探析當前我國數字電視廣播的發(fā)射技術(shù)

　　【論文關(guān)鍵詞】廣播技術(shù)　現狀　發(fā)射技術(shù)

　　【論文摘要】隨著(zhù)我國不斷發(fā)展，數字移動(dòng)電視廣播已經(jīng)全面展開(kāi)，發(fā)射技術(shù)也隨著(zhù)數字電視廣播的發(fā)展而迅速發(fā)展。本文主要針對移動(dòng)數字電視廣播的發(fā)射技術(shù)進(jìn)行探討，對數字電視發(fā)射技術(shù)的現狀、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。
　　
　　0.概述
　　數字電視廣播技術(shù)是最近十幾年發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)。目前已經(jīng)成為包括我國在內的全球信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。這一技術(shù)的發(fā)展，引發(fā)了廣播電視業(yè)界的一場(chǎng)技術(shù)革命。廣播電視從黑白電視、彩色電視時(shí)代，已經(jīng)正進(jìn)入數字化時(shí)代。
　　我國數字電視發(fā)射機的研制開(kāi)始于1996年。在國家數字高清晰度電視研究開(kāi)發(fā)協(xié)調領(lǐng)導小組的領(lǐng)導下，我國HDTV功能樣機系統研究開(kāi)發(fā)工程正式啟動(dòng)。
　　2000年6月開(kāi)始，根據數字電視專(zhuān)項任務(wù)，國家計委決定在北京、深圳、 上海建立數字電視實(shí)驗區，依托廣電總局標準所和信息部三所建設數字電視系統測試實(shí)驗室、用戶(hù)端產(chǎn)品測試實(shí)驗室，即“三臺二室”，為制定我國的數字電視標準、推進(jìn)數字電視產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供開(kāi)放式的實(shí)驗基地。2001年3月，國家計委正式批準了北京數字電視實(shí)驗區的可行性報告，項目進(jìn)入實(shí)施階段。2002年根據具體情況決定是否使用2KW數字電視發(fā)射機。北京市數字電視實(shí)驗區于2001年6月開(kāi)始進(jìn)行國內自行研制開(kāi)發(fā)的各種數字電視地面廣播傳輸方案的試驗，并根據數字電視標準化專(zhuān)家委員會(huì )和測試組制定的測試方案，對各種報送方案進(jìn)行全面測試。為制定我國的數字電視地面廣播傳輸標準，提供科學(xué)依據。
　　1.數字移動(dòng)電視發(fā)射機的技術(shù)特點(diǎn)
　　早期的數字電視發(fā)射機是用外接COFDM 或8-VSB 激勵器簡(jiǎn)單取代模擬Vision/Sound 激勵器，用射頻波段濾波器取代射頻輸出濾波器和Vision/Sound雙工器。 但是近來(lái)， 一些大的電視發(fā)射機制造商卻以全新的理念和技術(shù)來(lái)設計生產(chǎn)新一代數字電視發(fā)射機， 縱觀(guān)主要有以下特點(diǎn)：
　　1.1數字自適應預校正技術(shù)（DAP 或RTAC）
　　數字自適應預校正技術(shù)已經(jīng)在美國和歐洲的制造商生產(chǎn)的數字電視發(fā)射機上應用。數字自適應于校正技術(shù)是指在不需人工干預的情況下在剛剛啟動(dòng)發(fā)射機的幾分鐘內將發(fā)射機的性能調到最佳狀態(tài)，而且，這個(gè)系統還能夠監測和自動(dòng)校正來(lái)自于發(fā)射機的老化、溫度和發(fā)射機自身失效等波動(dòng)的調整，這樣能夠保證發(fā)射出去的信號始終處于高指標的狀態(tài)，使維護變得非常簡(jiǎn)單。
　　1.2功放中廣泛應用大功率LDMOS晶體管
　　LDMOS（Lateral Diffused MetaOx-ide Semiconductor）即：橫向擴散金屬氧化物半導體。起初，LDMOS 技術(shù)是為900MHz 蜂窩電話(huà)技術(shù)開(kāi)發(fā)的，蜂窩的不斷增長(cháng)保證了LDMOS 晶體管的應用，也使得LDMOS 的技術(shù)不斷成熟，不斷降低，因此今后在多數情況下它將取代雙極型晶體管技術(shù)。
　　1.3 N+1系統使擁有多臺發(fā)射機的臺站更經(jīng)濟
　　N+1 是指用1 部發(fā)射機給多部（N部）做備份。本來(lái)固態(tài)發(fā)射機是用像放大器、電源等較不穩定設備冗余累積起來(lái)的，模塊化的激勵器又一般采用雙激勵器自動(dòng)倒換的形式，設備運行的可靠性明顯提高。在通常情況下，也不用像電子管、速調管發(fā)射機那樣進(jìn)行備份。因為全固態(tài)的數字電視發(fā)射機所應用的積木化的功放和并行運行的電源等都足以實(shí)現N+1 系統，而且大多支持熱插拔。
　　1.4冷卻系統采用風(fēng)、液冷供選擇的方式
　　為了滿(mǎn)足不同客戶(hù)對冷卻系統的需求，發(fā)射機生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)了風(fēng)冷和液冷系統，在客戶(hù)購機訂貨時(shí)可供用戶(hù)選擇適合自己的冷卻方式，改變了過(guò)去固態(tài)機中只有風(fēng)冷的單一方式。如THALES公司推出的VHF OPTIMUM和UHF ULTIMATE系列發(fā)射機就已采用此種技術(shù)。
　　1.5無(wú)線(xiàn)連接、GUI 界面、故障自我診斷和遠程遙控
　　在新設計的數字電視發(fā)射機中，功率放大器、電源和RF合成器省去電纜而采用插、 拔的方式直接連接在一起。 這樣使整機結構更加緊湊、 維護更加方便。 微處理器的應用，能夠監控發(fā)射機的狀態(tài)和提供每個(gè)組件的有用信息。LCD的應用提供了直觀(guān)友好的圖形用戶(hù)接口（GUI）使得用戶(hù)操作更加容易，用戶(hù)可以很直觀(guān)的察看設備的運行狀態(tài)。先進(jìn)的故障自我診斷系統和DAP技術(shù)使得用戶(hù)容易查找故障部位，加快設備的維護、 維修進(jìn)度。 遠程遙控功能使得用戶(hù)可通過(guò)因特網(wǎng)對設備進(jìn)行監控。
　　2.數字移動(dòng)電視發(fā)射機的主要部件及關(guān)鍵技術(shù)
　　數字電視發(fā)射機技術(shù)發(fā)展迅速，發(fā)射機的主要部件及關(guān)鍵技術(shù)主要包括如下：
　　2.1激勵器
　　數字自適應預校正技術(shù)。對于數字發(fā)射機來(lái)說(shuō)，性勵器主要包括音視頻處理、調制、本振、變頻和RF 小功率放大器，它是電視發(fā)射機的核心，決定了整機的性能和質(zhì)量，其中的校正電路、調制器和濾波器是關(guān)鍵。其主要技術(shù)指標如下：
　　2.1.1激勵器主要用于音、視頻編碼和數字預校正，發(fā)射機的絕大部分技術(shù)指標由激勵器決定。
　　2.1.2對于DVB-T 系統：視頻信號采用MPEG-2 壓縮編碼；音頻信號采用MPEG-2 Layerê第二層音頻編碼，也稱(chēng)MUSICAM，該音頻的編碼壓縮系統利用了聲音的低音頻譜掩蔽效應，對人耳不敏感的頻率進(jìn)行了低碼率編碼。
　　2.1.3對于A(yíng)TSC 系統：信源編碼中的視頻采用MPEG-2 標準；音頻采用杜比AC-3 環(huán)繞立體聲編碼。能優(yōu)良的中頻非線(xiàn)性預校正電路將極大地改善采用AB 類(lèi)功放的發(fā)射機性能， 提高發(fā)射機效率， 目前大多采用前饋校正、折線(xiàn)校正、自適應校正技術(shù)。數字自適應預校正技術(shù)已經(jīng)應用在美、歐制造商生產(chǎn)的數字發(fā)射機上，歐洲稱(chēng)之為數字自適應預校正技術(shù)，美國稱(chēng)之為自動(dòng)數字校正技術(shù)。數字自適應校正是指在不需要人工干預的情況下，在剛啟動(dòng)發(fā)射機的幾分鐘內將發(fā)射機的性能調到最佳狀態(tài)， 而且系統能進(jìn)行發(fā)射機的老化、 自身失效等波動(dòng)的監測和自動(dòng)調整，以保證發(fā)射機發(fā)出去的信號始終處于高指標狀態(tài)。
　　2.2功率放大器
　　功率放大器決定了發(fā)射機的功率輸出能力，是發(fā)射機中最高的部分。由于地面信道的復雜性，多徑傳輸容易產(chǎn)生回聲，移動(dòng)接收容易產(chǎn)生多譜勒頻率漂移，所以發(fā)射機應該具有好的線(xiàn)性、足夠高的頻率精度、頻率穩定度和較低的相位噪聲，才能保證較低的誤碼率和較高的信噪比，才能滿(mǎn)足地面數字電視的要求。其主要技術(shù)指標包括：
　　2.2.1功放模塊內包括輸入電平監測、前置級、 推動(dòng)級和放大輸出級。 末級放大器中由威爾可森濾波器組成功率合成器。功放電源在功放模塊內，智能化控制系統可保證良好的工作電平，防止電源故障發(fā)生。
　　2.2.2功率放大器使用LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體)技術(shù)，效率高、線(xiàn)性好。與雙極型晶體管 5～7dB 的增益相比，LDMOS 管的增益更高，可達14dB以上。采用LDMOS 管的PA 模塊的增益可達60dB 左右，這表明對于相同的輸出功率需要的器件較少，從而提高了功放的可靠性。LDMOS 能經(jīng)受高于雙極型晶體管3 倍的駐波比，能在較高的反射功率下工作而不破壞LDMOS 設備。LDMOS 有較高的瞬時(shí)峰值功率，能承受輸入的過(guò)激勵信號。LDMOS 增益曲線(xiàn)較平滑，并且允許多載波數字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個(gè)低且無(wú)變化的互調電平飽和區，不像雙極型晶體管那樣互調電平高且隨功率電平的增加而變化，這種主要特性允許LDMOS 管用于高于雙極型晶體管二倍功率的電路，且線(xiàn)性較好。LDMOS具有較好的溫度特性， 其溫度系數是負的， 因此可以防止熱耗散的影響。
　　2.2.3功放模塊的頻率范圍寬。PA模塊頻率范圍為470～860MHz，對DVB-T 和ATSC 都適用。由于VHF 頻率偏低，脈沖噪波嚴重，對COFDM 系統不利，故DVB-T 頻段放在550～750MHz 上。
　　2.3冷卻系統
　　為了滿(mǎn)足不同客戶(hù)冷卻系統的需求，發(fā)射機生產(chǎn)廠(chǎng)商雖然開(kāi)發(fā)了風(fēng)冷或液冷系統，供用戶(hù)選擇適合自己的冷卻方式，但最好為液冷系統。主要是由于：
　　2.3.1由于空氣質(zhì)量較差，風(fēng)冷系統過(guò)濾中（下轉第177頁(yè)）（上接第374頁(yè)）容易沉積灰塵， 日常維護量大。 采用液冷系統減少了對冷卻系統的維護量，冷卻液封閉循環(huán)，只需定期清洗系統中的濾網(wǎng)。
　　2.3.2降低了發(fā)射機的運行噪聲。
　　2.3.3改善了發(fā)射機機房的。
　　2.3.4冷卻液無(wú)論是采用乙二醇加水還是采用防凍液， 其傳導效率都遠大于風(fēng)， 冷卻系統的進(jìn)水溫度與出水溫度僅相差幾度左右，發(fā)射機產(chǎn)生的熱量被及時(shí)吸收釋放。
　　2.4電源
　　電源分為激勵器用電源和功放用電源。激勵器用電源一般含在激勵器機箱內。功放用電源應該具有共用性，從模擬電視發(fā)射機向數字電視發(fā)射機過(guò)渡時(shí)，功放電源不用改變。
　　2.5監控
　　發(fā)射機監控系統是發(fā)射機長(cháng)期穩定工作的保證。它包括對發(fā)射機各部分工作狀態(tài)和信號流程以至于主要性能指標的測量，對開(kāi)關(guān)機和主要故障處理的控制，對輸出功率電平的自動(dòng)控制等。監控系統由傳感器、接口電路、微處理器和PC 機及相關(guān)軟件構成。
　　在新設計的數字電視發(fā)射機中，功率放大器、電源和RF合成器省去電纜而用插拔的方式直接連接在一起，使整機結構更加緊湊，維護更加方便。微處理器的應用，能夠監控發(fā)射機的狀態(tài)和提供每個(gè)組件的有用信息。先進(jìn)的故障自我診斷系統使用戶(hù)容易查找故障部位， 降低維修難度。 遠程遙控功能便于用戶(hù)通過(guò)Internet對設備進(jìn)行監控、打印、保管、存檔。
　　3.結束語(yǔ)
　　數字電視是人們談?wù)撟疃嗟臒狒[話(huà)題之一。移動(dòng)數字電視的大規模商用, 充分顯示出這一技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)成熟, 更顯示出了運營(yíng)商對這一技術(shù)所帶來(lái)的巨大商機的認可。在未來(lái),無(wú)線(xiàn)數字發(fā)射技術(shù)對生活的影響無(wú)疑會(huì )是革命性的�！�
　　
　　【參考文獻】
　�。郏保葳w永軍.數字電視發(fā)射機技術(shù).西部廣播電視.
　�。郏玻萑~華杰.淺談數字電視發(fā)射機技術(shù)的發(fā)展.浙江職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報.

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