淺析廣西電視臺2+2訊道高標清衛星車設計與實踐

■鄧厚坤

廣西電視臺Ku波段2+2訊道高標清衛星車項目是在促進高清電視發展的大趨勢下建設的，主要滿足新聞直播需要。系統采用無縫高標清框架結構設計，滿足高清、標清和模擬等多格式信號變換。本文就該車設計構思，設備選型，衛星、視音頻系統結構及建成后衛星車使用情況進行簡單探討。

一、車體的選型和設計

衛星直播車是電視臺直播活動必備的硬件設施，是集成各種設備的承載工具，在確保整車結構性能、機動性能和載重能力的同時，為了提供較大較舒適的工作空間，我們選擇綜合性能好的進口奔馳815D客貨車作為改裝平臺。為了達到衛星車的要求，將車體改裝成四個區域：駕駛區、工作區、車頂平臺區和設備檢修區。工作區采用L型布局，利用設備機柜進行車體隔斷，有利于最大限度地隔絕車外噪聲，橫向導控臺提供較大較舒適的工作空間，大屏懸掛安裝方便監看。車頂平臺采用輕鋁框架承重結構，空調、衛星天線、無線微波攝像機天線等附件直接安裝在車頂平臺上，對車體破壞減到最小，特別對于衛星天線的安裝與維護尤為重要。

二、衛星系統設計和主要設備選型

本衛星系統由接收機、編碼調制器、上變頻器、高功率放大器、天線等組成。采用1.8米Ku波段衛星天線作為傳輸設備，并配置有完整的主備通路，通路包含高清編碼調制器、上變頻設備以及高功放等，同時具備下行鏈路接收及監測能力。

1.天線的選型

根據廣西地區的單路高清傳送衛星鏈路分析結果，使用亞洲5號衛星，按廣西地區萬分之一的降雨概率（42mm/h）計算，1.8米天線與400W功放的配合，采用天線艙室外安裝方式，且系統留有1dB的余量。為此，我們采用GIGASAT英國公司生產的1.8米口徑的天線。該天線由一個碳纖維主反射面和方位俯仰控制系統組成，采用偏饋方式，配置CPI公司生產的T04U0 400W Ku頻段行波管功放，具備性能穩定、適應性強、體積小、重量輕等特點。

2.下行鏈路設計

下行鏈路使用傳統的接收方式，由LNB、1:4功率分配器、數字衛星解碼器、頻譜分析儀等組成。天線接收的衛星信號經LNB放大和變頻后，輸出L波段信號，經1:4功分器分為相等的四路，一路送至頻譜分析儀，監測接收信號的電平和頻率，一路可連接衛星接收機，監看接收的圖像。

3.全熱備份二級倒換上行系統設計

目前，大部分衛星車上行系統采用的是三級倒換的模式來上傳信號給衛星，而我們在設計本車上行系統采用的是全熱備份二級倒換系統，當視音頻系統送來的主備信號經過全熱備的編碼調制器編碼調制后，以L波段信號輸出到L波段倒換開關上。L波段倒換開關將主輸出經功分器一分二后送到全熱備的高功率放大器中。高功率放大器內含有上變頻器模塊（BUC）,將L波段信號變頻為Ku波段信號，然后進行功率放大，通過波導倒換開關，一路輸出至車載天線發射，另一路則加載在假負載上隨時等候高功放控制器控制主備切換。與其它設計模式相比，二級倒換系統設計具有以下特點：

（1）節約空間 將上變頻器模塊（BUC）嵌入在高功率放大器內，減少設備安裝空間，方便于維護。同時設備的購買也能減少成本的投入。

（2）保證安全 三級倒換方式是由編碼器倒換、上變頻器倒換和高功率放大器倒換構成，而我們使用的二級倒換方式減少了上變頻器倒換的過程，更加快捷方便，提高安全性。

（3）提高質量 使用二級倒換設計，減少Ku波段電纜的長度，減少由電纜過長引起的信號衰減或失真。

三、視音頻系統設計特點

系統設計以高清為主，同時兼顧標清信號的制作。因此設備選型均以高標清兼容設備為主，整個系統以主切換臺和備播矩陣為核心，進行信號的切換和調度。主切換臺采用的是Panasonic公司AV-HS4501ME切換臺，備播矩陣采用的是Harris公司P16X16HSO切換矩陣，多功能信號處理器采用的是Harris公司X85信號多功能處理器，最高實現6路上變換2路下變換，基本滿足我們的設計需要。視頻系統設計采用無縫高標清框架制作體系和2+2形式，包含2個高清有線攝像機訊道、2個高清無線攝像機訊道、2臺錄像機和預留字幕機，可接收2路模擬、標清或高清外來信號。整個系統以主切換臺和備播矩陣為核心，通過設置上/下變換器對信號的變換策略，能夠使得系統自適應地處理接收到的信號。音頻部分要打造成一個集成的、功能全面的音頻系統，在設計時選用調音臺作為整個音頻系統的核心，同時要充分考慮到DSNG擴展性、靈活性的需求。該車需要輸入的音頻信號有：2臺有線攝像機CCU音頻輸出信號2 路，2臺無線攝像機音頻輸出信號2 路，2臺錄像機LR聲道輸出信號4路、X85解嵌音頻4路，數字衛星解碼器輸出信號4路、車外接口板輸入信號8路，共計24路。因此我們通過產品比較，選用Yamaha公司出品的DM1000調音臺，可以進行24-bit/96kHz 的數字音頻處理，還可以進行48通道同時混合。調音臺輸出PGM信號分別送給DSNG系統的視音頻編碼器、2臺錄像機CH1-CH4，以及通話系統。該調音臺具有高可靠性和靈活性的特點，簡單的模塊擴展，并易于操作。設計中實現利用音頻跳線板來擴充調音臺的輸入路數，需要時可通過音頻跳線連接。系統框架如圖1所示。這樣的設計可以讓系統滿足以下特點：

（1）無縫性 根據實際使用需要，在高清和標清框架切換時不需要調整線路，只要修改多功能信號處理器和切換臺的參數配置就可以切換，非常方便快捷。

（2）兼容性 系統設計要以高清制作為主，兼容標清。所以我們使用的周邊設備均考慮高清板卡能向下兼容標清。

（3）安全性 設計時滿足信號源同時輸出兩路數字信號通過跳線進入主切換臺和備播矩陣。正常情況下，通過切換臺將信號切換輸出，經過應急開關輸出給編碼器進行加嵌編碼，并輸入錄像機進行錄制。應急情況下，備播矩陣輸出信號經過倒換后的應急切換，保證信號傳輸暢通。同時考慮到作為獨立的傳輸車，靈活的外來信號接入，通過切換臺簡單的切換，能夠保證節目的正常傳輸。

四、監看系統設計

監看系統在設計時主要考慮方便性和應急性為主，將其作為分區來監看。系統主要分為導演區和技術區，采用的都是獨立調整監看，相互不干擾。導演區分為主切換監看，備切換監看。主切換監看利用主切換臺內置10畫面分割器配合1個PANASONIC 42寸專業監視器作為正常情況下的監看，監看信號可在主切換臺內任意配置。備切換監看利用板卡式8畫面分割器輸出給另1個PANASONIC 42寸專業等離子監視器監看，監看信號可通過備播矩陣任意配置。技術區分為技術檢測監看，訊道控制監看，技術檢測區利用板卡式8畫面分割器輸出給1個19英寸液晶顯示器以及示波器作為技術監看，監看信號可通過備播矩陣任意配置。訊道控制監看利用2RU4聯液晶及示波器監看，保證系統的應急技術監看。

五、高清無線攝像機數字微波系統設計

無線系統采用微波壓縮方式，調制采用DVB-T、COFDM傳輸技術，圖像傳輸延時小，抗干擾、抗路徑能力強，通過移動式天線管理單元級聯方式傳輸距離更長，適用于新聞采集環境。我們設計時使用Gigawave公司的D-Cam Clip on數字微波發射單元，它具有以下優點：重量輕，功耗低，安全性好。其發射單元的重量不到1kg；功耗為小于18W，如使用130wh電池的話，可以保證正常工作兩小時以上。本身采用100mw的功放，可以充分地保護攝像員的健康。在無遮擋情況下，傳輸距離就可達1.5公里（QPSK）。發射單元本身采用了64QAM/16QAM/QPSK調制方式，可以傳輸高達30Mbps的MPEG2圖像。接收端采用MTV-D2來接收，本身具備分集接收功能，此接收單元體積小，重量輕可以很方便地安裝在衛星車上，也可以拆放在飛箱內。車頂的接收天線采用4根Fan Beam天線，接收水平角度為90度，增益為13dBi。天線與接收單元之間用2-3米的LMR-400高頻低衰耗電纜連接，安裝簡單，易維護。

六、系統實踐效果

該車目前已經投入使用兩年多，我們的一些創新設計成果也得到了很好的驗證，有良好的應用推廣價值。主要體現在以下兩點：

1.衛星上行系統采用二級倒換系統設計將上變頻器模塊嵌入在高功率放大器內，只需要編碼器和高功放二級倒換就能完成主備設備切換，減少過程，節約空間，縮短Ku波段電纜長度，減少信號衰減，提高質量。

2.視頻系統采用無縫高標清框架制作體系 實際使用中，在高清和標清框架切換時不需要調整線路，只要修改多功能信號處理器和切換臺的參數配置就可以使用，非常地方便快捷。

七、結束語

廣西電視臺2＋2訊道高標清衛星車是本臺第二輛數字衛星車，2011年項目完成驗收后，已經完成多次重要直播任務，特別是在2011年紀念建黨90周年系列大型現場直播活動“紅旗漫卷八桂”中表現優異，在廣西東蘭、巴馬、鳳山等革命老區直播時，車體的性能和系統的搭建都有很高的實用性。