地面无线数字电视发射系统

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【关健词】地面无线数字电视；数字发射机；激励器；功放；天馈系统

一、引言

地面无线数字电视传输是通过发射站、天线塔等设施，以无线电波的方式传输电视信号、电视用户采用天线接收信号来收看电视节目。广电总局2013年在漳州芝山转播台安装由新大陆生产的27频道地面无线数字电视发射机本人参加安装，调试工作。地面数字电视发射系统一个频道最多可同时播出8套数字电视节目。现对本台数字发射机及天馈系统及用户接收情况介绍如下：

二、发射机的发展新趋势高效

在国家节能环保政策提倡下，高效率已经成为发射机发展的一个必然趋势，目前在采用先进功放技术和高效电源的基础上，发射机整机效率可以达到20%，某些功率档的某些频率段的发射机效率达到30%，甚至达到35%。功放技术不断进步，在采用DOHERTY和预校正技术，在满足线性指标和MER值情况下，可以进一步提高功放效率；选取大功率高效率电源，电源效率满足95%以上，功率因素满足0.995以上。

1.稳定

在信息发达的时代，信号覆盖的稳定，尤其为广播系统的稳定性是重中之重。这对电源，功放稳定性提出更加高的要求，在主要链路单元都进行备份。高效率功放和预校正技术功放采用DOHETRY技术，能够提高功放效率，通过APD（模拟预失真技术）或者DPD（数字预失真技术），能够改善功放线性，提高MER值。相对于平衡式功放模式，采用DOHERTY模式，功放效率可以达到35%以上，在功率容量满足情况下，APD或DPD技术可以改善带肩6到10dB，峰均比在8dB左右，MER能提高5到8dB左右。

2.多模存在

发射机应该朝着多模方向发展。在目前数模共存情况下，为后续模数制式切换提供软切换，减少设备更换和测试；另外，激励器可以支持多种制式的信号。

3.组成

本台站使用1kw、27频道地面无线数字发射机，发射机由激励器、射频单元、供电系统、散热系统，监控系统组成。

三、发射机的构造

数字电视广播发射机将视频和音频信号经过压缩，编码，并与其他数据信息复用打包后的传输码流（TS流），经过信道编码和数字预校正，形成符合一定制式的模拟中频信号，然后上变频至发射频道，经射频放大后到发射天线。

数字电视广播对发射机基本要就是功率放大器应有足够高的功率增益，要求放大器具有高线性，宽动态范围，即数字调制信号在动态峰值范围内时，发射机仍有良好的线性；发射机应有足够高的频率精度和频率稳定度，低的相位噪声，以保证被传输信号具有尽可能低的误码率和信杂比。

TS流输入激励器（主从激励器均输入TS流信号），信号经过主从激励器后输出到射频切换模块；射频切换模块根据输入信号大小和主从激励器的状态，可手动和自动进行信道切换（当主激励器故障时，主激励器告警，信道从主激励器自动切换到从激励器，从而确保信号的不间断）。

信号经过切换模块后，通过分路器分成N路信号（根据功率档和功放设计不同，功放个数确定N值，N≥1），功放单元采用高功率，高效率功放管，从而满足信号的放大；N个功放模块将信号放大后，通过合路器，合成大功率输出到带通滤波器，最终通过天线对覆盖区域进行信号覆盖。供电系统是设备的大心脏，源源不断提供能量；射频单元将信号放大，提供大功率输出；监控系统是设备大脑，获取设备信息并作出正确判断。

四、激励器工作的原理

地面数字电视激励器主要功能是将在前端完成信源编码、复用、加扰后打包处理的TS流作为输入数据，完成信道编码、调制、变频处理，以模拟信号在特定的射频频率输出码流处理模块对通过ASI接口进入激励器的两路符合MPEG-2标准的TS流就行串并转换、时钟恢复和同步锁定，从而实现两路无缝切换，同时结合激励器调制模块完成码流适配预处理以及节目时钟基准校正等功能。

编码和映射模块是激励器的核心模块，是不同标准的具体体现。其作用在于对经过码流处理后的TS流。按相应标准规定，完成包括扰码、信道编码、交织和映射等，最终调制到零频（基带）或者低中频输出。

上变频模块是将来自信道编码和映射模块的数字基带或者低中频信号，模数转换后通过直接变频或者多次变频的方式，上变频到发射机所需要的频段，实现射频输出。

下变频模块是将射频信号变换到所能够进行D/A采样的频点，并且通过D/A采样电路将射频信号恢复到数字基带信号。

五、功放工作原理

将直流输入功率转换成满足一定功率要求的射频信号输出。利用输入到基极（或栅极）的信号，来控制集电极（或漏极）的直流电源所供给的直流功率，使之转变为较大的射频功率附加在输入功率之上，以提供所需要的功率增益。

发射机功放的分类：

（1）最早的发射机功放是用真空管实现的，晶体管发明后，逐渐取代了真空管的位置。

（2）晶体管具有放大功能，晶体管主要分为两大类，一类为双极型晶体管（BJT），另一类为场效应晶体管（FET）。

（3）BJT是电流放大型器件，是体内效应器件，不易受半导体表面状况的影响，功率密度大，但有可靠性（二次击穿）的问题。

（4）FET是电压放大型器件，是表面效应器件，它具有较低的噪声系数、较高的增益、较高的可靠性。

（5）按传统的导通角分类，晶体管放大器的工作状态可分为Class A，Class B，Class C等。

六、天馈系统

电视发射天馈系统是将电视发射机的输出信号功率不失真地从电视发射机的输出端传送到塔桅的指定位置，并使该功率按照一定的幅度和相位要求分配给天线系统的各辐射单元；天线系统将发射机的高频信号功率能量转换成向空间辐射的电磁波。本台站采用缝隙天线，天线内部矩形腔体采用合金铝板弯折而成，三面闭合，一面为长槽，在长槽上每隔一定间隔将槽的两侧连接起来，使之变成两端闭合的一个个缝隙，缝隙就是天线的辐射器。

地面数字电视接收机：

地面数字电视接收是指接收机能接收地面数字发射机发出的信号。地面数字电视接收机用自带的拉杆天线就可以接收没有加密当地数字信号。

七、结语

通过学习昆明举办的地面数字无线覆盖的学习资料。参阅了《地面无线数字电视发射机的原理应用》、《数字广播电视天馈系统》，也通过上网查阅相关资料。并得到本台站高级工程师何文利同志的技术指导和帮助，结合本台站与新大陆厂家安装的27频道地面无线数字电视发射机的试播后完成本论文。