高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車系統(tǒng)集成

王麗娜

（青海廣播電視臺(tái)，青海 西寧 810001）

青海廣播電視臺(tái)籌建的高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車要求不但可以進(jìn)行日常新聞采訪、傳輸新聞，而且還要適用于各種應(yīng)急突發(fā)事件，如地震、洪災(zāi)等嚴(yán)重自然災(zāi)害及日常突發(fā)新聞及國家重大活動(dòng)的宣傳報(bào)道需要，以及沒有通信手段地區(qū)發(fā)生事件的新聞信息采集、傳送和現(xiàn)場直播。本文著重從衛(wèi)星車的鏈路、設(shè)備選型、系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)監(jiān)控等方面介紹了衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的集成方案。

高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車鑒于其重要性和特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)著重從安全性、先進(jìn)性、實(shí)用性、高管控、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行了考慮。該系統(tǒng)需要具備完善的、獨(dú)立的主備鏈路，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要有極高的可靠性，并具有結(jié)構(gòu)簡捷、操作迅速的應(yīng)急方案。在電視節(jié)目制作手段上與國際廣電領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)同步，功能和性能上要具有超前性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分適用高清節(jié)目的衛(wèi)星傳輸，滿足小型高清節(jié)目的制作需求，能快速支持突發(fā)事件的現(xiàn)場連線。通過對系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，使得整個(gè)系統(tǒng)具有最佳的性價(jià)比。高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車整個(gè)系統(tǒng)由衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)和音視頻系統(tǒng)組成，本文主要從鏈路計(jì)算、設(shè)備選型、系統(tǒng)構(gòu)成、技術(shù)指標(biāo)、系統(tǒng)監(jiān)控等方面介紹了衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概述

衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)包括了車載天線系統(tǒng)、高功放、編碼器調(diào)制器、數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、頻譜分析儀、RF跳線排等設(shè)備[1－3]。系統(tǒng)工作于Ku波段，滿足各種非暴雨氣候條件下高標(biāo)清信號的正常傳輸；系統(tǒng)信號壓縮/傳輸采用MPEG－2/H.264/DVB－S2國際標(biāo)準(zhǔn)；車體頂部安裝1.5 m車載衛(wèi)星通信天線；系統(tǒng)配置射頻跳線板，用于調(diào)度各個(gè)射頻接口及衛(wèi)星上行系統(tǒng)信號；采用車載室外型400 W行波管高功放（內(nèi)置上變頻器），按1∶1完全熱備份方式配置；系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有統(tǒng)一、良好的監(jiān)控和管理平臺(tái)，通過此平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對關(guān)鍵設(shè)備的參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)監(jiān)控，能實(shí)時(shí)監(jiān)測編碼調(diào)制輸出端、高功放輸出端信號，快速準(zhǔn)確地判斷故障源，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)倒換；配置車載天線伺服控制系統(tǒng)，采用GPS定位、電子羅盤等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對星。

2 衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)

2.1 衛(wèi)星鏈路計(jì)算

設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，要進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、周密的鏈路計(jì)算，為了保證系統(tǒng)有足夠的冗余，在功放上保留了3 dB裕量，同時(shí)考慮了功放線性范圍3 dB的回退輸出。

按照亞洲五號（100.5°E）衛(wèi)星的具體參數(shù)詳細(xì)鏈路計(jì)算結(jié)果如下：數(shù)據(jù)速率為8 Mbit/s，信道帶寬為9 MHz，TPC 編 碼為 3/4，BER 需求≤10－7，Eb/No需求為5.5 dB，鏈路年有效率≥99.9%，HPA功放為350 W，西寧發(fā)射站為1.5 m天線，西寧接收站為3.7 m天線，系統(tǒng)裕量為8.04 dB。需要說明的是，Xicom 400 W行波管高功放法蘭口飽和輸出功率為350 W，即功率電平25.44 dBW，為避免非線性失真，回退到3 dB，理想的輸出功率為25.44 dBW－3 dBW=22.44 dBW。

2.2 主要設(shè)備選型

系統(tǒng)中所有設(shè)備都是目前全球業(yè)界的先進(jìn)產(chǎn)品。系統(tǒng)在現(xiàn)場直播和節(jié)目錄制方面與國際發(fā)展潮流同步，在錄制、編輯和傳輸各環(huán)節(jié)均能達(dá)到最佳技術(shù)指標(biāo)的要求。在設(shè)備的選型上從安全、先進(jìn)、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)等方面考慮，采用了TANDBERG編碼調(diào)制器、TANDBERG數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)、Xicom高功放、VERTEX天線系統(tǒng)、Global功分器、R&S便攜手持專業(yè)頻譜分析儀。

2.3 衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)構(gòu)成

衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)如圖1所示，包括上行發(fā)射、下行接收和監(jiān)視等子系統(tǒng)。

2.3.1 上行發(fā)射部分

上行發(fā)射部分設(shè)置為：1套1.5 m Ku波段VERTEX C150M車載衛(wèi)星天線（包括RC3000天線控制器），1套1∶1備份的Xicom 400 W Ku波段室外行波管高功放系統(tǒng)（包括高功放控制單元），1套1∶1備份的TANDBERG VOY?AGER－2 H.264編碼調(diào)制器，1臺(tái)DEV1951 L波段編碼調(diào)制器倒換開關(guān)。

1）視音頻編碼調(diào)制

來自視音頻分配單元的數(shù)字視音頻信號進(jìn)入主備TANDBERG VOYAGER－2編碼調(diào)制一體機(jī)中進(jìn)行編碼和調(diào)制。TANDBERG VOYAGER－2編碼調(diào)制器能夠?qū)崟r(shí)將輸入的視音頻信號進(jìn)行MPEG－24∶2∶2 P@ML，4∶2∶0 MP@ML，MPEG－2 MP@HL，MPEG－44∶2∶2 MP@HL 編碼，DVB ASI碼流。

VOYAGER－2內(nèi)置符合DVB－S2（支持8PSK調(diào)制）或DVB－S標(biāo)準(zhǔn)的QPSK調(diào)制器，該調(diào)制器能夠?qū)⒕幋a器輸出的DVB－ASI碼率進(jìn)行信道編碼和QPSK調(diào)制，輸出L波段信號同時(shí)提供L波段監(jiān)視輸出接口。

主備VOYAGER－2輸出的L波段信號接到一臺(tái)倒換開關(guān)中，開關(guān)可設(shè)置為“手動(dòng)“或“自動(dòng)”切換形式。在自動(dòng)切換狀態(tài)，當(dāng)主用VOYAGER－2編碼調(diào)制器出現(xiàn)故障時(shí)，開關(guān)在報(bào)警信號的觸發(fā)下能夠?qū)㈡溌非袚Q到備用VOYAGER－2上，從而保證傳輸鏈路的暢通無阻。

2）上變頻和功率放大

VOYAGER－2 L波段信號經(jīng)切換開關(guān)分別送到2個(gè)Xicom功放內(nèi)置上變頻器中，將L波段信號變頻到Ku波段（13.75～14.5 GHz），然后，上變頻器輸出Ku射頻信號分別再被送入2臺(tái)高功放中，高功放能夠?qū)⑤斎氲牡凸β噬漕l信號進(jìn)行功率放大，直到其輸出的發(fā)射功率達(dá)到可以維持整個(gè)衛(wèi)星鏈路正常工作，此時(shí)功放的工作模式為單載波工作模式。

2臺(tái)高功放輸出的射頻信號進(jìn)入1臺(tái)波導(dǎo)倒換開關(guān)，當(dāng)任何1臺(tái)高功放出現(xiàn)故障，倒換開關(guān)會(huì)根據(jù)該高功放的報(bào)警信息自動(dòng)或手動(dòng)切換到備用高功放的輸出，同時(shí)將故障高功放的輸出送到假負(fù)載，這樣就保證了整個(gè)鏈路的暢通。為了對安裝在車頂?shù)氖彝庑透吖Ψ胚M(jìn)行控制和監(jiān)測，系統(tǒng)中配置了1臺(tái)高功放控制單元，此單元可以對高功放進(jìn)行全面監(jiān)控，實(shí)時(shí)控制和監(jiān)看高功放的發(fā)射功率等參數(shù)，還可實(shí)現(xiàn)高功放自動(dòng)或手動(dòng)倒換。

3）車載天線

該車選用了Vertex RSI公司的1.5 m Ku車載式衛(wèi)星天線。天線的饋源臂專門有一個(gè)支架，用于安放高功放。高功放外置可以大大節(jié)省車內(nèi)空間，同時(shí)也減少了功放到天線之間的波導(dǎo)損耗。功放支架為鏤空結(jié)構(gòu)，具有良好的通風(fēng)散熱性，可以將高功放工作所產(chǎn)生的熱量快速排放。這一點(diǎn)較之內(nèi)置高功放，采用排風(fēng)口出風(fēng)來降低高功放溫度的方式更有優(yōu)勢。

RC3000天線控制器帶有GPS定位功能，能自動(dòng)計(jì)算衛(wèi)星指向參數(shù)。

4）功放安裝

出于系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)考慮，1∶1功放系統(tǒng)采用了饋源臂安裝方式。這樣可以減少方位、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和相應(yīng)軟波導(dǎo)，可以降低波導(dǎo)插入損耗約1 dB，不但提高了高功放的輸出，也提高了系統(tǒng)的發(fā)射能力。

功放安裝在饋源臂上，在收藏狀態(tài)時(shí)可以很好地舒展開，大大降低了天線的高度，提高了車輛行進(jìn)中尤其是強(qiáng)風(fēng)條件下天線整體的牢固性。在天線加電抬升過程中以及對星完成姿態(tài)保持時(shí)，相比較其他功放安裝方式，天線強(qiáng)度和風(fēng)穩(wěn)方面更具有優(yōu)勢。

2.3.2 下行接收部分

下行接收部分設(shè)置為1臺(tái)Norsat Ku波段低噪聲放大器、1臺(tái)Global 1∶4 L波段功分器、3臺(tái)TANDBERG RX8200數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)。

Norsat Ku波段低噪聲放大器通過變頻、放大來自天線的小信號再傳輸?shù)叫l(wèi)星接收設(shè)備，即輸出的L波段信號進(jìn)入1∶4功分器，輸出4路完全相同的信號，分別送入射頻跳線排和衛(wèi)星接收機(jī)中。具有很高的頻率穩(wěn)定度和增益，可確保為接收設(shè)備提供一個(gè)高穩(wěn)定、高質(zhì)量的信號。

為了實(shí)時(shí)掌握衛(wèi)星車上行傳輸?shù)膱D像質(zhì)量，系統(tǒng)下行鏈路中加入了L波段頻譜儀，配置了1臺(tái)TAND?BERG RX8200數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)，用于接收本車的上行衛(wèi)星信號或其他衛(wèi)星信號。其功能強(qiáng)大，能夠接收來自低噪聲放大器的L波段信號，進(jìn)行4∶2∶2&4∶2∶0解調(diào)、解碼后，同時(shí)輸出3路可切換的 ASI、HD－SDI、SDI信號、2路數(shù)字音頻、2路模擬音頻和數(shù)據(jù)，可以滿足不同的應(yīng)用需求。另外的2臺(tái)數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)，1臺(tái)安裝在廣播電視臺(tái)大樓新聞直播室，用于新聞節(jié)目直播的外來信號使用，1臺(tái)安裝在播出傳輸機(jī)房用于節(jié)目接收及其分配。

2.3.3 監(jiān)視部分

本衛(wèi)星車監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)置為1臺(tái)R&S便攜手持專業(yè)頻譜分析儀、1套射頻綜合跳線板。監(jiān)視系統(tǒng)信號包括所有外來視音頻信號、發(fā)射上星信號、編碼器調(diào)制一體機(jī)輸出ASI碼流、L波段信號和高功放輸出的監(jiān)視信號等。監(jiān)視部分是整個(gè)系統(tǒng)中必不可缺的重要組成部分，一個(gè)完善的監(jiān)視子系統(tǒng)必須能對系統(tǒng)中所有環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、簡單、快捷的監(jiān)視，使得操作人員能夠?qū)ο到y(tǒng)每一時(shí)刻的狀況非常清楚，發(fā)生故障時(shí)能夠快速定位故障并進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急處理。

1）高功放的監(jiān)視

系統(tǒng)中配置的高功放帶有TEST測試輸出口，該信號為14 GHz的Ku波段信號。高功放內(nèi)置變頻模塊，該設(shè)備的監(jiān)視信號直接送入到射頻跳線排中，從而實(shí)現(xiàn)對2臺(tái)高功放TEST測試信號進(jìn)行直接監(jiān)測。

2）L波段信號的監(jiān)視

VOYAGER－2 L波段監(jiān)視信號通過射頻跳線排跳接到TANDBERG RX8200衛(wèi)星接收機(jī)中，RX8200能夠?qū)υ撔盘栠M(jìn)行解調(diào)解碼，輸出模擬/數(shù)字視音頻信號來監(jiān)看，也可以直接將L波段測試信號輸入給頻譜儀進(jìn)行頻譜監(jiān)測。

3）ASI信號的監(jiān)視

由于VOYAGER－2集編碼和調(diào)制功能為一體，當(dāng)VOYAGER－2出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)，工作人員僅憑對L波段的調(diào)制輸出監(jiān)看是無法確定到底是編碼還是調(diào)制功能出現(xiàn)問題，所以對ASI信號的監(jiān)視也是必不可少的。本車通過射頻跳線板將主備VOYAGER－2編碼調(diào)制器輸出的ASI信號直接輸入給RX8200接收行解碼監(jiān)看。

4）發(fā)射上星的信號的監(jiān)視

衛(wèi)星天線接收下來信號通過LNB變頻放大，然后由1∶4 L波段功分器分配后，1路送往射頻跳線排，1路送往TANDBERG RX8200衛(wèi)星接收機(jī)。這樣配置的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)可以對系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)包括基帶無壓縮信號、ASI壓縮信號、中頻信號和射頻信號進(jìn)行全面監(jiān)視。

2.4 射頻系統(tǒng)各環(huán)節(jié)指標(biāo)說明

1）上行信號

系統(tǒng)發(fā)射功率控制是通過功放控制器實(shí)現(xiàn)的，所以高功放保證輸入和輸出工作在線性區(qū)范圍內(nèi)即可，不必考慮L波段信號的電平功率及在進(jìn)入功放前Ku波段信號功率，一般來說此段損耗可以忽略不計(jì)。需要重點(diǎn)考慮的是功放輸出法蘭口后的射頻損耗，信號在功放法蘭口輸出功率最大能達(dá)到25.4 dBW（350 W）。從功放輸出法蘭口到饋源喇叭口饋線系統(tǒng)要考慮1 dBW損耗，其中法蘭接口1和法蘭接口2分別有0.1 dBW的插入損耗，切換開關(guān)有0.4 dBW的插入損耗，法蘭接口3有0.1 dBW的插入損耗，雙工器發(fā)支路法蘭接口5有 0.1 dBW的插入損耗，所以天線發(fā)射端口最大功率應(yīng)為24.6 dBW。

2）下行信號

天線饋源口接收到的微弱視音頻信號經(jīng)低噪聲放大器，放大和濾波輸出L波段信號，通過1∶4功分器信號會(huì)減小6 dB。所以在實(shí)際系統(tǒng)集成中一般不留太長的下行信號線。

2.5 上行系統(tǒng)監(jiān)控

本系統(tǒng)采用的是由安達(dá)斯集團(tuán)自主研發(fā)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，是一套用于監(jiān)控衛(wèi)星上下行設(shè)備信息（包括設(shè)備參數(shù)和設(shè)備報(bào)警等）和設(shè)置的網(wǎng)管系統(tǒng)。目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在廣電行業(yè)的播控總控、演播室和各種大中型高清轉(zhuǎn)播車上。監(jiān)控系統(tǒng)可以智能化的監(jiān)測設(shè)備和信號，并且能控制設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，保證了節(jié)目的便捷、安全、優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)播。

3 小結(jié)

青海廣播電視臺(tái)于2011年10月開始建設(shè)高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車，現(xiàn)已完成集成工作。從春節(jié)晚會(huì)兩地連線、果洛雪災(zāi)到全省兩會(huì)直播情況來看，工作穩(wěn)定、性能良好。監(jiān)控系統(tǒng)可以智能地監(jiān)測設(shè)備和信號，并且能控制設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，保證了節(jié)目的便捷、安全、優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)播。

[1]王寧，楊繼榮.淺析數(shù)字衛(wèi)星車技術(shù)[J].電視工程，2007（3）：60－64.

[2]何向暉.江西電視臺(tái)高清衛(wèi)星車的設(shè)計(jì)思路[J].電視技術(shù)，2011，35（24）：58－60.

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