Các mã sơ cấp chủ yếu được sử dụng để mã hóa tín hiệu truyền hình, xử lý số,
trong các thiết bị tổ hợp studio của trung tâm truyên hình số, v.v
Mã sơ cấp trong truyền hình số là mã đồng đều, vơi, có cấu trúc tuyệt đối:
− NRZ(Non Return to Zero): không trở lại mức không.
− RZ(Return to Zero): trở lại mức không.
− BiPh(Bi Phase): hai pha.

Bảng từ mã của mã sơ cấp cần phải thỏa mãn điều kiện q
nl
< N<=q
n
trong đó N
là số mức lượng tử của tín hiệu truyền hình được mã hóa.
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
Các mã sơ cấp được phân thành loại có trọng số và không có trọng số. Khi đó
mã số bất kỳ có dạng đa thức:
F
q
= C
0
+ C
ql
+ +C
nl
q
n-l
= ,,,,,,,,,,,,,,,, (2.7)
trong đó i- cơ số của hệ thống đếm và số bậc theo thứ tự của tổ hợp mã;
q
i
- trọng số của đa thức;
C
1
- hệ số ứng với bậc của đa thức những số nguyên theo modul q.
Từ mã 1 0 1 1 0 1 0 0
Mã NRZ
Mã NRZ-M

Mã NRZ-S
Mã NRZ-P
Mã RZ
Mã RZ-P
Mã RZ-U
Mã BPH
Mã BPH-M
Mã BPH-S
Hình 2.7. Mã sơ cấp.
Các mã dạng NRZ là một dãy xung có độ rộng mỗi xung bằng thời gian chu kỳ
đồng hồ:
U(t) = U(t) – U(t -T) (2.8)
trong đó : T- thời gian chu kỳ đồng hồ.
mật độ phổ
NR2
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước
RZ BP
n

t
0
2t
0
3t
0
Hình 2.8. Phân bố năng lượng phổ tần
số của các mã sơ cấp.
Các mã dạng BiPh được tạo thành nhờ các cặp xung phụ RZ trong mỗi phạm vi
nhịp:
U(t) = U(t) – 2U(t -0,5T) + U(1-T) (2.9)

Biên đô khoảng mức
lượng tử lượng tử
0 n+5
0 n+4
0 n+3
0 n+2
0 n+1
0 n
t t t t t t t thời gian
lỗi lượng tử
khoảng lấy mẫu
Hình 2.9.Tín hiệu tại đầu ra bộ biến đổi D/A
2.2.3. Biến đổi tín hiệu số – tương tự ( D/A)
Biến đổi tín hiệu số – tương tự(D/A) là quá trình tìm lại tín hiệu tương tự N số
hạng (N biz) đã biết của tín hiệu số với độ chính xác là một mức lượng tử (1 LSB). Để
lấy được tín hiệu tương tự từ tín hiệu số, dùng sơ đồ nguyên tắc như hình (2.7).
video số U
m
Video tương
tự
Mạch
logic
DAC
>
Xung lấy
Mẫu
Lấy mẫu
Lọc thông
Thấp
Đề tài: Các thiết bị viễn thông GVHD: Nguyễn Hữu Phước

Hình 2.10. Sơ đồ khối mạch biến đổi số - tương tự.
Mạch cơ bản của D/A bao gồm:
− Mạch số (đa hài loại D) nhiệm vụ tạo lại tín hiệu số đầu vào.
− Mạch giải mã số – tương tự với nhiệm vụ biến tín hiệu số thành tín hiệu rời rạc
tương ứng dạng các xung có biên độ thay đổi, hình (2.6).
− Mạch tạo xung lấy mẫu và xung đồng bộ có nhiệm vụ tạo các xung lấy mẫu và
đồng bộ các quá trình còn lại trong D/A, đồng bộ với mạch tạo xung giống
nhau.
− Mạch lấy mãu thứ cấp, có nhiệm vụ khử nhiễu.
− Mạch lọc thông thấp để tách băng cơ bản của tín hiệu lấy mẫu (rời rạc), đóng
vai trò như một bộ nội suy.
− Khuếch đại tín hiệu video ra.
Phổ của một xung chữ nhật có độ rộng T được cho bởi hàm số:

trong đó: A – phổ của xung chữ nhật;
f
v
– tần số tín hiệu video; f
lm
– tần số lấy mẫu.
Phổ của một xung chữ nhật với độ rộng T = 1/f
s
và phổ của tín hiệu tại đầu ra
của bộ biến đổi D/A được( như hình vẽ 2.8 va 2.9):
biên độ biên độ
băng cơ bản biên dưới biên trên