頻率遷移過程中數(shù)字電視發(fā)射機運作的技術解析

李天雁

（作者單位：漢中廣播電視轉播臺）

當前，通信技術發(fā)展迅猛，為充分適應5G的發(fā)展需求，相關領域針對700 MHz頻段頻率的使用方式進行了重新調整和規(guī)劃，將702～798 MHz的頻段頻率進行調整，用于移動通信的頻段頻率。同時，通過5G網(wǎng)絡的全面部署，可以高效解決各地無線發(fā)射終端在傳輸信號時存在的頻段劃分不清晰的問題。為了進一步實現(xiàn)對數(shù)字化技術的推廣使用，應提高頻率廣播信號的使用效率，提升終端服務的水平與質量，滿足更多受眾群體對公共電視的需求。同時，各臺站也出臺了相應的規(guī)劃策略，并將其作為頻率遷移的重要依據(jù)。在此過程中，為了更加有效地節(jié)約頻率資源，在進行此項工作的規(guī)劃設計時，可參照單頻組網(wǎng)的方式進行整體布設，劃分組網(wǎng)等級，實現(xiàn)對廣播網(wǎng)絡的標準化分布[1]。隨著我國相關政策的逐步落實，有關單位對數(shù)字頻率的設計規(guī)劃越來越規(guī)范，但如何保證在全國范圍內推廣，也成為相關領域研究人員重點關注的問題。隨著我國通信技術的發(fā)展，相關領域研究人員提出了一系列的解決方案。當前最常見的解決方案是利用多個不同頻道的數(shù)字電視發(fā)射機的射頻信號，將其組合成一路信號并進行輸出，通過一個寬帶天饋系統(tǒng)完成發(fā)射[2]。這種方式能夠有效減少數(shù)字電視發(fā)射機在空間上的占用量，并在一定程度上降低建設費用，但在具體應用的過程中，發(fā)射機的運作質量受外界影響較大。為提高數(shù)字電視發(fā)射機的運作質量，本文就頻率遷移過程中數(shù)字電視發(fā)射機運作的相關技術進行解析。

1 技術解析

1.1 發(fā)射機頻率規(guī)劃

為了確保數(shù)字電視發(fā)射機運作時的穩(wěn)定性，需要引入頻率遷移技術，并針對發(fā)射機頻率進行規(guī)劃。技術人員將這一規(guī)劃內容的性質定義為分配規(guī)劃，根據(jù)某一行政區(qū)域內可以使用的頻率與最大功率等級來規(guī)劃，以此確保后續(xù)發(fā)射機在運作時能夠嚴格按照規(guī)定標準完成運作任務[3]。當前，發(fā)射機在運作過程中的頻段可規(guī)劃為兩個頻段，分別為VHF頻段和UHF頻段，前者包含DS-1～DS-12（除DS-5以外）的11個頻段，后者包含DS-13～DS-36共24個頻段。為確保規(guī)劃的合理性，技術人員應按照區(qū)域完成分組，以省域為單位劃分為8個分組，并將每4個分組作為1個小組，對每一小組設定相同的發(fā)射機頻率（如表1所示）。

表1 基于頻率遷移的發(fā)射機頻率規(guī)劃結果

根據(jù)實際情況和無線廣播電視臺的通信傳輸需要，可按照上述劃分標準對其頻率進行調整。按照本文上述邏輯完成頻率規(guī)劃后，每一個數(shù)字電視發(fā)射臺都能夠分配至少5個頻道，能夠在提高數(shù)字電視發(fā)射機運作效率的同時較大地降低其運作時的負擔，確保其在運行過程中具備更高的穩(wěn)定性。在頻率遷移的過程中，可進行傳統(tǒng)信號未占用頻段的調制，即將信號調制到790～860 MHz[4]。通過這樣的頻段遷移方式，能夠有效解決頻率規(guī)劃后數(shù)字電視發(fā)射機運作時信號接收質量低的問題。同時，為了確保規(guī)劃后的發(fā)射機運作質量，在原有設備的基礎上，可針對衛(wèi)星電視調制器和電視信號放大器進行升級優(yōu)化[5]。為了避免發(fā)射機運作時受到數(shù)字信號的干擾，可將調制器的頻率控制在790～860 MHz，以此確保發(fā)射機在規(guī)定的頻率規(guī)劃標準內能夠實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的運作。

1.2 數(shù)字電視發(fā)射機帶寬化處理

在完成發(fā)射機頻率的規(guī)劃后，為了進一步提高數(shù)字電視發(fā)射機的運作質量，接下來的重要工作就是對其進行帶寬化處理。由于現(xiàn)有技術無法實現(xiàn)一臺數(shù)字電視發(fā)射機支持所有頻道運作，因此，在上述頻率規(guī)劃標準下，可將所有頻道合理劃分為3個連續(xù)波段，分 別為DS-1～DS-12、DS-13～DS-24、DS-25～DS-36，每一波段當中都包含12個頻道[6]。在進行頻率遷移時，要保證運作端與支持端的保持全頻同步狀態(tài)，以數(shù)字發(fā)射機頻率優(yōu)化來保證前端穩(wěn)定運行的需要。另外，還可以選擇對數(shù)字電視發(fā)射機內部激勵器、外置濾波裝置進行優(yōu)化。同時，針對不同發(fā)射機，可通過數(shù)字電視多工器對其進行匯總，并統(tǒng)一傳輸?shù)綄拵祓佅到y(tǒng)當中。具體流程如圖1所示。

圖1 數(shù)字電視發(fā)射機帶寬化處理流程示意圖

若發(fā)射機原有天饋線帶寬為UHF全頻帶，則其功率容量會存在冗余現(xiàn)象，能夠充分滿足頻率遷移的各項需要[7]。按照本文的方案進行帶寬化處理后，在生產制造方面不僅能夠提高發(fā)射機生產廠商的生產效率，同時在地方安裝建設中還能夠有效降低無線廣播電視建設成本，并且便于后期在運營中對發(fā)射機進行安裝和維護。

1.3 輔助運作設備優(yōu)化選型

在完成數(shù)字電視發(fā)射機的帶寬化處理后，針對數(shù)字電視發(fā)射機內部的各個輔助運作設備進行優(yōu)化選型，能夠確保其運行性能符合發(fā)射機的運作需要。輔助運作設備主要包括調制器、放大器和避雷器。針對上述3個輔助設備進行優(yōu)化選型時應注意以下幾個方面：

首先，針對調制器可選用PBI-2500 MB型號標準型鄰頻調制器，該型號調制器在運行過程中采用一臺設備對應一個頻道，可有效解決鄰頻之間相互干擾的問題。與隔頻調制器相比，鄰頻調制器在運行過程中具有更加突出的穩(wěn)定性和故障率低的優(yōu)點，能夠按照特定順序進行排列，不會出現(xiàn)隔頻調制器在運行過程中出現(xiàn)的中間空臺問題。PBI-2500 MB型號標準型鄰頻調制器包含低頻、中頻、高頻共3個頻段，按照不同數(shù)字電視發(fā)射機的運行需要可進行對照選擇。

其次，針對放大器，選用KA8134ATW型號有線電視信號放大器。該型號放大器最大輸出電平為110 dBμV，在應用過程中能夠保證傳輸信號的穩(wěn)定性和高質量，同時在遠距離傳輸中損耗較小，還可實現(xiàn)遠距離傳輸。KA8134ATW型號放大器內部設有前均衡和中均衡，可使線路的平坦度調節(jié)更加方便快捷，并且其內部還安裝了溫度補償模塊，該模塊能夠根據(jù)數(shù)字電視發(fā)射機所在區(qū)域環(huán)境溫度的變化情況進行自適應調節(jié)，以此避免電纜出現(xiàn)異常衰減的現(xiàn)象，從而降低故障的發(fā)生率，提升整體模塊運行的穩(wěn)定性。

再次，針對避雷器的選型，重點要考慮避雷器的耐沖擊水平和使用地區(qū)的雷暴強度。通常選用HL-25K型號避雷器，該型號避雷器采用等電位避雷處理技術，與傳統(tǒng)避雷器相比具有更強的抗雷擊能力。除上述優(yōu)點外，該信號避雷器的運行頻率在45～862 MHz，標準增益為30 dB，帶內的平坦度為±0.75 dB，噪聲系數(shù)小于等級12 dB。綜合各種性能參數(shù)，該型避雷器的性價比最好。

1.4 安裝與運作調試

在完成對上述各個輔助設備的選型后，應將其安裝在對應的位置上，并完成對數(shù)字電視發(fā)射機的安裝。為了方便發(fā)射機散熱，應在發(fā)射機當中的4臺調制器之間留出空間，并將其固定在機柜上。安裝完畢后，調整各個視頻、音頻調制度旋鈕，使其達到最佳狀態(tài)，之后對射頻輸出旋鈕進行調整。為了避免后期發(fā)射機運作過程中出現(xiàn)交調失真的問題，可利用電視場強檢測裝置對輸出信號進行測量，并確保輸出電頻不會超過事先設定的范圍。在調節(jié)時，要確保各個頻道的信號強度大小基本平衡，并將信號均調整到98 dB。完成所有調試任務以后，按照從前端到后端的順序，逐一完成對放大器的更換，并在每一個放大器射頻輸出范圍內設置一個場強檢測裝置，根據(jù)檢測結果對衰減器和均衡器的運行參數(shù)進行調整，完成所有的作業(yè)調試工作，確保發(fā)射機正常運作。

2 實例應用分析

針對當前數(shù)字電視發(fā)展需要，筆者提出一種基于頻率遷移的發(fā)射機運作方案，為了進一步驗證該方案在實際應用中的可行性，選擇將某地區(qū)無線廣播電視臺作為實驗地點，按照本文上述方案中的內容實施，并針對完成實施后發(fā)射機的運作情況進行記錄和分析。在該無線廣播電視臺中，其原本DS-36頻道的工作頻率在692～701 MHz，與當前5G終端上行頻段之間僅相差1 MHz的保護間隔。為了滿足國家規(guī)定的信道編碼、調制規(guī)定，需要針對數(shù)字電視發(fā)射機的運作進行調整。為了實現(xiàn)對運作情況的檢驗和分析，筆者將按照本文運作方案調整前的運作時延和運作穩(wěn)定性，與按照本文運作方案調整后的相應參數(shù)進行對比。

2.1 發(fā)射機運作時延分析

根據(jù)國家相關規(guī)定，數(shù)字電視發(fā)射機的射頻信號時延差應當在±1 μs以內。射頻信號的時延差可通過如下公式計算得出：

式（1）中：τ表示為數(shù)字電視發(fā)射機的射頻信號時延差；T表示發(fā)射信號的時間；T′表示接收裝置接收到信號并作出響應的時間。根據(jù)公式（1），針對在不同距離條件下運作方案應用前后的發(fā)射機射頻信號時延差進行記錄，并將得出的結果繪制成表，如表2所示。

表2 數(shù)字電視發(fā)射機射頻信號時延差記錄表

由表2可以看出，應用本文提出的運作方案前，當發(fā)射距離≤100 m時，其發(fā)射機射頻信號的時延差在標準規(guī)定的±1 μs以內；當發(fā)射距離＞100 m時，其發(fā)射機射頻信號的時延差均不在標準規(guī)定范圍內，并且最大延時絕對值超過了2 μs，嚴重不符合數(shù)字電視發(fā)射機的建設標準。應用本文提出的運作方案以后，在發(fā)射距離不斷增加的條件下，發(fā)射機的射頻信號時延差仍然能夠控制在±1 μs以內，符合數(shù)字電視發(fā)射機的建設要求。上述應用結果初步證明，本文提出的運作方案在應用后能夠有效提高發(fā)射機的運作效率。

2.2 發(fā)射機運作穩(wěn)定性分析

在完成對發(fā)射機運作時延情況的分析后，針對發(fā)射機在真實運行環(huán)境當中的運作穩(wěn)定性進行分析研究。為實現(xiàn)對發(fā)射機運作穩(wěn)定性的量化，選擇將其多個頻道的本振頻率作為評價指標，若多個頻道之間的本振頻率相同，說明利用本文運作方案能夠有效提高數(shù)字電視發(fā)射機的運作穩(wěn)定性；反之，若多個頻道之間的本振頻率不相同，說明利用本文運作方案無法保證數(shù)字電視發(fā)射機的運作穩(wěn)定性。基于上述分析，選擇將該無線廣播電視臺的12頻道、14頻道、15頻道、18頻道和20頻道作為研究對象，針對本文運作方案應用前后兩個頻道的本振頻率進行記錄和比較，并將得出的結果繪制成表，如表3所示。

表3 運作方案應用前后各頻道本振頻率記錄表

由表3可以看出，在未采用本文運作方案前，只有12頻道和20頻道的本振頻率相同，其他頻道之間的本振頻率相差較大，其中最大的20頻道524.25 MHz與最小的18頻道502.21 MHz本振頻率相差22.89 MHz。在應用本文運作方案后，12頻道、14頻道、15頻道、18頻道和20頻道的本振頻率均相同，并且都保持在最大值，即20頻道的524.25 MHz這一值上?？梢?，利用本文運作方案能夠有效提高本振頻率，并確保數(shù)字電視發(fā)射機運作更加穩(wěn)定。

3 結語

本文提出一種全新的數(shù)字電視發(fā)射機運作方案，并通過實例應用的方式驗證了該方法的正確性和可行性。同時，在今后的研究當中，還將針對數(shù)字電視發(fā)射機在具體使用過程中有線電視信號、衛(wèi)星節(jié)目信號是否正常、收看效果是否理想等進行更全面的分析，針對可能造成發(fā)射機運作故障的問題進行明確定位，并給出相應的解決辦法，以此對運作方案進行不斷優(yōu)化。在實際開展數(shù)字電視發(fā)射機建設中，本文提出的運作方案不僅能夠有效解決調制頻率重疊的問題，同時還能夠節(jié)省大量業(yè)務經(jīng)費，提高無線廣播電視行業(yè)發(fā)展的綜合效益。