电视广播信号重影产生的原因及其消除技术

霍运东

摘要：电视广播信号经常会出现重影现象，重影现象可视为回波干扰或者信道弥散现象，文章分析了电视广播信号重影产生的原因，并进一步研究了重影的消除技术。

关键词：电视重影 信号处理 电视广播信号

引言

过去对重影消除着眼于消除“复制”重影，采用将主信号延时、衰减后相减抵消的方法，因此对重影消除参考信号的要求仅是反映重影的两个特征参数：强度和延时。近年来消重影技术已发展到采用均衡技术进行滤波和补偿阶段，它将消重影技术与均衡改善画质技术结合进行图像处理，经均衡处理后的图像不但消除了重影且画质得到改善,这时对重影消除参考信号也提出了更高的要求。

1.电视广播信号重影产生的原因

电视广播中的重影问题是烦人的问题之一，电视重影现象可视为回波干扰或者信道弥散现象，对模拟和数字广播、通信的质量产生很大的损伤。随着信号处理和微电子学的发展，消除电视中的重影或者校正弥散的信道已成为可能。重影消除不仅能消除或者减轻电视接收中的重影，而且通常还能均衡整个信道以传输接近演播室质量的电视图像。在数字通信中，原则上重影消除能消除或者能减轻信道的弥散，有效地减少由于符号间干扰所产生的误码并提高通信的可靠性。

2.电视信号重影产生的原因

重影干扰是由于电视的广播波中叠加了由建筑物等形成的反射电波而产生的接收干扰。由于反射波一般都具有时间滞后性，故电视画面上会出现多重图像(重影)。当接收点的直达波与反射波的入射角较小时，要通过天线去除反射波很困难，必须采用重影消除器进行信号处理。

对于电缆信号来说，电缆电视系统一般规模比较大,相互连接的环节比较多,如果设计不当或设计时设备选型不妥,由于器件加工工艺的限制,设备特性阻抗不可能做的完全一致,相互连接时阻抗不匹配,往往在系统内部产生反射波,在电视屏幕上会看到重影。

在比较复杂的反射情况下重影会因有相位失真并可伴随各种各样的扭曲和变形；有时还可能出现难以消除的非线性失真。过去对重影消除着眼于消除“复制”重影，采用将主信号延时、衰减后相减抵消的方法，因此对重影消除参考信号的要求仅是反映重影的两个特征参数：强度和延时。近年来消重影技术已发展到采用均衡技术进行滤波和补偿的阶段，它将消重影技术与均衡改善画质技术结合进行图像处理，经均衡处理后的图像不但消除了重影且画质得到改善,这时对重影消除参考信号也提出了更高的要求。

3.电视信号重影消除原理

消除重影可在高频或基带上进行，但目前的数字技术，尚无法工作在高频波段，只能在图像信号同步检波之后的视频基带上进行。既然重影是由直射波和反射波延时叠加形成的，那么把直射波延迟相同的时间，并衰减到与反射波相同的幅度，再与反射波反相相加就可消除重影。由于反射波的多少、延迟时间、衰减系数是随天线方向和接收机位置而变化的，因而，必须用多抽头延时线、可变增益乘法器和加法器组成的横向滤波器来适应产生重影的各种环境。抽头间距越短，抽头越多，电路的适应能力就越强，但成本会越高。要使横向滤波器正常工作，必须精确地测出各反射波的延迟量和幅度的百分比，实时调整相应的各个可变增益乘法器，其工作由基准产生器、重影检测器和增益控制器完成，这种自动消除重影的电路叫做自适应横向滤波器，能有效地消除多重反射引起的严重重影。

由于重影信号中混有正交成分，故解调后的视频信号的形状一般很复杂。但是，重影是由于叠加了主信号延迟后的部分所产生的，且由于地面广播中所采用的是残留边带振幅调制，解调部分不存在原理性的非线性要素。因此,从原理上说，即使在视频级，重影信号也可看作是线性失真。

当反射波大于有用波时，反射波便成为主信号，有用波则成为所谓的前重影（超前重影）。由于前重影呈时间性推进，故具有反馈回路的IIR结构无法排除，因此，采用级联式结构，前重影由FIR结构处理，滞后重影由IIR结构处理，实际上，短滞后重影也多包含在FIR式结构部分进行处理。

由于电视重影出现的多样性和随机性，使得表征重影特性的参数随着接收地点、接收频道、环境、天气等因素变化而难以预测。因此，用于电视重影消除的横向数字滤波器不同于数字信号处理中常规的一阶、二阶滤波器，它是一个对信号参数进行实时估计检测，并实时调整抽头系数进行自适应滤波的过程。该横向滤波器是传输通道的反滤波，它的建立和构成依赖于由传输通道形成的重影的特征参数，故对多径传输通道进行估计、检测，从而获得重影的特征信息是保证重影消除效果的主要条件。

对于单一重影来说,抽头系数因临近重影的存在,而会变成相当复杂的形状，因此去除邻近重影与修正因重影以外的传输途径而引起的波形失真是一回事,故也称为波形均衡。尤其是重影消除器,通常称处理邻近重影的FIR结构部分为波形均衡器,称处理滞后重影的IIR结构部分为重影消除部分。

结语

许多电视工作者和科学工作者对消除或减轻重影干扰进行着不懈的探索,为研制出性能良好、价格便宜、使用方便的重影消除系统而努力。近年来，由于数字技术、计算机技术和超大规模集成电路制造技术的发展并在电视领域中应用，将重影消除技术提高到一个新的阶段，并为重影消除的研究进入实用阶段提供了新的途径。◆

参考文献：

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