模擬電視發(fā)射機數字化應考慮的幾個方面

朱家強

（貴州省廣播電影電視技術管理中心，貴州 貴陽550002）

0 引言

廣播電視節(jié)目從制作、傳輸、播出到接收將全面實現數字化,在2020年全國地面數字電視廣播覆蓋網將基本建成，地面數字電視綜合覆蓋率要基本達到現有模擬電視覆蓋水平，實現地面電視實現由模擬到數字的戰(zhàn)略轉型。模擬電視無線發(fā)射系統(tǒng)將面臨極大機遇與挑戰(zhàn)。

隨著數字電視地面廣播時代的全面到來,也必然有一個模擬電視向數字電視過渡的共播時期。如何適應數字化更新改造需求，在考慮經濟實效等各方因素和條件的前提下，用最小的成本實現數字化過渡顯得十分重要。

1 電視發(fā)射機的基本情況

1.1 電視發(fā)射機

電視發(fā)射機分為兩大類：模擬電視發(fā)射機和數字電視發(fā)射機，其工作目的都是將不同信源電視信號變換到指定射頻，同時符合廣播電視相關標準，功率達到規(guī)定數值。其關鍵都是在激勵器、功放和天饋部分。

1.2 模擬電視發(fā)射機

全固態(tài)電視發(fā)射機從機器整體結構上可分為并機和單機；按圖像、伴音放大形式可分為雙通道（分放式）和單通道（合放式）；激勵器可分為雙激勵器和單激勵器。由于模擬電視發(fā)射機考慮到經費成本的局限，采用的冗余方式、供電方式的不同經常導致激勵器、電控、功放甚至外電等部位出現問題，從而造成整個系統(tǒng)故障。

1.3 數字電視發(fā)射機

數字電視發(fā)射機與模擬電視發(fā)射機有很多相似之處，都需要調整到射頻，再經功率放大器放大后由天線發(fā)射。其不同之處最關鍵的是激勵器。數字電視發(fā)射機將視、音頻信號按區(qū)域標準進行壓縮編碼，并與其他信息復用打包形成傳輸流，再經傳輸信道采用不同的信道編碼與調制技術進行調制，放大后由天線發(fā)射。

2 數字化升級改造分析

模擬電視發(fā)射機過渡到數字電視發(fā)射機，其激勵器肯定需要更換，其它部分，包括功放、RF輸出單元、天線和冷卻系統(tǒng)基本可以共用。為了整臺數字發(fā)射機的安全穩(wěn)定，這些系統(tǒng)單元也要在安全、穩(wěn)定、可靠性方面進行提升和加強。

2.1 激勵器

模擬激勵器的組成包括視頻處理器、彩色均衡器、圖像中頻調制器、伴音中頻調制器、中頻增益校正器、中頻相位校正器、混頻器等。而對于數字電視發(fā)射機的數字激勵器（如圖1所示）主要由四部分組成：編碼器、數字均衡器、調制器和頻率合成器。數字激勵器的控制部分可對輸入的信號、功放以及接收機等產生的各種線性或非線性失真進行精確補償。

數字激勵器。主要功能是進行信道編碼、調制和上變頻，目的是增強抗干擾能力，保證數字電視信號能正確地傳輸和接收。下面主要分析數字激勵器基本工作原理和作用。

圖1 數字激勵器框圖

2.2 編碼器

按照一定的標準進行調制。它采用一種多載波數字調制技術，再加入一些保護間隔用來對付多徑干擾。它適合建單頻網，可增加覆蓋范圍和節(jié)省頻率資源。當發(fā)射機用于建立單頻網時，是利用GPS脈沖與其參考頻率使所有的發(fā)射機的發(fā)射時間和頻率嚴格同步。

2.2.1 數字均衡器

數字均衡器主要由群時延均衡器和線性均衡器組成。數字均衡器的作用有兩個方面，一是對數字基帶信號電平進行預校正(相位、頻響)。二是對基帶信號進行數模轉換,并將其送入調制器進行射頻變換，對發(fā)射機各個單元所產生的線性失真進行補償。而兩個數字濾波器分別用于補償高頻和低頻的群時延失真。

2.2.2 調制器

調制器包含在激勵器中，其作用是將經過數字調制的兩路相互正交的數字信號通過與本振信號混頻相加后成為一路射頻信號。

2.2.3 頻率合成器

頻率合成器的作用主要是產生本振信號，產生調制需要的載波頻率和用于單頻網建立時所需的參考頻率和參考時間。

2.2.4 數字自適應預校正

它極大地改善發(fā)射機的性能和效率，對發(fā)射機的溫度、指標狀態(tài)進行監(jiān)測并自動校正，保證發(fā)射機指標穩(wěn)定。

2.3 數字發(fā)射機功放

首先，模擬電視發(fā)射機的調制信號是連續(xù)的復合全電視信號，它用“同步頂功率”來定義發(fā)射機的輸出功率（即峰值功率或同步頂功率）。數字電視發(fā)射機的“發(fā)射功率”是以“平均功率”來表示。所以數字電視發(fā)射機與模擬電視發(fā)射機相比，在覆蓋相同范圍的前提下，數字電視發(fā)射機的輸出平均功率值要比模擬電視同步頂功率值低10-20dB。并且數字電視比模擬電視更有效提高頻譜利用率。

數字發(fā)射機功率放大器具有高功率增益、高線性、寬動態(tài)范圍特性，在動態(tài)峰值范圍內，保證發(fā)射機仍有良好的線性；還具有高頻率精度和高頻率穩(wěn)定度、很低的相位噪聲，以保證盡可能低的誤碼率和信噪比。

數字發(fā)射機的末級功放通常采用甲乙類線性放大器，甲乙（AB）類放大器的效率高，但線性較差，需要有中頻預校正措施改善放大器的線性，改善發(fā)射機的線性。

2.3.1 數字自適應預校正DAP

DAP對于數字發(fā)射機來說，性能優(yōu)良的中頻非線性預校正電路將極大地改善采用甲乙類功放的發(fā)射機性能，提高發(fā)射機效率。數字電視發(fā)射機的關鍵技術問題是功放的線性問題.

2.3.2 LDMOS晶體管

LDMOS（lateral diffused metal oxide semiconductor）即橫向擴散金屬氧化物半導體。LDMOS管的增益更高，可靠性好，能承受較高的反射功率，有較高的瞬時峰值功率。平滑的增益曲線使多載波數字信號放大時產生較小失真，較好的負溫度系數特性可以防止熱耗散的影響。

2.3.3 RF輸出單元

RF輸出單元主要指輸出濾波器。模擬電視發(fā)射機的主要能量集中在視頻載波、伴音載波和色度副載波這些離散頻率點上，一般采用多個陷波腔來濾除。而數字電視發(fā)射機必須采用帶通濾波器。

2.3.4 天線系統(tǒng)

移動接收適合用垂直極化方式，固定接收適合用水平極化方式。

2.3.5 監(jiān)控系統(tǒng)

當模擬電視發(fā)射機過渡到數字電視發(fā)射機時，監(jiān)控系統(tǒng)要作相應改變。激勵器部分的監(jiān)控隨著激勵器的更換而全部改變。整機的監(jiān)控軟件需要更新。

3 結束語

地面數字電視的全面實施及涉到現有模擬電視發(fā)射機的升級、更新,以及地面數字電視單頻網建設總規(guī)劃，包括有效利用直放站等因素，特別需要我們做好充分的思想準備。

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