數(shù)字電視發(fā)射機技術(shù)概況分析

文丨張國軍

（河北省唐山市廣播電視臺，河北唐山 063000）

隨著人類社會步入信息化時代，中國廣播電視也逐步步入數(shù)字化時代。廣播電視節(jié)目將實現(xiàn)從制作到播出過程的全方位數(shù)字化。廣播電視未來的發(fā)展趨勢是信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。數(shù)字電視發(fā)射機是信號發(fā)射最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，它是電視發(fā)射機未來發(fā)展的必然趨勢。我們充分認識與了解這些技術(shù)對中國電視技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展均具有極為重要的戰(zhàn)略意義。

1 數(shù)字電視發(fā)射機的發(fā)展概況分析

1.1 數(shù)字電視發(fā)射機的標準

目前國際上主要采用的電視發(fā)射機的標準包括：美國制定的ATSC標準，日本制定的ISDB-T標準以及歐洲制定的DVB-T標準。美國制定的ATSC標準選用的是8VSB編碼調(diào)制技術(shù)，主要特點是單載波調(diào)制，傳輸過程中碼率固定，傳輸?shù)母采w率比較高。ISDB-T標準和DVB-T標準均采用COFDM調(diào)制技術(shù)，主要特點是多載波調(diào)制，可以消除多徑反射，用于移動接收。以上三種標準的視頻編碼均選用MPEG-2標準[1]，但是音頻編碼有所差異，美國以AC-3為標準，日本以AAC為標準，DVB以MPEG-2為標準。

1.2 數(shù)字電視發(fā)射機的機型

現(xiàn)在國內(nèi)外主要采用數(shù)字電視發(fā)射機的機型有：感應(yīng)輸出管的I.O.T發(fā)射機，采用雙向四極管的單電子管發(fā)射機，以及全固態(tài)發(fā)射機[1]。其中，采用雙向四極管的單電子管發(fā)射機在效率、輸出能力，線性等方面都優(yōu)于雙極管型的發(fā)射機。I.O.T發(fā)射機的特點是線性較好，非線性校正也較容易實現(xiàn)，效率高，主要用于高功率電視發(fā)射機。全固態(tài)發(fā)射機的主要特點是壽命長，可靠性與可維護性高，但是目前價格較高，效率較低而且線性較差。但是，中功率的全固態(tài)發(fā)射機仍具有很強的競爭力。

2 數(shù)字電視發(fā)射機的主要部件及特點

2.1 激勵器

激勵器的主要功能是對視頻，音頻進行編碼并對數(shù)字信號進行預校正。它是發(fā)射機最重要的部分。目前，研發(fā)激勵器所適用的中頻率預校正電路是我國在發(fā)射機領(lǐng)域的研究重點。中頻率預校正電路越來越趨向使用自適應(yīng)校正技術(shù)。自適應(yīng)校正技術(shù)就是令發(fā)射機在沒有人工控制的前提下，在剛開機啟動的幾分鐘內(nèi)迅速自動調(diào)整到性能最佳狀態(tài)。激勵器數(shù)字化將使操作簡單，調(diào)試維護方便，便于集中控制。

2.2 功率放大器

功放電源處于功放模塊內(nèi)部，以保障良好的工作電平，避免電源故障的發(fā)生。功率放大器必須具有很高的功率效益。這要求功率放大器具備線性高，動態(tài)范圍寬的特點。功率放大器一般使用LDMOS技術(shù)。采用LDMOS技術(shù)相對于其他技術(shù)在相同的輸出功率下所需的器件最少。LDMOS技術(shù)能使發(fā)射機在反射功率較高的環(huán)境下工作，而且對LDMOS設(shè)備無損壞。同時，LDMOS技術(shù)也具備很高的溫度性能，可以有效避免熱量耗散帶來的影響。

2.3 冷卻系統(tǒng)

發(fā)射機冷卻系統(tǒng)一般有風冷系統(tǒng)和液冷系統(tǒng)。液冷系統(tǒng)采用防凍液或者乙醇和水混合物作為防凍劑，它的傳導速率遠遠大于風的傳導速率。風冷系統(tǒng)價格較低，但是由于空氣質(zhì)量的原因，過濾材料中極易沉淀灰塵。冷卻系統(tǒng)還能降低運行噪音，改善機房環(huán)境。

2.4 微機控制，遠程遙控與自我診斷系統(tǒng)

微處理器能夠?qū)崟r監(jiān)控發(fā)射機的運行情況，并能為發(fā)射機的各個重要組件提供有用的信息。遠程遙控系統(tǒng)可以使客戶通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備。自我診斷系統(tǒng)可以幫助用戶較為輕松檢測到發(fā)生故障的部位，從而是維修難度大大降低。

3 衡量數(shù)字電視發(fā)射機技術(shù)性能的主要技術(shù)參數(shù)

數(shù)字電視發(fā)射機的輸出功率，一般指平均功率及其變化值。發(fā)射機的射頻頻譜特性，其主要包括以下幾個方面：1）發(fā)射機射頻的鄰頻道重疊部分相互影響而失真，一般要求控制在±4.3MHz；2）射頻在頻譜有效帶寬范圍內(nèi)的波動情況及波動范圍，一般要求控制在±8MHz；3）發(fā)射機射頻的相鄰頻道可能會相互抑制；4）發(fā)射機射頻可能產(chǎn)生二次諧波等。若采用8VSB傳輸模式，則必須測試有效帶寬范圍內(nèi)的信雜比。若采用COFDM傳輸模式，則必須測試RS在解碼前在降低的噪聲分貝數(shù)。頻率的穩(wěn)定度和相位噪聲容限。電視發(fā)射機必須規(guī)定其所適用的電視制式、工作有效帶寬、調(diào)制方式、工作頻道等。發(fā)射機需要標明輸入碼流，一般指MPEG-2TS流的輸入接口形式，中頻的中心頻率，中頻的電平及接口形式等。

4 數(shù)字電視發(fā)射機的發(fā)展前景

數(shù)字電視發(fā)射器將面向自動化，全固態(tài)化方向發(fā)展。由于發(fā)射機逐步向大功率的方向發(fā)展，但是調(diào)速管和四級管等器件在一定程度上限制且阻礙大功率發(fā)射機的進展，而全固態(tài)發(fā)射機從理論上講其輸出可以任意增加，因此全固態(tài)發(fā)射機比其他發(fā)射機擁有更廣闊的市場競爭力；全固態(tài)發(fā)射機由于設(shè)計冗余，可靠性極高，可以實現(xiàn)自動開關(guān)機及遠程遙控等功能，發(fā)射臺也不再需要工人值班。日本，歐美等國家?guī)啄昵熬鸵呀?jīng)實現(xiàn)發(fā)射臺的無人值班。目前各大發(fā)射機廠家普遍選用單片機控制，并且配有自動監(jiān)控與自動控制功能。目前，數(shù)字電視發(fā)射機的自動化功能也越趨完善。目前，中國大部分發(fā)射臺建在高山頂部，條件很惡劣，為改善工作人員的生活工作條件，發(fā)展全固態(tài)發(fā)射機將是發(fā)射機發(fā)展的必然趨勢。

另外，數(shù)字電視發(fā)射機具有設(shè)備穩(wěn)定，低耗能，傳輸質(zhì)量高，維修維護操作簡單等優(yōu)勢。故發(fā)射機性能工作穩(wěn)定性高，可靠性好，故障低、效率高、小型化、壽命長，自動化程度高也將是數(shù)字電視發(fā)射機未來發(fā)展的必然趨勢。

5 我國數(shù)字電視發(fā)射機存在的問題

5.1 我國發(fā)射機制式不統(tǒng)一

中國數(shù)字電視發(fā)射機的開發(fā)研制開始于1996年。目前中國發(fā)射機制式主要有清華大學的多載波技術(shù) DMB-T 制系統(tǒng)（數(shù)字多媒體廣播）和上海交通大學的著手研發(fā)的單載波技術(shù)ADTB-T系統(tǒng)（高級數(shù)字電視地面廣播）。[2]DMB-T系統(tǒng)是基于日本和歐洲技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)研究的多載波技術(shù)。ADTB-T系統(tǒng)是上海交通大學在美國的ATSC基礎(chǔ)上開發(fā)研制的單載波技術(shù)。經(jīng)過多年的研究之后，研究人員都期待數(shù)字電視國家標準的出臺，希望自己的制式被采用。

5.2 發(fā)射機傳輸信號的安全性

中國的廣播電視對人們的思想，生活有著重要的影響。它是聯(lián)系黨和人民關(guān)系的紐帶，是黨和政府政策公開的喉舌。因此必須防止不法分子，邪教阻止等的破壞。數(shù)字電視廣播系統(tǒng)必須加強安全性措施。除了才用CA（條件接收）外，還應(yīng)該研究在發(fā)射機的合適位置添加智能模塊，以實現(xiàn)對信號源的物理加密[3]。這樣就可以大大減少非法信號侵入，保證正常的信號傳播。

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，廣播電視技術(shù)發(fā)生了革命性的變化，已經(jīng)成為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的一部分。在未來的幾十年里，中國數(shù)字電視必將取代模擬電視。中國數(shù)字電視事業(yè)將取得突飛猛進的發(fā)展。這對網(wǎng)絡(luò)業(yè)、計算機業(yè)、微電子業(yè)、廣播電視等行業(yè)既是機遇又是挑戰(zhàn)。數(shù)字發(fā)射機也將成為電視發(fā)射機發(fā)展的必然趨勢。

[1]杜百川. 數(shù)字電視. 中國電子學會廣播電視技術(shù)，2008(56).

[2]李棟，余兆明. 地面廣播傳輸中的多載波調(diào)制方案. 電視技術(shù),2006(18).

[3]張萬書. 數(shù)字調(diào)制信息的測量方法. 電視技術(shù), 2002，(8)：91.