張宇

摘要 文章系統(tǒng)歸納總結(jié)了引起地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)信號失真的具體原因，探討了改善電視發(fā)射系統(tǒng)信號失真問題預(yù)校正功能的作用和發(fā)展空間，并對當前存在的技術(shù)和研究熱點做了簡單分析。

關(guān)鍵詞 信號發(fā)射；信號技術(shù)；數(shù)字電視

中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號2095—6363（2017）03—0067—02

目前，被國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）采納的地面數(shù)字點數(shù)傳輸標準有美國高級電視系統(tǒng)委員會標準（Advanced Television Systems Committee，ATSC）、歐洲的數(shù)字視頻地面廣播標準（Digital Video Broadcasting Terrestrial，DVB-T）和日本的地面綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播標準（Integrated Service Digita]Broadcasting Terrestrial，ISDB T）。我國的地面數(shù)字多媒體廣播標準（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）在2011年被ITU接納成為地面數(shù)字電視D系統(tǒng)。

我國地面數(shù)字電視廣播憑借信息安全性高、方便攜帶、抗干擾強以及覆蓋廣等優(yōu)勢在近年來日益顯現(xiàn)其重要性，成為人民群眾必不可少的電視傳播途徑。而地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的核心就是數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)，它的質(zhì)量直接影響電視廣播的覆蓋和信號效果，因此，探討影響數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)信號失真的原因，具有重要意義。而功率放大器是組成數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)中最重要的部分，其作用就是把激勵器所產(chǎn)生的射頻信號進一步放大，經(jīng)放大后獲得足夠的射頻功率，把信號饋送到天上去。在理想情況下的功率放大器，其輸出信號和輸入信號應(yīng)當一致，即波形相同。然而在實際中，輸出信號卻無法與輸入信號完全一致，這種現(xiàn)象稱為失真。即主要是功率放大器造成了發(fā)射系統(tǒng)中信號失真，下面探討功率放大器信號失真的原因。

1功率放大器信號失真問題分析

在發(fā)射系統(tǒng)中常見的失真類型有2種：分別是線性失真（Iinear distortion）和非線性失真（nonlinear distortion）。

1.1線性失真

傳輸?shù)男盘栍?個主要特性：頻率、幅度和相位。只有這3個因素都正確，信號才能被完美地再生和體現(xiàn)，而不會出現(xiàn)所謂的失真。常見的線性失真的原因有以下幾種：1）功率放大器運作時有不同的電容相互影響，導致對輸入信號產(chǎn)生不同程度的增益與相位，即功率放大器的頻率特性不良好干擾了信號傳播；2）發(fā)射鏈路中各級濾波器的帶內(nèi)不平坦造成的線性失真；3）即使信號在不同頻率的幅度相應(yīng)是正確的，但如果整個發(fā)射鏈路中不同頻率的群延時不相等，也會導致線性失真。所謂群延時，就是系統(tǒng)在某頻率處，相位相對于頻率的變化率。群延時的指標也經(jīng)常用來表征系統(tǒng)線性失真的程度；4）整個發(fā)射鏈路中各個模擬器件之間的連接可能存在阻抗不匹配的現(xiàn)象，這些阻抗不匹配會導致器件之間的信號反射，從而引起帶內(nèi)頻譜波動，產(chǎn)生線性失真。

信號線性失真雖然沒有產(chǎn)生新的頻率分量，但是產(chǎn)生的相應(yīng)幅度失真、相位失真和群延時失真等問題，從而影響發(fā)射信號質(zhì)量，損耗發(fā)射功率，降低發(fā)射效率。直接測量線性失真度往往需要專業(yè)的、帶有解調(diào)功能的精密測試儀器才能進行，因此為了降低現(xiàn)場操作的不便性，在實際中常常通過發(fā)射機關(guān)鍵指標來衡量線性失真的程度，例如通過帶內(nèi)平坦度和調(diào)制誤差率兩個指標。當輸出信號的射頻指標能夠滿足包括帶內(nèi)平坦度和調(diào)制誤差率在內(nèi)的標準要求時，往往就認為輸出信號的線性失真在可允許的范圍內(nèi)。這樣的簡化操作既在合理的基礎(chǔ)上對降低發(fā)射系統(tǒng)線性失真提出了量化要求，也簡化了對日常的監(jiān)測和測量設(shè)備的要求，具有積極可靠的現(xiàn)實意義。

1.2非線性失真

非線性失真即功率放大器中的輸入與輸出信號不是呈現(xiàn)線性關(guān)系，最終導致輸出的信號有新的射頻成分，源信號的頻率改變。常見的非線性失真的原因有以下幾種：1）模擬器件本身的非線性特性導致非線性失真，常見的是功率放大器工作時的位置設(shè)置不當?shù)撵o態(tài)工作等位置設(shè)置不合適或者輸入信號過大有關(guān)；2）生產(chǎn)廠商為了提高功率放大器的效率，上調(diào)各級的放大器的輸出功率，忽略了其線性度，當信號比較高時很容易造成非線性失真。

非線性失真的危害主要集中在2個方面，一是會造成相鄰的信號道干擾，也會使得帶外頻譜重生。二是造成信號質(zhì)量差，誤差矢量增大，因為有效帶寬內(nèi)的信號互調(diào)失真。而解決線性度和工作效率之間的矛盾的一般方法是常用的功率回退法。這種方法是通過將放大過的功率回退，恢復(fù)原來的線性，但是也使得工作系統(tǒng)的效率降低。同時，該方法存在比較多的缺點，例如相關(guān)的設(shè)備成本大大增加，有時為發(fā)射系統(tǒng)成本的1/3左右。其無法充分利用電源，浪費了很多電能和部分功率放大器，也不符合環(huán)保理念.

2預(yù)校正方式的作用

2.1預(yù)校正

所謂的預(yù)校正就是提前對進入的輸入信號進行幅度與相位的預(yù)演，假設(shè)在已經(jīng)失真的情況下進行的一種抵消整個發(fā)射鏈路的失真的一種操作方式。也可以把預(yù)校正看作一個能夠抵消功率放大器以及其他部件產(chǎn)生的線性失真與非線性失真的一個器件，這樣一來會使得預(yù)失真器件在內(nèi)的整個發(fā)射鏈路成為一個完美的線性系統(tǒng)，輸入信號可以完美的放大，發(fā)射出去的信號更為優(yōu)質(zhì)。在2008年頒布的標準GY/T229.2—2008中也要求對該器件必須具有線性和非線性預(yù)校正功能。

2.2預(yù)校正的缺點

預(yù)校正技術(shù)真正實施很難，因為模擬預(yù)校正會受到來自自身的白增福效應(yīng)以及功率放大器里面的更高的高階非線性特性約束，而低階預(yù)演的模擬失真必然會導致高階線性非特性的產(chǎn)生，無論低頻中頻或者高頻，后接入的混頻器和濾波器都會有時間上的延遲，這些都會對預(yù)校正的結(jié)果產(chǎn)生影響。

總之，預(yù)校正技術(shù)存在實際操作復(fù)雜、難以調(diào)控、準確度差等缺點，在實際操作中還會由于其他因素產(chǎn)生干擾，應(yīng)用還不成熟，這也限制了其推廣與應(yīng)用。

2.3預(yù)校正的發(fā)展探討

相比較模擬預(yù)校正技術(shù)措施，數(shù)字基帶預(yù)校正有很多的優(yōu)點，它的操作模式是在信號進入放大功率器之前，對要輸入的信號進行預(yù)先的反向失真，這樣可以在數(shù)字化范圍進行數(shù)字信號處理，避免了模擬預(yù)校正技術(shù)的自身增益效應(yīng)，從而能很好的處理線性和非線性失真。數(shù)字基帶預(yù)校正只需要使用少量的器件，成本低，其次該技術(shù)并不依賴于系統(tǒng)的工作頻率，更不涉及模擬校正技術(shù)那樣的復(fù)雜信號處理，均轉(zhuǎn)換為數(shù)字化操作，方便調(diào)控，精度高，而其穩(wěn)定性相比以前的技術(shù)卻要高得多。

因此，數(shù)字基帶預(yù)校正技術(shù)會是將來數(shù)字電視信號發(fā)射系統(tǒng)發(fā)展的必經(jīng)之路，尤其是新發(fā)展的自適應(yīng)預(yù)校正算法，減少了人力的浪費，而其由于是能夠隨放大器變化的隨機模型，因此對具有記憶功能的功率放大器同樣可以進行校正?，F(xiàn)在學著研究熱點集中在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)失真、DSP自適應(yīng)算法等領(lǐng)域。

3結(jié)論

預(yù)校正技術(shù)大大改善了線性與非線性失真的狀態(tài)，同時也提高了功率放大器的效率后，即在相同條件下能發(fā)射更大的功率，明顯改善了信號質(zhì)量和覆蓋效果。另外，預(yù)校正功能大大降低了設(shè)備成本和人力成本，電能的利用率大大提升，符合能源綠色環(huán)保理念，必將開創(chuàng)一個新的世界。