貴州電視臺(tái)高清衛(wèi)星車的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

【提要】 本文是筆者設(shè)計(jì)、督造貴州臺(tái)第一部高清衛(wèi)星車的實(shí)踐和反思，文章從車體選擇、衛(wèi)星發(fā)端設(shè)計(jì)、周邊系統(tǒng)安排三個(gè)方面進(jìn)行了闡述，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】 高清衛(wèi)星車 SNG 車體 衛(wèi)星上 下行系統(tǒng)

2011年9月10日至18日，第九屆少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運(yùn)動(dòng)會(huì)在貴陽舉行。這是貴州省第一次承辦的全國(guó)性大型綜合運(yùn)動(dòng)會(huì)，貴州電視臺(tái)承擔(dān)賽事的轉(zhuǎn)播任務(wù)。

為保障任務(wù)圓滿完成，按照國(guó)際和國(guó)內(nèi)的數(shù)字電視相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，基于全國(guó)民族運(yùn)動(dòng)會(huì)需求，本著安全、可靠、節(jié)約、實(shí)用的原則，根據(jù)技術(shù)先進(jìn)性、系統(tǒng)開放性和投資合理性，我們?cè)O(shè)計(jì)、實(shí)施了高清衛(wèi)星車項(xiàng)目建設(shè)，并首次在貴州境內(nèi)通過高清衛(wèi)星車，采用高清信號(hào)傳送到中央電視臺(tái)，將全國(guó)民族運(yùn)動(dòng)會(huì)開幕式盛況面向全國(guó)進(jìn)行了電視直播。本文介紹了我們?cè)诟咔逍l(wèi)星車設(shè)計(jì)中的實(shí)踐和反思。

衛(wèi)星車的設(shè)計(jì)首先要從它的用途出發(fā)，根據(jù)使用要求來設(shè)計(jì)車體、視音頻系統(tǒng)和衛(wèi)星射頻系統(tǒng)。

一.車體選擇是關(guān)鍵

本臺(tái)衛(wèi)星車不僅要求具有通過衛(wèi)星傳送高清視、音頻信號(hào)的鏈路功能，還要具有一定的高清實(shí)時(shí)制作能力，為新聞突發(fā)事件的報(bào)道提供有力的技術(shù)支持。

貴州屬喀斯特地貌，道路的坡道、彎度較多，衛(wèi)星車體結(jié)構(gòu)既要保證足夠的機(jī)柜數(shù)量和較寬的工作空間，又要保證車身的靈活性符合貴州的交通情況。我們?cè)谇捌诖罅靠疾旌螅_定衛(wèi)星車車體使用福特E350。

衛(wèi)星車外接電源標(biāo)準(zhǔn)為交流220V，經(jīng)隔離變壓器為整車供電。還需配備一臺(tái)6KVA功率等級(jí)的UPS，車內(nèi)所有機(jī)柜設(shè)備的用電均通過UPS提供。應(yīng)對(duì)新聞突發(fā)事件的報(bào)道衛(wèi)星車還安裝了一臺(tái)10KW取力汽油發(fā)電機(jī)，由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電，在緊急或沒有條件提供市電的情況下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急報(bào)道。這里說明一點(diǎn)：由于福特E350車的發(fā)動(dòng)機(jī)是低速式發(fā)動(dòng)機(jī)，在怠速3000轉(zhuǎn)/秒時(shí)可達(dá)到時(shí)速120公里/小時(shí)左右，完全滿足安全行車速度要求（一般設(shè)備用車速度是100公里/小時(shí)以內(nèi)），取力發(fā)電機(jī)在怠速3000轉(zhuǎn)/秒時(shí)才會(huì)啟動(dòng)，有利于保護(hù)發(fā)電機(jī)，延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)使用壽命。

衛(wèi)星車由于空間小，設(shè)計(jì)時(shí)要做到機(jī)架、機(jī)柜的布局合理，便于應(yīng)急處理和故障檢修；工位安排在充分考慮制作人員的操作習(xí)慣的同時(shí)，做到各崗位相對(duì)獨(dú)立，互不干擾，且操作方便充分，充分考慮設(shè)備的通風(fēng)散熱。（如圖1）衛(wèi)星車以福特E350為車體，整車體積雖然不大，從車頭到車尾可依次分為駕駛室、工作間、設(shè)備機(jī)柜、電纜盤艙，車頂安裝衛(wèi)星天線，配備電動(dòng)液壓支撐腿，以保證車體的平穩(wěn)，降低設(shè)備重量對(duì)底盤的損耗。

總之，每個(gè)衛(wèi)星車的設(shè)計(jì)都不一樣，都有其獨(dú)特性，只有不框于已有模式，才能推陳出新。

二.衛(wèi)星上、下行系統(tǒng)是心臟

本臺(tái)衛(wèi)星車上行系統(tǒng)和下行系統(tǒng)兩部分是傳統(tǒng)的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，主要由車載天線、高功放（上變頻器）、編碼器、調(diào)制器等關(guān)鍵設(shè)備和頻譜分析儀、監(jiān)視監(jiān)聽等輔助設(shè)備組成，完全符合《廣播電視安全播出管理規(guī)定》及《電視中心專業(yè)實(shí)施細(xì)則》。

上行系統(tǒng)，即信源→編碼→調(diào)制→上變頻→功率放大→發(fā)射。為了保證播出安全，此鏈路做了全部的1:1備份。高功放部分考慮到西南地區(qū)雨水較多的氣候，選擇了功率較大的行波管功放以保證雨衰后的信號(hào)強(qiáng)度。為了節(jié)省空間，上變頻器整合到高功放中的上變頻模塊，即BUC。

衛(wèi)星車上行系統(tǒng)編碼、調(diào)制器均采用主、備編碼、調(diào)制機(jī)，配備切換控制器對(duì)編碼、調(diào)制器輸出的中頻信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)切換。具備BISS加密功能。（我們這里選擇編碼、調(diào)制非一體機(jī)是把AA、BB模式增加為AA、BB、AB、BA模式。）

中頻信號(hào)送入上變頻單元，變換為Ku波段射頻信號(hào)，送入高功放系統(tǒng)。高功放系統(tǒng)由主備高功放、上變頻器和一臺(tái)高功放控制器及波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和切換開關(guān)組成。當(dāng)主用機(jī)故障時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)將備用機(jī)切換到主用狀態(tài)。

天線系統(tǒng)由天線主體結(jié)構(gòu)和天線控制器組成。天線控制器可根據(jù)GPS和電子羅盤提供的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算指向參數(shù)，控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)在幾分鐘內(nèi)即可完成精準(zhǔn)對(duì)星，并實(shí)時(shí)顯示天線的方位角、俯仰角、極化角數(shù)據(jù)，頻譜儀監(jiān)測(cè)接收信號(hào)強(qiáng)度。（如果配置“一鍵通”綜合監(jiān)控系統(tǒng)，必須保證系統(tǒng)手動(dòng)和自動(dòng)均可工作）

三.周邊設(shè)計(jì)少不了

本臺(tái)衛(wèi)星車系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以信源傳輸為主，現(xiàn)場(chǎng)新聞直播為輔。

當(dāng)傳送信號(hào)時(shí)，不通過本車視、音頻系統(tǒng)，而是通過電纜盤箱的接口板接受2路外來HDSDI加嵌信號(hào)，分別通過視分送到主、備編碼器，進(jìn)行編碼后送主、備調(diào)制器調(diào)制到中頻，傳輸至高功放上變頻模塊部分上變頻至衛(wèi)星傳輸頻率后，通過波導(dǎo)倒換開關(guān)選擇高功放進(jìn)行放大處理，發(fā)送電視信號(hào)到衛(wèi)星，經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至接收中心。

當(dāng)衛(wèi)星車進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)新聞直播，通過本車視、音頻系統(tǒng)，經(jīng)過跳線將切換臺(tái)的視頻信號(hào)和調(diào)音臺(tái)的音頻信號(hào)經(jīng)加嵌板加嵌后送視分，分配給主、備編碼器。

衛(wèi)星車配置從模擬到SDI的迷你轉(zhuǎn)換器，用來將復(fù)合、PAL或S-Video的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成SDI視頻，同時(shí)從AES/EBU平衡或模擬音頻輸入到內(nèi)嵌SDI音頻。到新聞現(xiàn)場(chǎng)可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成SDI加嵌視頻信號(hào)，提供后方編輯素材。

系統(tǒng)配備監(jiān)聽監(jiān)看設(shè)備，監(jiān)視器具有多路視音頻輸入和音頻解嵌功能，能實(shí)時(shí)監(jiān)看主備信號(hào)源、中頻自環(huán)和衛(wèi)星自環(huán)的視音頻信號(hào)。同時(shí)配備的L波段頻譜儀能實(shí)時(shí)監(jiān)看衛(wèi)星載波信號(hào)。

衛(wèi)星車視頻系統(tǒng)使用帶幀同步功能的切換臺(tái)，省去了同步信號(hào)發(fā)生器等周邊設(shè)備，既節(jié)約了車內(nèi)有限的空間，

又節(jié)約了預(yù)算經(jīng)費(fèi)，同時(shí)，讓視頻系統(tǒng)變得很簡(jiǎn)單，易于問題的查找及排除。切換臺(tái)進(jìn)行新聞直播時(shí)最多可接5個(gè)訊道，考慮到設(shè)備的使用效率和成本，本車沒有配備專用的攝像機(jī)，而是直接利用新聞?dòng)浾叩腅NG設(shè)備，從攝像機(jī)的VIDEO HD SDI OUT接口輸出加嵌視頻，通過攝像機(jī)微波送入系統(tǒng)，或通過電纜盤上的視音頻電纜將信號(hào)送入位于電纜盤箱的接口板進(jìn)入系統(tǒng)，作為突發(fā)事件的新聞直播，完全滿足要求。

系統(tǒng)選用的攝像機(jī)肩扛無線微波，小巧便捷，傳輸性能好，在車頂架設(shè)有兩根接收天線。在室內(nèi)，其反射效果很好，圖像正常，無馬賽克并且很流暢。在室外空曠地帶，無發(fā)射波，有也是很微弱的，就造成圖像不流暢，有間斷馬賽克。遇到這種問題，手持微波發(fā)射槍就派上用場(chǎng)了。（在全國(guó)民族運(yùn)動(dòng)會(huì)民族大聯(lián)歡現(xiàn)場(chǎng)外景大機(jī)位我們就用這個(gè)辦法解決。用微波槍進(jìn)行點(diǎn)到車的傳輸，從攝像機(jī)引出視、音頻線，接到微波發(fā)射調(diào)制器上，由一根饋線直接連接調(diào)制器與微波槍。）

我們?cè)O(shè)計(jì)的視、音頻系統(tǒng)沒有采用視、音頻矩陣，而是設(shè)置了豐富的跳線接口，視、音頻信號(hào)通過跳線排可以靈活調(diào)度。這對(duì)衛(wèi)星車技術(shù)人員提出了高要求，既要相當(dāng)熟悉系統(tǒng)，同時(shí)要有完善的應(yīng)急預(yù)案。（如圖2）（雖然我們考慮擴(kuò)展配置了36孔的視頻跳線，依然覺得應(yīng)該配置48孔，使系統(tǒng)更富于變化。）

車上音頻系統(tǒng)采用機(jī)架式模擬調(diào)音臺(tái)，可以輸入12路模擬音頻信號(hào)，完全可以滿足直播現(xiàn)場(chǎng)使用。監(jiān)聽音箱精致小巧，節(jié)省空間。

衛(wèi)星車配置記錄設(shè)備，既可作信號(hào)源，還可記錄直播現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，作為后期編輯的素材或資料保存。

國(guó)家廣播電影電視總局廣播電視計(jì)量檢測(cè)中心對(duì)本臺(tái)高清衛(wèi)星車進(jìn)行了檢測(cè)。檢測(cè)包括視頻通道的視頻特性、音頻通道的音頻特性、射頻通道的射頻特性等三方面的測(cè)試，經(jīng)測(cè)試，高清衛(wèi)星車各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了規(guī)范（或設(shè)計(jì)）要求。

貴州電視臺(tái)高清衛(wèi)星車至今已完成第九屆少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運(yùn)動(dòng)會(huì)開、閉幕式等大型直播，并進(jìn)行了貴陽車牌搖號(hào)、荔波礦難救援、馬場(chǎng)坪爆炸連線等直播，顯示了極高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

《廣播電視安全播出管理規(guī)定》

《廣播電視安全播出管理規(guī)定電視中心專業(yè)實(shí)施細(xì)則》

車晴等《數(shù)字衛(wèi)星廣播與微波技術(shù)》中國(guó)廣播電視出版社 2004.8

劉洪才《廣播電視衛(wèi)星數(shù)字傳輸技術(shù)》 中國(guó)廣播電視出版社 2003