彩电塔地面无线数字电视发射机概述论文

2021-04-25 论文

　　随着广播电视事业的不断发展，模拟电视广播的播出质量越来越不能满足电视观众对电视图像的质量要求，数字电视技术给电视观众带来了福音。自2004年8月辽宁电视塔试播地面无线数字电视开始至今，电视塔发射地面无线数字电视广播已有十几年了。多年来，传输发射中心本着采用更先进的广播电视技术，推进地面无线数字电视发射业务的发展理念，其间经历了最初利用电视机房33频道的天馈线，在33频道没有播出的时间段，试播地面无线数字电视广播的阶段，取得了数字电视播出的第一手资料。目前，在已经开通的CH20、CH32、CH36、CH44、CH46和CH48等频道的数字电视发射系统中，分别采用了大连东芝和北京广播器材厂的1KW数字电视发射机。下面，以CH46所用1KW数字电视发射机为例，对其原理和功能等进行分析和介绍。

　　11KW数字电视发射机系统组成

　　数字发射机由激励器、功率放大器、功放电源、显示控制器、功分器、合成器以及电源开关板、冷却风机等组成。

　　2单元介绍

　　2.1激励器

　　数字激励器是由调制器、变频器和数字补偿器组成，调制器将输入的TS信号调制成国际制式的射频信号，非线性失真补偿功能可以改善功率放大器造成的IM劣化，是信噪比保持不变。失真补偿功能是采集发射机输出端信号反馈给补偿器，进行补偿达到稳定补偿的效果。

　　2.1.1激励器的功能

　　(1)采用频率合成方式，可以在470MHz~890MHz的UHF电视频道内进行输出选择。(2)内含失真补偿器，可以对非线性失真和线性失真进行自适应补偿。(3)具有把两个系统的TS输入信号进行自动切换的功能。

　　2.1.2特性

　　(1)全频道数字电视激励器，覆盖中国UHF频段所有频率。(2)采用非直线性预失真补偿器，确保良好的IM性能，当周围温度变化时性能不发生变化，保持稳定输出。(3)具备自动电平控制(ALC)功能，当输出功率发生变化时也能自动地将功率控制在额定范围，保持稳定的输出功率。(4)通过激励器面板的控制键修改激励器设定参数，参数可通过LCD确认。状态、记录报警可通过LCD查询，状态确认简单。

　　2.2功率放大器

　　本风冷功率放大器(以下简称PA)，是东芝在长期制造大功率模拟发射机的技术经验的基础上开发研制的，具有以前数字功率放大器全部优异性能，应用于小型数字发射机中。本PA可以在UHF指定的频道内将低电平信号放大到额定功率，继承和运用在模拟发射机成熟技术，具有优异性能和高可靠性。由于使用了高增益和高效率的LD-MOSFET，从而使功率放大阶段数量减少到三阶。此外，高增益特点可以实现只在末级放大器采用AB类放大类型。因此，失真的几率被降到最低。同时在功放内部使用内置微处理器监控PA内部运行情况，被监控的状态包括：FET工作电流、输出功率、线路电压。测量的模拟信号被转换成数字信号，然后以串行数据的'方式提供给外部(RS485接口)。同时还具有完善的自我保护功能，防止输出反射损害，防止温度过热，使用了高效风扇，提高了冷却效果。从而保障运行稳定性。

　　2.3功放电源

　　电源设备是开关式稳压电源，可接受三相AC220V并输出DC220V84A。出于减小体积、减轻重量以及提高能效的考虑，使用大约200KHz的开关频率，使用电源MOSFET作为开关元件。

　　2.4功分器和合成器

　　在电视发射机中，功率分配与功率合成技术得到了广泛的应用。在某些场合需要将一路高频信号的能量，分成两路放大器，均为模块化、积木式设计。利用功率合成器对这些功放模块的输出功率进行功率合成。或多路信号能量输出，均匀地互不影响地分配给多路负载，完成这一任务的器件叫功分器；也可反过来将多路信号能量合成一路输出，完成这一任务的器件称为合成器。功率分配器和功率合成器在发射机中都是重要的无源器件之一。功率分配的基本要求是输出功率按一定比例分配，各输出端之间要互相隔离，输入输出必须匹配；同时为了获得更大功率，通过合成网络将各放大器输出功率合成。数字电视发射机都采用多个功率利用多个功率放大电路同时对输入信号进行放大,然后设法将各个功放的输出信号相加,这样得到的总输出功率可以远远大于单个功放电路的输出功率，这就是功率合成技术。

　　2.5控制单元

　　控制单元用来控制和监视数字发射机的运行状态。该单元从其他单元获得模拟信号和其他信息，并能够通过彩色图形化界面显示发射机的运行状态。控制面板可在面板上进行控制，也可以通过外部接口实现遥控。发射机控制单元保存以下信息：状态、数据、与报警有关的情况等；另外具有日志功能。

　　2.6空冷系统特性

　　(1)风扇内置在发射机内部。不需要宽阔的放置空间。(2)低噪声、PA的冷却通过风扇进行。和风机相比噪声非常低。(3)风扇的交换简单。风扇小巧，交换非常简单，不需要特殊的工具。

　　3数字电视发射机的技术优势

　　数字电视发射机系统的作用是将输入的数字信号进行调制、放大以及进行功率的分配和合成等处理，最后变成射频信号输出至天馈线系统。采用数字电视发射机具有如下主要特点：(1)具有更大的覆盖范围、更优的覆盖效果跟模拟电视发射机不同，地面数字电视发射机覆盖所需的最小场强明显减小，在同一个信号覆盖区域内，地面数字电视发射机的发射功率比传统模拟发射机的发射功率要小很多。也就是说，在相同功率下，数字发射比模拟发射的抗干扰能力强，覆盖范围更大，并且信号覆盖效果和质量明显改善。因此，机房现有的发射频点功率均是1KW功率等级，节约能源。如扩大服务范围，通过采用单频网技术进行科学优化，有效扩大地面数字电视广播网络的覆盖，接收终端不会产生同频干扰现象。(2)节目容量增加、频谱使用率更高随着电视频道和节目的增多，高清电视的逐步普及，大大增加了信号传输发射的数据量，如果使用模拟电视发射机，在一个8MHz的带宽内只能传输1路电视信号，采用数字电视技术，一个频道可同时发射至少4—8套标准清晰度的电视节目，可以充分利用频率资源。减少频率污染。(3)数字电视发射机发射的信号质量高，传输稳定可靠模拟电视发射机发射的电视信号中无法滤除叠加的噪声，在长距离传播过程中，视频信号和音频信号的质量明显下降，而数字信号在发射传输过程中，可以避免像模拟信号在传输中产生的噪声积累、干扰和失真；由于信号在数字编码过程用使用了纠错编码技术，因此信号具有非常强的抗干扰能力；使信噪比保持不变，接收端的信号质量与发送端基本一样，无误码地恢复数字电视信号，只要发射的电磁波场强达到接收终端需要的标准，不受信号发射传输距离长短的限制。(4)数字电视发射机具有模拟发射机不可比拟的优势数字信号均采用大规模或超大规模集成电路进行处理，因而功耗低、设备体积小、重量轻、故障率低、维护方便、工作稳定可靠。(5)设备操作智能化数字设备具有灵活和实用的人机交互界面，使设备操作和维护更为简单。

　　参考文献

　　[1]李广顺,李肖群,李伟.辽宁广播数字传输系统概述[J].电大理工,2014(2):11-13.

　　[2]李广顺.固态发射机功率的分配与合成[J].电大理工,2012(3):9-10.

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