浅谈电视无线数字化发射系统
打开文本图片集
摘 要：数字电视地面广播传输是一种新型的传输形式。本文以我台转播中央电视台12套电视节目的两部无线数字电视发射机为例，就电视无线数字化做出详细阐述。
关键词：基带卫星链路；单频网；DTMB数字电视地面广播传输系统；帧结构；信源编码；调制
中央广播电视节目无线数字覆盖工程，于2016年12月中旬在我台播出，为辽南部分地区固定和移动用户提供优质的无线数字电视信号。这套播出系统，采用基于卫星传输链路提供的TS做信号源，通过两部数字电视发射机，利用两工技术，24h不间断发射中央电视无线数字化12套电视节目。地面数字电视发射系统由卫星接收天线 AVS+专业卫星综合接收解码器、数字电视发射机 、两工器 、发射天线构成。见框图：
1 基于卫星传输链路的信号源
中央电视台12套电视节目经信源编码、复用、CA加扰，通过适配器，为防止版权溢出打包两个TS流，通过卫星上行站上传卫星。通过卫星下行站，利用AVS+专业卫星综合接收解码器解码、解扰，还原输出两路TS。TS1包cctv1、2、4、10、12、13、14、15八套电视节目。TS2包含cctv7、9、11、cctn四套电视节目。采用串行接口输出，只需一根同轴电缆线与激励器TS端口相连.给数字电视激励器提供信号源。为保障信号源的安全性，AVS+专业卫星综合接收解码器采用1+1备份方式。
2 数字电视发射机原理概述
数字电视发射机由：（1）单频网激励器；（2）功率放大器；（3）发射机监控系统；（4）无源部件；（5）配电系统；（6）风冷系统组成。
2.1 单频网激励器
由GPS/北斗双模授时器和地面数字电视激励器组成。激励器在单频网模式工作时，由激励器和GPS/北斗双模授时器完成.GPS同步时钟参考源的作用就是方便地提供一个在任何地点都同步的系统时钟10MHz和参考时间信息1PPS，供给激励器。AVS+专业卫星综合接收解码器送给激励器的TS流经本振低相位噪声VCO实现DTMB调制，输出高线性的RF功率信号。地面数字电视单频网激励器具备快速切换的双激励器功能，在主激励器自身出现严重故障时，自动关闭RF输出，同时发出指令给主机的显控单元，显控单元立即切换四功分器输入端的切换开关至备激励器，实现主备激励器切换。通常状态下，系统工作和主备激励器的切换都是在自动模式下工作。必要时也可以人工干预，从主显屏快速进入人工切换模式。
2.2 功率放大器
1kW数字发射机末级由4个300w功放单元组成。300W功放单元主要由三功分器、3个XGPA120D放单元、三合成器、数据采集控制单元、检流单元和显控单元组成。由四功分器送来的25wRF经本单元三功分分别给3个XGPA120D放单元放大后经合成器合成功率大于300W。XGPA120D高效功放单元由MRFE6P8600/BLF888及其外围器件组成，采用多赫蒂电路设计，具有高增益高效率高线性特点，工作输出110W，工作电流约4.4A，主要技术指标：频率响应8MHz带宽±0.1dB，增益≥20dB，输出功率120W，效率≥50%。本单元正常工作输出300W，工作电流13.5A。
2.3 发射机监控系统
发射机监控系统由检流单元、数据采集控制单元、显控单元组成。检流单元主要是采集各个120瓦功放单元的供电电压、电流和控制其供电的通断。控制其供电的通断是接受数据控制单元的开关指令，开关或断开各个120瓦功放的单元供电，保护该功放单元；数据采集控制单元采集来自检流单元温度计和合成器的各种工作参数和工作状态，由本单元的显控单元分析处理，通过LED指示灯在单元面板上显示，并上报至整机总显控单元。如有故障，显控单元会给出相应的控制指令，数据采集单元、检流单元执行相应的操作，保证功放单元正常工作；显控单元处理、分析本单元的工作参数，（工作参数有：供电电压、电流、温度、输出功率、反射功率的监测；有过压、过流、过温、过功率、过反射的保护）判断工作状态，驱动LED显示，发出相关控制指令.完成监测和保护作用并上传相关参数和工作状态，接受总显控单元指令，发出相关控制指令。显控单元将数据和状态传送给总显控单元，总显控单元也实时地控制着本功放单元发现异常也会告警严重时也会向本功放单元发出关断指令，这是对末级功放的二重监控保护。同时整机的总显控单元在检测到整机其他部分出现严重故障时，还会向本功放单元发出关断指令，这是对末级功放单元的第三层保护。
2.4 无源部件
无源部件包括功分器、合成器、带通滤波器，两工器等。在电视发射机中，功率分配与功率合成技术得到了广泛的应用。功分器将一路高频信号的功率，通过分配网络均匀地互不影响地分配给多路负载，基本要求是：输出功率按一定的比例分配，各输出端之间要相互隔离，输入、输出端必须匹配，电路采用经典的威尔金森电路设计，特点是：介常数大，导热性好，损耗是0.06db，驻波比是1.05；合成器将各功率放大器输出相加获得更大功率.还专门设计了耦合检波器，提供输出功率和反射功率检测，供单元检测管理和控制，为了提高功率单元匹配性和隔离度，在合成器输出处增加了高品质的隔离器增加功率单元的可靠性。功率放大器输出的1KWRF信号经带通虑波器滤波输出高质量的1KWRF信号经两工器合成经硬馈电缆给发射天线发射。
2.5 配电系统
本机采用交流380V供电，经配电单元、分线器、避雷器、交流接触器、固态继电器分配成所需要的单相220V电压，供给风机、电源单元、地面数字电视单频网激励器、总显控单元。交流220V由3个开关电源模块（CP2725）输出50V/12V两路直流，三路DC50V均流汇集后给前置功放单元和末级300W功放单元供电，DC12V供前置功放单元。
2.6 风冷系统
该发射机采用独立的插箱式风机，工作可靠，安装维修方便，并配以一部风机热备份工作，保证发射机充分散热。
3 常见故障排除
（1）无码流输入告警指示：液晶屏显示（INPUTNONE）无码流输入，LEDTS1/LEDTS2绿色指示灯灭，TSERR告警指示灯红灯亮。故障排除：①无码流输入，应检查AVS+专业卫星综合接收解码器、连接电缆、卫星接收天线；②设置错误。设置为AUTO制动模式，连接输入码流一致。
（2）单频网部分：液晶顯示屏显示无10MHz输入GPS（NOGPS）LED_GPS指示灯绿灯熄灭，LED报警指示灯红灯闪烁。排除方法：查看北斗天线连接是否正常，内部GPS/北斗重新启动。
4 日常检修和维护
数字电视发射机性能稳定、技术先进、操作简单、故障率低。日常检修和维护要做到以下几点：（1）保持机房的卫生、温度和湿度。（2）保证设备清洁。定期清理风机、功放散热器散热孔。（3）在播出过程中，功放模块难免不发生故障。出现故障，不要盲目拆卸。要根据故障现象、功放数据和告警指示判断故障部位。过流、过压、过激励、温度保护电路自身发生了故障，应急可采取切除保护的方法，让功放模块投入工作，等维修条件具备时再彻底修复。（4）功放管的更换：要特别注意对栅级的保护，它的输入电阻非常高，这是它的优点，但也有它的不足。因为栅极如果感应有电荷，就很难释放掉，电荷的积累就会使电压升高。少量的电荷就足以产生能击穿管子的高电压。为了避免这种情况，关键不能让栅级悬空，要在栅源极之间保持直流通路，即使不用时也要用金属线将3个电极短路。在更换安装新管子时，应先把功放管安装在散热片上，将源极与地良好接触，然后用防静电烙铁或者拔掉电烙铁的电源插头焊接，每次焊接时间最好不超过5秒，以保证安装的新管子不被损坏。末级功放管内有剧毒物质，更换下来的坏管要妥善处理。
参考文献
[1]张齐.浅析无线数字化覆盖工程地面数字电视发射系统[J].辽宁广播电视技术，2016，（3）：44-46.
（作者单位：辽宁省广播电视传输发射中心203台）