淺談電視無線數字化發射系統

張夢爽

摘 要：數字電視地面廣播傳輸是一種新型的傳輸形式。本文以我臺轉播中央電視臺12套電視節目的兩部無線數字電視發射機為例，就電視無線數字化做出詳細闡述。

關鍵詞：基帶衛星鏈路；單頻網；DTMB數字電視地面廣播傳輸系統；幀結構；信源編碼；調制

中央廣播電視節目無線數字覆蓋工程，于2016年12月中旬在我臺播出，為遼南部分地區固定和移動用戶提供優質的無線數字電視信號。這套播出系統，采用基于衛星傳輸鏈路提供的TS做信號源，通過兩部數字電視發射機，利用兩工技術，24h不間斷發射中央電視無線數字化12套電視節目。地面數字電視發射系統由衛星接收天線 AVS+專業衛星綜合接收解碼器、數字電視發射機 、兩工器 、發射天線構成。見框圖：

1 基于衛星傳輸鏈路的信號源

中央電視臺12套電視節目經信源編碼、復用、CA加擾，通過適配器，為防止版權溢出打包兩個TS流，通過衛星上行站上傳衛星。通過衛星下行站，利用AVS+專業衛星綜合接收解碼器解碼、解擾，還原輸出兩路TS。TS1包cctv1、2、4、10、12、13、14、15八套電視節目。TS2包含cctv7、9、11、cctn四套電視節目。采用串行接口輸出，只需一根同軸電纜線與激勵器TS端口相連.給數字電視激勵器提供信號源。為保障信號源的安全性，AVS+專業衛星綜合接收解碼器采用1+1備份方式。

2 數字電視發射機原理概述

數字電視發射機由：（1）單頻網激勵器；（2）功率放大器；（3）發射機監控系統；（4）無源部件；（5）配電系統；（6）風冷系統組成。

2.1 單頻網激勵器

由GPS/北斗雙模授時器和地面數字電視激勵器組成。激勵器在單頻網模式工作時，由激勵器和GPS/北斗雙模授時器完成.GPS同步時鐘參考源的作用就是方便地提供一個在任何地點都同步的系統時鐘10MHz和參考時間信息1PPS，供給激勵器。AVS+專業衛星綜合接收解碼器送給激勵器的TS流經本振低相位噪聲VCO實現DTMB調制，輸出高線性的RF功率信號。地面數字電視單頻網激勵器具備快速切換的雙激勵器功能，在主激勵器自身出現嚴重故障時，自動關閉RF輸出，同時發出指令給主機的顯控單元，顯控單元立即切換四功分器輸入端的切換開關至備激勵器，實現主備激勵器切換。通常狀態下，系統工作和主備激勵器的切換都是在自動模式下工作。必要時也可以人工干預，從主顯屏快速進入人工切換模式。

2.2 功率放大器

1kW數字發射機末級由4個300w功放單元組成。300W功放單元主要由三功分器、3個XGPA120D放單元、三合成器、數據采集控制單元、檢流單元和顯控單元組成。由四功分器送來的25wRF經本單元三功分分別給3個XGPA120D放單元放大后經合成器合成功率大于300W。XGPA120D高效功放單元由MRFE6P8600/BLF888及其外圍器件組成，采用多赫蒂電路設計，具有高增益高效率高線性特點，工作輸出110W，工作電流約4.4A，主要技術指標：頻率響應8MHz帶寬±0.1dB，增益≥20dB，輸出功率120W，效率≥50%。本單元正常工作輸出300W，工作電流13.5A。

2.3 發射機監控系統

發射機監控系統由檢流單元、數據采集控制單元、顯控單元組成。檢流單元主要是采集各個120瓦功放單元的供電電壓、電流和控制其供電的通斷。控制其供電的通斷是接受數據控制單元的開關指令，開關或斷開各個120瓦功放的單元供電，保護該功放單元；數據采集控制單元采集來自檢流單元溫度計和合成器的各種工作參數和工作狀態，由本單元的顯控單元分析處理，通過LED指示燈在單元面板上顯示，并上報至整機總顯控單元。如有故障，顯控單元會給出相應的控制指令，數據采集單元、檢流單元執行相應的操作，保證功放單元正常工作；顯控單元處理、分析本單元的工作參數，（工作參數有：供電電壓、電流、溫度、輸出功率、反射功率的監測；有過壓、過流、過溫、過功率、過反射的保護）判斷工作狀態，驅動LED顯示，發出相關控制指令.完成監測和保護作用并上傳相關參數和工作狀態，接受總顯控單元指令，發出相關控制指令。顯控單元將數據和狀態傳送給總顯控單元，總顯控單元也實時地控制著本功放單元發現異常也會告警嚴重時也會向本功放單元發出關斷指令，這是對末級功放的二重監控保護。同時整機的總顯控單元在檢測到整機其他部分出現嚴重故障時，還會向本功放單元發出關斷指令，這是對末級功放單元的第三層保護。

2.4 無源部件

無源部件包括功分器、合成器、帶通濾波器，兩工器等。在電視發射機中，功率分配與功率合成技術得到了廣泛的應用。功分器將一路高頻信號的功率，通過分配網絡均勻地互不影響地分配給多路負載，基本要求是：輸出功率按一定的比例分配，各輸出端之間要相互隔離，輸入、輸出端必須匹配，電路采用經典的威爾金森電路設計，特點是：介常數大，導熱性好，損耗是0.06db，駐波比是1.05；合成器將各功率放大器輸出相加獲得更大功率.還專門設計了耦合檢波器，提供輸出功率和反射功率檢測，供單元檢測管理和控制，為了提高功率單元匹配性和隔離度，在合成器輸出處增加了高品質的隔離器增加功率單元的可靠性。功率放大器輸出的1KWRF信號經帶通慮波器濾波輸出高質量的1KWRF信號經兩工器合成經硬饋電纜給發射天線發射。

2.5 配電系統

本機采用交流380V供電，經配電單元、分線器、避雷器、交流接觸器、固態繼電器分配成所需要的單相220V電壓，供給風機、電源單元、地面數字電視單頻網激勵器、總顯控單元。交流220V由3個開關電源模塊（CP2725）輸出50V/12V兩路直流，三路DC50V均流匯集后給前置功放單元和末級300W功放單元供電，DC12V供前置功放單元。

2.6 風冷系統

該發射機采用獨立的插箱式風機，工作可靠，安裝維修方便，并配以一部風機熱備份工作，保證發射機充分散熱。

3 常見故障排除

（1）無碼流輸入告警指示：液晶屏顯示（INPUTNONE）無碼流輸入，LEDTS1/LEDTS2綠色指示燈滅，TSERR告警指示燈紅燈亮。故障排除：①無碼流輸入，應檢查AVS+專業衛星綜合接收解碼器、連接電纜、衛星接收天線；②設置錯誤。設置為AUTO制動模式，連接輸入碼流一致。

（2）單頻網部分：液晶顯示屏顯示無10MHz輸入GPS（NOGPS）LED_GPS指示燈綠燈熄滅，LED報警指示燈紅燈閃爍。排除方法：查看北斗天線連接是否正常，內部GPS/北斗重新啟動。

4 日常檢修和維護

數字電視發射機性能穩定、技術先進、操作簡單、故障率低。日常檢修和維護要做到以下幾點：（1）保持機房的衛生、溫度和濕度。（2）保證設備清潔。定期清理風機、功放散熱器散熱孔。（3）在播出過程中，功放模塊難免不發生故障。出現故障，不要盲目拆卸。要根據故障現象、功放數據和告警指示判斷故障部位。過流、過壓、過激勵、溫度保護電路自身發生了故障，應急可采取切除保護的方法，讓功放模塊投入工作，等維修條件具備時再徹底修復。（4）功放管的更換：要特別注意對柵級的保護，它的輸入電阻非常高，這是它的優點，但也有它的不足。因為柵極如果感應有電荷，就很難釋放掉，電荷的積累就會使電壓升高。少量的電荷就足以產生能擊穿管子的高電壓。為了避免這種情況，關鍵不能讓柵級懸空，要在柵源極之間保持直流通路，即使不用時也要用金屬線將3個電極短路。在更換安裝新管子時，應先把功放管安裝在散熱片上，將源極與地良好接觸，然后用防靜電烙鐵或者拔掉電烙鐵的電源插頭焊接，每次焊接時間最好不超過5秒，以保證安裝的新管子不被損壞。末級功放管內有劇毒物質，更換下來的壞管要妥善處理。

參考文獻

[1]張齊.淺析無線數字化覆蓋工程地面數字電視發射系統[J].遼寧廣播電視技術，2016，（3）：44-46.

（作者單位：遼寧省廣播電視傳輸發射中心203臺）