衛星車高清升級設計與實踐

張明智（作者單位：沈陽廣播電視臺）

衛星車高清升級設計與實踐

張明智
（作者單位：沈陽廣播電視臺）

沈陽廣播電視臺為了滿足臺內新聞突發和全運會信號傳遞，于2010年購入三訊道數字衛星車。為適應高清發展的需要，原有三訊道數字衛星車急需高清升級改造。改造后的衛星車，為全高清信號錄制、傳輸，同時兼顧標清，能完成大型綜藝節目和體育賽事的級聯功能，具有高質量的視、音頻技術指標。

1　視頻系統

本車系統采用高清視頻，采用2+1訊道，配置2套索尼HDC1580R高清攝像機，其傳輸方式采用光纖傳輸的方式。1套索尼pdw-700加無線微波LINK通過無線微波傳回，如有需要可連接2套索尼pdw-700通過視頻線接外接口箱傳回，實現2+1+2訊道。視頻切換、監視系統均為純高清。

圖1　視頻系統圖

切換臺選用crossover公司SOLO 1級M/E高清切換臺，切換臺配置輸入12路，可選輸出6路。10直切鍵，切換臺的大部分輸入信號直接從信號源接入，還有2路信號從高清視頻矩陣中調配。

選用16×16 Harris高標清兼容矩陣作為應急切換和系統信號調度。包括外來信號在內的所有信號源信號以及切換臺M/E的PGM、PVW、CLEANFEED和AUX輸出信號均輸入矩陣中。在系統中矩陣擔負了應急通道、分配通道、監視通道以及畫面動態監看等信號的調度功能。矩陣配置了1個控制面板供導演選取監看畫面、錄像機選源信號使用。

選取2臺索尼高清藍光錄像機，可以錄制高清和標清信號，滿足現有高標清兼容的情況，完美保證節目錄制。圖1為視頻系統圖。

2　音頻系統

音頻系統是以數字調音臺01V96為核心，輔之以加解嵌板、音分板和監聽部分構成的。該車另購了一塊與調音臺相配的16路數字音頻擴展卡，音頻系統能實現對外來的16路模擬音頻及16路數字音頻進行同時處理，調音臺的輸入輸出支持A/A、A/D、D/A、D/D等四種模式。與模擬調音臺相比使用數字調音臺可大大簡化音頻的周邊系統。作為一款小型數碼調音臺，01V96具有提供無損的24-bit/96kHz數字音頻處理功能，以及同時40路的混音能力。01V96廣泛應用于多軌錄音、立體聲縮混和環繞聲制作，特別適合小型中小型轉播車的使用。完全滿足新聞突發、小型綜藝活動、訪談、

會議的轉播及音頻制作，能夠完成立體聲制作的記錄、傳輸和監聽。本音頻系統硬件具有以下特點。

圖2　音頻系統圖

（1）具有17個100 mm的電動衰減器。衰減器可以用于控制輸入通道，輔助發送和母線輸出，衰減器的功能可以由四個可選的軟件層來決定。

（2）內置一塊320×240像素的液晶顯示屏，一方面方便查閱目前通道的狀況，另一方面可以通過監看屏幕狀態調節按鈕和控制器來改變選中通道的均衡參數。

（3）具有8個可以自定義的功能鍵，可以控制和預置01V96的各種內部參數。

（4）具有ADAT光纖接口。

（5）輸入和輸出端口特性：具有12個帶48 V幻象供電的話筒/線路輸入和4個線路輸入；沈陽廣播電視臺衛星車上已安裝了16路數字擴展卡，支持16路數字音頻信號的輸入及輸出；任意一個母線輸出和通道插入都可以路由到4個Omni輸出；單獨的立體聲輸出和監聽輸出；輸入分配可以分配輸入信號到需要的路徑上；輸出分配可以分配母線輸出信號和輸入通道直接把信號輸出到需要的輸出連接頭。衛星車的監聽部分由一臺RM-2監聽單元和二支監聽耳機組成。

音頻傳輸采用3種方式：第一，綜合電纜，信號通路包括4路音頻輸入、4路音頻輸出、2路視頻信號和1路220V電源；第二，多心電纜，2路音頻通路，2路視頻通路；第三，攝像機隨機話筒通道拾音。圖2為音頻系統圖。

3　衛星系統

我們選用ku波段工作頻率是12～18GHz，帶寬800MHz。ku波段頻率高，波長短，受地面無線電干擾小。在效率和增益相同的情況下，ku波段天線口徑比C波段口徑小。

3.1編碼調制器（1:1備份+倒換控制器）

在衛星系統中，TANDBERG E5788編碼調制一體機能夠實時將輸入的視音頻信號進行高清MPEG-2的4:2:2P@HL、 4:2:0MP@HL和標清MPEG-2的4:2:2P@ ML、4:2:0MP@ML編碼，該碼流速率在1.5～90Mbps連續可調，客戶可以根據實際應用需求設定該值（通常該值越大，說明壓縮率越小，圖像質量越高）。其中編碼器配置了BISS加擾功能，可以對傳輸的信號進行簡單的7位密鑰加密，以保證傳輸信號的產權不被侵犯。E5788內置有符合DVB‐S標準的QPSK調制器，通過購買的軟件授權，可升級到支持8PSK/16QAM調制，升級后的調制器能夠將編碼器輸出的DVB-ASI碼率進行信道編碼和QPSK/8PSK/16QAM調制。為提高傳輸效率，E5788選配有符合DVB-S2標準的QPSK/8PSK調制器，比DVB-S標準可節約30%租星帶寬。同時提供監視輸出接口。支持多種視頻輸入方式，即內嵌音頻信號的HD/SDI數字信號、模擬復合視頻信號、模擬平衡音頻信號和AES/ EBU數字音頻輸入信號。每臺編解碼器具備3路ASI單節目碼流輸出，輸出的1

路ASI碼流進入跳線排，供RX1290解碼器ASI輸入閉環監測。其中備用編碼器輸出另一路ASI碼流輸入到主編碼器的ASI復用板卡的輸入口。主編碼器中配置ASI Remux板卡，實現2路碼流復用到一路輸出。在系統配置的1:1熱備份系統中，使用倒換控制器可以手動或自動在主備設備之間進行切換；尤其在自動模式下，當主用設備發生故障時，系統鏈路會自動切換到備用設備，確保直播任務的順利完成。

3.2Xicom XTD-400K TWTA室外型高功放

Xicom XTD-400K是一款低安裝成本、長壽命的功率放大器。它消除了以往放大器需要外保護以及天線與放大器之間的長波導聯接的缺點，例如，400W外置功放由于使用更短的波導，其輸出的EIRP相當于一臺安裝在室內機架上的600W功放。同時RF濾波器、冷卻裝置和監控系統均包含在功放內，它具有高可靠性、低維護成本和低替換成本等特點。XTD-400K使用了高效率的行波管，其優點是減少了主功率的開銷、降低了工作時的內部溫度、擴展了可靠性，這些優點在線性及飽和工作模式下同樣有效。內建的L-Band BUC取代了一個獨立的ODU外設，L-Band輸入信號以及一個10MHz的參考信號僅通過一根同軸線纜輸入。XTD-400K支持單機工作、1:1、1+1相位疊加的工作模式，一個外置的控制器可讓用戶在本地對高功放進行遠程操作。

3.3車載天線

高功放自動倒換開關輸出的射頻信號通過波導進入車載天線發射上星。整個車載天線系統由天饋系統、天線伺服系統、天線控制系統組成。我們選用的是英國Vislink集團Advent公司專門為車載式衛星地球站設計的NewSwift1.8 m Ku天線，該天線具有尺寸小、重量輕（120Kg）和增益高、抗風能力強、使用耐久性好、發送和接收頻帶寬等優點。其特點是，最新的HD型號天線設計可安放2臺400W或750W TWTA高功放的設備艙。極大地節省車內空間，減少了射頻波導的損耗。在天線控制方面，配置的是Advent公司ACU5000系列中的ACU5216天線控制器，內置信標接收機，配有GPS、電子羅盤、水平測量儀，通過計算得出衛星指向參數。對天線的極化角、方位角、俯仰角等進行控制，具備自動定位、極化轉換、自動/手動控制天線展開和收藏等功能。天線控制器可存儲達100顆衛星參數和800個城市坐標信息，實時顯示天線角度等參數，通過簡單方便的前面板操作即可自動控制天線的展開和收攏。天線控制器根據信標接收機反饋的信標強度，實現自動精準的對準衛星，實現“一鍵通”對星。在應急情況下可手動調整衛星天線。

4　外來接口箱

外接口處預留了豐富多樣的接口，多個可輸入高標清信號，多個PGM高標清以及模擬信號、多個可選的矩陣以高標清以及模擬信號、多個音頻數字以及模擬的輸入輸出信號，通話2線4線接口、網線接口、TEL接口等可滿足與臺里六訊道高清車無縫級聯。

衛星車高清升級后分擔了部分六訊道高清車制播任務，緩解了臺里轉播車使用緊張，轉播地點停車難的問題。