隨著廣播電視事業(yè)的不斷發(fā)展，模擬電視廣播的播出質(zhì)量越來越不能滿足電視觀眾對電視圖像的質(zhì)量要求，數(shù)字電視技術(shù)給電視觀眾帶來了福音。自2004年8月遼寧電視塔試播地面無線數(shù)字電視開始至今，電視塔發(fā)射地面無線數(shù)字電視廣播已有十幾年了。多年來，傳輸發(fā)射中心本著采用更先進(jìn)的廣播電視技術(shù)，推進(jìn)地面無線數(shù)字電視發(fā)射業(yè)務(wù)的發(fā)展理念，其間經(jīng)歷了最初利用電視機房33頻道的天饋線，在33頻道沒有播出的時間段，試播地面無線數(shù)字電視廣播的階段，取得了數(shù)字電視播出的第一手資料。目前，在已經(jīng)開通的CH20、CH32、CH36、CH44、CH46和CH48等頻道的數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)中，分別采用了大連東芝和北京廣播器材廠的1KW數(shù)字電視發(fā)射機。下面，以CH46所用1KW數(shù)字電視發(fā)射機為例，對其原理和功能等進(jìn)行分析和介紹。
11KW數(shù)字電視發(fā)射機系統(tǒng)組成
數(shù)字發(fā)射機由激勵器、功率放大器、功放電源、顯示控制器、功分器、合成器以及電源開關(guān)板、冷卻風(fēng)機等組成。
2單元介紹
2.1激勵器
數(shù)字激勵器是由調(diào)制器、變頻器和數(shù)字補償器組成，調(diào)制器將輸入的TS信號調(diào)制成國際制式的射頻信號，非線性失真補償功能可以改善功率放大器造成的IM劣化，是信噪比保持不變。失真補償功能是采集發(fā)射機輸出端信號反饋給補償器，進(jìn)行補償達(dá)到穩(wěn)定補償?shù)男Ч?/p>
2.1.1激勵器的功能
(1)采用頻率合成方式，可以在470MHz~890MHz的UHF電視頻道內(nèi)進(jìn)行輸出選擇。(2)內(nèi)含失真補償器，可以對非線性失真和線性失真進(jìn)行自適應(yīng)補償。(3)具有把兩個系統(tǒng)的TS輸入信號進(jìn)行自動切換的功能。
2.1.2特性
(1)全頻道數(shù)字電視激勵器，覆蓋中國UHF頻段所有頻率。(2)采用非直線性預(yù)失真補償器，確保良好的IM性能，當(dāng)周圍溫度變化時性能不發(fā)生變化，保持穩(wěn)定輸出。(3)具備自動電平控制(ALC)功能，當(dāng)輸出功率發(fā)生變化時也能自動地將功率控制在額定范圍，保持穩(wěn)定的輸出功率。(4)通過激勵器面板的控制鍵修改激勵器設(shè)定參數(shù)，參數(shù)可通過LCD確認(rèn)。狀態(tài)、記錄報警可通過LCD查詢，狀態(tài)確認(rèn)簡單。
2.2功率放大器
本風(fēng)冷功率放大器(以下簡稱PA)，是東芝在長期制造大功率模擬發(fā)射機的技術(shù)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上開發(fā)研制的，具有以前數(shù)字功率放大器全部優(yōu)異性能，應(yīng)用于小型數(shù)字發(fā)射機中。本PA可以在UHF指定的頻道內(nèi)將低電平信號放大到額定功率，繼承和運用在模擬發(fā)射機成熟技術(shù)，具有優(yōu)異性能和高可靠性。由于使用了高增益和高效率的LD-MOSFET，從而使功率放大階段數(shù)量減少到三階。此外，高增益特點可以實現(xiàn)只在末級放大器采用AB類放大類型。因此，失真的幾率被降到最低。同時在功放內(nèi)部使用內(nèi)置微處理器監(jiān)控PA內(nèi)部運行情況，被監(jiān)控的`狀態(tài)包括：FET工作電流、輸出功率、線路電壓。測量的模擬信號被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后以串行數(shù)據(jù)的方式提供給外部(RS485接口)。同時還具有完善的自我保護(hù)功能，防止輸出反射損害，防止溫度過熱，使用了高效風(fēng)扇，提高了冷卻效果。從而保障運行穩(wěn)定性。
2.3功放電源
電源設(shè)備是開關(guān)式穩(wěn)壓電源，可接受三相AC220V并輸出DC220V84A。出于減小體積、減輕重量以及提高能效的考慮，使用大約200KHz的開關(guān)頻率，使用電源MOSFET作為開關(guān)元件。
2.4功分器和合成器
在電視發(fā)射機中，功率分配與功率合成技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。在某些場合需要將一路高頻信號的能量，分成兩路放大器，均為模塊化、積木式設(shè)計。利用功率合成器對這些功放模塊的輸出功率進(jìn)行功率合成。或多路信號能量輸出，均勻地互不影響地分配給多路負(fù)載，完成這一任務(wù)的器件叫功分器；也可反過來將多路信號能量合成一路輸出，完成這一任務(wù)的器件稱為合成器。功率分配器和功率合成器在發(fā)射機中都是重要的無源器件之一。功率分配的基本要求是輸出功率按一定比例分配，各輸出端之間要互相隔離，輸入輸出必須匹配；同時為了獲得更大功率，通過合成網(wǎng)絡(luò)將各放大器輸出功率合成。數(shù)字電視發(fā)射機都采用多個功率利用多個功率放大電路同時對輸入信號進(jìn)行放大,然后設(shè)法將各個功放的輸出信號相加,這樣得到的總輸出功率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單個功放電路的輸出功率，這就是功率合成技術(shù)。
2.5控制單元
控制單元用來控制和監(jiān)視數(shù)字發(fā)射機的運行狀態(tài)。該單元從其他單元獲得模擬信號和其他信息，并能夠通過彩色圖形化界面顯示發(fā)射機的運行狀態(tài)。控制面板可在面板上進(jìn)行控制，也可以通過外部接口實現(xiàn)遙控。發(fā)射機控制單元保存以下信息：狀態(tài)、數(shù)據(jù)、與報警有關(guān)的情況等；另外具有日志功能。
2.6空冷系統(tǒng)特性
(1)風(fēng)扇內(nèi)置在發(fā)射機內(nèi)部。不需要寬闊的放置空間。(2)低噪聲、PA的冷卻通過風(fēng)扇進(jìn)行。和風(fēng)機相比噪聲非常低。(3)風(fēng)扇的交換簡單。風(fēng)扇小巧，交換非常簡單，不需要特殊的工具。
3數(shù)字電視發(fā)射機的技術(shù)優(yōu)勢
數(shù)字電視發(fā)射機系統(tǒng)的作用是將輸入的數(shù)字信號進(jìn)行調(diào)制、放大以及進(jìn)行功率的分配和合成等處理，最后變成射頻信號輸出至天饋線系統(tǒng)。采用數(shù)字電視發(fā)射機具有如下主要特點：(1)具有更大的覆蓋范圍、更優(yōu)的覆蓋效果跟模擬電視發(fā)射機不同，地面數(shù)字電視發(fā)射機覆蓋所需的最小場強明顯減小，在同一個信號覆蓋區(qū)域內(nèi)，地面數(shù)字電視發(fā)射機的發(fā)射功率比傳統(tǒng)模擬發(fā)射機的發(fā)射功率要小很多。也就是說，在相同功率下，數(shù)字發(fā)射比模擬發(fā)射的抗干擾能力強，覆蓋范圍更大，并且信號覆蓋效果和質(zhì)量明顯改善。因此，機房現(xiàn)有的發(fā)射頻點功率均是1KW功率等級，節(jié)約能源。如擴(kuò)大服務(wù)范圍，通過采用單頻網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，有效擴(kuò)大地面數(shù)字電視廣播網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，接收終端不會產(chǎn)生同頻干擾現(xiàn)象。(2)節(jié)目容量增加、頻譜使用率更高隨著電視頻道和節(jié)目的增多，高清電視的逐步普及，大大增加了信號傳輸發(fā)射的數(shù)據(jù)量，如果使用模擬電視發(fā)射機，在一個8MHz的帶寬內(nèi)只能傳輸1路電視信號，采用數(shù)字電視技術(shù)，一個頻道可同時發(fā)射至少4—8套標(biāo)準(zhǔn)清晰度的電視節(jié)目，可以充分利用頻率資源。減少頻率污染。(3)數(shù)字電視發(fā)射機發(fā)射的信號質(zhì)量高，傳輸穩(wěn)定可靠模擬電視發(fā)射機發(fā)射的電視信號中無法濾除疊加的噪聲，在長距離傳播過程中，視頻信號和音頻信號的質(zhì)量明顯下降，而數(shù)字信號在發(fā)射傳輸過程中，可以避免像模擬信號在傳輸中產(chǎn)生的噪聲積累、干擾和失真；由于信號在數(shù)字編碼過程用使用了糾錯編碼技術(shù)，因此信號具有非常強的抗干擾能力；使信噪比保持不變，接收端的信號質(zhì)量與發(fā)送端基本一樣，無誤碼地恢復(fù)數(shù)字電視信號，只要發(fā)射的電磁波場強達(dá)到接收終端需要的標(biāo)準(zhǔn)，不受信號發(fā)射傳輸距離長短的限制。(4)數(shù)字電視發(fā)射機具有模擬發(fā)射機不可比擬的優(yōu)勢數(shù)字信號均采用大規(guī)模或超大規(guī)模集成電路進(jìn)行處理，因而功耗低、設(shè)備體積小、重量輕、故障率低、維護(hù)方便、工作穩(wěn)定可靠。(5)設(shè)備操作智能化數(shù)字設(shè)備具有靈活和實用的人機交互界面，使設(shè)備操作和維護(hù)更為簡單。
參考文獻(xiàn)
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