無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)技術(shù)特點(diǎn)分析

張偉江 巢志成

長期以來，無線電視以圖像清晰、無噪聲、無重影和多媒體等方面的優(yōu)勢(shì)，在廣大用戶之中受到了廣泛的歡迎。因此，無論是電視節(jié)目的制作、傳輸還是接收，都在一定程度上發(fā)揮著革命性的變化。我國對(duì)于無線電視廣播發(fā)展的不斷深入，對(duì)于數(shù)字發(fā)射機(jī)的需求也呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢(shì)。

1 無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)的相關(guān)概述

1.1 無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)

從當(dāng)前國際上的應(yīng)用狀況來看，無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)一般分為三種標(biāo)準(zhǔn)，分別是美國ATSC標(biāo)準(zhǔn)、歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)和日本ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)。就第一種來看，主要采用的是單載波8VSB編碼調(diào)職技術(shù)，后兩種主要使用的是多載波COFDM調(diào)制技術(shù)。上述三種標(biāo)準(zhǔn)的視頻信源編碼都采用的是MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，音頻信源編碼方面則有所區(qū)別，美國采用AC-3，歐洲采用MPEG-2，日本采用AAC標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)的主要機(jī)型

現(xiàn)階段，國內(nèi)外主要采用的是感應(yīng)輸出管TOT發(fā)射機(jī)、四極單電子管發(fā)射機(jī)、全固態(tài)發(fā)射機(jī)。從這三種機(jī)型的實(shí)際工作狀態(tài)來看，都處于UHF波段。其中，TOT發(fā)射機(jī)是高功率無線電視的首選機(jī)型。而在當(dāng)前的市場(chǎng)當(dāng)中，最具有競(jìng)爭(zhēng)力的是全固態(tài)發(fā)射機(jī)，其具有中功率的特征。伴隨著近幾年經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的高速發(fā)展，國內(nèi)的一些發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠商都結(jié)合本土的特色推出了相應(yīng)的數(shù)字發(fā)射機(jī)，在這一領(lǐng)域有了新的突破。

2 無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)

數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)（DAP或RTAC）在歐美發(fā)達(dá)國家當(dāng)中已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用，歐洲的THALES公司（前身THOMCAST，湯姆遜旗下子公司）稱之為數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正（Digital Auto-Adaptive pre-correction，DAP）；美國的哈里斯（HARRIS）公司稱之為自動(dòng)數(shù)字校正——實(shí)時(shí)適應(yīng)校正（Enter Automatic Digital Correction—Real Time Adaptive Correction，RTAC）。在對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行分析的過程當(dāng)中，不難看出，其表現(xiàn)出來的主要特征就是不需要人為因素的過多參與。在短時(shí)間內(nèi)，發(fā)射機(jī)能夠從剛剛啟動(dòng)的狀態(tài)逐漸走向最佳的運(yùn)行狀態(tài)。從實(shí)踐成果上來看，其能夠?qū)τ诎l(fā)射機(jī)的運(yùn)行情況和設(shè)備本身的性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最大程度上保證設(shè)備以一個(gè)良好的狀態(tài)運(yùn)行。除此之外，這也在能夠在客觀上使發(fā)射出去的信號(hào)有更高的質(zhì)量，在后期的維護(hù)過程中，也并不存在太多的復(fù)雜環(huán)節(jié)。

2.2 功放中廣泛應(yīng)用大功率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。在誕生初期，這項(xiàng)技術(shù)的主要目的是給蜂窩電話的發(fā)展提供保障。伴隨著蜂窩通信市場(chǎng)的進(jìn)一步完善與發(fā)展，LDMOS晶體管技術(shù)也有了新的突破，逐漸走向完善，其中的一些成本也隨之降低，具有較好的市場(chǎng)發(fā)展前景。

相比較而言，LDMOS比雙極型晶體管的增益更高，從這一點(diǎn)上來看，前者在輸出過程當(dāng)中并不需要過多的輔助器件。更為重要的是，其能夠在一定條件之下，承受輸入信號(hào)并發(fā)射數(shù)字信號(hào)，從原因上來看，LDMOS當(dāng)中具備高級(jí)的峰值功率。從曲線分布上來看，LDMOS增益曲線呈現(xiàn)出來比較平滑的走向，并且在其中能夠促使多載波數(shù)字信號(hào)放大。在進(jìn)行比較的過程當(dāng)中，也能夠看出雙極型晶體管的互調(diào)電平會(huì)隨著功率電平的變化而變化，但是LDMOS卻沒有這種變化特點(diǎn)，其存在飽和區(qū)?；谶@樣一種特性，在執(zhí)行過程當(dāng)中，LDMOS會(huì)有更高的功率和更為完備的線性。從溫度上來看，為了能夠在最大程度上防止熱耗散所帶來的影響，LDMOS當(dāng)中所具備的最佳溫度系數(shù)應(yīng)當(dāng)為負(fù)數(shù)。這種溫度穩(wěn)定性允許幅值變化只有0.1 dB，而在有相同的輸入電平的情況下，雙極型晶體管幅值變化在0.5～0.6 dB，且通常需要溫度補(bǔ)償電路[1]。

在實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中，發(fā)射機(jī)工程師應(yīng)當(dāng)對(duì)于LDMOS晶體管予以一定的重視，為了能夠?qū)⒃O(shè)備成本降低到一定層面上來，應(yīng)當(dāng)在數(shù)量上進(jìn)行控制，每個(gè)晶體化功率越大，就意味著數(shù)量會(huì)比較少。當(dāng)前，新型的LDMOS FET能夠在整個(gè)UHK波段當(dāng)中得到覆蓋。從另一個(gè)層面上來看，在不需要調(diào)整的情況之下，能夠在該波段當(dāng)中任意一個(gè)頻率當(dāng)中進(jìn)行。需要注意的是，并不是所有稱之為“寬帶”的功率放大器工作都在UHF波段當(dāng)中，有些需要兩種甚至更多的放大器，覆蓋到整個(gè)波段當(dāng)中。主要原因在于，如果增益，那么就需要較低的成本和少量的晶體管，但是在降低帶寬的狀態(tài)之下，需要兩種或者三種類型的功率放大器覆蓋到其中。

2.3 N+1系統(tǒng)使擁有多臺(tái)發(fā)射機(jī)的臺(tái)站更經(jīng)濟(jì)

N+1系統(tǒng)，指的是需要運(yùn)用1部發(fā)射機(jī)對(duì)多部發(fā)射機(jī)進(jìn)行備份。就固態(tài)發(fā)射機(jī)本身而言，其是用像放大器、電源等較不穩(wěn)定設(shè)備冗余積累起來的，激勵(lì)器本身具有一定的模塊化特征，一般采用雙激勵(lì)器自動(dòng)倒換的形式。從以往的實(shí)踐成果上來看，這種操作流程能夠保證設(shè)備的順利運(yùn)行，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。更為重要的是，這種形式與電子管速調(diào)管發(fā)射機(jī)相比較而言具有一定的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榍罢卟⒉恍枰獋浞荨Ｊ聦?shí)上，在國內(nèi)外FM廣播發(fā)射機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，這一系統(tǒng)并不是剛剛盛行，已經(jīng)有了多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，近幾年來，其在無線電視當(dāng)中逐漸推行和完善起來，使得擁有多部發(fā)射機(jī)的臺(tái)站更加具有經(jīng)濟(jì)性。

2.4 冷卻系統(tǒng)采用風(fēng)、液冷供選擇的方式

不同客戶在這一方面的需求是不盡相同的，所以發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家進(jìn)行了風(fēng)冷和液冷系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用。在購機(jī)訂貨的過程當(dāng)中，客戶可以結(jié)合自己的需要來選擇合適的冷卻方式，這改變了原油單一的風(fēng)冷方式。從當(dāng)前市場(chǎng)需求情況來看，液冷方式與我國的市場(chǎng)需求相契合，因?yàn)楫?dāng)前國內(nèi)很多城市的空氣質(zhì)量不盡如人意，所以，機(jī)器在運(yùn)行過程當(dāng)中會(huì)堆積一些灰塵，在對(duì)于機(jī)器進(jìn)行日常維護(hù)的時(shí)候，對(duì)于風(fēng)冷系統(tǒng)的要求比較高[2]。

2.5 無線連接、GUI界面、故障自我診斷和遠(yuǎn)程遙控

在當(dāng)前新設(shè)計(jì)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)應(yīng)用過程當(dāng)中，主要采用的是插、拔的方式。這樣一來，能夠?qū)⑾嚓P(guān)的機(jī)器連接在一起。同時(shí)，從特點(diǎn)上來看，這種形式能夠保證整機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊，更為重要的是，在后期維護(hù)過程當(dāng)中也會(huì)更加方便。從微處理器的應(yīng)用狀態(tài)來看，首先，其能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。其次，能夠?yàn)槊恳粋€(gè)相關(guān)的組件提供必要的信息。LCD的應(yīng)用，在很大程度上為用戶帶來了便捷性，幫助用戶對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行直觀查看。無論是故障自我診斷系統(tǒng)，還是DAP技術(shù)，都能夠有效幫助用戶找到故障部位，將設(shè)備的維護(hù)和檢修進(jìn)度提升起來。除此之外，遠(yuǎn)程遙控功能也是不容小覷的，在這項(xiàng)功能的引導(dǎo)之下，用戶可以在因特網(wǎng)之中對(duì)于相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。在當(dāng)前市場(chǎng)當(dāng)中，上述的新型技術(shù)已經(jīng)得到了良好的運(yùn)用。一方面，這種形式的設(shè)備能夠極大地減少資金和運(yùn)行成本的投入；另一方面，這種設(shè)備能夠幫助設(shè)計(jì)師和用戶在網(wǎng)上看到發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而更好地進(jìn)行發(fā)射機(jī)的檢修和設(shè)置。在未來發(fā)展過程當(dāng)中，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的引入已經(jīng)成為趨勢(shì)，同時(shí)，在此基礎(chǔ)之上還會(huì)形成新的技術(shù)。

此外，在發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，主要的功能板塊體現(xiàn)在單元數(shù)據(jù)模塊的顯示、激勵(lì)器測(cè)控?cái)?shù)據(jù)模塊、通訊接口轉(zhuǎn)換模塊等方面。發(fā)射機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)，能夠采用集中測(cè)控的方式，對(duì)于多臺(tái)發(fā)射機(jī)進(jìn)行測(cè)控。更為重要的是，其能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程客戶機(jī)，針對(duì)整個(gè)發(fā)射臺(tái)所有發(fā)射機(jī)進(jìn)行遙控，實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3 無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 產(chǎn)品化趨勢(shì)

21世紀(jì)初期，無線電視數(shù)字化趨勢(shì)愈來愈明顯了。從國內(nèi)發(fā)展形式上來看，諸多發(fā)射機(jī)機(jī)場(chǎng)也是從21世紀(jì)開始，向無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)方向靠攏，但是，由于這項(xiàng)技術(shù)起源于國外，對(duì)外保密，所以我國在很長一段時(shí)間得不到核心技術(shù)。在發(fā)射機(jī)當(dāng)中，有兩個(gè)非常重要的部分，一個(gè)是數(shù)字激勵(lì)器，還有一個(gè)是單頻網(wǎng)適配器，我國在初期發(fā)展的過程當(dāng)中，只能從國外進(jìn)口這兩種部件，這就使得我國的無線電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到了影響。經(jīng)過幾年的自主研發(fā)，如今，我國已經(jīng)能夠有生產(chǎn)自主品牌的能力，國產(chǎn)的發(fā)射機(jī)在市場(chǎng)當(dāng)中占據(jù)一席之地。在2006年，同方吉兆和鞍山吉兆聯(lián)合完成的國標(biāo)無線電視數(shù)字激勵(lì)器的順利開發(fā)，是一件標(biāo)志性事件，在短時(shí)間內(nèi)得到了國內(nèi)用戶的認(rèn)可，同時(shí)也得到了非常可觀的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益[3]。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)的突破

首先，無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)和模擬電視發(fā)射機(jī)都是全固態(tài)、單通道發(fā)射機(jī)，上述兩者之間也存在著一定的共同點(diǎn)，主要表現(xiàn)在有大功率合成、供電單元、冷卻系統(tǒng)和控制單元等多方面技術(shù)都可以借鑒使用。其次，從激勵(lì)器這一方面來看，在無線電視當(dāng)中，所采用的信道編碼技術(shù)已經(jīng)在國標(biāo)頒布之后得到了進(jìn)一步的完善與發(fā)展。值得一提的是，中國的一些廠商已經(jīng)突破了其中存在的相關(guān)技術(shù)問題，但是，在單頻網(wǎng)技術(shù)、低相噪本振技術(shù)等方面，依舊有待取得進(jìn)一步的完善與突破[4]。

3.3 全球化

在上文的研究當(dāng)中不難看出來，雖然我國在近幾年發(fā)展過程當(dāng)中，無線電視數(shù)字發(fā)射機(jī)技術(shù)有了明顯的進(jìn)步，但是，和國外發(fā)達(dá)國家相比，其中依舊存在著一些環(huán)節(jié)有待完善。因此，在未來發(fā)展過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)遵循全球化原則，汲取國外在數(shù)模一體數(shù)字激勵(lì)器、水冷發(fā)射機(jī)等方面所取得的成果[5]。

4 結(jié)語

在未來發(fā)展過程當(dāng)中，無線電視發(fā)射機(jī)技術(shù)的完善和優(yōu)化是必然趨勢(shì)，這也是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，應(yīng)當(dāng)受到廣泛的重視。對(duì)于我國相關(guān)行業(yè)企業(yè)而言，應(yīng)當(dāng)結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)資源和技術(shù)情況，對(duì)于發(fā)達(dá)國家的成果進(jìn)行合理借鑒，從而加強(qiáng)前期技術(shù)支持和售后服務(wù)。

[1]付生華.地面無線數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸覆蓋策略分析[J].西部廣播電視,2017(18):213-214.

[2]孟亮.數(shù)字電視無線發(fā)射系統(tǒng)的技術(shù)分析[J].中國有線電視,2016(11):1262-1266.

[3]黨偉榮.數(shù)字時(shí)代廣播電視無線發(fā)射技術(shù)相關(guān)問題的探討[J].新媒體研究,2016(10):30-31.

[4]閆城榛.話地面數(shù)字電視促產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展——CCBN2013數(shù)字電視中國峰會(huì)及政策宣貫會(huì)[J].中國傳媒科技,2013(5):34-38.

[5]李天渠.地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)建設(shè)原理與應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2016(17):70-71.