淺析近年數(shù)字電視無線發(fā)射機的發(fā)展

【摘要】本文根據(jù)近幾年我國數(shù)字電視無線發(fā)射的快速發(fā)展，分析了目前無線數(shù)字電視發(fā)射機的技術(shù)發(fā)展趨勢，對數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正（DAP）、積木化、LDMOS晶體管及冷卻功放等技術(shù)的優(yōu)點進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)；積木化備份；LDMOS晶體管；功放冷卻

隨著數(shù)字無線傳輸技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動通信技術(shù)及全球定位GPS技術(shù)的迅速發(fā)展，觀眾消費市場的變化，無線數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)也獲得了較大的推進(jìn)。美國、加拿大及德國、法國等西歐國家得到了廣泛普及，我國目前也開始大范圍推廣。數(shù)字電視的最初發(fā)展階段采用直接外接8-VSB激勵器或COFDM激勵器，RF波段濾波器代替RF輸出濾波器和多工器的簡單方式實現(xiàn)。現(xiàn)在，RS、THOMCAST（湯姆遜）和HARRIS（哈里斯）等大型制造廠商都開始采用全新技術(shù)和理念來設(shè)計發(fā)展新型無線數(shù)字電視發(fā)射機。

一、數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正（DAP）技術(shù)

美歐主流電視發(fā)射機制造廠商已將數(shù)字預(yù)校正（DAP）技術(shù)應(yīng)用于無線數(shù)字電視發(fā)射機上。數(shù)字預(yù)校正（DAP）技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)代數(shù)字電視發(fā)射機信號處理功能的重要組成部分，它對RF功率放大器進(jìn)行自動補償校正。實質(zhì)從RF功率放大器的輸出端進(jìn)行采樣解調(diào)，然后將信號進(jìn)行數(shù)字處理（DSP），產(chǎn)生一個實時可補償RF功率放大器線性均衡和非線性特性參數(shù)的曲線，該曲線與RF功率放大器的相應(yīng)曲線呈互補狀，使RF功率放大器的放大區(qū)間近似呈線性。數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)使數(shù)字電視發(fā)射機在開機后很快將發(fā)射機的性能調(diào)整至最佳和穩(wěn)定狀態(tài)。該技術(shù)還可以將發(fā)射機當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行改善，保證發(fā)射機高效穩(wěn)定運行。圖一為數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)的工作原理框圖。

二、積木化系統(tǒng)備份技術(shù)

積木化系統(tǒng)是指在發(fā)射機的模塊化功放設(shè)備可以互相替換，互相備份。在調(diào)頻廣播發(fā)射機系統(tǒng)很久前就開始使用積木化備份技術(shù)，近幾年數(shù)字電視發(fā)射機才開始使用該技術(shù)。無線數(shù)字電視發(fā)射機采用的激勵器備份與速調(diào)管、電子管發(fā)射機不同，它通常采用兩塊模塊化的數(shù)字激勵器以自動倒換的方式進(jìn)行熱備份。功放電源采用冗余量大的開關(guān)電源，功率放大器為模塊化。開關(guān)電源和模塊化的功放呈積木化并行運行，都支持熱插拔。當(dāng)有電源或功放模塊出現(xiàn)故障時可以用備份直接替換，不影響發(fā)射機的正常播出。

三、采用LDMOS大功率晶體管

功率器件LDMOS晶體管是基于橫向擴散技術(shù)的金屬氧化物半導(dǎo)體的簡稱。早期主要應(yīng)用于移動蜂窩電話技術(shù)（900MHz），隨著移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，LDMOS晶體管的制造水平和工藝不斷提高完善，成本也在逐步降低，近年逐漸被電視發(fā)射設(shè)備使用。LDMOS晶體管常被用于高壓功率的射頻功率電路中，它能滿足耐高壓、容易控制的要求。和傳統(tǒng)雙極型晶體管相比，在線性度、開關(guān)性能、增益、減少級數(shù)和功耗等功率器件的關(guān)鍵特性參數(shù)上有明顯的優(yōu)勢。它采用的工藝與傳統(tǒng)的CMOS工藝相兼容，因此使用廣泛。同傳統(tǒng)使用的雙極型晶體管比較，LDMOS晶體管的增益超過14dB，雙極型晶體管的增益只有5～6dB，使用LDMOS晶體管優(yōu)化設(shè)計后的功放模塊的增益最高可達(dá)60dB，高增益使功放設(shè)計變得容易，增強了功放運行的穩(wěn)定性。LDMOS晶體管可以承受的駐波比遠(yuǎn)高于雙極型晶體管，所以功放可在較高反射的條件下繼續(xù)運行，當(dāng)輸入過激勵信號時，能夠承受較大的瞬時峰值功率。它的增益曲線比較平滑，在滿足多載波信號放大要求的同時，失真度影響不大，因此LDMOS晶體管可以在良好的線性條件下滿足更高的功率要求。LDMOS晶體管具有負(fù)溫度特性，有效地避免了熱耗散的影響，可不比設(shè)計溫度補償電路，同雙極型晶體管的溫度特性相比，在同等輸入電平的條件下，LDMOS晶體管的幅度變化只有0.1dB，而雙極型晶體管的幅度變化超過了0.5dB。高增益低功耗的優(yōu)勢使LDMOS晶體管廣泛用于UHF波段。

前幾年，UHF波段的大功率電視發(fā)射機主要還是采用真空電子管，和雙極型晶體管的固態(tài)機，隨著LDMOS晶體管制造工藝的提高，成本的不斷降低，LDMOS晶體管使用技術(shù)的成熟完善，它開始被制造廠商廣泛采用。

四、功放冷卻系統(tǒng)

功放系統(tǒng)常用的冷卻裝置通常都采用兩種方式，風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)。小功率發(fā)射機常采用風(fēng)冷，大功率發(fā)射機常采用水冷?，F(xiàn)在開發(fā)出代替水冷系統(tǒng)的液冷（乙二醇或防凍液）系統(tǒng)，目前THALES公司生產(chǎn)的UHF/VHF系列發(fā)射機就采用液體冷卻方式。液冷系統(tǒng)相封閉循環(huán)，降低了運行設(shè)備的噪聲，維護(hù)量小，只需要定期清洗濾網(wǎng)。由于使用的液體材料是導(dǎo)熱效率較高的防凍液或乙二醇，所以發(fā)射機功放系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠被及時的吸收釋放掉。

五、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)使用微處理器和LCD顯示屏，實現(xiàn)人機對話接口，既可以方便用戶操作，設(shè)置各種數(shù)據(jù)參數(shù)，又可以實時監(jiān)控發(fā)射機當(dāng)前運行狀態(tài)，提供設(shè)備每個部分的工作狀態(tài)顯示界面。具有設(shè)備自檢功能，每次設(shè)備啟動時，都要進(jìn)行自檢功能，保證了發(fā)射系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。具有故障報警提示功能，使用戶可快速方便的處理故障。同時提供遠(yuǎn)程遙控功能，可以使用戶通過因特網(wǎng)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。

結(jié)束語：運用上述技術(shù)的數(shù)字電視無線發(fā)射機具有投資和運營成本低，技術(shù)含量高，方便用戶維護(hù)使用的優(yōu)點，符合我國國情需要，適宜大面積快速普及。