張夢(mèng)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(tái)轉(zhuǎn)播中央電視臺(tái)12套電視節(jié)目的兩部無(wú)線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)為例,就電視無(wú)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(wú)線數(shù)字覆蓋工程,于2016年12月中旬在我臺(tái)播出,為遼南部分地區(qū)固定和移動(dòng)用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的無(wú)線數(shù)字電視信號(hào)。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(hào)源,通過(guò)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(wú)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(zhuān)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(jiàn)框圖:
1 基于衛(wèi)星傳輸鏈路的信號(hào)源
中央電視臺(tái)12套電視節(jié)目經(jīng)信源編碼、復(fù)用、CA加擾,通過(guò)適配器,為防止版權(quán)溢出打包兩個(gè)TS流,通過(guò)衛(wèi)星上行站上傳衛(wèi)星。通過(guò)衛(wèi)星下行站,利用AVS+專(zhuān)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(hào)源。為保障信號(hào)源的安全性,AVS+專(zhuān)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(wú)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(zhuān)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(hào)。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(dòng)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(kāi)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(dòng)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(jí)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(lái)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(kāi)關(guān)指令,開(kāi)關(guān)或斷開(kāi)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(lái)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(guò)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(huì)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(cè);有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、過(guò)功率、過(guò)反射的保護(hù))判斷工作狀態(tài),驅(qū)動(dòng)LED顯示,發(fā)出相關(guān)控制指令.完成監(jiān)測(cè)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(huì)告警嚴(yán)重時(shí)也會(huì)向本功放單元發(fā)出關(guān)斷指令,這是對(duì)末級(jí)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(cè)到整機(jī)其他部分出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí),還會(huì)向本功放單元發(fā)出關(guān)斷指令,這是對(duì)末級(jí)功放單元的第三層保護(hù)。
2.4 無(wú)源部件
無(wú)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(hào)的功率,通過(guò)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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了耦合檢波器,提供輸出功率和反射功率檢測(cè),供單元檢測(cè)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(hào)經(jīng)帶通慮波器濾波輸出高質(zhì)量的1KWRF信號(hào)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(kāi)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(jí)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(jiàn)故障排除
(1)無(wú)碼流輸入告警指示:液晶屏顯示(INPUTNONE)無(wú)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(wú)碼流輸入,應(yīng)檢查AVS+專(zhuān)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(dòng)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(wú)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(dòng)。
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(jiǎn)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(guò)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(guò)流、過(guò)壓、過(guò)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?gòu)氐仔迯?fù)。(4)功放管的更換:要特別注意對(duì)柵級(jí)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(huì)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(jí)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(guò)5秒,以保證安裝的新管子不被損壞。末級(jí)功放管內(nèi)有劇毒物質(zhì),更換下來(lái)的壞管要妥善處理。
參考文獻(xiàn)
[1]張齊.淺析無(wú)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(tái))