無線數字電視發射機（700 MHz）移頻通用改造方案

李 萍

（作者單位：漢中廣播電視轉播臺）

1 廣電行業700 MHz移頻項目背景

隨著廣電5G通信技術的推動，2016年5月，工信部正式向中國廣電發放電信基礎業務牌照，允許中國廣電基于700 MHz頻率開展業務試點。

2017年，由中國廣電和中國中信集團有限公司合資組建的中廣移動網絡有限公司正式注冊成立，而此時的700 MHz頻率遷移工作將對推動5G建設發展具有重要意義。2019年，國家廣播電視總局已正式下發了《國家廣播電視總局辦公廳關于開展移動數字電視清理整頓工作的通知》，計劃投入大量資金進行廣電700 MHz的移頻工作。

2020年3月31日，國家廣播電視總局召開了全國地面數字電視700 MHz頻率遷移工作領導小組第一次工作會議。國家廣播電視總局副局長朱詠雷指出，推動廣電5G建設是深入貫徹落實習近平總書記重要指示精神和中央決策部署的重要舉措，把這項工作作為重要政治任務，高標準高質量做實做細做好。

2021年中央節目的清頻改造工作已經啟動，但各地市自辦節目的改造還需自行開展，本文提供一種清頻改造方案以供參考。

2 地面數字電視廣播發射系統改頻遵守的標準

地面數字電視廣播發射系統改頻遵守以下標準：《數字電視地面廣播傳輸系統幀結構、信道編碼和調制》（GB20600-2006）；《地面數字電視廣播傳輸系統實施指南》（GB/T 26666-2011）；《地面數字電視廣播激勵器技術要求和測量方法》（GB/T 28436-2012）；《地面數字電視廣播發射機技術要求和測量方法》（GB/T 28435-2012）；《基于衛星傳輸的地面數字電視單頻網適配器技術要求和測量方法》（GD/J 066-2015）；《基于衛星傳輸的地面數字電視單頻網激勵器技術要求和測量方法》（GD/J 067-2015）；《地面數字電視廣播單頻網適配器技術要求和測量方法》（GB/T 28434-2012）；《電視和調頻廣播發射(轉播)臺(站)設計規范》（GY 5062-1998）；《電視和調頻廣播發射天饋線系統技術指標及測量方法》（GY/T 5088-2013）；《電視、調頻廣播場強測量方法》（GB/T14109-1993）；《通信電源設備安裝工程設計規范》（YD/T 5040—2005）；《低壓配電設計規范》（GB 50054-2011）；《廣播電視工程工藝接地技術規范》（GY/T 5084-2011）。

3 地面數字電視廣播發射系統改頻實施思路

本次方案將針對地面數字廣播無線發射系統項目主要供應商的各型號各功率等級發射機提出改造意見。涉及50、100、300、500、1000 W不同功率等級、不同頻率波段的發射機設備。

圖1所示的地面數字電視廣播發射機由兩臺數字自適應預校正激勵器、雙激勵切換器、2個650 W功放模塊、3個開關電源、帶通濾波器、分配合成器、避雷器、風冷系統和系統控制器等組成。主機監控單元負責發射機和各功能組件的集中管理，承擔主備激勵器的切換，實現與功放、主備激勵器和遠程計算機等的通信。

圖1 地面數字電視廣播發射機構架框圖

地面數字電視廣播發射機具體改造內容及步驟（見圖2）應遵循先易后難、先硬件后軟件的原則進行改造，以便于在改造中抓重點和主線。

圖2 地面數字電視廣播發射機改造框圖

4 國標地面數字電視廣播發射機具體改造方案

4.1 改頻注意事項

不同廠家及不同功率等級的發射機在部件結構、硬件連接及射頻接線端口上存在較大差異，一致性較差、缺乏通用性、模塊不能直接整體替換，但是在發射機功能模塊上卻都是大同小異，所以對不同品牌的發射機改頻是可實施的，在改造時應盡量利用原始硬件結構，對電路板進行重新調試或功放板更換。

各品牌發射機在整機邏輯監控上也存在較大差異，在控制方式和通信協議上也各不相同。如果原發射機監控環節能正常使用，在設備改頻時將不對監控環節處理。整機監控如不能正常使用，可以協調原廠家進行維修，也可使用專業公司提供的整套邏輯監控單元替換原控制單元。

4.2 激勵器單元改造

激勵器是整個發射系統的核心部分，承載著數字信號調制、變頻、放大和驅動等功能。市場上國標激勵器均具備捷變頻存儲功能，頻率均可調。激勵器在結構上分為含外置中間推動級和激勵器內置推動級兩種。在改頻時需對推動級功放單元進行阻抗匹配調試，以及功放管的靜態偏置電壓調整，以保證其線性增益指標。

4.3 功率分配器改造

功率分配器（見圖3）主要功能是將激勵器RF信號同相位、等幅度地分配到末級功放模塊單元。一般均采用威爾金森設計。設備不同，分配比也各不相同，射頻連接端口型號也大多不同。在改頻時應將功分器重新調試或更換，以滿足隔離度、插損及電壓駐波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR）等指標的要求。

圖3 1 kW發射機1∶2功率分配器

可根據需要，提供不同分配比、同相或3 dB耦合方式分配，各型射頻端口的高指標功分器來滿足整機改造的技術要求。

4.4 末級功放插件單元改造

CTTB1 kW發射機功率放大器是一個獨立的插件，包含前級放大器、末級放大器、分配器、合成器、采樣電路和監控電路等（見圖4）。各單元電路均安裝在一塊散熱基板上。使用的場效應管有BLF888A、BLF888B、BLF888D、MRF6V3090、BLF884P等型號。功率等級不同，使用的場效應管數量和型號也有區別。

圖4 CTTB1 kW發射機功放內部

末級功放改頻是本次發射機改造項目的重中之重，其技術指標可以影響整機工作的穩定性、可靠性以及整機的技術參數。在改頻時需對各廠家功放板電路板進行重新調試或更換，如柵偏壓的調整、匹配電路的調整、耦合電路的調整。如遇跨波段只能更換整個功放板。功放改頻其難點在于，不同生產廠家在功放數據采集、監控或通信上沒有通用性和兼容性。在改頻時應盡量使用功放原有控制電路，只針對功放板進行更換。

4.5 功率合成器改造

合成器（見圖5）主要功能是將各末級功放輸出功率進行疊加，在頻率更改后需對其進行阻抗匹配、插損，回波損耗、頻響等指標進行調試或更換。可以提供各波段、各種功率等級以及各型射頻連接端口的高指標功率合成器，滿足改頻需要。

圖5 合成器

4.6 整機輸出濾波器改造

在數字發射機輸出端口均配置濾波器（見圖6）單元，其主要作用為提高帶外諧波抑制能力，避免帶外諧波干擾。

圖6 1kW發射機輸出濾波器

一般使用帶通腔體濾波器，在改頻時應對各腔體重新調試，如果改頻頻率超過濾波器設計帶寬，只能更換處理。

濾波器指標如圖7所示：

圖7 濾波器指標

插入損耗：f0≤0.4 dB；f0±3.8 MHz≤0.7 dB；f0±4.2 MHz≥ 4 dB；f0±6 MHz≥ 35 dB；f0±12 MHz≥ 40 dB。

駐波比：＜1.1。

4.7 耦合單元改造

耦合單元（見圖8）分為內置和外置兩種，一般小功率發射機（50 W、100 W）為內置型，位于末級功放單元輸出端；外置型（300 W、500 W、1 kW）位于整機輸出口和濾波器輸入端口之間。無論內置和外置型其作用都是為整機提供正反向檢波電壓、大環AGC控制電壓、激勵器校正所需的反饋射頻信號及檢測射頻信號。頻率的改變會引起耦合量的變化，導致檢波電壓、AGC電壓和反饋信號的變化，所以在改頻后需對其進行耦合量的調整，以便真實地反映發射機的工作狀態。

圖8 耦合器

4.8 監控單元改造

對發射機進行改造時，根據實際改造情況，監控系統的改造方案可分為如下三種。

4.8.1 利用原有監控

適用條件：對外廠制造的發射機進行功放單元、合成器、分配器等單元在不增加數量的前提下進行替換改造。

改造方案：只需要對監測量（電流、輸出功率、反射功率等）進行校準調試。

4.8.2 替換部分監控

適用條件：第一，對外廠制造的發射機在改造時，對功放單元或功放插件數量上進行增加或減少；第二，具有被改造發射機的通信協議時。

改造方案：對被改造單元的監控板進行替換，監控板的監控協議可做到與改造前一致。

4.8.3 替換全部監控

適用條件：第一，當原監控系統損壞無法工作，且原廠無法維修時；第二，當無法向原廠獲得被改造發射機的協議時；第三，當發射機整機改造程度過大時。

改造方案：對整個發射機的監控單元進行整體替換。

4.9 改頻后新增頻點天饋系統建設

改頻后的地面數字電視發射機發射，可新建一套天饋系統或利用已有天饋采取擴多工器的兩種方式。

新建天饋適用條件：臺站現有天饋工作帶寬、承載功率或其他技術參數不能滿足發射要求，可新增天饋系統。

當發射塔有足夠的安裝位置時可考慮使用四偶極板發射天線，如安裝位置緊張可考慮使用縫隙天線或一體化天線。

擴工方式適用條件：天饋工作帶寬和承載功率滿足發射要求時，可采用新購多工器或采用擴工方式（雙工器擴成三工器、三工器擴成四工器等）以共用天饋方式發射。

在擴工時，新舊多工器組合后需進行聯調作業，如圖9所示。

圖9 多工器組合示意圖

5 結語

國家廣電總局已明確要求要做到零停播或盡可能做到減少停播時間。為滿足這一要求，在改頻時將根據原發射機型號、功放插件數量、功放管型號、出廠時間等信息，生產出需要更換的配件，如整機功放插件、整機分配合成器等部件，現場直接更換處理。此方式將大大縮短現場改頻時間。做到整個改頻項目工程的時間可控，穩步推進，才能保質保量完成國家廣電總局700 MHz清頻任務，為廣電5G建設鋪平道路。