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

        2017-06-01 12:38:22革命
        數(shù)字傳媒研究 2017年3期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射機(jī)校正模塊

        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) 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾市 021008

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

        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) 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾市 021008

        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

        B

        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

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