革命
內蒙古新聞出版廣電局呼倫貝爾廣播發(fā)射中心臺 內蒙古 呼倫貝爾市 021008
DTMB數(shù)字電視發(fā)射機的主要功能與特點
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數(shù)字技術的快速發(fā)展引發(fā)了廣播電視系統(tǒng)的重大革命,帶動廣播電視技術的巨大變革。傳統(tǒng)的模擬電視發(fā)射機被CMMB和DTMB數(shù)字電視發(fā)射機取代,成為廣泛使用的電視發(fā)射設備。本文從DTMB數(shù)字電視發(fā)射機的結構入手,介紹數(shù)字電視發(fā)射機技術原理和工作特點。
DTMB數(shù)字電視發(fā)射機 技術原理 技術特點
隨著數(shù)字電視的信號處理、傳輸、發(fā)射和接收技術的成熟,數(shù)字電視圖像的清晰度和音質都極大提高,抗干擾能力強,一個頻道可傳送多套數(shù)字電視節(jié)目,為電視行業(yè)開創(chuàng)了新的發(fā)展方向。
我國大力推行由電視模擬信號向數(shù)字信號的轉換,計劃于2015年在全國范圍關閉模擬信號。在推行過程中,遇到無線電視發(fā)展受制于標準爭論的問題。2006年,國家標準化管理委員會公布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結構、信道編碼和調制》標準,即CMMB和DTMB標準。隨著信息技術的不斷發(fā)展,數(shù)字電視相關技術發(fā)展迅速,逐漸向CMMB和DTMB的國標進行轉換。數(shù)字電視的推廣得到進一步加強,數(shù)字電視發(fā)射機的普及率得到了快速提升。
DTMB數(shù)字電視發(fā)射機的主要結構包括:激勵器、功放單元、主控單元、電控單元、開關電源、無源部件(分配器、合成器、濾波器、定向耦合器等)和冷卻系統(tǒng)7個部分。相關設計采用模塊化設計,主、備雙激勵器將ASI(TS)信號進行處理后,輸送到分配器中,將信號分為多路,分別推動功率放大器,使功率放大后,再將信號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)射機的工作原理,如圖1所示。
圖1DTMB數(shù)字電視發(fā)射機工作原理
1.1 激勵器
DTMB數(shù)字電視發(fā)射機的輸入信號是將音頻、視頻信號按MPEG標準,經(jīng)過壓縮、編碼,并與其它數(shù)據(jù)信息復用打包后的傳輸碼流ASI(TS)。輸入的ASI(TS)碼流進入激勵器,經(jīng)過信道編碼與調制單元,形成符合一定制式標準的模擬中頻信號,然后上變頻至所需頻道(模擬UHF信號)。這些工作均由激勵器完成,輸出的模擬UHF信號,經(jīng)射頻放大后發(fā)送到天線,如圖2所示。
圖2 激勵器信號輸入
DTMB數(shù)字電視發(fā)射機采用雙激勵器工作模式。作為電視發(fā)射機的核心部分,激勵器決定了電視發(fā)射機的所有技術指標,主要負責對輸入的多節(jié)目ASI(TS)碼流進行實時數(shù)字校正,提高隔離度和同步信號進行編碼調制處理。激勵器中性能優(yōu)良的中頻非線性預校正電路,可以對電視信號進行前饋校正、折線校正和自適應校正,對于提高數(shù)字電視發(fā)射機的效率有重要意義。需要特別說明的是,數(shù)字自適應預校正技術無需人工干預即可在發(fā)射機啟動后的幾分鐘內,完成對發(fā)射機的性能調整,使其快速達到最佳的工作狀態(tài)。
1.2 激勵器前級
激勵前級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 激勵器前級
由調制器出來的射頻信號經(jīng)前級放大模塊及AGC控制電路進行自動控制后,由功率放大模塊無失真放大。為保護設備安全,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)射機工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。
1.3 切換單元
切換單元對主備激勵器進行手動或自動切換。處于自動切換狀態(tài)時,切換器根據(jù)激勵器輸出信號和設定的自動切換電平值,隨時進行對比。激勵器輸出信號異態(tài)時,主備激勵器進行自動切換。處于手動狀態(tài)時,可以人工進行主備激勵器切換。
1.4 功放單元
DTMB數(shù)字電視發(fā)射機由功放單元、射頻分配器、功率合成器及吸收負載共同組成,其功放系統(tǒng)功放模塊具有較強的一致性,可以實現(xiàn)互換使用。同時,功放單元的監(jiān)控系統(tǒng)還能為設備的過載、過熱和駐波比過大等提供自我保護控制。DTMB數(shù)字電視發(fā)射機的功放系統(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)射機中的作用,是對主機和各組件進行集中性的控制管理,一般采用ARM為控制主板的芯片。發(fā)射機上安裝的一塊觸摸屏是實現(xiàn)人機交互功能的主要設備,負責發(fā)射機與PC機之間通信的是RS232/RS458/CAN總線接口(不同設備通信接口不一樣),PC機可以通過此接口,實現(xiàn)對發(fā)射機的設置和傳達控制指令。
1.6 電控單元、開關電源和冷卻系統(tǒng)
電源分配控制系統(tǒng)和交流接觸器,構成了數(shù)字電視發(fā)射機的電控單元。它與開關電源組成的開關電源控制板,共同構成了發(fā)射機的電源及風機測控子系統(tǒng)。發(fā)射機的冷卻系統(tǒng)采用的是強迫風冷散熱方式。
(1)可播放高清和標清節(jié)目,分辨率高,可支持所有顯示器。
(2)采用原創(chuàng)的時域同步正交頻分復用調制技術。TDS-OFDM通過時域和頻域混合處理,實現(xiàn)了快速碼字捕獲和穩(wěn)健的同步跟蹤,形成了與歐、日多載波技術不同的自主核心技術。
(3)基于PN序列擴頻技術的高保護同步傳輸技術。用其填充OFDM保護間隔,使系統(tǒng)的頻譜利用效率提高10%,并有20dB以上同步保護增益。便于可靠同步和信道估計,并可擴展用于基站識別和終端定位。
(4)快速信道估計技術。新的TDS-OFDM信道估計技術,通過正交相關和付立葉變換實現(xiàn)快速信道估計,提高了系統(tǒng)移動接收性能。
(5)前向糾錯編碼與相位映射相結合的糾錯技術。一種新的系統(tǒng)級聯(lián)糾錯內碼和最小歐氏距離最大化映射技術,使采用多載波技術的系統(tǒng)信噪比門限獲得10%以上的改善。
(6)與絕對時間同步的幀結構。傳輸協(xié)議設計了與絕對時間同步的復幀結構,方便自動喚醒功能設置,達到省電目的,支持便攜接收。與絕對時間同步機制有利于對單頻網(wǎng)同步發(fā)送信號的功能控制,使單頻網(wǎng)同步設備更容易實現(xiàn)。
國標DTMB以時域正交頻分復用(TDSOFDM)調制技術為核心,形成了自有知識產(chǎn)權體系,具有自己鮮明的技術特點。DTMB是數(shù)字電視信號領域國家戰(zhàn)略升級產(chǎn)業(yè),是國家惠民大工程。DTMB無線數(shù)字電視廣播與有線數(shù)字電視之間具有互補作用,DTMB的節(jié)目豐富,家用、移動數(shù)字電視統(tǒng)一標準,便于農(nóng)村、遠郊區(qū)等地區(qū)的固定接收。
[1]張晶.數(shù)字電視發(fā)射機的技術特點及發(fā)展現(xiàn)狀[J].硅谷,2011(02):37.
[2]姜文輝.無線數(shù)字電視發(fā)射機的技術特點及未來發(fā)展[J].信息通信,2013(09):263.
審稿人:嚴志剛 內蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺 正高級工程師
責任編輯:王學敏
TN83
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2096-0751(2017)03-0026-03
革 命 內蒙古新聞出版廣電局呼倫貝爾廣播發(fā)射中心臺 工程師