當(dāng)前我國數(shù)字電視廣播的發(fā)射技術(shù)
【論文關(guān)鍵詞】電視廣播技術(shù) 現(xiàn)狀 發(fā)射技術(shù)
【論文摘要】隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，數(shù)字移動電視廣播已經(jīng)全面展開，發(fā)射技術(shù)也隨著數(shù)字電視廣播的發(fā)展而迅速發(fā)展。本文主要針對移動數(shù)字電視廣播的發(fā)射技術(shù)進(jìn)行探討，對數(shù)字電視發(fā)射技術(shù)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述。
0.概述
數(shù)字電視廣播技術(shù)是最近十幾年發(fā)展起來的高新技術(shù)。目前已經(jīng)成為包括我國在內(nèi)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)界的一場技術(shù)革命。廣播電視從黑白電視、彩色電視時代，已經(jīng)正進(jìn)入數(shù)字化時代。
我國數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的研制開始于1996年。在國家數(shù)字高清晰度電視研究開發(fā)協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組的領(lǐng)導(dǎo)下，我國HDTV功能樣機(jī)系統(tǒng)研究開發(fā)工程正式啟動。
2000年6月開始，根據(jù)數(shù)字電視專項(xiàng)任務(wù)，國家計(jì)委決定在北京、深圳、 上海建立數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)區(qū)，依托廣電總局標(biāo)準(zhǔn)所和信息部電子三所建設(shè)數(shù)字電視系統(tǒng)測試實(shí)驗(yàn)室、用戶端產(chǎn)品測試實(shí)驗(yàn)室，即“三臺二室”，為制定我國的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)、推進(jìn)數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提供開放式的實(shí)驗(yàn)基地。2001年3月，國家計(jì)委正式批準(zhǔn)了北京數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)區(qū)的可行性報(bào)告，項(xiàng)目進(jìn)入實(shí)施階段。2002年根據(jù)具體情況決定是否使用2KW數(shù)字電視發(fā)射機(jī)。北京市數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)區(qū)于2001年6月開始進(jìn)行國內(nèi)自行研制開發(fā)的各種數(shù)字電視地面廣播傳輸方案的試驗(yàn)，并根據(jù)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)化專家委員會和測試組制定的測試方案，對各種報(bào)送方案進(jìn)行全面測試。為制定我國的數(shù)字電視地面廣播傳輸標(biāo)準(zhǔn)，提供科學(xué)依據(jù)。
1.數(shù)字移動電視發(fā)射機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)
早期的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)是用外接COFDM 或8-VSB 激勵器簡單取代模擬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， 一些大的電視發(fā)射機(jī)制造商卻以全新的理念和技術(shù)來設(shè)計(jì)生產(chǎn)新一代數(shù)字電視發(fā)射機(jī)， 縱觀主要有以下特點(diǎn)：
1.1數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)（DAP 或RTAC）
數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)已經(jīng)在美國和歐洲的制造商生產(chǎn)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)上應(yīng)用。數(shù)字自適應(yīng)于校正技術(shù)是指在不需人工干預(yù)的情況下在剛剛啟動發(fā)射機(jī)的幾分鐘內(nèi)將發(fā)射機(jī)的性能調(diào)到最佳狀態(tài)，而且，這個系統(tǒng)還能夠監(jiān)測和自動校正來自于發(fā)射機(jī)的老化、溫度和發(fā)射機(jī)自身失效等波動的調(diào)整，這樣能夠保證發(fā)射出去的信號始終處于高指標(biāo)的狀態(tài)，使維護(hù)變得非常簡單。
1.2功放中廣泛應(yīng)用大功率LDMOS晶體管
LDMOS（Lateral Diffused MetaOx-ide Semiconductor）即：橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體。起初，LDMOS 技術(shù)是為900MHz 蜂窩電話技術(shù)開發(fā)的，蜂窩通信市場的不斷增長保證了LDMOS 晶體管的應(yīng)用，也使得LDMOS 的技術(shù)不斷成熟，成本不斷降低，因此今后在多數(shù)情況下它將取代雙極型晶體管技術(shù)。
1.3 N+1系統(tǒng)使擁有多臺發(fā)射機(jī)的臺站更經(jīng)濟(jì)
N+1 是指用1 部發(fā)射機(jī)給多部（N部）做備份。本來固態(tài)發(fā)射機(jī)是用像放大器、電源等較不穩(wěn)定設(shè)備冗余累積起來的，模塊化的激勵器又一般采用雙激勵器自動倒換的形式，設(shè)備運(yùn)行的可靠性明顯提高。在通常情況下，也不用像電子管、速調(diào)管發(fā)射機(jī)那樣進(jìn)行備份。因?yàn)槿虘B(tài)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)所應(yīng)用的積木化的功放和并行運(yùn)行的電源等都足以實(shí)現(xiàn)N+1 系統(tǒng)，而且大多支持熱插拔。
1.4冷卻系統(tǒng)采用風(fēng)、液冷供選擇的方式
為了滿足不同客戶對冷卻系統(tǒng)的需求，發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家開發(fā)了風(fēng)冷和液冷系統(tǒng)，在客戶購機(jī)訂貨時可供用戶選擇適合自己的冷卻方式，改變了過去固態(tài)機(jī)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(jī)就已采用此種技術(shù)。
1.5無線連接、GUI 界面、故障自我診斷和遠(yuǎn)程遙控
在新設(shè)計(jì)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊、 維護(hù)更加方便。 微處理器的應(yīng)用，能夠監(jiān)控發(fā)射機(jī)的狀態(tài)和提供每個組件的有用信息。LCD的應(yīng)用提供了直觀友好的圖形用戶接口（GUI）使得用戶操作更加容易，用戶可以很直觀的察看設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。先進(jìn)的故障自我診斷系統(tǒng)和DAP技術(shù)使得用戶容易查找故障部位，加快設(shè)備的維護(hù)、 維修進(jìn)度。 遠(yuǎn)程遙控功能使得用戶可通過因特網(wǎng)對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。
2.數(shù)字移動電視發(fā)射機(jī)的主要部件及關(guān)鍵技術(shù)
數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，發(fā)射機(jī)的主要部件及關(guān)鍵技術(shù)主要包括如下：
2.1激勵器
數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)。對于數(shù)字發(fā)射機(jī)來說，性勵器主要包括音視頻處理、調(diào)制、本振、變頻和RF 小功率放大器，它是電視發(fā)射機(jī)的核心，決定了整機(jī)的性能和質(zhì)量，其中的校正電路、調(diào)制器和濾波器是關(guān)鍵。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：
2.1.1激勵器主要用于音、視頻編碼和數(shù)字預(yù)校正，發(fā)射機(jī)的絕大部分技術(shù)指標(biāo)由激勵器決定。
2.1.2對于DVB-T 系統(tǒng)：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MUSICAM，該音頻的編碼壓縮系統(tǒng)利用了聲音的低音頻譜掩蔽效應(yīng)，對人耳不敏感的頻率進(jìn)行了低碼率編碼。
2.1.3對于ATSC 系統(tǒng)：信源編碼中的視頻采用MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)；音頻采用杜比AC-3 環(huán)繞立體聲編碼。能優(yōu)良的中頻非線性預(yù)校正電路將極大地改善采用AB 類功放的發(fā)射機(jī)性能， 提高發(fā)射機(jī)效率， 目前大多采用前饋校正、折線校正、自適應(yīng)校正技術(shù)。數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在美、歐制造商生產(chǎn)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)上，歐洲稱之為數(shù)字自適應(yīng)預(yù)校正技術(shù)，美國稱之為自動數(shù)字校正技術(shù)。數(shù)字自適應(yīng)校正是指在不需要人工干預(yù)的情況下，在剛啟動發(fā)射機(jī)的幾分鐘內(nèi)將發(fā)射機(jī)的性能調(diào)到最佳狀態(tài)， 而且系統(tǒng)能進(jìn)行發(fā)射機(jī)的老化、 自身失效等波動的監(jiān)測和自動調(diào)整，以保證發(fā)射機(jī)發(fā)出去的信號始終處于高指標(biāo)狀態(tài)。
2.2功率放大器
功率放大器決定了發(fā)射機(jī)的功率輸出能力，是發(fā)射機(jī)中成本最高的部分。由于地面信道的復(fù)雜性，多徑傳輸容易產(chǎn)生回聲，移動接收容易產(chǎn)生多譜勒頻率漂移，所以發(fā)射機(jī)應(yīng)該具有好的線性、足夠高的頻率精度、頻率穩(wěn)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，才能滿足地面數(shù)字電視的要求。其主要技術(shù)指標(biāo)包括：
2.2.1功放模塊內(nèi)包括輸入電平監(jiān)測、前置級、 推動級和放大輸出級。 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(nèi)，智能化控制系統(tǒng)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(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)，效率高、線性好。與雙極型晶體管 5～7dB 的增益相比，LDMOS 管的增益更高，可達(dá)14dB以上。采用LDMOS 管的PA 模塊的增益可達(dá)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(shè)備。LDMOS 有較高的瞬時峰值功率，能承受輸入的過激勵信號。LDMOS 增益曲線較平滑，并且允許多載波數(shù)字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個低且無變化的互調(diào)電平飽和區(qū)，不像雙極型晶體管那樣互調(diào)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，且線性較好。LDMOS具有較好的溫度特性， 其溫度系數(shù)是負(fù)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(yán)重，對COFDM 系統(tǒng)不利，故DVB-T 頻段放在550～750MHz 上。
2.3冷卻系統(tǒng)
為了滿足不同客戶冷卻系統(tǒng)的需求，發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠商雖然開發(fā)了風(fēng)冷或液冷系統(tǒng)，供用戶選擇適合自己的冷卻方式，但最好為液冷系統(tǒng)。主要是由于：
2.3.1由于空氣質(zhì)量較差，風(fēng)冷系統(tǒng)過濾材料中（下轉(zhuǎn)第177頁）（上接第374頁）容易沉積灰塵， 日常維護(hù)量大。 采用液冷系統(tǒng)減少了對冷卻系統(tǒng)的維護(hù)量，冷卻液封閉循環(huán)，只需定期清洗系統(tǒng)中的濾網(wǎng)。
2.3.2降低了發(fā)射機(jī)的運(yùn)行噪聲。
2.3.3改善了發(fā)射機(jī)機(jī)房的環(huán)境。
2.3.4冷卻液無論是采用乙二醇加水還是采用防凍液， 其傳導(dǎo)效率都遠(yuǎn)大于風(fēng)， 冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水溫度與出水溫度僅相差幾度左右，發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的熱量被及時吸收釋放。
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(jī)箱內(nèi)。功放用電源應(yīng)該具有共用性，從模擬電視發(fā)射機(jī)向數(shù)字電視發(fā)射機(jī)過渡時，功放電源不用改變。
2.5監(jiān)控
發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是發(fā)射機(jī)長期穩(wěn)定工作的保證。它包括對發(fā)射機(jī)各部分工作狀態(tài)和信號流程以至于主要性能指標(biāo)的測量，對開關(guān)機(jī)和主要故障處理的控制，對輸出功率電平的自動控制等。監(jiān)控系統(tǒng)由傳感器、接口電路、微處理器和PC 機(jī)及相關(guān)軟件構(gòu)成。
在新設(shè)計(jì)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)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(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊，維護(hù)更加方便。微處理器的應(yīng)用，能夠監(jiān)控發(fā)射機(jī)的狀態(tài)和提供每個組件的有用信息。先進(jìn)的故障自我診斷系統(tǒng)使用戶容易查找故障部位， 降低維修難度。 遠(yuǎn)程遙控功能便于用戶通過Internet對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、打印、保管、存檔。
3.結(jié)束語
數(shù)字電視是人們談?wù)撟疃嗟臒狒[話題之一。移動數(shù)字電視的大規(guī)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(yùn)營商對這一技術(shù)所帶來的巨大商機(jī)的認(rèn)可。在未來,無線數(shù)字發(fā)射技術(shù)對社會生活的影響無疑會是革命性的�！�
【參考文獻(xiàn)】
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�。郏玻萑~華杰.淺談數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)的發(fā)展.浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).
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