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        地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)介紹及調(diào)試

        2018-03-22 15:47:43樊菊萍
        山西電子技術(shù) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射機射頻衛(wèi)星

        樊菊萍

        (山西廣播電視無線管理中心,山西 太原 030012)

        根據(jù)2012年2月14日全國廣播影視科技會議發(fā)布的《地面數(shù)字電視發(fā)展規(guī)劃》意見稿《地面數(shù)字發(fā)展規(guī)劃》要求:“到2020年,地面數(shù)字電視綜合覆蓋率基本達到現(xiàn)有模擬電視覆蓋水平,全國地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng)基本建成,地面數(shù)字電視接收機全面普及,地面電視公共服務(wù)水平得到較大提升,地面電視實現(xiàn)由模擬到數(shù)字的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型,地面模擬電視信號停止播出”,地面電視將全面跨入數(shù)字時代!

        數(shù)字電視技術(shù)主要分為地面數(shù)字電視、衛(wèi)星數(shù)字電視(DVB-S;DVB-S2)和有線數(shù)字電視(DVB-C;DVB-C2)三種。

        地面數(shù)字電視廣播標準:

        1) 美國 是ATSC、ATSC-H/M 標準

        2) 歐洲 是DVB-T/H、DVB-T2 標準

        3) 中國采用的是DTMB-A、 DTMB標準

        4) 日本采用的是 ISDB-T 標準

        地面數(shù)字多媒體廣播有T-DMB、CMMB、 DAB三種形式。

        1 地面數(shù)字電視的技術(shù)特點

        1) 支持單頻網(wǎng)組網(wǎng)工作,可以有效擴大覆蓋面積。

        2) 在一個模擬電視頻道內(nèi)可以傳送多套電視廣播節(jié)目,以64QAM調(diào)制為例,單位頻譜利用率可達6bt/Hz ,有效的提高了頻譜利用率。

        3) 為了達到便攜接收、固定接收和高速移動接收的目的,提高抗多普勒頻移、抗多徑干擾的能力,采用了先進的前向糾錯(FEC)技術(shù)。

        4) 為了實現(xiàn)鄰頻發(fā)射,數(shù)字地面電視可以在現(xiàn)有的頻率范圍內(nèi)得到實現(xiàn)。

        2 地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)

        地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)由信源部分、傳輸部分、發(fā)射部分、發(fā)射輔助設(shè)備等組成。

        1) 地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的信源部分包括:衛(wèi)星接收系統(tǒng)、編碼器、復(fù)用器、單頻網(wǎng)適配器、同步基準、傳輸適配器、條件接收系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng),也就是數(shù)字電視前端,大部分是利用衛(wèi)星接收機(IRD)接收來自衛(wèi)星或/和DSNG的節(jié)目信號(A/V或TS),按照一定的編碼標準進行編碼或轉(zhuǎn)碼后,形成符合標準的TS流,但是適配器和接收機必須符合地面數(shù)字電視標準。

        ◆ 衛(wèi)星/微波/光纜接收系統(tǒng):直接接收衛(wèi)星/微波/光纜上的數(shù)字電視信號,作為地面數(shù)字電視的信號源。

        ◆ 編碼器:將自辦的、或其他模擬電視信號、電視伴音信號按MPEG-2(或者MPEG-4、H.264、AVS)編碼標準壓縮編碼成為符合DVB/ASI格式的TS流;

        ◆ 復(fù)用器:將多個單一TS流復(fù)用為一個多節(jié)目的TS流,統(tǒng)計復(fù)用器可以在動態(tài)情況下完成復(fù)用;

        ◆ 其他輔助設(shè)備:條件接收系統(tǒng);用戶管理系統(tǒng);單頻網(wǎng)適配器;同步基準;傳輸適配器;

        2) 光纖傳輸系統(tǒng)(SDH網(wǎng)絡(luò))、數(shù)字微波系統(tǒng)、衛(wèi)星系統(tǒng)及TS流接收、傳輸適配器組成發(fā)射機的傳輸部分。

        數(shù)字電視信號(TS流)的傳輸方式主要有三種:1) 衛(wèi)星傳輸;2) 數(shù)字微波傳輸;3) 光網(wǎng)絡(luò)傳輸。

        傳輸方式不同,網(wǎng)絡(luò)適配器所使用的接口也不同。

        衛(wèi)星傳輸是地面數(shù)字電視信號的主要來源,最近幾年衛(wèi)星信號源已經(jīng)被廣泛采用,各個發(fā)射臺利用衛(wèi)星信號源作為主要節(jié)目來源,進行地面數(shù)字電視覆蓋。

        微波/光纜傳輸是通過建立微波、光纜傳輸鏈路,將前端打包好的數(shù)字電視節(jié)目源傳輸至各發(fā)射點;微波、光纜傳輸?shù)膬?yōu)點是可傳送容量大,可實現(xiàn)雙向傳輸,節(jié)目交換,這點是衛(wèi)星傳輸不能比的。

        3) 發(fā)射部分由數(shù)字發(fā)射機、發(fā)射鐵塔、天饋系統(tǒng)、配電系統(tǒng)及補點器組成 。

        發(fā)射機是將經(jīng)由電視臺或者節(jié)目制作中心通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送來的MPTS信號,按照我國地面數(shù)字電視傳輸標準規(guī)定,在激勵器中,完成信道編碼與調(diào)制;接著對數(shù)字基帶信號進行預(yù)失真校正處理;經(jīng)D/A變換后,從模擬基帶信號直接上變頻到所需的發(fā)射頻率。激勵器輸出的RF小信號,并未達到功率要求,還需經(jīng)末級功率放大器放大到額定輸出功率后,通過發(fā)射天線發(fā)射,最后到達用戶處,供用戶接收。

        在多部發(fā)射機共用一副發(fā)射天線時,需要在發(fā)射機和天饋線之間增加多頻道合成器(多工器),我臺兩部數(shù)字發(fā)射機即使用多工器共用一部天線發(fā)射。

        補點器起到補充覆蓋的作用。地面數(shù)字電視信號受地形地貌的影響,在覆蓋區(qū)域內(nèi)會存在陰影區(qū);采用同頻轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備,定向補充覆蓋,來彌補覆蓋不到的區(qū)域。

        4) 發(fā)射輔助設(shè)備包括發(fā)電機、穩(wěn)壓器及機房監(jiān)控系統(tǒng)等。

        3 地面電視可以最大限度的滿足本地用戶的需求

        2012年2月14日全國廣播影視科技會議發(fā)布的《地面數(shù)字電視發(fā)展規(guī)劃》意見稿中指出:“在直播衛(wèi)星戶戶通的服務(wù)地區(qū),可以在頻率資源允許的情況下,發(fā)展地面數(shù)字電視覆蓋網(wǎng),并利用地面數(shù)字電視優(yōu)先播出本地電視節(jié)目,不斷豐富當?shù)貜V播電視基本公共服務(wù)的形式和內(nèi)容”

        4 DUT-8313(1 kW)地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機原理

        我臺是2017年中央無線覆蓋工程-數(shù)字地面電視的補點單位,中央覆蓋工程為我臺配備了兩部數(shù)字電視發(fā)射機,分別發(fā)射30頻道和32頻道,頻率分別為650 MHz和666 MHz。DUT-8313(1 kW)地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機是成都德芯數(shù)字科技股份有限公司最新一代高效率地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機。支持單頻網(wǎng)和多頻網(wǎng)組網(wǎng)方式;支持單載波和多載波模式;提供 470 MHz~ 566 MHz、 606 MHz~806 MHz 帶寬;采用高增益、高線性、 LDMOS 進口功放模塊;并且具有AGC功能,保持設(shè)備恒定功率輸出,保證了產(chǎn)品的穩(wěn)定可靠和優(yōu)越性能。DUT-8313(1kW)地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機符合國家和行業(yè)標準規(guī)定的技術(shù)規(guī)格和參數(shù)要求。

        4.1 特點

        ◆ 完全符合國家標準 GB/T 28435-2012。

        ◆ 發(fā)射機的射頻輸出頻譜完全符合 GB20600-2006 頻譜模板要求。

        ◆ 為了提升發(fā)射機的發(fā)射功率,采用低功耗超線性設(shè)計,有效的降低了非線性失真。

        ◆ 為了保障產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性,設(shè)計了大環(huán)路 AGC 功能,保持功率恒定輸出。

        ◆ 支持 LED 燈及觸摸液晶顯示屏指示主要報警和監(jiān)控信號。

        ◆ 為了適應(yīng)不同的工作環(huán)境,配備高效率功放開關(guān)電源,輸入電壓范圍寬。

        ◆ 開關(guān)電源并聯(lián)均流輸出,保證了設(shè)備穩(wěn)定性。

        ◆ 發(fā)射機具備自我保護、故障自我診斷功能來降低故障率。

        ◆ 具有多重防雷措施和完善的保護裝置來保障發(fā)射機安全工作。

        ◆ 發(fā)射機具備遙控遙測接口,以方便進行監(jiān)測(遠程/本地)發(fā)射機工作狀態(tài)。

        ◆ 對發(fā)射機工作狀態(tài)有實時監(jiān)控和報警功能。

        ◆ 智能化全數(shù)字面板控制,操作簡單、方便。

        ◆ 采用先進的風(fēng)機強迫制冷設(shè)計方案。

        ◆ 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來的安裝維修方便,結(jié)構(gòu)外形美觀,大方。

        4.2 原理簡介

        DUT-8313(1kW) 地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機由主、備兩個激勵器(選配);主、備前級推動單元(選配);三路功率分配器、三路功率合成器、3個400W功率放大器、輸出濾波器、供電電源組、防雷保護、顯示屏監(jiān)控單元和散熱系統(tǒng)等組成。

        數(shù)字電視廣播激勵器將通過傳輸網(wǎng)絡(luò)輸入的傳輸碼流(TS流)經(jīng)過信道編碼與調(diào)制單元(滿足國標GB20600-2006中規(guī)定的內(nèi)容)處理后,輸出的數(shù)字IQ信號送入D/A(AD9789)進行D/A變換,并將D/A轉(zhuǎn)換信號送入上變頻處理單元轉(zhuǎn)換成射頻信號,進入可變增益放大器(ADL5330ACPZ)進行功率控制和開機輸出功率緩釋放,最后進行模擬濾波及射頻開關(guān)機保護,輸出射頻信號。輸出的射頻信號送入自動增益控制(AGC) ,經(jīng)過AGC單元控制,和前級推動單元放大輸出,又經(jīng)過射頻切換選擇主備推動后,進入每一路功率分配器分別推動3個400 W功率放大器放大后,再經(jīng)過3路功率合成器完成整機功率合成,進入輸出濾波器,最后通過天饋系統(tǒng)實現(xiàn)射頻信號的無線發(fā)射,完成信號覆蓋。

        5 發(fā)射機調(diào)試

        5.1 主路(前級推動單元(主) )調(diào)試

        1) MGC狀態(tài),輸出功率600~700 W試運行:按“鎖定”鍵3秒解鎖后,確認前級推動單元主工作于MGC狀態(tài)(MGC燈亮,如果工作于AGC狀態(tài),應(yīng)按AGC/MGC鍵,使之指示到MGC狀態(tài)),在“射頻輸入衰減”菜單(如果未在“射頻輸入衰減”菜單,可按“選擇”切換到該菜單),原始值為31 dB,按“前級功放”鍵開啟功放輸出,再按▼(下)鍵,RF衰減值減小,隨著該值減小發(fā)射機功率開始增加,當總輸出功率600~700 W時停止,此時檢查發(fā)射機各功放輸出、合成器、濾波器和天饋連接處溫度應(yīng)正常(略高于環(huán)境溫度),運行約30分鐘各接頭溫度、駐波、電壓電流應(yīng)正常,否則應(yīng)及時關(guān)機排除發(fā)熱原因。

        2) MGC狀態(tài),輸出功率900~1 000 W試運行:繼續(xù)減小“射頻輸入衰減”值,當前級推動單元指示功率“正常”,觸模屏顯示整機功率900~1 000 W停止,觀察約1小時,功放輸出各連接處略有溫升且均勻為正常。這時檢查前級激勵器的液晶顯示屏顯示設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常;

        3) 切換至正常工作狀態(tài):觀察發(fā)射機工作正常后,解鎖后按AGC/MGC鍵,使發(fā)射機工作于AGC狀態(tài),現(xiàn)在發(fā)射機即工作于出廠設(shè)置的最佳工作狀態(tài),整機功率指示約為1 000 W。

        5.2 備份(前級推動單元(備))調(diào)試

        1) 通過操作監(jiān)控單元液晶觸模屏,點擊“射頻切換器”進入下級菜單,將工作狀態(tài)切換到備用激勵器和備用前級推動單元;

        2) 調(diào)試備前級推動單元:其調(diào)試方法和主前級推動單元相同,只是不需要在小功率狀態(tài)試運行,直接在MGC狀態(tài)調(diào)試發(fā)射機整機功率到900~1 000 W,然后切換到AGC即可。但是注意最后調(diào)試完成后再將發(fā)射機切換到主激勵器/推動單元工作狀態(tài)。同時設(shè)置為激勵器/推動單元自動選擇狀態(tài)。

        6 結(jié)束語

        現(xiàn)在,DUT-8313(1 kW)地面數(shù)字電視發(fā)射機在我臺已經(jīng)運行一年多了,它優(yōu)越的性能、工作的穩(wěn)定可靠、界面的清晰可見以及它支持 LED 燈及觸摸液晶顯示屏指示監(jiān)控信號和主要報警,以達到對發(fā)射機工作狀態(tài)的實時監(jiān)控和報警功能為我們的安全播出提供了保障。目前,廣播電視數(shù)字傳播形式是我國電視信息化的最佳途徑,地面數(shù)字化廣播的發(fā)展為我國的模擬向數(shù)字化創(chuàng)造了條件,促進了我國數(shù)字技術(shù)信息大發(fā)展。

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