黃岳華

（珠海廣播電視發(fā)射臺，廣東 珠海 519000）

0 引 言

在珠海廣播電視發(fā)射臺已被淘汰停用的模擬電視發(fā)射機當中，有多臺發(fā)射機的使用年限較少，而且工作狀態(tài)仍很穩(wěn)定。生產廠家進行設計時，具有前瞻性地在發(fā)射機各系統(tǒng)不同程度地預留了數字化升級改造的空間。本文結合模擬電視發(fā)射機數字化升級改造項目，對數字化改造過程中的信號設置、線性及非線性調校、功率校正等問題進行逐一闡述。

電視節(jié)目播控中心將各數字電視節(jié)目信號根據所采用的廣播發(fā)射標準進行綜合編碼，編碼后的ASI節(jié)目流信號被傳送到發(fā)射機數字激勵器輸入端[1]。信號處理和放大過程如圖1所示。

圖1 地面數字電視發(fā)射系統(tǒng)

1 模擬發(fā)射機數字化中的主要問題

全固態(tài)模擬電視發(fā)射機主要由主控單元、配電控制單元、冷卻系統(tǒng)、激勵器、功率放大器以及無源組件（功率分配器、功率合成器、陷波式帶通濾波器）等組成。信號處理電路包括音頻和視頻中頻調制器、DG/DP校正、群時延校正、互調校正、上變頻調制、本振頻率鎖相控制以及末級功率放大等電路[2-3]。下面結合數字電視傳輸發(fā)射的特點對模擬電視發(fā)射機各組成部分數字化升級的可行性進行剖析。

1.1 管理系統(tǒng)的兼容性

最新一代模擬發(fā)射機的監(jiān)測控制系統(tǒng)從最初的人機對話模式，只能提供狀態(tài)數據查詢和故障信息顯示，到后來通過升級更新軟、硬件，增加信息處理模塊，提供兼容的對外通信端口，基本實現遠程/本地“遙測、遙控”操作功能。通過升級監(jiān)控系統(tǒng)管理軟件，完善數據總線的管理功能，增加智能化的管理模式，支持發(fā)射機多種工作模式轉換，整機管理系統(tǒng)則基本適應數字電視多制式標準管理的要求[4]。

1.2 激勵器的兼容性

激勵器改造是數字化升級的重中之重?，F場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）編碼調制器在更多環(huán)節(jié)上為激勵器模擬信號的數字化處理提供了理想平臺，模擬激勵器在此基礎上再引入A/D模數輸入轉換通道后，模擬信號可編碼成基帶形式，使微分增益和微分相位失真（DG/DP）、群時延、互調校正等均可以數碼形式處理[5]。生產廠商若在設計上具有前瞻性地提前預置數字信號處理的專用電路，如實時自適應校正電路、信道編碼系統(tǒng)等，則升級后即為校完整的數字激勵器系統(tǒng)。

1.3 電源模塊的獨立性

全固態(tài)模擬發(fā)射機的工作電源已實現低壓化、模塊化，各環(huán)節(jié)的電源管理越來越獨立。智能化的管理系統(tǒng)將電源狀態(tài)參數、報警信息、保護控制信息、功率控制信息通過通用的通信端口，經數據總線上傳至整機控制系統(tǒng)，方便遠程/本地模式下對模塊遙控、遙測電源工作及數據[6]。為功率放大模塊提供一對一的服務模式，也正符合數字電視發(fā)射機數字化所需條件。

1.4 功率輸出通道的差異

模擬電視信號頻譜具有帶外離散性，發(fā)射覆蓋時，輻射能量主要集中在音、視頻載波和色副載波三個主要點上，而數字電視信號的發(fā)射頻譜是連續(xù)的，輻射能量是均衡的。原模擬發(fā)射使用的殘留邊帶陷波式輸出濾波器不能留用，輸出濾波器需更換為橢圓函數帶通濾波器并按發(fā)射頻率進行調試，鄰頻道功率比（ACPR）性能達標方能使用，此為發(fā)射機輸出部分數字化改造的重點。

2 哈里斯UAX電視發(fā)射機的功能與優(yōu)點

發(fā)射機主要由低功率單元LPU（包含激勵器、系統(tǒng)控制和基本放大器）及末級功率放大器組兩大部分構成。發(fā)射機激勵器可以工作在數字或模擬模式，具有多路數字信號輸入選擇和多路模數轉換電路輸入選擇。在數字模式下，采用FPGA編碼調制系統(tǒng)對數字信號進行編碼、校正、調制等處理，提前并獨立預置了數字線性與非線性預校正實時自適應校正（RTAC）電路。通過調制軟件升級，并從數字端口輸入節(jié)目數字信號，即可升級為完整的數字激勵器。功率放大模塊使用了具有LDMOS工藝技術的RF功率放大晶體管MRF6VP3450H，該功率放大管增益高，具有高瞬時峰值功率和較平滑的放大特性曲線，放大多載波數字射頻信號時失真較小。電源管理方面，應用power smart技術對電源系統(tǒng)進行智能化管理，改善了放大電路的功耗，提高了電源系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

3 發(fā)射機數字化升級改造

數字化升級工作主要包括硬件和軟件兩方面的改造。下面以DS44單頻網的改造為例進行分析。

3.1 硬件方面的改造

風冷系統(tǒng)為全固態(tài)設計，已經分散到各環(huán)節(jié)進行獨立管理和工作，因而可以全部留用。激勵器、功放箱等硬件基于哈里斯發(fā)射機在信號處理、放大器特性等方面的兼容性也無需變動，只需增加多節(jié)目信號源切換中心輸出到所改造發(fā)射機的ASI輸入信號連線，更換輸出濾波器，增加RTAC射頻取樣點，調整正反向功率耦合比。其中，對于帶通式輸出濾波器，要求廠家按DS44頻道地面數字電視單頻網技術指標提前調校完成并現場安裝。 DS44為單頻網發(fā)射廣播，需配備接入GPS同步信號（10 MHz、1 pps信號）?？稍诎l(fā)射機端口接入或在多節(jié)目信道編碼中心加入。下面重點介紹軟件改造方面的工作。

3.2 軟件升級

通過LPU前部RJ-45以太網接口將計算機連接到發(fā)射機，登錄原模擬發(fā)射機主頁并導入升級軟件。軟件升級后，在新的管理界面進行相關的設置。主界面選軟鍵“Service”進入并進行發(fā)射頻道名稱、發(fā)射機類型、系統(tǒng)時間、功率輸出管理等設置，包括設置標稱功率（Nominal Power Output）、額定功率（Max Fwd Power）以及正向功率閥值（Fwd Pwr Thrshld）（輸出功率低于此值時系統(tǒng)認為欠功率，功率顯示條為黃色）等。

3.3 DTMB及RTAC設置

主界面軟鍵“Exciter”→“DTMB Modulator”進行輸入選擇（主輸入為ASI1）、發(fā)射網絡選擇（選單頻網SFN）以及DTMB調制參數選擇等設置。按照中央地面數字電視節(jié)目提供的信道編碼模式對輸出帶寬、載波類型（選Multi即為選擇COFDM多載波調制）、保護間隔（Guard Interval）、子載波調制方式（Constellation）、LDPC Rate、時間交織器（Time interleaver）等主要參數進行設置，同時Bit rate Adaptation選Disable，因為單頻網時需禁用，其他參數按相關要求進行設置。另外，在RTAC設置界面中（軟鍵綠色高亮即為選中），Linear（線性）選Stored（存儲），Nonlinear（非線性）選Adapt（自適應）。著重說明一下RTAC Setup，Linear選Stored而Nonlinear選Adapt是針對發(fā)射機需要長期工作，線性校正選擇Stored的優(yōu)點在于能夠提高處理器工作效率，避免長期處于校正運算狀態(tài)，耗費系統(tǒng)資源。保存校正設置的步驟為：保證發(fā)射機在100%功率上正常工作，線性及非線性校正器處于自適應狀態(tài)，經過短時間工作后，顯示一次或多次校正成功，按Hold鍵使自適應過程處于穩(wěn)定，然后選Save鍵儲存狀態(tài)數據，供“stored”模式調用。線性校正是調用儲存數據模式，界面中不顯示校正成功次數，而非線性是實時校正，故顯示校正成功次數。

3.4 功率校正

最后一項重要工作是輸出功率校正。校正的意義首先是模擬與數字輸出功率的定義不同，模擬電視輸出功率定義是同步頂功率，而數字電視是平均功率；其次是因為某些放大模塊需調整放大器靜態(tài)偏置，選擇線性放大區(qū)域以適應數字射頻放大對線性的要求。更重要的一點是，數字電視發(fā)射機控制系統(tǒng)需要末級放大器在不同功率點的多個工作狀態(tài)參數作為參考基準保存，來管理和隨時調整末級放大器的工作。具體方法是：發(fā)射機連接標準負載，配備功率計顯示功率（平均功率值），調節(jié)功率，由0到額定值之間選擇多個功率點，觀察發(fā)射機與功率計顯示的功率數值，調整系統(tǒng)校正電路使兩者相符。

至此，數字化升級工作全部完成，經測試，各指標均合乎要求，其中主要技術指標帶肩比≤-36 dB。

5 結 語

在進入數字時代的廣播電視發(fā)射業(yè)務中，對節(jié)目內容的各種復用、解碼，多種形式的安全播出監(jiān)控，均需投入大量資金、設備，經費缺口極大，由此更突出了數字化升級改造的重要性。通過本升級項目的介紹，期望相關人員對地面數字電視發(fā)射系統(tǒng)能夠更加了解，對數字化升級技術理解更加透徹，能夠在節(jié)省資源、充分利用國有資產方面成就更突出。