頻率遷移過程中數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)作的技術(shù)解析

李天雁

（作者單位：漢中廣播電視轉(zhuǎn)播臺(tái)）

當(dāng)前，通信技術(shù)發(fā)展迅猛，為充分適應(yīng)5G的發(fā)展需求，相關(guān)領(lǐng)域針對(duì)700 MHz頻段頻率的使用方式進(jìn)行了重新調(diào)整和規(guī)劃，將702～798 MHz的頻段頻率進(jìn)行調(diào)整，用于移動(dòng)通信的頻段頻率。同時(shí)，通過5G網(wǎng)絡(luò)的全面部署，可以高效解決各地?zé)o線發(fā)射終端在傳輸信號(hào)時(shí)存在的頻段劃分不清晰的問題。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字化技術(shù)的推廣使用，應(yīng)提高頻率廣播信號(hào)的使用效率，提升終端服務(wù)的水平與質(zhì)量，滿足更多受眾群體對(duì)公共電視的需求。同時(shí)，各臺(tái)站也出臺(tái)了相應(yīng)的規(guī)劃策略，并將其作為頻率遷移的重要依據(jù)。在此過程中，為了更加有效地節(jié)約頻率資源，在進(jìn)行此項(xiàng)工作的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，可參照單頻組網(wǎng)的方式進(jìn)行整體布設(shè)，劃分組網(wǎng)等級(jí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化分布[1]。隨著我國(guó)相關(guān)政策的逐步落實(shí)，有關(guān)單位對(duì)數(shù)字頻率的設(shè)計(jì)規(guī)劃越來越規(guī)范，但如何保證在全國(guó)范圍內(nèi)推廣，也成為相關(guān)領(lǐng)域研究人員重點(diǎn)關(guān)注的問題。隨著我國(guó)通信技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域研究人員提出了一系列的解決方案。當(dāng)前最常見的解決方案是利用多個(gè)不同頻道的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)，將其組合成一路信號(hào)并進(jìn)行輸出，通過一個(gè)寬帶天饋系統(tǒng)完成發(fā)射[2]。這種方式能夠有效減少數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在空間上的占用量，并在一定程度上降低建設(shè)費(fèi)用，但在具體應(yīng)用的過程中，發(fā)射機(jī)的運(yùn)作質(zhì)量受外界影響較大。為提高數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的運(yùn)作質(zhì)量，本文就頻率遷移過程中數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)作的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行解析。

1 技術(shù)解析

1.1 發(fā)射機(jī)頻率規(guī)劃

為了確保數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性，需要引入頻率遷移技術(shù)，并針對(duì)發(fā)射機(jī)頻率進(jìn)行規(guī)劃。技術(shù)人員將這一規(guī)劃內(nèi)容的性質(zhì)定義為分配規(guī)劃，根據(jù)某一行政區(qū)域內(nèi)可以使用的頻率與最大功率等級(jí)來規(guī)劃，以此確保后續(xù)發(fā)射機(jī)在運(yùn)作時(shí)能夠嚴(yán)格按照規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)完成運(yùn)作任務(wù)[3]。當(dāng)前，發(fā)射機(jī)在運(yùn)作過程中的頻段可規(guī)劃為兩個(gè)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(gè)頻段，后者包含DS-13～DS-36共24個(gè)頻段。為確保規(guī)劃的合理性，技術(shù)人員應(yīng)按照區(qū)域完成分組，以省域?yàn)閱挝粍澐譃?個(gè)分組，并將每4個(gè)分組作為1個(gè)小組，對(duì)每一小組設(shè)定相同的發(fā)射機(jī)頻率（如表1所示）。

表1 基于頻率遷移的發(fā)射機(jī)頻率規(guī)劃結(jié)果

根據(jù)實(shí)際情況和無線廣播電視臺(tái)的通信傳輸需要，可按照上述劃分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其頻率進(jìn)行調(diào)整。按照本文上述邏輯完成頻率規(guī)劃后，每一個(gè)數(shù)字電視發(fā)射臺(tái)都能夠分配至少5個(gè)頻道，能夠在提高數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)作效率的同時(shí)較大地降低其運(yùn)作時(shí)的負(fù)擔(dān)，確保其在運(yùn)行過程中具備更高的穩(wěn)定性。在頻率遷移的過程中，可進(jìn)行傳統(tǒng)信號(hào)未占用頻段的調(diào)制，即將信號(hào)調(diào)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(guī)劃后數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)作時(shí)信號(hào)接收質(zhì)量低的問題。同時(shí)，為了確保規(guī)劃后的發(fā)射機(jī)運(yùn)作質(zhì)量，在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，可針對(duì)衛(wèi)星電視調(diào)制器和電視信號(hào)放大器進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化[5]。為了避免發(fā)射機(jī)運(yùn)作時(shí)受到數(shù)字信號(hào)的干擾，可將調(diào)制器的頻率控制在790～860 MHz，以此確保發(fā)射機(jī)在規(guī)定的頻率規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的運(yùn)作。

1.2 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)帶寬化處理

在完成發(fā)射機(jī)頻率的規(guī)劃后，為了進(jìn)一步提高數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的運(yùn)作質(zhì)量，接下來的重要工作就是對(duì)其進(jìn)行帶寬化處理。由于現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)一臺(tái)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)支持所有頻道運(yùn)作，因此，在上述頻率規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)下，可將所有頻道合理劃分為3個(gè)連續(xù)波段，分 別為DS-1～DS-12、DS-13～DS-24、DS-25～DS-36，每一波段當(dāng)中都包含12個(gè)頻道[6]。在進(jìn)行頻率遷移時(shí)，要保證運(yùn)作端與支持端的保持全頻同步狀態(tài)，以數(shù)字發(fā)射機(jī)頻率優(yōu)化來保證前端穩(wěn)定運(yùn)行的需要。另外，還可以選擇對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)內(nèi)部激勵(lì)器、外置濾波裝置進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，針對(duì)不同發(fā)射機(jī)，可通過數(shù)字電視多工器對(duì)其進(jìn)行匯總，并統(tǒng)一傳輸?shù)綄拵祓佅到y(tǒng)當(dāng)中。具體流程如圖1所示。

圖1 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)帶寬化處理流程示意圖

若發(fā)射機(jī)原有天饋線帶寬為UHF全頻帶，則其功率容量會(huì)存在冗余現(xiàn)象，能夠充分滿足頻率遷移的各項(xiàng)需要[7]。按照本文的方案進(jìn)行帶寬化處理后，在生產(chǎn)制造方面不僅能夠提高發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)效率，同時(shí)在地方安裝建設(shè)中還能夠有效降低無線廣播電視建設(shè)成本，并且便于后期在運(yùn)營(yíng)中對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行安裝和維護(hù)。

1.3 輔助運(yùn)作設(shè)備優(yōu)化選型

在完成數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的帶寬化處理后，針對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)內(nèi)部的各個(gè)輔助運(yùn)作設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化選型，能夠確保其運(yùn)行性能符合發(fā)射機(jī)的運(yùn)作需要。輔助運(yùn)作設(shè)備主要包括調(diào)制器、放大器和避雷器。針對(duì)上述3個(gè)輔助設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化選型時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

首先，針對(duì)調(diào)制器可選用PBI-2500 MB型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)型鄰頻調(diào)制器，該型號(hào)調(diào)制器在運(yùn)行過程中采用一臺(tái)設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)頻道，可有效解決鄰頻之間相互干擾的問題。與隔頻調(diào)制器相比，鄰頻調(diào)制器在運(yùn)行過程中具有更加突出的穩(wěn)定性和故障率低的優(yōu)點(diǎn)，能夠按照特定順序進(jìn)行排列，不會(huì)出現(xiàn)隔頻調(diào)制器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的中間空臺(tái)問題。PBI-2500 MB型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)型鄰頻調(diào)制器包含低頻、中頻、高頻共3個(gè)頻段，按照不同數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的運(yùn)行需要可進(jìn)行對(duì)照選擇。

其次，針對(duì)放大器，選用KA8134ATW型號(hào)有線電視信號(hào)放大器。該型號(hào)放大器最大輸出電平為110 dBμV，在應(yīng)用過程中能夠保證傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性和高質(zhì)量，同時(shí)在遠(yuǎn)距離傳輸中損耗較小，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。KA8134ATW型號(hào)放大器內(nèi)部設(shè)有前均衡和中均衡，可使線路的平坦度調(diào)節(jié)更加方便快捷，并且其內(nèi)部還安裝了溫度補(bǔ)償模塊，該模塊能夠根據(jù)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)所在區(qū)域環(huán)境溫度的變化情況進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)，以此避免電纜出現(xiàn)異常衰減的現(xiàn)象，從而降低故障的發(fā)生率，提升整體模塊運(yùn)行的穩(wěn)定性。

再次，針對(duì)避雷器的選型，重點(diǎn)要考慮避雷器的耐沖擊水平和使用地區(qū)的雷暴強(qiáng)度。通常選用HL-25K型號(hào)避雷器，該型號(hào)避雷器采用等電位避雷處理技術(shù)，與傳統(tǒng)避雷器相比具有更強(qiáng)的抗雷擊能力。除上述優(yōu)點(diǎn)外，該信號(hào)避雷器的運(yùn)行頻率在45～862 MHz，標(biāo)準(zhǔn)增益為30 dB，帶內(nèi)的平坦度為±0.75 dB，噪聲系數(shù)小于等級(jí)12 dB。綜合各種性能參數(shù)，該型避雷器的性價(jià)比最好。

1.4 安裝與運(yùn)作調(diào)試

在完成對(duì)上述各個(gè)輔助設(shè)備的選型后，應(yīng)將其安裝在對(duì)應(yīng)的位置上，并完成對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的安裝。為了方便發(fā)射機(jī)散熱，應(yīng)在發(fā)射機(jī)當(dāng)中的4臺(tái)調(diào)制器之間留出空間，并將其固定在機(jī)柜上。安裝完畢后，調(diào)整各個(gè)視頻、音頻調(diào)制度旋鈕，使其達(dá)到最佳狀態(tài)，之后對(duì)射頻輸出旋鈕進(jìn)行調(diào)整。為了避免后期發(fā)射機(jī)運(yùn)作過程中出現(xiàn)交調(diào)失真的問題，可利用電視場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)裝置對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，并確保輸出電頻不會(huì)超過事先設(shè)定的范圍。在調(diào)節(jié)時(shí)，要確保各個(gè)頻道的信號(hào)強(qiáng)度大小基本平衡，并將信號(hào)均調(diào)整到98 dB。完成所有調(diào)試任務(wù)以后，按照從前端到后端的順序，逐一完成對(duì)放大器的更換，并在每一個(gè)放大器射頻輸出范圍內(nèi)設(shè)置一個(gè)場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)裝置，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)衰減器和均衡器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，完成所有的作業(yè)調(diào)試工作，確保發(fā)射機(jī)正常運(yùn)作。

2 實(shí)例應(yīng)用分析

針對(duì)當(dāng)前數(shù)字電視發(fā)展需要，筆者提出一種基于頻率遷移的發(fā)射機(jī)運(yùn)作方案，為了進(jìn)一步驗(yàn)證該方案在實(shí)際應(yīng)用中的可行性，選擇將某地區(qū)無線廣播電視臺(tái)作為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，按照本文上述方案中的內(nèi)容實(shí)施，并針對(duì)完成實(shí)施后發(fā)射機(jī)的運(yùn)作情況進(jìn)行記錄和分析。在該無線廣播電視臺(tái)中，其原本DS-36頻道的工作頻率在692～701 MHz，與當(dāng)前5G終端上行頻段之間僅相差1 MHz的保護(hù)間隔。為了滿足國(guó)家規(guī)定的信道編碼、調(diào)制規(guī)定，需要針對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的運(yùn)作進(jìn)行調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)作情況的檢驗(yàn)和分析，筆者將按照本文運(yùn)作方案調(diào)整前的運(yùn)作時(shí)延和運(yùn)作穩(wěn)定性，與按照本文運(yùn)作方案調(diào)整后的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。

2.1 發(fā)射機(jī)運(yùn)作時(shí)延分析

根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)時(shí)延差應(yīng)當(dāng)在±1 μs以內(nèi)。射頻信號(hào)的時(shí)延差可通過如下公式計(jì)算得出：

式（1）中：τ表示為數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)時(shí)延差；T表示發(fā)射信號(hào)的時(shí)間；T′表示接收裝置接收到信號(hào)并作出響應(yīng)的時(shí)間。根據(jù)公式（1），針對(duì)在不同距離條件下運(yùn)作方案應(yīng)用前后的發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)時(shí)延差進(jìn)行記錄，并將得出的結(jié)果繪制成表，如表2所示。

表2 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)時(shí)延差記錄表

由表2可以看出，應(yīng)用本文提出的運(yùn)作方案前，當(dāng)發(fā)射距離≤100 m時(shí)，其發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)的時(shí)延差在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的±1 μs以內(nèi)；當(dāng)發(fā)射距離＞100 m時(shí)，其發(fā)射機(jī)射頻信號(hào)的時(shí)延差均不在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)，并且最大延時(shí)絕對(duì)值超過了2 μs，嚴(yán)重不符合數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用本文提出的運(yùn)作方案以后，在發(fā)射距離不斷增加的條件下，發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)時(shí)延差仍然能夠控制在±1 μs以內(nèi)，符合數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的建設(shè)要求。上述應(yīng)用結(jié)果初步證明，本文提出的運(yùn)作方案在應(yīng)用后能夠有效提高發(fā)射機(jī)的運(yùn)作效率。

2.2 發(fā)射機(jī)運(yùn)作穩(wěn)定性分析

在完成對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)作時(shí)延情況的分析后，針對(duì)發(fā)射機(jī)在真實(shí)運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中的運(yùn)作穩(wěn)定性進(jìn)行分析研究。為實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)作穩(wěn)定性的量化，選擇將其多個(gè)頻道的本振頻率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，若多個(gè)頻道之間的本振頻率相同，說明利用本文運(yùn)作方案能夠有效提高數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的運(yùn)作穩(wěn)定性；反之，若多個(gè)頻道之間的本振頻率不相同，說明利用本文運(yùn)作方案無法保證數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的運(yùn)作穩(wěn)定性?；谏鲜龇治?，選擇將該無線廣播電視臺(tái)的12頻道、14頻道、15頻道、18頻道和20頻道作為研究對(duì)象，針對(duì)本文運(yùn)作方案應(yīng)用前后兩個(gè)頻道的本振頻率進(jìn)行記錄和比較，并將得出的結(jié)果繪制成表，如表3所示。

表3 運(yùn)作方案應(yīng)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(yùn)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(yīng)用本文運(yùn)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?？梢?，利用本文運(yùn)作方案能夠有效提高本振頻率，并確保數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)作更加穩(wěn)定。

3 結(jié)語

本文提出一種全新的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)運(yùn)作方案，并通過實(shí)例應(yīng)用的方式驗(yàn)證了該方法的正確性和可行性。同時(shí)，在今后的研究當(dāng)中，還將針對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)在具體使用過程中有線電視信號(hào)、衛(wèi)星節(jié)目信號(hào)是否正常、收看效果是否理想等進(jìn)行更全面的分析，針對(duì)可能造成發(fā)射機(jī)運(yùn)作故障的問題進(jìn)行明確定位，并給出相應(yīng)的解決辦法，以此對(duì)運(yùn)作方案進(jìn)行不斷優(yōu)化。在實(shí)際開展數(shù)字電視發(fā)射機(jī)建設(shè)中，本文提出的運(yùn)作方案不僅能夠有效解決調(diào)制頻率重疊的問題，同時(shí)還能夠節(jié)省大量業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)，提高無線廣播電視行業(yè)發(fā)展的綜合效益。