模擬電視發(fā)射機(jī)數(shù)字化應(yīng)考慮的幾個(gè)方面

朱家強(qiáng)

（貴州省廣播電影電視技術(shù)管理中心，貴州 貴陽550002）

0 引言

廣播電視節(jié)目從制作、傳輸、播出到接收將全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,在2020年全國地面數(shù)字電視廣播覆蓋網(wǎng)將基本建成，地面數(shù)字電視綜合覆蓋率要基本達(dá)到現(xiàn)有模擬電視覆蓋水平，實(shí)現(xiàn)地面電視實(shí)現(xiàn)由模擬到數(shù)字的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型。模擬電視無線發(fā)射系統(tǒng)將面臨極大機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

隨著數(shù)字電視地面廣播時(shí)代的全面到來,也必然有一個(gè)模擬電視向數(shù)字電視過渡的共播時(shí)期。如何適應(yīng)數(shù)字化更新改造需求，在考慮經(jīng)濟(jì)實(shí)效等各方因素和條件的前提下，用最小的成本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化過渡顯得十分重要。

1 電視發(fā)射機(jī)的基本情況

1.1 電視發(fā)射機(jī)

電視發(fā)射機(jī)分為兩大類：模擬電視發(fā)射機(jī)和數(shù)字電視發(fā)射機(jī)，其工作目的都是將不同信源電視信號變換到指定射頻，同時(shí)符合廣播電視相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，功率達(dá)到規(guī)定數(shù)值。其關(guān)鍵都是在激勵(lì)器、功放和天饋部分。

1.2 模擬電視發(fā)射機(jī)

全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)從機(jī)器整體結(jié)構(gòu)上可分為并機(jī)和單機(jī)；按圖像、伴音放大形式可分為雙通道（分放式）和單通道（合放式）；激勵(lì)器可分為雙激勵(lì)器和單激勵(lì)器。由于模擬電視發(fā)射機(jī)考慮到經(jīng)費(fèi)成本的局限，采用的冗余方式、供電方式的不同經(jīng)常導(dǎo)致激勵(lì)器、電控、功放甚至外電等部位出現(xiàn)問題，從而造成整個(gè)系統(tǒng)故障。

1.3 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)與模擬電視發(fā)射機(jī)有很多相似之處，都需要調(diào)整到射頻，再經(jīng)功率放大器放大后由天線發(fā)射。其不同之處最關(guān)鍵的是激勵(lì)器。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)將視、音頻信號按區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼，并與其他信息復(fù)用打包形成傳輸流，再經(jīng)傳輸信道采用不同的信道編碼與調(diào)制技術(shù)進(jìn)行調(diào)制，放大后由天線發(fā)射。

2 數(shù)字化升級改造分析

模擬電視發(fā)射機(jī)過渡到數(shù)字電視發(fā)射機(jī)，其激勵(lì)器肯定需要更換，其它部分，包括功放、RF輸出單元、天線和冷卻系統(tǒng)基本可以共用。為了整臺(tái)數(shù)字發(fā)射機(jī)的安全穩(wěn)定，這些系統(tǒng)單元也要在安全、穩(wěn)定、可靠性方面進(jìn)行提升和加強(qiáng)。

2.1 激勵(lì)器

模擬激勵(lì)器的組成包括視頻處理器、彩色均衡器、圖像中頻調(diào)制器、伴音中頻調(diào)制器、中頻增益校正器、中頻相位校正器、混頻器等。而對于數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的數(shù)字激勵(lì)器（如圖1所示）主要由四部分組成：編碼器、數(shù)字均衡器、調(diào)制器和頻率合成器。數(shù)字激勵(lì)器的控制部分可對輸入的信號、功放以及接收機(jī)等產(chǎn)生的各種線性或非線性失真進(jìn)行精確補(bǔ)償。

數(shù)字激勵(lì)器。主要功能是進(jìn)行信道編碼、調(diào)制和上變頻，目的是增強(qiáng)抗干擾能力，保證數(shù)字電視信號能正確地傳輸和接收。下面主要分析數(shù)字激勵(lì)器基本工作原理和作用。

圖1 數(shù)字激勵(lì)器框圖

2.2 編碼器

按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)制。它采用一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，再加入一些保護(hù)間隔用來對付多徑干擾。它適合建單頻網(wǎng)，可增加覆蓋范圍和節(jié)省頻率資源。當(dāng)發(fā)射機(jī)用于建立單頻網(wǎng)時(shí)，是利用GPS脈沖與其參考頻率使所有的發(fā)射機(jī)的發(fā)射時(shí)間和頻率嚴(yán)格同步。

2.2.1 數(shù)字均衡器

數(shù)字均衡器主要由群時(shí)延均衡器和線性均衡器組成。數(shù)字均衡器的作用有兩個(gè)方面，一是對數(shù)字基帶信號電平進(jìn)行預(yù)校正(相位、頻響)。二是對基帶信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換,并將其送入調(diào)制器進(jìn)行射頻變換，對發(fā)射機(jī)各個(gè)單元所產(chǎn)生的線性失真進(jìn)行補(bǔ)償。而兩個(gè)數(shù)字濾波器分別用于補(bǔ)償高頻和低頻的群時(shí)延失真。

2.2.2 調(diào)制器

調(diào)制器包含在激勵(lì)器中，其作用是將經(jīng)過數(shù)字調(diào)制的兩路相互正交的數(shù)字信號通過與本振信號混頻相加后成為一路射頻信號。

2.2.3 頻率合成器

頻率合成器的作用主要是產(chǎn)生本振信號，產(chǎn)生調(diào)制需要的載波頻率和用于單頻網(wǎng)建立時(shí)所需的參考頻率和參考時(shí)間。

2.2.4 數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正

它極大地改善發(fā)射機(jī)的性能和效率，對發(fā)射機(jī)的溫度、指標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測并自動(dòng)校正，保證發(fā)射機(jī)指標(biāo)穩(wěn)定。

2.3 數(shù)字發(fā)射機(jī)功放

首先，模擬電視發(fā)射機(jī)的調(diào)制信號是連續(xù)的復(fù)合全電視信號，它用“同步頂功率”來定義發(fā)射機(jī)的輸出功率（即峰值功率或同步頂功率）。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的“發(fā)射功率”是以“平均功率”來表示。所以數(shù)字電視發(fā)射機(jī)與模擬電視發(fā)射機(jī)相比，在覆蓋相同范圍的前提下，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的輸出平均功率值要比模擬電視同步頂功率值低10-20dB。并且數(shù)字電視比模擬電視更有效提高頻譜利用率。

數(shù)字發(fā)射機(jī)功率放大器具有高功率增益、高線性、寬動(dòng)態(tài)范圍特性，在動(dòng)態(tài)峰值范圍內(nèi)，保證發(fā)射機(jī)仍有良好的線性；還具有高頻率精度和高頻率穩(wěn)定度、很低的相位噪聲，以保證盡可能低的誤碼率和信噪比。

數(shù)字發(fā)射機(jī)的末級功放通常采用甲乙類線性放大器，甲乙（AB）類放大器的效率高，但線性較差，需要有中頻預(yù)校正措施改善放大器的線性，改善發(fā)射機(jī)的線性。

2.3.1 數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正DAP

DAP對于數(shù)字發(fā)射機(jī)來說，性能優(yōu)良的中頻非線性預(yù)校正電路將極大地改善采用甲乙類功放的發(fā)射機(jī)性能，提高發(fā)射機(jī)效率。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)問題是功放的線性問題.

2.3.2 LDMOS晶體管

LDMOS（lateral diffused metal oxide semiconductor）即橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體。LDMOS管的增益更高，可靠性好，能承受較高的反射功率，有較高的瞬時(shí)峰值功率。平滑的增益曲線使多載波數(shù)字信號放大時(shí)產(chǎn)生較小失真，較好的負(fù)溫度系數(shù)特性可以防止熱耗散的影響。

2.3.3 RF輸出單元

RF輸出單元主要指輸出濾波器。模擬電視發(fā)射機(jī)的主要能量集中在視頻載波、伴音載波和色度副載波這些離散頻率點(diǎn)上，一般采用多個(gè)陷波腔來濾除。而數(shù)字電視發(fā)射機(jī)必須采用帶通濾波器。

2.3.4 天線系統(tǒng)

移動(dòng)接收適合用垂直極化方式，固定接收適合用水平極化方式。

2.3.5 監(jiān)控系統(tǒng)

當(dāng)模擬電視發(fā)射機(jī)過渡到數(shù)字電視發(fā)射機(jī)時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)要作相應(yīng)改變。激勵(lì)器部分的監(jiān)控隨著激勵(lì)器的更換而全部改變。整機(jī)的監(jiān)控軟件需要更新。

3 結(jié)束語

地面數(shù)字電視的全面實(shí)施及涉到現(xiàn)有模擬電視發(fā)射機(jī)的升級、更新,以及地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設(shè)總規(guī)劃，包括有效利用直放站等因素，特別需要我們做好充分的思想準(zhǔn)備。

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