高清DSNG新聞采訪衛星車系統集成

王麗娜

（青海廣播電視臺，青海 西寧 810001）

青海廣播電視臺籌建的高清DSNG新聞采訪衛星車要求不但可以進行日常新聞采訪、傳輸新聞，而且還要適用于各種應急突發事件，如地震、洪災等嚴重自然災害及日常突發新聞及國家重大活動的宣傳報道需要，以及沒有通信手段地區發生事件的新聞信息采集、傳送和現場直播。本文著重從衛星車的鏈路、設備選型、系統構成、技術指標、系統監控等方面介紹了衛星傳輸系統的集成方案。

高清DSNG新聞采訪衛星車鑒于其重要性和特殊性，在設計時著重從安全性、先進性、實用性、高管控、經濟性等方面進行了考慮。該系統需要具備完善的、獨立的主備鏈路，系統運行時要有極高的可靠性，并具有結構簡捷、操作迅速的應急方案。在電視節目制作手段上與國際廣電領域先進技術同步，功能和性能上要具有超前性。系統設計充分適用高清節目的衛星傳輸，滿足小型高清節目的制作需求，能快速支持突發事件的現場連線。通過對系統進行統籌規劃，使得整個系統具有最佳的性價比。高清DSNG新聞采訪衛星車整個系統由衛星傳輸系統和音視頻系統組成，本文主要從鏈路計算、設備選型、系統構成、技術指標、系統監控等方面介紹了衛星傳輸系統。

1 系統概述

衛星傳輸系統包括了車載天線系統、高功放、編碼器調制器、數字衛星接收機、頻譜分析儀、RF跳線排等設備[1－3]。系統工作于Ku波段，滿足各種非暴雨氣候條件下高標清信號的正常傳輸；系統信號壓縮/傳輸采用MPEG－2/H.264/DVB－S2國際標準；車體頂部安裝1.5 m車載衛星通信天線；系統配置射頻跳線板，用于調度各個射頻接口及衛星上行系統信號；采用車載室外型400 W行波管高功放（內置上變頻器），按1∶1完全熱備份方式配置；系統還設計有統一、良好的監控和管理平臺，通過此平臺實現對關鍵設備的參數設置、狀態監控，能實時監測編碼調制輸出端、高功放輸出端信號，快速準確地判斷故障源，實現手動或自動倒換；配置車載天線伺服控制系統，采用GPS定位、電子羅盤等技術，實現自動對星。

2 衛星傳輸系統

2.1 衛星鏈路計算

設計系統時，要進行科學、嚴謹、周密的鏈路計算，為了保證系統有足夠的冗余，在功放上保留了3 dB裕量，同時考慮了功放線性范圍3 dB的回退輸出。

按照亞洲五號（100.5°E）衛星的具體參數詳細鏈路計算結果如下：數據速率為8 Mbit/s，信道帶寬為9 MHz，TPC 編 碼為 3/4，BER 需求≤10－7，Eb/No需求為5.5 dB，鏈路年有效率≥99.9%，HPA功放為350 W，西寧發射站為1.5 m天線，西寧接收站為3.7 m天線，系統裕量為8.04 dB。需要說明的是，Xicom 400 W行波管高功放法蘭口飽和輸出功率為350 W，即功率電平25.44 dBW，為避免非線性失真，回退到3 dB，理想的輸出功率為25.44 dBW－3 dBW=22.44 dBW。

2.2 主要設備選型

系統中所有設備都是目前全球業界的先進產品。系統在現場直播和節目錄制方面與國際發展潮流同步，在錄制、編輯和傳輸各環節均能達到最佳技術指標的要求。在設備的選型上從安全、先進、實用、經濟等方面考慮，采用了TANDBERG編碼調制器、TANDBERG數字衛星接收機、Xicom高功放、VERTEX天線系統、Global功分器、R&S便攜手持專業頻譜分析儀。

2.3 衛星傳輸系統構成

衛星傳輸系統如圖1所示，包括上行發射、下行接收和監視等子系統。

2.3.1 上行發射部分

上行發射部分設置為：1套1.5 m Ku波段VERTEX C150M車載衛星天線（包括RC3000天線控制器），1套1∶1備份的Xicom 400 W Ku波段室外行波管高功放系統（包括高功放控制單元），1套1∶1備份的TANDBERG VOY?AGER－2 H.264編碼調制器，1臺DEV1951 L波段編碼調制器倒換開關。

1）視音頻編碼調制

來自視音頻分配單元的數字視音頻信號進入主備TANDBERG VOYAGER－2編碼調制一體機中進行編碼和調制。TANDBERG VOYAGER－2編碼調制器能夠實時將輸入的視音頻信號進行MPEG－24∶2∶2 P@ML，4∶2∶0 MP@ML，MPEG－2 MP@HL，MPEG－44∶2∶2 MP@HL 編碼，DVB ASI碼流。

VOYAGER－2內置符合DVB－S2（支持8PSK調制）或DVB－S標準的QPSK調制器，該調制器能夠將編碼器輸出的DVB－ASI碼率進行信道編碼和QPSK調制，輸出L波段信號同時提供L波段監視輸出接口。

主備VOYAGER－2輸出的L波段信號接到一臺倒換開關中，開關可設置為“手動“或“自動”切換形式。在自動切換狀態，當主用VOYAGER－2編碼調制器出現故障時，開關在報警信號的觸發下能夠將鏈路切換到備用VOYAGER－2上，從而保證傳輸鏈路的暢通無阻。

2）上變頻和功率放大

VOYAGER－2 L波段信號經切換開關分別送到2個Xicom功放內置上變頻器中，將L波段信號變頻到Ku波段（13.75～14.5 GHz），然后，上變頻器輸出Ku射頻信號分別再被送入2臺高功放中，高功放能夠將輸入的低功率射頻信號進行功率放大，直到其輸出的發射功率達到可以維持整個衛星鏈路正常工作，此時功放的工作模式為單載波工作模式。

2臺高功放輸出的射頻信號進入1臺波導倒換開關，當任何1臺高功放出現故障，倒換開關會根據該高功放的報警信息自動或手動切換到備用高功放的輸出，同時將故障高功放的輸出送到假負載，這樣就保證了整個鏈路的暢通。為了對安裝在車頂的室外型高功放進行控制和監測，系統中配置了1臺高功放控制單元，此單元可以對高功放進行全面監控，實時控制和監看高功放的發射功率等參數，還可實現高功放自動或手動倒換。

3）車載天線

該車選用了Vertex RSI公司的1.5 m Ku車載式衛星天線。天線的饋源臂專門有一個支架，用于安放高功放。高功放外置可以大大節省車內空間，同時也減少了功放到天線之間的波導損耗。功放支架為鏤空結構，具有良好的通風散熱性，可以將高功放工作所產生的熱量快速排放。這一點較之內置高功放，采用排風口出風來降低高功放溫度的方式更有優勢。

RC3000天線控制器帶有GPS定位功能，能自動計算衛星指向參數。

4）功放安裝

出于系統整體設計考慮，1∶1功放系統采用了饋源臂安裝方式。這樣可以減少方位、俯仰旋轉關節和相應軟波導，可以降低波導插入損耗約1 dB，不但提高了高功放的輸出，也提高了系統的發射能力。

功放安裝在饋源臂上，在收藏狀態時可以很好地舒展開，大大降低了天線的高度，提高了車輛行進中尤其是強風條件下天線整體的牢固性。在天線加電抬升過程中以及對星完成姿態保持時，相比較其他功放安裝方式，天線強度和風穩方面更具有優勢。

2.3.2 下行接收部分

下行接收部分設置為1臺Norsat Ku波段低噪聲放大器、1臺Global 1∶4 L波段功分器、3臺TANDBERG RX8200數字衛星接收機。

Norsat Ku波段低噪聲放大器通過變頻、放大來自天線的小信號再傳輸到衛星接收設備，即輸出的L波段信號進入1∶4功分器，輸出4路完全相同的信號，分別送入射頻跳線排和衛星接收機中。具有很高的頻率穩定度和增益，可確保為接收設備提供一個高穩定、高質量的信號。

為了實時掌握衛星車上行傳輸的圖像質量，系統下行鏈路中加入了L波段頻譜儀，配置了1臺TAND?BERG RX8200數字衛星接收機，用于接收本車的上行衛星信號或其他衛星信號。其功能強大，能夠接收來自低噪聲放大器的L波段信號，進行4∶2∶2&4∶2∶0解調、解碼后，同時輸出3路可切換的 ASI、HD－SDI、SDI信號、2路數字音頻、2路模擬音頻和數據，可以滿足不同的應用需求。另外的2臺數字衛星接收機，1臺安裝在廣播電視臺大樓新聞直播室，用于新聞節目直播的外來信號使用，1臺安裝在播出傳輸機房用于節目接收及其分配。

2.3.3 監視部分

本衛星車監視系統設置為1臺R&S便攜手持專業頻譜分析儀、1套射頻綜合跳線板。監視系統信號包括所有外來視音頻信號、發射上星信號、編碼器調制一體機輸出ASI碼流、L波段信號和高功放輸出的監視信號等。監視部分是整個系統中必不可缺的重要組成部分，一個完善的監視子系統必須能對系統中所有環節實現實時、簡單、快捷的監視，使得操作人員能夠對系統每一時刻的狀況非常清楚，發生故障時能夠快速定位故障并進行相應的應急處理。

1）高功放的監視

系統中配置的高功放帶有TEST測試輸出口，該信號為14 GHz的Ku波段信號。高功放內置變頻模塊，該設備的監視信號直接送入到射頻跳線排中，從而實現對2臺高功放TEST測試信號進行直接監測。

2）L波段信號的監視

VOYAGER－2 L波段監視信號通過射頻跳線排跳接到TANDBERG RX8200衛星接收機中，RX8200能夠對該信號進行解調解碼，輸出模擬/數字視音頻信號來監看，也可以直接將L波段測試信號輸入給頻譜儀進行頻譜監測。

3）ASI信號的監視

由于VOYAGER－2集編碼和調制功能為一體，當VOYAGER－2出現參數設置錯誤或發生故障時，工作人員僅憑對L波段的調制輸出監看是無法確定到底是編碼還是調制功能出現問題，所以對ASI信號的監視也是必不可少的。本車通過射頻跳線板將主備VOYAGER－2編碼調制器輸出的ASI信號直接輸入給RX8200接收行解碼監看。

4）發射上星的信號的監視

衛星天線接收下來信號通過LNB變頻放大，然后由1∶4 L波段功分器分配后，1路送往射頻跳線排，1路送往TANDBERG RX8200衛星接收機。這樣配置的衛星傳輸系統可以對系統中的各個環節包括基帶無壓縮信號、ASI壓縮信號、中頻信號和射頻信號進行全面監視。

2.4 射頻系統各環節指標說明

1）上行信號

系統發射功率控制是通過功放控制器實現的，所以高功放保證輸入和輸出工作在線性區范圍內即可，不必考慮L波段信號的電平功率及在進入功放前Ku波段信號功率，一般來說此段損耗可以忽略不計。需要重點考慮的是功放輸出法蘭口后的射頻損耗，信號在功放法蘭口輸出功率最大能達到25.4 dBW（350 W）。從功放輸出法蘭口到饋源喇叭口饋線系統要考慮1 dBW損耗，其中法蘭接口1和法蘭接口2分別有0.1 dBW的插入損耗，切換開關有0.4 dBW的插入損耗，法蘭接口3有0.1 dBW的插入損耗，雙工器發支路法蘭接口5有 0.1 dBW的插入損耗，所以天線發射端口最大功率應為24.6 dBW。

2）下行信號

天線饋源口接收到的微弱視音頻信號經低噪聲放大器，放大和濾波輸出L波段信號，通過1∶4功分器信號會減小6 dB。所以在實際系統集成中一般不留太長的下行信號線。

2.5 上行系統監控

本系統采用的是由安達斯集團自主研發的智能監控系統，是一套用于監控衛星上下行設備信息（包括設備參數和設備報警等）和設置的網管系統。目前已經廣泛應用在廣電行業的播控總控、演播室和各種大中型高清轉播車上。監控系統可以智能化的監測設備和信號，并且能控制設備的相關參數，保證了節目的便捷、安全、優質轉播。

3 小結

青海廣播電視臺于2011年10月開始建設高清DSNG新聞采訪衛星車，現已完成集成工作。從春節晚會兩地連線、果洛雪災到全省兩會直播情況來看，工作穩定、性能良好。監控系統可以智能地監測設備和信號，并且能控制設備的相關參數，保證了節目的便捷、安全、優質轉播。

[1]王寧，楊繼榮.淺析數字衛星車技術[J].電視工程，2007（3）：60－64.

[2]何向暉.江西電視臺高清衛星車的設計思路[J].電視技術，2011，35（24）：58－60.

[3]楊繼榮.小型數字衛星車系統集成與技術分析[J].衛星與網絡，2006（6）：58－62.