革命

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DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的主要功能與特點(diǎn)

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數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展引發(fā)了廣播電視系統(tǒng)的重大革命，帶動(dòng)廣播電視技術(shù)的巨大變革。傳統(tǒng)的模擬電視發(fā)射機(jī)被CMMB和DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)取代，成為廣泛使用的電視發(fā)射設(shè)備。本文從DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)入手，介紹數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)原理和工作特點(diǎn)。

DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī) 技術(shù)原理 技術(shù)特點(diǎn)

隨著數(shù)字電視的信號(hào)處理、傳輸、發(fā)射和接收技術(shù)的成熟，數(shù)字電視圖像的清晰度和音質(zhì)都極大提高，抗干擾能力強(qiáng)，一個(gè)頻道可傳送多套數(shù)字電視節(jié)目，為電視行業(yè)開(kāi)創(chuàng)了新的發(fā)展方向。

我國(guó)大力推行由電視模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，計(jì)劃于2015年在全國(guó)范圍關(guān)閉模擬信號(hào)。在推行過(guò)程中，遇到無(wú)線電視發(fā)展受制于標(biāo)準(zhǔn)爭(zhēng)論的問(wèn)題。2006年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)公布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》標(biāo)準(zhǔn)，即CMMB和DTMB標(biāo)準(zhǔn)。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電視相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，逐漸向CMMB和DTMB的國(guó)標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。數(shù)字電視的推廣得到進(jìn)一步加強(qiáng)，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的普及率得到了快速提升。

1 DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)分析

DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括：激勵(lì)器、功放單元、主控單元、電控單元、開(kāi)關(guān)電源、無(wú)源部件（分配器、合成器、濾波器、定向耦合器等）和冷卻系統(tǒng)7個(gè)部分。相關(guān)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，主、備雙激勵(lì)器將ASI（TS）信號(hào)進(jìn)行處理后，輸送到分配器中，將信號(hào)分為多路，分別推動(dòng)功率放大器，使功率放大后，再將信號(hào)分別輸送到功率合成器，最后經(jīng)定向耦合器和帶通濾波器輸送給發(fā)射天線。DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的工作原理，如圖1所示。

圖1DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)工作原理

1.1 激勵(lì)器

DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)是將音頻、視頻信號(hào)按MPEG標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)壓縮、編碼，并與其它數(shù)據(jù)信息復(fù)用打包后的傳輸碼流ASI（TS）。輸入的ASI（TS）碼流進(jìn)入激勵(lì)器，經(jīng)過(guò)信道編碼與調(diào)制單元，形成符合一定制式標(biāo)準(zhǔn)的模擬中頻信號(hào)，然后上變頻至所需頻道（模擬UHF信號(hào)）。這些工作均由激勵(lì)器完成，輸出的模擬UHF信號(hào)，經(jīng)射頻放大后發(fā)送到天線，如圖2所示。

圖2 激勵(lì)器信號(hào)輸入

DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)采用雙激勵(lì)器工作模式。作為電視發(fā)射機(jī)的核心部分，激勵(lì)器決定了電視發(fā)射機(jī)的所有技術(shù)指標(biāo)，主要負(fù)責(zé)對(duì)輸入的多節(jié)目ASI（TS）碼流進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字校正，提高隔離度和同步信號(hào)進(jìn)行編碼調(diào)制處理。激勵(lì)器中性能優(yōu)良的中頻非線性預(yù)校正電路，可以對(duì)電視信號(hào)進(jìn)行前饋校正、折線校正和自適應(yīng)校正，對(duì)于提高數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的效率有重要意義。需要特別說(shuō)明的是，數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)無(wú)需人工干預(yù)即可在發(fā)射機(jī)啟動(dòng)后的幾分鐘內(nèi)，完成對(duì)發(fā)射機(jī)的性能調(diào)整，使其快速達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。

1.2 激勵(lì)器前級(jí)

激勵(lì)前級(jí)放大單元由中功率限幅器、LC濾波器、電平控制器、漸變器、前級(jí)放大模塊、隔離器、功率放大模塊和環(huán)行器組成，如圖3所示。

圖3 激勵(lì)器前級(jí)

由調(diào)制器出來(lái)的射頻信號(hào)經(jīng)前級(jí)放大模塊及AGC控制電路進(jìn)行自動(dòng)控制后，由功率放大模塊無(wú)失真放大。為保護(hù)設(shè)備安全，分別在前置功放模塊輸入端，安裝大功率限幅器、小功率電平控制器和漸變器；前級(jí)放大器輸出端，安裝隔離器；功率模塊輸出端，安裝環(huán)行器，提高發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。

1.3 切換單元

切換單元對(duì)主備激勵(lì)器進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)切換。處于自動(dòng)切換狀態(tài)時(shí)，切換器根據(jù)激勵(lì)器輸出信號(hào)和設(shè)定的自動(dòng)切換電平值，隨時(shí)進(jìn)行對(duì)比。激勵(lì)器輸出信號(hào)異態(tài)時(shí)，主備激勵(lì)器進(jìn)行自動(dòng)切換。處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可以人工進(jìn)行主備激勵(lì)器切換。

1.4 功放單元

DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)由功放單元、射頻分配器、功率合成器及吸收負(fù)載共同組成，其功放系統(tǒng)功放模塊具有較強(qiáng)的一致性，可以實(shí)現(xiàn)互換使用。同時(shí)，功放單元的監(jiān)控系統(tǒng)還能為設(shè)備的過(guò)載、過(guò)熱和駐波比過(guò)大等提供自我保護(hù)控制。DTMB數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的功放系統(tǒng)工作原理，如圖4所示。

圖4 功放系統(tǒng)工作原理

1.5 主控單元

主控單元在發(fā)射機(jī)中的作用，是對(duì)主機(jī)和各組件進(jìn)行集中性的控制管理，一般采用ARM為控制主板的芯片。發(fā)射機(jī)上安裝的一塊觸摸屏是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能的主要設(shè)備，負(fù)責(zé)發(fā)射機(jī)與PC機(jī)之間通信的是RS232/RS458/CAN總線接口（不同設(shè)備通信接口不一樣），PC機(jī)可以通過(guò)此接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的設(shè)置和傳達(dá)控制指令。

1.6 電控單元、開(kāi)關(guān)電源和冷卻系統(tǒng)

電源分配控制系統(tǒng)和交流接觸器，構(gòu)成了數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的電控單元。它與開(kāi)關(guān)電源組成的開(kāi)關(guān)電源控制板，共同構(gòu)成了發(fā)射機(jī)的電源及風(fēng)機(jī)測(cè)控子系統(tǒng)。發(fā)射機(jī)的冷卻系統(tǒng)采用的是強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱方式。

2 DTMB地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的特點(diǎn)

（1）可播放高清和標(biāo)清節(jié)目，分辨率高，可支持所有顯示器。

（2）采用原創(chuàng)的時(shí)域同步正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)。TDS-OFDM通過(guò)時(shí)域和頻域混合處理，實(shí)現(xiàn)了快速碼字捕獲和穩(wěn)健的同步跟蹤，形成了與歐、日多載波技術(shù)不同的自主核心技術(shù)。

（3）基于PN序列擴(kuò)頻技術(shù)的高保護(hù)同步傳輸技術(shù)。用其填充OFDM保護(hù)間隔，使系統(tǒng)的頻譜利用效率提高10%，并有20dB以上同步保護(hù)增益。便于可靠同步和信道估計(jì)，并可擴(kuò)展用于基站識(shí)別和終端定位。

（4）快速信道估計(jì)技術(shù)。新的TDS-OFDM信道估計(jì)技術(shù)，通過(guò)正交相關(guān)和付立葉變換實(shí)現(xiàn)快速信道估計(jì)，提高了系統(tǒng)移動(dòng)接收性能。

（5）前向糾錯(cuò)編碼與相位映射相結(jié)合的糾錯(cuò)技術(shù)。一種新的系統(tǒng)級(jí)聯(lián)糾錯(cuò)內(nèi)碼和最小歐氏距離最大化映射技術(shù)，使采用多載波技術(shù)的系統(tǒng)信噪比門限獲得10%以上的改善。

（6）與絕對(duì)時(shí)間同步的幀結(jié)構(gòu)。傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)了與絕對(duì)時(shí)間同步的復(fù)幀結(jié)構(gòu)，方便自動(dòng)喚醒功能設(shè)置，達(dá)到省電目的，支持便攜接收。與絕對(duì)時(shí)間同步機(jī)制有利于對(duì)單頻網(wǎng)同步發(fā)送信號(hào)的功能控制，使單頻網(wǎng)同步設(shè)備更容易實(shí)現(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)

國(guó)標(biāo)DTMB以時(shí)域正交頻分復(fù)用（TDSOFDM）調(diào)制技術(shù)為核心，形成了自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，具有自己鮮明的技術(shù)特點(diǎn)。DTMB是數(shù)字電視信號(hào)領(lǐng)域國(guó)家戰(zhàn)略升級(jí)產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家惠民大工程。DTMB無(wú)線數(shù)字電視廣播與有線數(shù)字電視之間具有互補(bǔ)作用，DTMB的節(jié)目豐富，家用、移動(dòng)數(shù)字電視統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，便于農(nóng)村、遠(yuǎn)郊區(qū)等地區(qū)的固定接收。

[1]張晶.數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀[J].硅谷，2011（02）:37.

[2]姜文輝.無(wú)線數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展[J].信息通信，2013（09）:263.

審稿人：嚴(yán)志剛 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái) 正高級(jí)工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

TN83

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2096-0751（2017）03-0026-03

革 命 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局呼倫貝爾廣播發(fā)射中心臺(tái) 工程師