淺談電視無線數(shù)字化發(fā)射系統(tǒng)

張夢爽

摘 要：數(shù)字電視地面廣播傳輸是一種新型的傳輸形式。本文以我臺轉(zhuǎn)播中央電視臺12套電視節(jié)目的兩部無線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)為例，就電視無線數(shù)字化做出詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：基帶衛(wèi)星鏈路；單頻網(wǎng)；DTMB數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)；幀結(jié)構(gòu)；信源編碼；調(diào)制

中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字覆蓋工程，于2016年12月中旬在我臺播出，為遼南部分地區(qū)固定和移動用戶提供優(yōu)質(zhì)的無線數(shù)字電視信號。這套播出系統(tǒng)，采用基于衛(wèi)星傳輸鏈路提供的TS做信號源，通過兩部數(shù)字電視發(fā)射機(jī)，利用兩工技術(shù)，24h不間斷發(fā)射中央電視無線數(shù)字化12套電視節(jié)目。地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)由衛(wèi)星接收天線 AVS+專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器、數(shù)字電視發(fā)射機(jī) 、兩工器 、發(fā)射天線構(gòu)成。見框圖：

1 基于衛(wèi)星傳輸鏈路的信號源

中央電視臺12套電視節(jié)目經(jīng)信源編碼、復(fù)用、CA加擾，通過適配器，為防止版權(quán)溢出打包兩個(gè)TS流，通過衛(wèi)星上行站上傳衛(wèi)星。通過衛(wèi)星下行站，利用AVS+專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器解碼、解擾，還原輸出兩路TS。TS1包c(diǎn)ctv1、2、4、10、12、13、14、15八套電視節(jié)目。TS2包含cctv7、9、11、cctn四套電視節(jié)目。采用串行接口輸出，只需一根同軸電纜線與激勵(lì)器TS端口相連.給數(shù)字電視激勵(lì)器提供信號源。為保障信號源的安全性，AVS+專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器采用1+1備份方式。

2 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)原理概述

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)由：（1）單頻網(wǎng)激勵(lì)器；（2）功率放大器；（3）發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；（4）無源部件；（5）配電系統(tǒng)；（6）風(fēng)冷系統(tǒng)組成。

2.1 單頻網(wǎng)激勵(lì)器

由GPS/北斗雙模授時(shí)器和地面數(shù)字電視激勵(lì)器組成。激勵(lì)器在單頻網(wǎng)模式工作時(shí)，由激勵(lì)器和GPS/北斗雙模授時(shí)器完成.GPS同步時(shí)鐘參考源的作用就是方便地提供一個(gè)在任何地點(diǎn)都同步的系統(tǒng)時(shí)鐘10MHz和參考時(shí)間信息1PPS，供給激勵(lì)器。AVS+專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器送給激勵(lì)器的TS流經(jīng)本振低相位噪聲VCO實(shí)現(xiàn)DTMB調(diào)制，輸出高線性的RF功率信號。地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)激勵(lì)器具備快速切換的雙激勵(lì)器功能，在主激勵(lì)器自身出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，自動關(guān)閉RF輸出，同時(shí)發(fā)出指令給主機(jī)的顯控單元，顯控單元立即切換四功分器輸入端的切換開關(guān)至備激勵(lì)器，實(shí)現(xiàn)主備激勵(lì)器切換。通常狀態(tài)下，系統(tǒng)工作和主備激勵(lì)器的切換都是在自動模式下工作。必要時(shí)也可以人工干預(yù)，從主顯屏快速進(jìn)入人工切換模式。

2.2 功率放大器

1kW數(shù)字發(fā)射機(jī)末級由4個(gè)300w功放單元組成。300W功放單元主要由三功分器、3個(gè)XGPA120D放單元、三合成器、數(shù)據(jù)采集控制單元、檢流單元和顯控單元組成。由四功分器送來的25wRF經(jīng)本單元三功分分別給3個(gè)XGPA120D放單元放大后經(jīng)合成器合成功率大于300W。XGPA120D高效功放單元由MRFE6P8600/BLF888及其外圍器件組成，采用多赫蒂電路設(shè)計(jì)，具有高增益高效率高線性特點(diǎn)，工作輸出110W，工作電流約4.4A，主要技術(shù)指標(biāo)：頻率響應(yīng)8MHz帶寬±0.1dB，增益≥20dB，輸出功率120W，效率≥50%。本單元正常工作輸出300W，工作電流13.5A。

2.3 發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由檢流單元、數(shù)據(jù)采集控制單元、顯控單元組成。檢流單元主要是采集各個(gè)120瓦功放單元的供電電壓、電流和控制其供電的通斷?？刂破涔╇姷耐〝嗍墙邮軘?shù)據(jù)控制單元的開關(guān)指令，開關(guān)或斷開各個(gè)120瓦功放的單元供電，保護(hù)該功放單元；數(shù)據(jù)采集控制單元采集來自檢流單元溫度計(jì)和合成器的各種工作參數(shù)和工作狀態(tài)，由本單元的顯控單元分析處理，通過LED指示燈在單元面板上顯示，并上報(bào)至整機(jī)總顯控單元。如有故障，顯控單元會給出相應(yīng)的控制指令，數(shù)據(jù)采集單元、檢流單元執(zhí)行相應(yīng)的操作，保證功放單元正常工作；顯控單元處理、分析本單元的工作參數(shù)，（工作參數(shù)有：供電電壓、電流、溫度、輸出功率、反射功率的監(jiān)測；有過壓、過流、過溫、過功率、過反射的保護(hù)）判斷工作狀態(tài)，驅(qū)動LED顯示，發(fā)出相關(guān)控制指令.完成監(jiān)測和保護(hù)作用并上傳相關(guān)參數(shù)和工作狀態(tài)，接受總顯控單元指令，發(fā)出相關(guān)控制指令。顯控單元將數(shù)據(jù)和狀態(tài)傳送給總顯控單元，總顯控單元也實(shí)時(shí)地控制著本功放單元發(fā)現(xiàn)異常也會告警嚴(yán)重時(shí)也會向本功放單元發(fā)出關(guān)斷指令，這是對末級功放的二重監(jiān)控保護(hù)。同時(shí)整機(jī)的總顯控單元在檢測到整機(jī)其他部分出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，還會向本功放單元發(fā)出關(guān)斷指令，這是對末級功放單元的第三層保護(hù)。

2.4 無源部件

無源部件包括功分器、合成器、帶通濾波器，兩工器等。在電視發(fā)射機(jī)中，功率分配與功率合成技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。功分器將一路高頻信號的功率，通過分配網(wǎng)絡(luò)均勻地互不影響地分配給多路負(fù)載，基本要求是：輸出功率按一定的比例分配，各輸出端之間要相互隔離，輸入、輸出端必須匹配，電路采用經(jīng)典的威爾金森電路設(shè)計(jì)，特點(diǎn)是：介常數(shù)大，導(dǎo)熱性好，損耗是0.06db，駐波比是1.05；合成器將各功率放大器輸出相加獲得更大功率.還專門設(shè)計(jì)了耦合檢波器，提供輸出功率和反射功率檢測，供單元檢測管理和控制，為了提高功率單元匹配性和隔離度，在合成器輸出處增加了高品質(zhì)的隔離器增加功率單元的可靠性。功率放大器輸出的1KWRF信號經(jīng)帶通慮波器濾波輸出高質(zhì)量的1KWRF信號經(jīng)兩工器合成經(jīng)硬饋電纜給發(fā)射天線發(fā)射。

2.5 配電系統(tǒng)

本機(jī)采用交流380V供電，經(jīng)配電單元、分線器、避雷器、交流接觸器、固態(tài)繼電器分配成所需要的單相220V電壓，供給風(fēng)機(jī)、電源單元、地面數(shù)字電視單頻網(wǎng)激勵(lì)器、總顯控單元。交流220V由3個(gè)開關(guān)電源模塊（CP2725）輸出50V/12V兩路直流，三路DC50V均流匯集后給前置功放單元和末級300W功放單元供電，DC12V供前置功放單元。

2.6 風(fēng)冷系統(tǒng)

該發(fā)射機(jī)采用獨(dú)立的插箱式風(fēng)機(jī)，工作可靠，安裝維修方便，并配以一部風(fēng)機(jī)熱備份工作，保證發(fā)射機(jī)充分散熱。

3 常見故障排除

（1）無碼流輸入告警指示：液晶屏顯示（INPUTNONE）無碼流輸入，LEDTS1/LEDTS2綠色指示燈滅，TSERR告警指示燈紅燈亮。故障排除：①無碼流輸入，應(yīng)檢查AVS+專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器、連接電纜、衛(wèi)星接收天線；②設(shè)置錯(cuò)誤。設(shè)置為AUTO制動模式，連接輸入碼流一致。

（2）單頻網(wǎng)部分：液晶顯示屏顯示無10MHz輸入GPS（NOGPS）LED_GPS指示燈綠燈熄滅，LED報(bào)警指示燈紅燈閃爍。排除方法：查看北斗天線連接是否正常，內(nèi)部GPS/北斗重新啟動。

4 日常檢修和維護(hù)

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)性能穩(wěn)定、技術(shù)先進(jìn)、操作簡單、故障率低。日常檢修和維護(hù)要做到以下幾點(diǎn)：（1）保持機(jī)房的衛(wèi)生、溫度和濕度。（2）保證設(shè)備清潔。定期清理風(fēng)機(jī)、功放散熱器散熱孔。（3）在播出過程中，功放模塊難免不發(fā)生故障。出現(xiàn)故障，不要盲目拆卸。要根據(jù)故障現(xiàn)象、功放數(shù)據(jù)和告警指示判斷故障部位。過流、過壓、過激勵(lì)、溫度保護(hù)電路自身發(fā)生了故障，應(yīng)急可采取切除保護(hù)的方法，讓功放模塊投入工作，等維修條件具備時(shí)再徹底修復(fù)。（4）功放管的更換：要特別注意對柵級的保護(hù)，它的輸入電阻非常高，這是它的優(yōu)點(diǎn)，但也有它的不足。因?yàn)闁艠O如果感應(yīng)有電荷，就很難釋放掉，電荷的積累就會使電壓升高。少量的電荷就足以產(chǎn)生能擊穿管子的高電壓。為了避免這種情況，關(guān)鍵不能讓柵級懸空，要在柵源極之間保持直流通路，即使不用時(shí)也要用金屬線將3個(gè)電極短路。在更換安裝新管子時(shí)，應(yīng)先把功放管安裝在散熱片上，將源極與地良好接觸，然后用防靜電烙鐵或者拔掉電烙鐵的電源插頭焊接，每次焊接時(shí)間最好不超過5秒，以保證安裝的新管子不被損壞。末級功放管內(nèi)有劇毒物質(zhì)，更換下來的壞管要妥善處理。

參考文獻(xiàn)

[1]張齊.淺析無線數(shù)字化覆蓋工程地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)[J].遼寧廣播電視技術(shù)，2016，（3）：44-46.

（作者單位：遼寧省廣播電視傳輸發(fā)射中心203臺）