數字電視發射機的技術特點及發展現狀

曹鳳奎 于海泉

（哈爾濱廣播器材有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

由于數字電視具有圖像清晰、無噪聲、無重影、多媒體等特點，同時能對所有用戶進行控制，因此，能對用戶進行有效收費，將給廣電帶來新的業務增長點和增值運營的機會。數字電視及高清晰度電視正迅速向我們走來，電視的數字化使節目制作、傳輸和接收都發生了革命性的變化。國家地面數字電視廣播傳輸標準GB20600-2006已于2007年8月1日起正式實施。隨著國家標準的強制實施，我國地面數字電視廣播將進入一個高速發展的階段，對數字電視發射機的需求也將大大增加。筆者根據多年在該領域的研究和實踐經驗，總結介紹了數字電視發射機的技術特點和發展現狀。

1 數字電視發射機的主要部件及技術特點

1.1 激勵器

激勵器主要用于音、視頻編碼和數字預校正，它是電視發射機的核心部分。發射機的絕大部分技術指標由激勵器決定。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 LayerⅡ第二層音頻編碼，也稱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行了低碼率編碼。對于ATSC系統:信源編碼中的視頻采用MPEG-2標準;音頻采用杜比AC-3環繞立體聲編碼。數字自適應預校正技術。

對于數字發射機來說，性能優良的中頻非線性預校正電路將極大地改善采用AB類功放的發射機性能，提高發射機效率，目前大多采用前饋校正、折線校正、自適應校正技術。數字自適應預校正技術已經應用在美、歐制造商生產的數字電視發射機上，歐洲稱之為數字自適應預校正技術，美國稱之為自動數字校正技術。數字自適應校正是指在不需要人工干預的情況下，在剛啟動發射機的幾分鐘內將發射機的性能調到最佳狀態，而且系統能進行發射機的老化、自身失效等波動的監測和自動調整，以保證發射機發出去的信號始終處于高指標狀態。

1.2 功率放大器

功放模塊內包括輸入電平監測、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，智能化控制系統可保證良好的工作電平，防止電源故障發生。功率放大器使用LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體)技術，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，并且允許多載波數字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個低且無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。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。

1.3 冷卻系統

為了滿足不同客戶冷卻系統的需求，發射機生產廠商雖然開發了風冷或液冷系統，供用戶選擇適合自己的冷卻方式，但最好為液冷系統。主要是由于，由于空氣質量較差，風冷系統過濾材料中容易沉積灰塵，日常維護量大。降低了發射機的運行噪聲。改善了發射機機房的環境。冷卻液無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，冷卻系統的進水溫度與出水溫度僅相差幾度左右，發射機產生的熱量被及時吸收釋放。

1.4 無線連接、自我診斷、遠程遙控

在新設計的數字電視發射機中，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，能夠監控發射機的狀態和提供每個組件的有用信息。先進的故障自我診斷系統使用戶容易查找故障部位，降低維修難度。遠程遙控功能便于用戶通過Internet對設備進行監控、打印、保管、存檔。

2 我國數字電視發射機的發展現狀

2.1 數字電視發射機的產品化

早在2002年開始，隨著數字電視國標的起草，國內主要發射機廠家就開始了數字電視發射機的開發，但由于國外對其中核心技術的封鎖，關鍵技術一直控制在國外廠家的手中，數字發射機的關鍵部件——數字激勵器和單頻網適配器只能進口，嚴重影響了國內數字電視的產業化進展。同方吉兆和鞍山吉兆公司經過多年不懈努力，與清華大學、上海交大等國標起草單位合作，突破了多項關鍵技術，利用國標制定這個有利契機，打破了國外技術的壟斷，在國內數字電視領域占據了有利地位。2006年底同方吉兆和鞍山吉兆聯合完成國標數字電視激勵器的開發，該產品具有完全自主的知識產權，并且很快在使用中得到了國內用戶的充分認可，四川、黑龍江、河南等省市批量應用，覆蓋效果優良，取得了良好的社會效益和經濟效益。

2.2 數字電視發射機關鍵技術的突破

數字電視發射機與模擬電視發射機均為全固態、單通道發射機，其共同點是大功率合成、供電單元、冷卻系統、控制單元等均相同，很多技術可以借鑒使用，如模塊化、智能化、自動化、網絡化等設計理念，所以發射機的整體可靠性與模擬機相當。

在激勵器方面，數字電視采用了信道編碼技術，該技術即國標規定的內容，在國標頒布以后，該部分問題已經在信道編碼板中解決。同時，中國廠商已經解決了基帶預矯正、平均功率、低相噪本振和單頻網技術等，這些技術是數字電視發射機產品化過程中必須解決的關鍵技術。

2.3 國內外產品優勢對比

國外數字電視發射機產品已經有十幾年的歷史，技術趨于成熟，但主要是基于DVBT，ATSC等國外標準。目前主要在水冷發射機、數模一體數字激勵器、縫隙填充器等方面處于領先地位。國產數字電視發射機產品只有幾年歷史，但由于有多年模擬發射機的技術積累，所以發展迅速。特別是2006年國標數字激勵器開發成功后，由于關鍵技術的突破，產品化進展很快，目前設備技術水平已與國外相當。在國標發射機產品方面，由于國內廠家得天獨厚的條件，與國標起草單位合作，參與國標試驗等，掌握了國標的最新技術(如單頻網技術，覆蓋測試參數等)，所以在國標數字電視發射機產品方面處于領先地位。國產設備在配合國標的推廣中具有明顯的優勢，包括在國標多載波、單載波標準的升級及國標單頻網標準的升級等。未來數字電視覆蓋網是一個系統工程，在前期的網絡規劃、覆蓋設計中需要根據當地的地形條件、現有資源等實際情況進行設計，沒有統一的解決模式，所以國內企業在前期技術支持和售后服務方面具有較大的優勢。

3 結語

目前國內大部分省市已經開播地面數字電視，2006年以前的系統主要進行移動覆蓋，2006年以后開始發展數字電視固定覆蓋系統。數字電視用于固定覆蓋具有建設周期快、成本低、覆蓋范圍廣的巨大優勢。單個發射臺站同時采用4個以上頻道播出，每個頻道可以傳輸10套左右標清數字電視節目，4個頻道可以同時傳輸40套以上數字電視節目，覆蓋半徑幾十公里以上，可有效解決郊區和廣大農村地區老百姓看電視難的問題。。目前為止，已經有數十個數字電視地面廣播系統在國內開播。

[1]葉華杰.淺談數字電視發射機技術的發展[J].浙江工商職業技術學院學報，2005-12-30.