頻率遷移過程中數字電視發射機運作的技術解析

李天雁

（作者單位：漢中廣播電視轉播臺）

當前，通信技術發展迅猛，為充分適應5G的發展需求，相關領域針對700 MHz頻段頻率的使用方式進行了重新調整和規劃，將702～798 MHz的頻段頻率進行調整，用于移動通信的頻段頻率。同時，通過5G網絡的全面部署，可以高效解決各地無線發射終端在傳輸信號時存在的頻段劃分不清晰的問題。為了進一步實現對數字化技術的推廣使用，應提高頻率廣播信號的使用效率，提升終端服務的水平與質量，滿足更多受眾群體對公共電視的需求。同時，各臺站也出臺了相應的規劃策略，并將其作為頻率遷移的重要依據。在此過程中，為了更加有效地節約頻率資源，在進行此項工作的規劃設計時，可參照單頻組網的方式進行整體布設，劃分組網等級，實現對廣播網絡的標準化分布[1]。隨著我國相關政策的逐步落實，有關單位對數字頻率的設計規劃越來越規范，但如何保證在全國范圍內推廣，也成為相關領域研究人員重點關注的問題。隨著我國通信技術的發展，相關領域研究人員提出了一系列的解決方案。當前最常見的解決方案是利用多個不同頻道的數字電視發射機的射頻信號，將其組合成一路信號并進行輸出，通過一個寬帶天饋系統完成發射[2]。這種方式能夠有效減少數字電視發射機在空間上的占用量，并在一定程度上降低建設費用，但在具體應用的過程中，發射機的運作質量受外界影響較大。為提高數字電視發射機的運作質量，本文就頻率遷移過程中數字電視發射機運作的相關技術進行解析。

1 技術解析

1.1 發射機頻率規劃

為了確保數字電視發射機運作時的穩定性，需要引入頻率遷移技術，并針對發射機頻率進行規劃。技術人員將這一規劃內容的性質定義為分配規劃，根據某一行政區域內可以使用的頻率與最大功率等級來規劃，以此確保后續發射機在運作時能夠嚴格按照規定標準完成運作任務[3]。當前，發射機在運作過程中的頻段可規劃為兩個頻段，分別為VHF頻段和UHF頻段，前者包含DS-1～DS-12（除DS-5以外）的11個頻段，后者包含DS-13～DS-36共24個頻段。為確保規劃的合理性，技術人員應按照區域完成分組，以省域為單位劃分為8個分組，并將每4個分組作為1個小組，對每一小組設定相同的發射機頻率（如表1所示）。

表1 基于頻率遷移的發射機頻率規劃結果

根據實際情況和無線廣播電視臺的通信傳輸需要，可按照上述劃分標準對其頻率進行調整。按照本文上述邏輯完成頻率規劃后，每一個數字電視發射臺都能夠分配至少5個頻道，能夠在提高數字電視發射機運作效率的同時較大地降低其運作時的負擔，確保其在運行過程中具備更高的穩定性。在頻率遷移的過程中，可進行傳統信號未占用頻段的調制，即將信號調制到790～860 MHz[4]。通過這樣的頻段遷移方式，能夠有效解決頻率規劃后數字電視發射機運作時信號接收質量低的問題。同時，為了確保規劃后的發射機運作質量，在原有設備的基礎上，可針對衛星電視調制器和電視信號放大器進行升級優化[5]。為了避免發射機運作時受到數字信號的干擾，可將調制器的頻率控制在790～860 MHz，以此確保發射機在規定的頻率規劃標準內能夠實現連續、穩定的運作。

1.2 數字電視發射機帶寬化處理

在完成發射機頻率的規劃后，為了進一步提高數字電視發射機的運作質量，接下來的重要工作就是對其進行帶寬化處理。由于現有技術無法實現一臺數字電視發射機支持所有頻道運作，因此，在上述頻率規劃標準下，可將所有頻道合理劃分為3個連續波段，分 別為DS-1～DS-12、DS-13～DS-24、DS-25～DS-36，每一波段當中都包含12個頻道[6]。在進行頻率遷移時，要保證運作端與支持端的保持全頻同步狀態，以數字發射機頻率優化來保證前端穩定運行的需要。另外，還可以選擇對數字電視發射機內部激勵器、外置濾波裝置進行優化。同時，針對不同發射機，可通過數字電視多工器對其進行匯總，并統一傳輸到寬帶天饋系統當中。具體流程如圖1所示。

圖1 數字電視發射機帶寬化處理流程示意圖

若發射機原有天饋線帶寬為UHF全頻帶，則其功率容量會存在冗余現象，能夠充分滿足頻率遷移的各項需要[7]。按照本文的方案進行帶寬化處理后，在生產制造方面不僅能夠提高發射機生產廠商的生產效率，同時在地方安裝建設中還能夠有效降低無線廣播電視建設成本，并且便于后期在運營中對發射機進行安裝和維護。

1.3 輔助運作設備優化選型

在完成數字電視發射機的帶寬化處理后，針對數字電視發射機內部的各個輔助運作設備進行優化選型，能夠確保其運行性能符合發射機的運作需要。輔助運作設備主要包括調制器、放大器和避雷器。針對上述3個輔助設備進行優化選型時應注意以下幾個方面：

首先，針對調制器可選用PBI-2500 MB型號標準型鄰頻調制器，該型號調制器在運行過程中采用一臺設備對應一個頻道，可有效解決鄰頻之間相互干擾的問題。與隔頻調制器相比，鄰頻調制器在運行過程中具有更加突出的穩定性和故障率低的優點，能夠按照特定順序進行排列，不會出現隔頻調制器在運行過程中出現的中間空臺問題。PBI-2500 MB型號標準型鄰頻調制器包含低頻、中頻、高頻共3個頻段，按照不同數字電視發射機的運行需要可進行對照選擇。

其次，針對放大器，選用KA8134ATW型號有線電視信號放大器。該型號放大器最大輸出電平為110 dBμV，在應用過程中能夠保證傳輸信號的穩定性和高質量，同時在遠距離傳輸中損耗較小，還可實現遠距離傳輸。KA8134ATW型號放大器內部設有前均衡和中均衡，可使線路的平坦度調節更加方便快捷，并且其內部還安裝了溫度補償模塊，該模塊能夠根據數字電視發射機所在區域環境溫度的變化情況進行自適應調節，以此避免電纜出現異常衰減的現象，從而降低故障的發生率，提升整體模塊運行的穩定性。

再次，針對避雷器的選型，重點要考慮避雷器的耐沖擊水平和使用地區的雷暴強度。通常選用HL-25K型號避雷器，該型號避雷器采用等電位避雷處理技術，與傳統避雷器相比具有更強的抗雷擊能力。除上述優點外，該信號避雷器的運行頻率在45～862 MHz，標準增益為30 dB，帶內的平坦度為±0.75 dB，噪聲系數小于等級12 dB。綜合各種性能參數，該型避雷器的性價比最好。

1.4 安裝與運作調試

在完成對上述各個輔助設備的選型后，應將其安裝在對應的位置上，并完成對數字電視發射機的安裝。為了方便發射機散熱，應在發射機當中的4臺調制器之間留出空間，并將其固定在機柜上。安裝完畢后，調整各個視頻、音頻調制度旋鈕，使其達到最佳狀態，之后對射頻輸出旋鈕進行調整。為了避免后期發射機運作過程中出現交調失真的問題，可利用電視場強檢測裝置對輸出信號進行測量，并確保輸出電頻不會超過事先設定的范圍。在調節時，要確保各個頻道的信號強度大小基本平衡，并將信號均調整到98 dB。完成所有調試任務以后，按照從前端到后端的順序，逐一完成對放大器的更換，并在每一個放大器射頻輸出范圍內設置一個場強檢測裝置，根據檢測結果對衰減器和均衡器的運行參數進行調整，完成所有的作業調試工作，確保發射機正常運作。

2 實例應用分析

針對當前數字電視發展需要，筆者提出一種基于頻率遷移的發射機運作方案，為了進一步驗證該方案在實際應用中的可行性，選擇將某地區無線廣播電視臺作為實驗地點，按照本文上述方案中的內容實施，并針對完成實施后發射機的運作情況進行記錄和分析。在該無線廣播電視臺中，其原本DS-36頻道的工作頻率在692～701 MHz，與當前5G終端上行頻段之間僅相差1 MHz的保護間隔。為了滿足國家規定的信道編碼、調制規定，需要針對數字電視發射機的運作進行調整。為了實現對運作情況的檢驗和分析，筆者將按照本文運作方案調整前的運作時延和運作穩定性，與按照本文運作方案調整后的相應參數進行對比。

2.1 發射機運作時延分析

根據國家相關規定，數字電視發射機的射頻信號時延差應當在±1 μs以內。射頻信號的時延差可通過如下公式計算得出：

式（1）中：τ表示為數字電視發射機的射頻信號時延差；T表示發射信號的時間；T′表示接收裝置接收到信號并作出響應的時間。根據公式（1），針對在不同距離條件下運作方案應用前后的發射機射頻信號時延差進行記錄，并將得出的結果繪制成表，如表2所示。

表2 數字電視發射機射頻信號時延差記錄表

由表2可以看出，應用本文提出的運作方案前，當發射距離≤100 m時，其發射機射頻信號的時延差在標準規定的±1 μs以內；當發射距離＞100 m時，其發射機射頻信號的時延差均不在標準規定范圍內，并且最大延時絕對值超過了2 μs，嚴重不符合數字電視發射機的建設標準。應用本文提出的運作方案以后，在發射距離不斷增加的條件下，發射機的射頻信號時延差仍然能夠控制在±1 μs以內，符合數字電視發射機的建設要求。上述應用結果初步證明，本文提出的運作方案在應用后能夠有效提高發射機的運作效率。

2.2 發射機運作穩定性分析

在完成對發射機運作時延情況的分析后，針對發射機在真實運行環境當中的運作穩定性進行分析研究。為實現對發射機運作穩定性的量化，選擇將其多個頻道的本振頻率作為評價指標，若多個頻道之間的本振頻率相同，說明利用本文運作方案能夠有效提高數字電視發射機的運作穩定性；反之，若多個頻道之間的本振頻率不相同，說明利用本文運作方案無法保證數字電視發射機的運作穩定性。基于上述分析，選擇將該無線廣播電視臺的12頻道、14頻道、15頻道、18頻道和20頻道作為研究對象，針對本文運作方案應用前后兩個頻道的本振頻率進行記錄和比較，并將得出的結果繪制成表，如表3所示。

表3 運作方案應用前后各頻道本振頻率記錄表

由表3可以看出，在未采用本文運作方案前，只有12頻道和20頻道的本振頻率相同，其他頻道之間的本振頻率相差較大，其中最大的20頻道524.25 MHz與最小的18頻道502.21 MHz本振頻率相差22.89 MHz。在應用本文運作方案后，12頻道、14頻道、15頻道、18頻道和20頻道的本振頻率均相同，并且都保持在最大值，即20頻道的524.25 MHz這一值上。可見，利用本文運作方案能夠有效提高本振頻率，并確保數字電視發射機運作更加穩定。

3 結語

本文提出一種全新的數字電視發射機運作方案，并通過實例應用的方式驗證了該方法的正確性和可行性。同時，在今后的研究當中，還將針對數字電視發射機在具體使用過程中有線電視信號、衛星節目信號是否正常、收看效果是否理想等進行更全面的分析，針對可能造成發射機運作故障的問題進行明確定位，并給出相應的解決辦法，以此對運作方案進行不斷優化。在實際開展數字電視發射機建設中，本文提出的運作方案不僅能夠有效解決調制頻率重疊的問題，同時還能夠節省大量業務經費，提高無線廣播電視行業發展的綜合效益。