央廣無線數(shù)字化覆蓋工程地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)建分析

李 頓

（河南省無線發(fā)射傳輸管理中心，河南 鄭州 450003）

0 引言

無線電視覆蓋工程的全面推廣有助于促進公共文化傳播事業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，為廣大人民群眾提供優(yōu)質(zhì)、高效的信息傳媒服務(wù)，有助于推動群眾精神文明的建設(shè)和發(fā)展。無線數(shù)字化覆蓋工程能夠?qū)崿F(xiàn)央視節(jié)目在全國各地區(qū)的覆蓋，其中地面數(shù)字發(fā)射系統(tǒng)是該項目實施的主要保障，不但能夠為節(jié)目的傳播提供及時、穩(wěn)定的信號，同時能夠確保節(jié)目不會失真，具有良好的抗干擾性能，不會受到外界因素的影響［1］?；诖?，本研究對無線數(shù)字化覆蓋工程以及地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)展開分析。

1 中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)概述

無線數(shù)字化覆蓋工程地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的主要部分包括地面數(shù)字電視廣播激勵器、發(fā)射機、地面數(shù)字廣播電視直放站、發(fā)射天線等。目前發(fā)射系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備在設(shè)計方式、生產(chǎn)制造工藝等方面具有諸多優(yōu)化方法，能夠有效提供設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)。

地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)由前端系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)兩大部分組成，前者的主要部分包括單頻網(wǎng)適配、編碼、同步基準(zhǔn)生成、復(fù)用及傳輸適配等，能夠高效完成碼流復(fù)用和單頻網(wǎng)適配等任務(wù)。其中復(fù)用器為系統(tǒng)核心，具有良好的穩(wěn)定性，能夠?qū)崿F(xiàn)對軟件與硬件的有效更改。發(fā)射系統(tǒng)的主要部分包括TS流接收、天饋系統(tǒng)、發(fā)射機以及傳輸適配，功能為放大輸入碼流，對其進行變頻、信號合成、濾波及同步調(diào)制等處理。其中發(fā)射機是發(fā)射系統(tǒng)的核心，具有良好的穩(wěn)定性。

2 地面數(shù)字電視發(fā)射機

2.1 功能

地面數(shù)字電視發(fā)射機能夠通過激勵器對輸入的TS流數(shù)據(jù)信號進行編碼調(diào)制，將其轉(zhuǎn)化為滿足無線數(shù)字化電視要求的基帶信號，同時通過對變頻調(diào)制的有效利用，將該信號轉(zhuǎn)化為射頻信號，對其進行逐級放大，確保發(fā)射機的滿功率輸出，實現(xiàn)對整個區(qū)域的覆蓋。另外，發(fā)射機還具有一定的保護功能，能夠有效預(yù)防過流過壓、短路等。設(shè)備采用六同軸諧振腔式的數(shù)字式帶通濾波器，對外帶諧波具有良好的抑制作用［2］。發(fā)射機的冷卻系統(tǒng)采用強迫風(fēng)冷冷卻模式，能夠及時進行冷卻處理。

2.2 結(jié)構(gòu)

發(fā)射機的主要組成部分包括電視激勵器、發(fā)射機控制器、切換放大器、功率放大器、開關(guān)電源、數(shù)據(jù)收集單元、功率分配器以及功率合成器等。固態(tài)功率放大器是十分重要的設(shè)備，發(fā)射機的功率對其信號傳輸性能與接收性能具有決定性作用，進而對無線電視的節(jié)目質(zhì)量形成影響。將固態(tài)功率放大器安裝于發(fā)射機中需要采用功率合成技術(shù)，不斷放大電視信號的功率，提高信號質(zhì)量。同時放大的功率在發(fā)射機中的模塊固定。將功率合成器應(yīng)用于地面數(shù)字電視中，能夠?qū)崿F(xiàn)對輸出功率的有效疊加，重新分配比例情況，保證輸出功率之間存在一定的距離。在發(fā)射機實際運行的過程中，會形成一些無用的功率，如果沒有對其進行有效消除，會影響其他頻道，所以需要采用帶通濾波器消除與過濾形成的無用功率，保證發(fā)射機的穩(wěn)定運行［2］。傳輸系統(tǒng)的主要組成部分為光纖傳輸系統(tǒng)和數(shù)字微波等，能夠?qū)?shù)字電視碼傳輸至發(fā)射系統(tǒng)，對碼流進行同步及恢復(fù)處理。電源系統(tǒng)能夠確保獨立供電，具有良好的穩(wěn)定性。

3 地面數(shù)字電視廣播激勵器

激勵器的主要功能包括信道編碼、映射、碼流處理以及頻率變換等，還具有預(yù)校正的功能。TS流進入激勵器后，其狀態(tài)缺乏穩(wěn)定性，需要通過輸入碼流進行處理，實現(xiàn)對TS流的轉(zhuǎn)換使其恢復(fù)穩(wěn)定性且同步鎖定，保證激勵器在信號傳輸階段的高強度運行。無線電視數(shù)字化需要通過基帶信號的形式進行信號的接收工作，變頻模塊的主要功能為將接收信號轉(zhuǎn)化為射頻信號，目前應(yīng)用較為廣泛的為直接變頻法，該方法設(shè)計簡單，同時不會對模擬濾波器形成依賴，效果確切［3］。在發(fā)射系統(tǒng)中應(yīng)用功率放大器操作信號，易受到其他因素的影響，導(dǎo)致輸出信號與輸入信號間存在明顯差異，信號失真的情況。需要采用數(shù)字基帶預(yù)校正技術(shù)，對失真相位進行計算，同時與人工預(yù)校正進行比較，能夠避免人工造成的失誤問題，同時能夠減少工作人員的工作量，進而提高預(yù)校正的質(zhì)量及效率。

4 地面數(shù)字電視廣播直放站

4.1 功能

將中繼設(shè)備應(yīng)用于地面發(fā)射系統(tǒng)中，其作用在于強化發(fā)射信號，有效提高整體信號質(zhì)量，幫助地面數(shù)字電視廣播直放站及時接收信號，通過相關(guān)設(shè)備有效處理信號，之后放大功率，最終確保信號可以發(fā)射至規(guī)定的區(qū)域范圍內(nèi)，同時不會對已覆蓋區(qū)域造成任何干擾。直放站能夠有效擴大覆蓋區(qū)域，特別是對我國偏遠區(qū)域、盲區(qū)等，實現(xiàn)對傳統(tǒng)覆蓋工作模式的突破，有效提高整體覆蓋廣度。

4.2 結(jié)構(gòu)

根據(jù)處理方法對直放站結(jié)構(gòu)進行劃分，主要包括數(shù)字直放站、模擬直放站以及數(shù)字再生直放站。其中模擬直放站由濾波器、下變頻器、低噪聲放大器、功放以及上變頻器等構(gòu)成。在實際工作過程中，能夠通過光纖接收信號，傳輸至直放站，再通過低噪聲放大器，將信號內(nèi)部雜質(zhì)進行清除，對信號合理調(diào)整后，通過下變頻器將清除雜質(zhì)的信號調(diào)整至中頻，濾波器對信號進行濾波處理，由上變頻器將信號調(diào)整為射頻。另外能夠?qū)⑸漕l信號進行放大處理，覆蓋區(qū)域隨信號放大而擴大，進而達到全面覆蓋的目標(biāo)。數(shù)字直放站的主要組成部分包括數(shù)字處理、低噪聲放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、變頻器等，其工作原理與模擬直放站具有一定的相似性，但是兩者在工作流程方面存在一定的不同，數(shù)字直放站新增數(shù)字處理等相關(guān)流程。目前系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛的數(shù)字再生直放站的主要組成部分包括解調(diào)、放大器、數(shù)字處理、功率、低噪聲放大器等，其原理為通過光纖接收信號，將其傳輸至直放站，再通過低噪聲放大器進行有效處理，甄別具有應(yīng)用價值的信號放大處理，并清除信號中的噪聲，有效調(diào)整信號信噪比，解調(diào)后將信號轉(zhuǎn)化為基帶TS流，之后將其轉(zhuǎn)化為射頻信號，經(jīng)功放模塊放大處理，通過覆蓋填寫將完成處理的信號傳輸至目標(biāo)覆蓋范圍內(nèi)［4］。但是由于數(shù)字再生直放站的工作流程中增加了對輸入信號進行解調(diào)及重新調(diào)制，因此導(dǎo)致信號處理時間增加，對原有覆蓋網(wǎng)絡(luò)的接觸造成影響。通常情況下，只有對信號覆蓋盲區(qū)進行補點的過程中才會采用數(shù)字再生直放站，能夠減少對服務(wù)區(qū)造成的干擾。

5 地面數(shù)字電視發(fā)射天線

5.1 四藕極板天線

該類天線在國內(nèi)發(fā)射臺中應(yīng)用十分廣泛，具有明顯的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在頻帶寬，能夠分頻段進行播出，為兩個或者多個電視頻道的雙向播出提供保障，但是該天線類型存在承載功率大、占用空間大等不足。

5.2 一體化天線

一體化天線的主要形式為將水平極化轉(zhuǎn)化為天線極化，隨著蝙蝠翼的變化，天線的效果也會發(fā)生一定的變化，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在具備頻帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)對頻段的雙向及多向發(fā)射。另外，該天線類型是一種應(yīng)用較為廣泛的水平面全向天線，在具體使用的過程中對于安裝位置具有較高的要求，需要避免周圍存在干擾物，比如鐵塔，需要明確其安裝位置為鐵塔的頂層。

5.3 縫隙天線

縫隙天線也是一種應(yīng)用較為廣泛的天線類型，其形式為水平極化，質(zhì)量較輕，總體積較小，在實際應(yīng)用過程中安裝簡便。對于安裝的位置及環(huán)境沒有較高的要求，因此該天線類型的應(yīng)用十分廣泛。縫隙天線也存在一定的不足，主要體現(xiàn)在其頻帶較窄，只適用于單頻道的發(fā)射，無法應(yīng)用于雙向及多向的發(fā)射。但該天線類型安裝簡便，成本較低，通常情況下可以作為臨時天線使用，具有良好的應(yīng)用效果。

6 結(jié)語

綜上所述，本文對無線數(shù)字化覆蓋工程以及地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)展開分析，優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備及技術(shù)，能夠為相關(guān)工作的開展提供參考依據(jù)。同時，工作人員需要認真分析環(huán)境、氣候、溫差等外界因素，確保符合地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的要求，為后續(xù)工作提供便利，充分發(fā)揮發(fā)射系統(tǒng)的功能及作用，推動中央廣播電視臺的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。