模擬電視發(fā)射機數(shù)字化改造方法的探討

吳安榮

摘 要 本文通過對電視發(fā)射機的類型、組成和特點進行介紹，闡述數(shù)字電視發(fā)射機主要的技術(shù)指標，提出模擬電視發(fā)射機數(shù)字化改造時所要考慮的問題和改造方法。

關(guān)鍵詞 電視發(fā)射機；單通道；模擬；數(shù)字化改造

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）179-0042-02

隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字電視已迎來一個蓬勃發(fā)展的時期，模擬電視被數(shù)字電視取代已是大勢所趨，許多國家都公布了數(shù)字電視取代模擬電視的日程表。當前，國際上較為成熟的數(shù)字電視國際標準為：一是以美國為代表單載波方式的ATSC標準；二是以歐洲為代表多載波方式的DVB-T標準；三是以日本為代表多載波方式的ISDB-T標準；四是以中國為代表單載波和多載波方式的DTMB標準。DTMB標準是于2011年12月，被國際電信聯(lián)盟（ITU）批準為地面數(shù)字電視國際標準的，該標準同時使用了時域同步正交頻分復用及殘留邊帶復用技術(shù)。至今，國際上認可的4個數(shù)字電視國際標準分別是美、歐、日和中國制定的。近年來，我國各地的廣播電視發(fā)射臺站都在進行中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程，若能將現(xiàn)有的模擬電視發(fā)射機改造成數(shù)字電視發(fā)射機，將極大節(jié)約成本和提高數(shù)字化轉(zhuǎn)換進程。

1 電視發(fā)射機的類型、組成和特點

1.1 電視發(fā)射機類型

按功率等級分為：功率≥1kW，屬大功率電視發(fā)射機；30W≤功率<1kW，屬中功率電視發(fā)射機；功率<30W，屬小功率電視發(fā)射機。

按波段分為：VHF電視發(fā)射機和UHF電視發(fā)射機。

按功率放大器的類型分為：電子管發(fā)射機、速調(diào)管發(fā)射機、固態(tài)發(fā)射機、IOT（感應(yīng)輸出管）發(fā)射機。

按圖像和聲音放大方式分為：單通道電視發(fā)射機（合放式），雙通道電視發(fā)射機（分放式）。

1.2 電視發(fā)射機的組成

主要由激勵器、功率放大器、控制電路、RF輸出單元、電源、冷卻系統(tǒng)等部分組成。

1.3 電視發(fā)射機的特點

一是電視發(fā)射機是無線電發(fā)射設(shè)備中的一種，有很多特性，但電視信號不同于其他的無線電信號，因此，電視信號的傳送也有別于其他的無線電信號，現(xiàn)世界各國電視標準規(guī)定圖像信號都采用殘留邊帶調(diào)制方式。

二是為保證電視圖像的質(zhì)量，采取固定黑色電平，不僅可以恢復圖像的直流分量，還可以提高放大管的利用率，增大輸出功率。

三是根據(jù)調(diào)制和解調(diào)，其工作在超短波波段（VHF和UHF）。

四是視頻信號是單極性信號，有正極性和負極性兩種，對圖像載頻調(diào)幅時分為正極性調(diào)制和負極性調(diào)制，這兩種調(diào)制都可以實現(xiàn)電視信號的傳送，因此，調(diào)制極性為單極性調(diào)制。

五是發(fā)射機的平均功率與峰值功率之間的關(guān)系是隨圖像內(nèi)容而變化的，當調(diào)制信號不同時，峰值功率與平均功率之間的關(guān)系也隨之變化。

六是聲音信號的調(diào)制方式采用調(diào)幅或調(diào)頻。

2 數(shù)字電視發(fā)射機主要技術(shù)指標

對于DP、DG、群時延、2T等模擬電視發(fā)射機相關(guān)的技術(shù)指標，已明確了其定義及受影響的因素，其數(shù)字電視發(fā)射機有以下幾個主要技術(shù)指標。

2.1 誤碼矢量值（EVM）

對于數(shù)字電視發(fā)射機常用的放大器件LDMOS和IOT，放大數(shù)字電視信號也不能確保不失真，而且所產(chǎn)生的失真較小，易于補償，主要失真是線性失真和非線性失真。經(jīng)測試，IOT發(fā)射機的EVM約為3%～7%，LDMOS固態(tài)發(fā)射機的EVM約為2%～4%，相對而言，固態(tài)發(fā)射機的EVM校正量要小些，更容易滿足指標要求。

2.2 發(fā)射機的頻響

主要指給定頻帶內(nèi)的幅度響應(yīng)，也就是在中心頻率±3或±4MHz帶寬內(nèi)的平坦度。實際上，在一個頻道內(nèi)絕對平坦的頻響是無法實現(xiàn)的，EVM的技術(shù)指標會受發(fā)射機的頻響影響。

2.3 群時延

主要由控制輻射帶寬的輸出頻道帶通濾波器引起，在FCC規(guī)定了嚴格的Mask（頻譜輻射限制）要求以后，要求濾波器的邊緣必須尖銳陡峭，相對于DTV頻道帶寬邊緣特性的滾降在帶邊所造成的群時延通常在120ns～160ns。

2.4 非線性失真

是受發(fā)射機放大器的放大量不恒定而產(chǎn)生的。主要表現(xiàn)在兩種形式，一是惡化輸入幅度與輸出幅度之比（線性度），二是惡化輸入幅度與輸出相位響應(yīng)（ICPM）。發(fā)射機的EVM特性會受這些非線性失真的影響，雖然小于群時延特性和線性頻響的影響。

3 模擬電視發(fā)射機數(shù)字化改造的關(guān)鍵問題

近幾年，我國廣播電視發(fā)射臺站都在進行模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換中需要考慮到以下幾個方面的問題。

一是要考慮模擬與數(shù)字相互并存。我國是個發(fā)展中的大國，國土面積遼闊，各臺站分布較廣，模轉(zhuǎn)數(shù)過程中，要根據(jù)各臺站的規(guī)模大小、所處區(qū)域、政治背景和需求，改造的要求和目標都不盡相同。因此，近幾年我國還將經(jīng)歷數(shù)模并存的過渡期。

二是要考慮經(jīng)濟投入。各地經(jīng)濟基礎(chǔ)和發(fā)展不平衡，要重點考慮經(jīng)濟投入，選擇適合各臺站發(fā)展的需求和經(jīng)濟承受能力，制定詳細的發(fā)展規(guī)劃，分段逐步推進。

三是要考慮技術(shù)因素。相對數(shù)字電視，不管是采用衛(wèi)星、有線還是地面方式傳輸和覆蓋，也不管采用的何種數(shù)字電視制式，對于電視信號的信源編碼是完全相同的，全部采用MPEG-2的壓縮方式，在節(jié)目數(shù)據(jù)層完全相同。其不同的數(shù)字電視制式，實際就是指不同的信道編碼。數(shù)字電視發(fā)射機對技術(shù)要求，一要功率放大器具有更好的線性指標，二要采用共同放大方式（單通道）。單通道電視發(fā)射機采用了互調(diào)校正單元，還采用橢圓函數(shù)帶通濾波器，滿足相關(guān)技術(shù)指標。

4 模擬電視發(fā)射機數(shù)字化改造方法的思考

當前，國內(nèi)常用的電視發(fā)射機有電子管、速調(diào)管、固態(tài)發(fā)射機、IOT（感應(yīng)輸出管）發(fā)射機4種類型。除速調(diào)管發(fā)射機在非線性較大難以校正，不適合改造外，其余3種發(fā)射機都可改造成數(shù)字電視發(fā)射機。改造時，在可靠性上，首當選固態(tài)發(fā)射機。在線性上，最好選電子管發(fā)射機。在效率上，最好選IOT發(fā)射機。從發(fā)射機的結(jié)構(gòu)上說，模擬發(fā)射機可采用雙通道放大方式，圖像與聲音分別放大到要求的功率等級后進行聲影合成，也可采用單通道放大方式。而數(shù)字電視發(fā)射機采用的是單通道方式，模擬單通道電視發(fā)射機升級為數(shù)字電視發(fā)射時，通常只需更換數(shù)字激勵器，其它的RF輸出單元、功率放大器、控制電路、電源和冷卻系統(tǒng)等部件，通過適當?shù)母脑旎旧隙伎梢怨灿?，改造成本較低。而對于雙通道電視發(fā)射機而言，則不適合改造為數(shù)字電視發(fā)射機。因雙通道電視發(fā)射機進行數(shù)字化改造時，需要將原聲影合成器拆除，除更換激勵器外，還得將射頻功率放大器由雙通道改造為單通道，且還需將雙工器去掉，原圖像通道濾波器也要換成能滿足數(shù)字播出需要的高性能輸出帶通濾波器，改造費用較高?？傊?，根據(jù)模擬電視發(fā)射機類型、組成和特點的相關(guān)特性，參照數(shù)字電視發(fā)射機主要的技術(shù)指標，從實用性、技術(shù)難度、改造費用，單通道發(fā)射機是首選機型。

5 結(jié)論

未來幾年將是我國發(fā)射臺站模擬電視發(fā)射機向數(shù)字電視發(fā)射機轉(zhuǎn)變的重要時期，數(shù)模共存將在一段時間存在，其過渡期必定不短，最終模擬信道將會停止使用。在數(shù)模共存期間，模擬設(shè)備如能結(jié)合實際改造利用好，既能加快模擬向數(shù)字化的轉(zhuǎn)換進程，還能減少大量資金投入，這是我們廣播電視工作者將要面對和思考的問題。

參考文獻

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