地面無線數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)

【關(guān)健詞】地面無線數(shù)字電視；數(shù)字發(fā)射機(jī)；激勵器；功放；天饋系統(tǒng)

一、引言

地面無線數(shù)字電視傳輸是通過發(fā)射站、天線塔等設(shè)施，以無線電波的方式傳輸電視信號、電視用戶采用天線接收信號來收看電視節(jié)目。廣電總局2013年在漳州芝山轉(zhuǎn)播臺安裝由新大陸生產(chǎn)的27頻道地面無線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)本人參加安裝，調(diào)試工作。地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)一個頻道最多可同時播出8套數(shù)字電視節(jié)目?，F(xiàn)對本臺數(shù)字發(fā)射機(jī)及天饋系統(tǒng)及用戶接收情況介紹如下：

二、發(fā)射機(jī)的發(fā)展新趨勢高效

在國家節(jié)能環(huán)保政策提倡下，高效率已經(jīng)成為發(fā)射機(jī)發(fā)展的一個必然趨勢，目前在采用先進(jìn)功放技術(shù)和高效電源的基礎(chǔ)上，發(fā)射機(jī)整機(jī)效率可以達(dá)到20%，某些功率檔的某些頻率段的發(fā)射機(jī)效率達(dá)到30%，甚至達(dá)到35%。功放技術(shù)不斷進(jìn)步，在采用DOHERTY和預(yù)校正技術(shù)，在滿足線性指標(biāo)和MER值情況下，可以進(jìn)一步提高功放效率；選取大功率高效率電源，電源效率滿足95%以上，功率因素滿足0.995以上。

1.穩(wěn)定

在信息發(fā)達(dá)的時代，信號覆蓋的穩(wěn)定，尤其為廣播系統(tǒng)的穩(wěn)定性是重中之重。這對電源，功放穩(wěn)定性提出更加高的要求，在主要鏈路單元都進(jìn)行備份。高效率功放和預(yù)校正技術(shù)功放采用DOHETRY技術(shù)，能夠提高功放效率，通過APD（模擬預(yù)失真技術(shù)）或者DPD（數(shù)字預(yù)失真技術(shù)），能夠改善功放線性，提高M(jìn)ER值。相對于平衡式功放模式，采用DOHERTY模式，功放效率可以達(dá)到35%以上，在功率容量滿足情況下，APD或DPD技術(shù)可以改善帶肩6到10dB，峰均比在8dB左右，MER能提高5到8dB左右。

2.多模存在

發(fā)射機(jī)應(yīng)該朝著多模方向發(fā)展。在目前數(shù)模共存情況下，為后續(xù)模數(shù)制式切換提供軟切換，減少設(shè)備更換和測試；另外，激勵器可以支持多種制式的信號。

3.組成

本臺站使用1kw、27頻道地面無線數(shù)字發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)由激勵器、射頻單元、供電系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)組成。

三、發(fā)射機(jī)的構(gòu)造

數(shù)字電視廣播發(fā)射機(jī)將視頻和音頻信號經(jīng)過壓縮，編碼，并與其他數(shù)據(jù)信息復(fù)用打包后的傳輸碼流（TS流），經(jīng)過信道編碼和數(shù)字預(yù)校正，形成符合一定制式的模擬中頻信號，然后上變頻至發(fā)射頻道，經(jīng)射頻放大后到發(fā)射天線。

數(shù)字電視廣播對發(fā)射機(jī)基本要就是功率放大器應(yīng)有足夠高的功率增益，要求放大器具有高線性，寬動態(tài)范圍，即數(shù)字調(diào)制信號在動態(tài)峰值范圍內(nèi)時，發(fā)射機(jī)仍有良好的線性；發(fā)射機(jī)應(yīng)有足夠高的頻率精度和頻率穩(wěn)定度，低的相位噪聲，以保證被傳輸信號具有盡可能低的誤碼率和信雜比。

TS流輸入激勵器（主從激勵器均輸入TS流信號），信號經(jīng)過主從激勵器后輸出到射頻切換模塊；射頻切換模塊根據(jù)輸入信號大小和主從激勵器的狀態(tài)，可手動和自動進(jìn)行信道切換（當(dāng)主激勵器故障時，主激勵器告警，信道從主激勵器自動切換到從激勵器，從而確保信號的不間斷）。

信號經(jīng)過切換模塊后，通過分路器分成N路信號（根據(jù)功率檔和功放設(shè)計不同，功放個數(shù)確定N值，N≥1），功放單元采用高功率，高效率功放管，從而滿足信號的放大；N個功放模塊將信號放大后，通過合路器，合成大功率輸出到帶通濾波器，最終通過天線對覆蓋區(qū)域進(jìn)行信號覆蓋。供電系統(tǒng)是設(shè)備的大心臟，源源不斷提供能量；射頻單元將信號放大，提供大功率輸出；監(jiān)控系統(tǒng)是設(shè)備大腦，獲取設(shè)備信息并作出正確判斷。

四、激勵器工作的原理

地面數(shù)字電視激勵器主要功能是將在前端完成信源編碼、復(fù)用、加擾后打包處理的TS流作為輸入數(shù)據(jù)，完成信道編碼、調(diào)制、變頻處理，以模擬信號在特定的射頻頻率輸出碼流處理模塊對通過ASI接口進(jìn)入激勵器的兩路符合MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的TS流就行串并轉(zhuǎn)換、時鐘恢復(fù)和同步鎖定，從而實(shí)現(xiàn)兩路無縫切換，同時結(jié)合激勵器調(diào)制模塊完成碼流適配預(yù)處理以及節(jié)目時鐘基準(zhǔn)校正等功能。

編碼和映射模塊是激勵器的核心模塊，是不同標(biāo)準(zhǔn)的具體體現(xiàn)。其作用在于對經(jīng)過碼流處理后的TS流。按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，完成包括擾碼、信道編碼、交織和映射等，最終調(diào)制到零頻（基帶）或者低中頻輸出。

上變頻模塊是將來自信道編碼和映射模塊的數(shù)字基帶或者低中頻信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過直接變頻或者多次變頻的方式，上變頻到發(fā)射機(jī)所需要的頻段，實(shí)現(xiàn)射頻輸出。

下變頻模塊是將射頻信號變換到所能夠進(jìn)行D/A采樣的頻點(diǎn)，并且通過D/A采樣電路將射頻信號恢復(fù)到數(shù)字基帶信號。

五、功放工作原理

將直流輸入功率轉(zhuǎn)換成滿足一定功率要求的射頻信號輸出。利用輸入到基極（或柵極）的信號，來控制集電極（或漏極）的直流電源所供給的直流功率，使之轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的射頻功率附加在輸入功率之上，以提供所需要的功率增益。

發(fā)射機(jī)功放的分類：

（1）最早的發(fā)射機(jī)功放是用真空管實(shí)現(xiàn)的，晶體管發(fā)明后，逐漸取代了真空管的位置。

（2）晶體管具有放大功能，晶體管主要分為兩大類，一類為雙極型晶體管（BJT），另一類為場效應(yīng)晶體管（FET）。

（3）BJT是電流放大型器件，是體內(nèi)效應(yīng)器件，不易受半導(dǎo)體表面狀況的影響，功率密度大，但有可靠性（二次擊穿）的問題。

（4）FET是電壓放大型器件，是表面效應(yīng)器件，它具有較低的噪聲系數(shù)、較高的增益、較高的可靠性。

（5）按傳統(tǒng)的導(dǎo)通角分類，晶體管放大器的工作狀態(tài)可分為Class A，Class B，Class C等。

六、天饋系統(tǒng)

電視發(fā)射天饋系統(tǒng)是將電視發(fā)射機(jī)的輸出信號功率不失真地從電視發(fā)射機(jī)的輸出端傳送到塔桅的指定位置，并使該功率按照一定的幅度和相位要求分配給天線系統(tǒng)的各輻射單元；天線系統(tǒng)將發(fā)射機(jī)的高頻信號功率能量轉(zhuǎn)換成向空間輻射的電磁波。本臺站采用縫隙天線，天線內(nèi)部矩形腔體采用合金鋁板彎折而成，三面閉合，一面為長槽，在長槽上每隔一定間隔將槽的兩側(cè)連接起來，使之變成兩端閉合的一個個縫隙，縫隙就是天線的輻射器。

地面數(shù)字電視接收機(jī)：

地面數(shù)字電視接收是指接收機(jī)能接收地面數(shù)字發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號。地面數(shù)字電視接收機(jī)用自帶的拉桿天線就可以接收沒有加密當(dāng)?shù)財?shù)字信號。

七、結(jié)語

通過學(xué)習(xí)昆明舉辦的地面數(shù)字無線覆蓋的學(xué)習(xí)資料。參閱了《地面無線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的原理應(yīng)用》、《數(shù)字廣播電視天饋系統(tǒng)》，也通過上網(wǎng)查閱相關(guān)資料。并得到本臺站高級工程師何文利同志的技術(shù)指導(dǎo)和幫助，結(jié)合本臺站與新大陸廠家安裝的27頻道地面無線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的試播后完成本論文。