當前我國數字電視廣播的發射技術
【論文關鍵詞】電視廣播技術 現狀 發射技術
【論文摘要】隨著我國經濟不斷發展，數字移動電視廣播已經全面展開，發射技術也隨著數字電視廣播的發展而迅速發展。本文主要針對移動數字電視廣播的發射技術進行探討，對數字電視發射技術的現狀、特點、關鍵技術進行闡述。
0.概述
數字電視廣播技術是最近十幾年發展起來的高新技術。目前已經成為包括我國在內的全球信息產業的重要組成部分。這一技術的發展，引發了廣播電視業界的一場技術革命。廣播電視從黑白電視、彩色電視時代，已經正進入數字化時代。
我國數字電視發射機的研制開始于1996年。在國家數字高清晰度電視研究開發協調領導小組的領導下，我國HDTV功能樣機系統研究開發工程正式啟動。
2000年6月開始，根據數字電視專項任務，國家計委決定在北京、深圳、 上海建立數字電視實驗區，依托廣電總局標準所和信息部電子三所建設數字電視系統測試實驗室、用戶端產品測試實驗室，即“三臺二室”，為制定我國的數字電視標準、推進數字電視產業化進程提供開放式的實驗基地。2001年3月，國家計委正式批準了北京數字電視實驗區的可行性報告，項目進入實施階段。2002年根據具體情況決定是否使用2KW數字電視發射機。北京市數字電視實驗區于2001年6月開始進行國內自行研制開發的各種數字電視地面廣播傳輸方案的試驗，并根據數字電視標準化專家委員會和測試組制定的測試方案，對各種報送方案進行全面測試。為制定我國的數字電視地面廣播傳輸標準，提供科學依據。
1.數字移動電視發射機的技術特點
早期的數字電視發射機是用外接COFDM 或8-VSB 激勵器簡單取代模擬Vision/Sound 激勵器，用射頻波段濾波器取代射頻輸出濾波器和Vision/Sound雙工器。 但是近來， 一些大的電視發射機制造商卻以全新的理念和技術來設計生產新一代數字電視發射機， 縱觀主要有以下特點：
1.1數字自適應預校正技術（DAP 或RTAC）
數字自適應預校正技術已經在美國和歐洲的制造商生產的數字電視發射機上應用。數字自適應于校正技術是指在不需人工干預的情況下在剛剛啟動發射機的幾分鐘內將發射機的性能調到最佳狀態，而且，這個系統還能夠監測和自動校正來自于發射機的老化、溫度和發射機自身失效等波動的調整，這樣能夠保證發射出去的信號始終處于高指標的狀態，使維護變得非常簡單。
1.2功放中廣泛應用大功率LDMOS晶體管
LDMOS（Lateral Diffused MetaOx-ide Semiconductor）即：橫向擴散金屬氧化物半導體。起初，LDMOS 技術是為900MHz 蜂窩電話技術開發的，蜂窩通信市場的不斷增長保證了LDMOS 晶體管的應用，也使得LDMOS 的技術不斷成熟，成本不斷降低，因此今后在多數情況下它將取代雙極型晶體管技術。
1.3 N+1系統使擁有多臺發射機的臺站更經濟
N+1 是指用1 部發射機給多部（N部）做備份。本來固態發射機是用像放大器、電源等較不穩定設備冗余累積起來的，模塊化的激勵器又一般采用雙激勵器自動倒換的形式，設備運行的可靠性明顯提高。在通常情況下，也不用像電子管、速調管發射機那樣進行備份。因為全固態的數字電視發射機所應用的積木化的功放和并行運行的電源等都足以實現N+1 系統，而且大多支持熱插拔。
1.4冷卻系統采用風、液冷供選擇的方式
為了滿足不同客戶對冷卻系統的需求，發射機生產廠家開發了風冷和液冷系統，在客戶購機訂貨時可供用戶選擇適合自己的冷卻方式，改變了過去固態機中只有風冷的單一方式。如THALES公司推出的VHF OPTIMUM和UHF ULTIMATE系列發射機就已采用此種技術。
1.5無線連接、GUI 界面、故障自我診斷和遠程遙控
在新設計的數字電視發射機中，功率放大器、電源和RF合成器省去電纜而采用插、 拔的方式直接連接在一起。 這樣使整機結構更加緊湊、 維護更加方便。 微處理器的應用，能夠監控發射機的狀態和提供每個組件的有用信息。LCD的應用提供了直觀友好的圖形用戶接口（GUI）使得用戶操作更加容易，用戶可以很直觀的察看設備的運行狀態。先進的故障自我診斷系統和DAP技術使得用戶容易查找故障部位，加快設備的維護、 維修進度。 遠程遙控功能使得用戶可通過因特網對設備進行監控。
2.數字移動電視發射機的主要部件及關鍵技術
數字電視發射機技術發展迅速，發射機的主要部件及關鍵技術主要包括如下：
2.1激勵器
數字自適應預校正技術。對于數字發射機來說，性勵器主要包括音視頻處理、調制、本振、變頻和RF 小功率放大器，它是電視發射機的核心，決定了整機的性能和質量，其中的校正電路、調制器和濾波器是關鍵。其主要技術指標如下：
2.1.1激勵器主要用于音、視頻編碼和數字預校正，發射機的絕大部分技術指標由激勵器決定。
2.1.2對于DVB-T 系統：視頻信號采用MPEG-2 壓縮編碼；音頻信號采用MPEG-2 Layerê第二層音頻編碼，也稱MUSICAM，該音頻的編碼壓縮系統利用了聲音的低音頻譜掩蔽效應，對人耳不敏感的頻率進行了低碼率編碼。
2.1.3對于ATSC 系統：信源編碼中的視頻采用MPEG-2 標準；音頻采用杜比AC-3 環繞立體聲編碼。能優良的中頻非線性預校正電路將極大地改善采用AB 類功放的發射機性能， 提高發射機效率， 目前大多采用前饋校正、折線校正、自適應校正技術。數字自適應預校正技術已經應用在美、歐制造商生產的數字電視發射機上，歐洲稱之為數字自適應預校正技術，美國稱之為自動數字校正技術。數字自適應校正是指在不需要人工干預的情況下，在剛啟動發射機的幾分鐘內將發射機的性能調到最佳狀態， 而且系統能進行發射機的老化、 自身失效等波動的監測和自動調整，以保證發射機發出去的信號始終處于高指標狀態。
2.2功率放大器
功率放大器決定了發射機的功率輸出能力，是發射機中成本最高的部分。由于地面信道的復雜性，多徑傳輸容易產生回聲，移動接收容易產生多譜勒頻率漂移，所以發射機應該具有好的線性、足夠高的頻率精度、頻率穩定度和較低的相位噪聲，才能保證較低的誤碼率和較高的信噪比，才能滿足地面數字電視的要求。其主要技術指標包括：
2.2.1功放模塊內包括輸入電平監測、前置級、 推動級和放大輸出級。 末級放大器中由威爾可森濾波器組成功率合成器。功放電源在功放模塊內，智能化控制系統可保證良好的工作電平，防止電源故障發生。
2.2.2功率放大器使用LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體)技術，效率高、線性好。與雙極型晶體管 5～7dB 的增益相比，LDMOS 管的增益更高，可達14dB以上。采用LDMOS 管的PA 模塊的增益可達60dB 左右，這表明對于相同的輸出功率需要的器件較少，從而提高了功放的可靠性。LDMOS 能經受高于雙極型晶體管3 倍的駐波比，能在較高的反射功率下工作而不破壞LDMOS 設備。LDMOS 有較高的瞬時峰值功率，能承受輸入的過激勵信號。LDMOS 增益曲線較平滑，并且允許多載波數字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個低且無變化的互調電平飽和區，不像雙極型晶體管那樣互調電平高且隨功率電平的增加而變化，這種主要特性允許LDMOS 管用于高于雙極型晶體管二倍功率的電路，且線性較好。LDMOS具有較好的溫度特性， 其溫度系數是負的， 因此可以防止熱耗散的影響。
2.2.3功放模塊的頻率范圍寬。PA模塊頻率范圍為470～860MHz，對DVB-T 和ATSC 都適用。由于VHF 頻率偏低，脈沖噪波嚴重，對COFDM 系統不利，故DVB-T 頻段放在550～750MHz 上。
2.3冷卻系統
為了滿足不同客戶冷卻系統的需求，發射機生產廠商雖然開發了風冷或液冷系統，供用戶選擇適合自己的冷卻方式，但最好為液冷系統。主要是由于：
2.3.1由于空氣質量較差，風冷系統過濾材料中（下轉第177頁）（上接第374頁）容易沉積灰塵， 日常維護量大。 采用液冷系統減少了對冷卻系統的維護量，冷卻液封閉循環，只需定期清洗系統中的濾網。
2.3.2降低了發射機的運行噪聲。
2.3.3改善了發射機機房的環境。
2.3.4冷卻液無論是采用乙二醇加水還是采用防凍液， 其傳導效率都遠大于風， 冷卻系統的進水溫度與出水溫度僅相差幾度左右，發射機產生的熱量被及時吸收釋放。
2.4電源
電源分為激勵器用電源和功放用電源。激勵器用電源一般含在激勵器機箱內。功放用電源應該具有共用性，從模擬電視發射機向數字電視發射機過渡時，功放電源不用改變。
2.5監控
發射機監控系統是發射機長期穩定工作的保證。它包括對發射機各部分工作狀態和信號流程以至于主要性能指標的測量，對開關機和主要故障處理的控制，對輸出功率電平的自動控制等。監控系統由傳感器、接口電路、微處理器和PC 機及相關軟件構成。
在新設計的數字電視發射機中，功率放大器、電源和RF合成器省去電纜而用插拔的方式直接連接在一起，使整機結構更加緊湊，維護更加方便。微處理器的應用，能夠監控發射機的狀態和提供每個組件的有用信息。先進的故障自我診斷系統使用戶容易查找故障部位， 降低維修難度。 遠程遙控功能便于用戶通過Internet對設備進行監控、打印、保管、存檔。
3.結束語
數字電視是人們談論最多的熱鬧話題之一。移動數字電視的大規模商用, 充分顯示出這一技術在產業化方面已經成熟, 更顯示出了運營商對這一技術所帶來的巨大商機的認可。在未來,無線數字發射技術對社會生活的影響無疑會是革命性的�！�
【參考文獻】
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