革命

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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。

1 DTMB數(shù)字電視發(fā)射機結構分析

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。

2 DTMB地面數(shù)字電視發(fā)射機的特點

（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)。

結束語

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

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