王麗娜

（青海廣播電視臺，青海 西寧 810001）

青海廣播電視臺籌建的高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車要求不但可以進行日常新聞采訪、傳輸新聞，而且還要適用于各種應急突發(fā)事件，如地震、洪災等嚴重自然災害及日常突發(fā)新聞及國家重大活動的宣傳報道需要，以及沒有通信手段地區(qū)發(fā)生事件的新聞信息采集、傳送和現(xiàn)場直播。本文著重從衛(wèi)星車的鏈路、設備選型、系統(tǒng)構成、技術指標、系統(tǒng)監(jiān)控等方面介紹了衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的集成方案。

高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車鑒于其重要性和特殊性，在設計時著重從安全性、先進性、實用性、高管控、經(jīng)濟性等方面進行了考慮。該系統(tǒng)需要具備完善的、獨立的主備鏈路，系統(tǒng)運行時要有極高的可靠性，并具有結(jié)構簡捷、操作迅速的應急方案。在電視節(jié)目制作手段上與國際廣電領域先進技術同步，功能和性能上要具有超前性。系統(tǒng)設計充分適用高清節(jié)目的衛(wèi)星傳輸，滿足小型高清節(jié)目的制作需求，能快速支持突發(fā)事件的現(xiàn)場連線。通過對系統(tǒng)進行統(tǒng)籌規(guī)劃，使得整個系統(tǒng)具有最佳的性價比。高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車整個系統(tǒng)由衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)和音視頻系統(tǒng)組成，本文主要從鏈路計算、設備選型、系統(tǒng)構成、技術指標、系統(tǒng)監(jiān)控等方面介紹了衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概述

衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)包括了車載天線系統(tǒng)、高功放、編碼器調(diào)制器、數(shù)字衛(wèi)星接收機、頻譜分析儀、RF跳線排等設備[1－3]。系統(tǒng)工作于Ku波段，滿足各種非暴雨氣候條件下高標清信號的正常傳輸；系統(tǒng)信號壓縮/傳輸采用MPEG－2/H.264/DVB－S2國際標準；車體頂部安裝1.5 m車載衛(wèi)星通信天線；系統(tǒng)配置射頻跳線板，用于調(diào)度各個射頻接口及衛(wèi)星上行系統(tǒng)信號；采用車載室外型400 W行波管高功放（內(nèi)置上變頻器），按1∶1完全熱備份方式配置；系統(tǒng)還設計有統(tǒng)一、良好的監(jiān)控和管理平臺，通過此平臺實現(xiàn)對關鍵設備的參數(shù)設置、狀態(tài)監(jiān)控，能實時監(jiān)測編碼調(diào)制輸出端、高功放輸出端信號，快速準確地判斷故障源，實現(xiàn)手動或自動倒換；配置車載天線伺服控制系統(tǒng)，采用GPS定位、電子羅盤等技術，實現(xiàn)自動對星。

2 衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)

2.1 衛(wèi)星鏈路計算

設計系統(tǒng)時，要進行科學、嚴謹、周密的鏈路計算，為了保證系統(tǒng)有足夠的冗余，在功放上保留了3 dB裕量，同時考慮了功放線性范圍3 dB的回退輸出。

按照亞洲五號（100.5°E）衛(wèi)星的具體參數(shù)詳細鏈路計算結(jié)果如下：數(shù)據(jù)速率為8 Mbit/s，信道帶寬為9 MHz，TPC 編 碼為 3/4，BER 需求≤10－7，Eb/No需求為5.5 dB，鏈路年有效率≥99.9%，HPA功放為350 W，西寧發(fā)射站為1.5 m天線，西寧接收站為3.7 m天線，系統(tǒng)裕量為8.04 dB。需要說明的是，Xicom 400 W行波管高功放法蘭口飽和輸出功率為350 W，即功率電平25.44 dBW，為避免非線性失真，回退到3 dB，理想的輸出功率為25.44 dBW－3 dBW=22.44 dBW。

2.2 主要設備選型

系統(tǒng)中所有設備都是目前全球業(yè)界的先進產(chǎn)品。系統(tǒng)在現(xiàn)場直播和節(jié)目錄制方面與國際發(fā)展潮流同步，在錄制、編輯和傳輸各環(huán)節(jié)均能達到最佳技術指標的要求。在設備的選型上從安全、先進、實用、經(jīng)濟等方面考慮，采用了TANDBERG編碼調(diào)制器、TANDBERG數(shù)字衛(wèi)星接收機、Xicom高功放、VERTEX天線系統(tǒng)、Global功分器、R&S便攜手持專業(yè)頻譜分析儀。

2.3 衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)構成

衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)如圖1所示，包括上行發(fā)射、下行接收和監(jiān)視等子系統(tǒng)。

2.3.1 上行發(fā)射部分

上行發(fā)射部分設置為：1套1.5 m Ku波段VERTEX C150M車載衛(wèi)星天線（包括RC3000天線控制器），1套1∶1備份的Xicom 400 W Ku波段室外行波管高功放系統(tǒng)（包括高功放控制單元），1套1∶1備份的TANDBERG VOY?AGER－2 H.264編碼調(diào)制器，1臺DEV1951 L波段編碼調(diào)制器倒換開關。

1）視音頻編碼調(diào)制

來自視音頻分配單元的數(shù)字視音頻信號進入主備TANDBERG VOYAGER－2編碼調(diào)制一體機中進行編碼和調(diào)制。TANDBERG VOYAGER－2編碼調(diào)制器能夠?qū)崟r將輸入的視音頻信號進行MPEG－24∶2∶2 P@ML，4∶2∶0 MP@ML，MPEG－2 MP@HL，MPEG－44∶2∶2 MP@HL 編碼，DVB ASI碼流。

VOYAGER－2內(nèi)置符合DVB－S2（支持8PSK調(diào)制）或DVB－S標準的QPSK調(diào)制器，該調(diào)制器能夠?qū)⒕幋a器輸出的DVB－ASI碼率進行信道編碼和QPSK調(diào)制，輸出L波段信號同時提供L波段監(jiān)視輸出接口。

主備VOYAGER－2輸出的L波段信號接到一臺倒換開關中，開關可設置為“手動“或“自動”切換形式。在自動切換狀態(tài)，當主用VOYAGER－2編碼調(diào)制器出現(xiàn)故障時，開關在報警信號的觸發(fā)下能夠?qū)㈡溌非袚Q到備用VOYAGER－2上，從而保證傳輸鏈路的暢通無阻。

2）上變頻和功率放大

VOYAGER－2 L波段信號經(jīng)切換開關分別送到2個Xicom功放內(nèi)置上變頻器中，將L波段信號變頻到Ku波段（13.75～14.5 GHz），然后，上變頻器輸出Ku射頻信號分別再被送入2臺高功放中，高功放能夠?qū)⑤斎氲牡凸β噬漕l信號進行功率放大，直到其輸出的發(fā)射功率達到可以維持整個衛(wèi)星鏈路正常工作，此時功放的工作模式為單載波工作模式。

2臺高功放輸出的射頻信號進入1臺波導倒換開關，當任何1臺高功放出現(xiàn)故障，倒換開關會根據(jù)該高功放的報警信息自動或手動切換到備用高功放的輸出，同時將故障高功放的輸出送到假負載，這樣就保證了整個鏈路的暢通。為了對安裝在車頂?shù)氖彝庑透吖Ψ胚M行控制和監(jiān)測，系統(tǒng)中配置了1臺高功放控制單元，此單元可以對高功放進行全面監(jiān)控，實時控制和監(jiān)看高功放的發(fā)射功率等參數(shù)，還可實現(xiàn)高功放自動或手動倒換。

3）車載天線

該車選用了Vertex RSI公司的1.5 m Ku車載式衛(wèi)星天線。天線的饋源臂專門有一個支架，用于安放高功放。高功放外置可以大大節(jié)省車內(nèi)空間，同時也減少了功放到天線之間的波導損耗。功放支架為鏤空結(jié)構，具有良好的通風散熱性，可以將高功放工作所產(chǎn)生的熱量快速排放。這一點較之內(nèi)置高功放，采用排風口出風來降低高功放溫度的方式更有優(yōu)勢。

RC3000天線控制器帶有GPS定位功能，能自動計算衛(wèi)星指向參數(shù)。

4）功放安裝

出于系統(tǒng)整體設計考慮，1∶1功放系統(tǒng)采用了饋源臂安裝方式。這樣可以減少方位、俯仰旋轉(zhuǎn)關節(jié)和相應軟波導，可以降低波導插入損耗約1 dB，不但提高了高功放的輸出，也提高了系統(tǒng)的發(fā)射能力。

功放安裝在饋源臂上，在收藏狀態(tài)時可以很好地舒展開，大大降低了天線的高度，提高了車輛行進中尤其是強風條件下天線整體的牢固性。在天線加電抬升過程中以及對星完成姿態(tài)保持時，相比較其他功放安裝方式，天線強度和風穩(wěn)方面更具有優(yōu)勢。

2.3.2 下行接收部分

下行接收部分設置為1臺Norsat Ku波段低噪聲放大器、1臺Global 1∶4 L波段功分器、3臺TANDBERG RX8200數(shù)字衛(wèi)星接收機。

Norsat Ku波段低噪聲放大器通過變頻、放大來自天線的小信號再傳輸?shù)叫l(wèi)星接收設備，即輸出的L波段信號進入1∶4功分器，輸出4路完全相同的信號，分別送入射頻跳線排和衛(wèi)星接收機中。具有很高的頻率穩(wěn)定度和增益，可確保為接收設備提供一個高穩(wěn)定、高質(zhì)量的信號。

為了實時掌握衛(wèi)星車上行傳輸?shù)膱D像質(zhì)量，系統(tǒng)下行鏈路中加入了L波段頻譜儀，配置了1臺TAND?BERG RX8200數(shù)字衛(wèi)星接收機，用于接收本車的上行衛(wèi)星信號或其他衛(wèi)星信號。其功能強大，能夠接收來自低噪聲放大器的L波段信號，進行4∶2∶2&4∶2∶0解調(diào)、解碼后，同時輸出3路可切換的 ASI、HD－SDI、SDI信號、2路數(shù)字音頻、2路模擬音頻和數(shù)據(jù)，可以滿足不同的應用需求。另外的2臺數(shù)字衛(wèi)星接收機，1臺安裝在廣播電視臺大樓新聞直播室，用于新聞節(jié)目直播的外來信號使用，1臺安裝在播出傳輸機房用于節(jié)目接收及其分配。

2.3.3 監(jiān)視部分

本衛(wèi)星車監(jiān)視系統(tǒng)設置為1臺R&S便攜手持專業(yè)頻譜分析儀、1套射頻綜合跳線板。監(jiān)視系統(tǒng)信號包括所有外來視音頻信號、發(fā)射上星信號、編碼器調(diào)制一體機輸出ASI碼流、L波段信號和高功放輸出的監(jiān)視信號等。監(jiān)視部分是整個系統(tǒng)中必不可缺的重要組成部分，一個完善的監(jiān)視子系統(tǒng)必須能對系統(tǒng)中所有環(huán)節(jié)實現(xiàn)實時、簡單、快捷的監(jiān)視，使得操作人員能夠?qū)ο到y(tǒng)每一時刻的狀況非常清楚，發(fā)生故障時能夠快速定位故障并進行相應的應急處理。

1）高功放的監(jiān)視

系統(tǒng)中配置的高功放帶有TEST測試輸出口，該信號為14 GHz的Ku波段信號。高功放內(nèi)置變頻模塊，該設備的監(jiān)視信號直接送入到射頻跳線排中，從而實現(xiàn)對2臺高功放TEST測試信號進行直接監(jiān)測。

2）L波段信號的監(jiān)視

VOYAGER－2 L波段監(jiān)視信號通過射頻跳線排跳接到TANDBERG RX8200衛(wèi)星接收機中，RX8200能夠?qū)υ撔盘栠M行解調(diào)解碼，輸出模擬/數(shù)字視音頻信號來監(jiān)看，也可以直接將L波段測試信號輸入給頻譜儀進行頻譜監(jiān)測。

3）ASI信號的監(jiān)視

由于VOYAGER－2集編碼和調(diào)制功能為一體，當VOYAGER－2出現(xiàn)參數(shù)設置錯誤或發(fā)生故障時，工作人員僅憑對L波段的調(diào)制輸出監(jiān)看是無法確定到底是編碼還是調(diào)制功能出現(xiàn)問題，所以對ASI信號的監(jiān)視也是必不可少的。本車通過射頻跳線板將主備VOYAGER－2編碼調(diào)制器輸出的ASI信號直接輸入給RX8200接收行解碼監(jiān)看。

4）發(fā)射上星的信號的監(jiān)視

衛(wèi)星天線接收下來信號通過LNB變頻放大，然后由1∶4 L波段功分器分配后，1路送往射頻跳線排，1路送往TANDBERG RX8200衛(wèi)星接收機。這樣配置的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)可以對系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)包括基帶無壓縮信號、ASI壓縮信號、中頻信號和射頻信號進行全面監(jiān)視。

2.4 射頻系統(tǒng)各環(huán)節(jié)指標說明

1）上行信號

系統(tǒng)發(fā)射功率控制是通過功放控制器實現(xiàn)的，所以高功放保證輸入和輸出工作在線性區(qū)范圍內(nèi)即可，不必考慮L波段信號的電平功率及在進入功放前Ku波段信號功率，一般來說此段損耗可以忽略不計。需要重點考慮的是功放輸出法蘭口后的射頻損耗，信號在功放法蘭口輸出功率最大能達到25.4 dBW（350 W）。從功放輸出法蘭口到饋源喇叭口饋線系統(tǒng)要考慮1 dBW損耗，其中法蘭接口1和法蘭接口2分別有0.1 dBW的插入損耗，切換開關有0.4 dBW的插入損耗，法蘭接口3有0.1 dBW的插入損耗，雙工器發(fā)支路法蘭接口5有 0.1 dBW的插入損耗，所以天線發(fā)射端口最大功率應為24.6 dBW。

2）下行信號

天線饋源口接收到的微弱視音頻信號經(jīng)低噪聲放大器，放大和濾波輸出L波段信號，通過1∶4功分器信號會減小6 dB。所以在實際系統(tǒng)集成中一般不留太長的下行信號線。

2.5 上行系統(tǒng)監(jiān)控

本系統(tǒng)采用的是由安達斯集團自主研發(fā)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，是一套用于監(jiān)控衛(wèi)星上下行設備信息（包括設備參數(shù)和設備報警等）和設置的網(wǎng)管系統(tǒng)。目前已經(jīng)廣泛應用在廣電行業(yè)的播控總控、演播室和各種大中型高清轉(zhuǎn)播車上。監(jiān)控系統(tǒng)可以智能化的監(jiān)測設備和信號，并且能控制設備的相關參數(shù)，保證了節(jié)目的便捷、安全、優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)播。

3 小結(jié)

青海廣播電視臺于2011年10月開始建設高清DSNG新聞采訪衛(wèi)星車，現(xiàn)已完成集成工作。從春節(jié)晚會兩地連線、果洛雪災到全省兩會直播情況來看，工作穩(wěn)定、性能良好。監(jiān)控系統(tǒng)可以智能地監(jiān)測設備和信號，并且能控制設備的相關參數(shù)，保證了節(jié)目的便捷、安全、優(yōu)質(zhì)轉(zhuǎn)播。

[1]王寧，楊繼榮.淺析數(shù)字衛(wèi)星車技術[J].電視工程，2007（3）：60－64.

[2]何向暉.江西電視臺高清衛(wèi)星車的設計思路[J].電視技術，2011，35（24）：58－60.

[3]楊繼榮.小型數(shù)字衛(wèi)星車系統(tǒng)集成與技術分析[J].衛(wèi)星與網(wǎng)絡，2006（6）：58－62.