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浅谈数字移动电视发射机的技术特点
2014-05-27 15:58:11 来源:www.qikanku.cn 作者: 【 】 浏览:1149次 评论:0
    概述
    数字电视广播技术是最近十几年发展起来的高新技术。目前已经成为包括我国在内的全球信息产业的重要组成部分。这一技术的发展,引发了广播电视业界的一场技术革命。广播电视从黑白电视、彩色电视时代,已经正进入数字化时代。
    我国数字电视发射机的研制开始于1996年。在国家数字高清晰度电视研究开发协调领导小组的领导下,我国HDTV功能样机系统研究开发工程正式启动。
    2000年6月开始,根据数字电视专项任务,国家计委决定在北京、深圳、 上海建立数字电视实验区,依托广电总局标准所和信息部电子三所建设数字电视系统测试实验室、用户端产品测试实验室,即“三台二室”,为制定我国的数字电视标准、推进数字电视产业化进程提供开放式的实验基地。2001年3月,国家计委正式批准了北京数字电视实验区的可行性报告,项目进入实施阶段。2002年根据具体情况决定是否使用2KW数字电视发射机。北京市数字电视实验区于2001年6月开始进行国内自行研制开发的各种数字电视地面广播传输方案的试验,并根据数字电视标准化专家委员会和测试组制定的测试方案,对各种报送方案进行全面测试。为制定我国的数字电视地面广播传输标准,提供科学依据。
    1.数字移动电视发射机的技术特点
    早期的数字电视发射机是用外接COFDM 或8-VSB 激励器简单取代模拟Vision/Sound 激励器,用射频波段滤波器取代射频输出滤波器和Vision/Sound双工器。 但是近来, 一些大的电视发射机制造商却以全新的理念和技术来设计生产新一代数字电视发射机, 纵观主要有以下特点:
    1.1数字自适应预校正技术(DAP 或RTAC)
    数字自适应预校正技术已经在美国和欧洲的制造商生产的数字电视发射机上应用。数字自适应于校正技术是指在不需人工干预的情况下在刚刚启动发射机的几分钟内将发射机的性能调到最佳状态,而且,这个系统还能够监测和自动校正来自于发射机的老化、温度和发射机自身失效等波动的调整,这样能够保证发射出去的信号始终处于高指标的状态,使维护变得非常简单。
    1.2功放中广泛应用大功率LDMOS晶体管
    LDMOS(Lateral Diffused MetaOx-ide Semiconductor)即:横向扩散金属氧化物半导体。起初,LDMOS 技术是为900MHz 蜂窝电话技术开发的,蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS 晶体管的应用,也使得LDMOS 的技术不断成熟,成本不断降低,因此今后在多数情况下它将取代双极型晶体管技术。
    1.3 N+1系统使拥有多台发射机的台站更经济
    N+1 是指用1 部发射机给多部(N部)做备份。本来固态发射机是用像放大器、电源等较不稳定设备冗余累积起来的,模块化的激励器又一般采用双激励器自动倒换的形式,设备运行的可靠性明显提高。在通常情况下,也不用像电子管、速调管发射机那样进行备份。因为全固态的数字电视发射机所应用的积木化的功放和并行运行的电源等都足以实现N+1 系统,而且大多支持热插拔。
    1.4冷却系统采用风、液冷供选择的方式
    为了满足不同客户对冷却系统的需求,发射机生产厂家开发了风冷和液冷系统,在客户购机订货时可供用户选择适合自己的冷却方式,改变了过去固态机中只有风冷的单一方式。如THALES公司推出的VHF OPTIMUM和UHF ULTIMATE系列发射机就已采用此种技术。
    1.5无线连接、GUI 界面、故障自我诊断和远程遥控
    在新设计的数字电视发射机中,功率放大器、电源和RF合成器省去电缆而采用插、 拔的方式直接连接在一起。 这样使整机结构更加紧凑、 维护更加方便。 微处理器的应用,能够监控发射机的状态和提供每个组件的有用信息。LCD的应用提供了直观友好的图形用户接口(GUI)使得用户操作更加容易,用户可以很直观的察看设备的运行状态。先进的故障自我诊断系统和DAP技术使得用户容易查找故障部位,加快设备的维护、 维修进度。 远程遥控功能使得用户可通过因特网对设备进行监控。
    2.数字移动电视发射机的主要部件及关键技术
    数字电视发射机技术发展迅速,发射机的主要部件及关键技术主要包括如下:
    2.1激励器
    数字自适应预校正技术。对于数字发射机来说,性励器主要包括音视频处理、调制、本振、变频和RF 小功率放大器,它是电视发射机的核心,决定了整机的性能和质量,其中的校正电路、调制器和滤波器是关键。其主要技术指标如下:2.1.1激励器主要用于音、视频编码和数字预校正,发射机的绝大部分技术指标由激励器决定。
    2.1.2对于DVB-T 系统:视频信号采用MPEG-2 压缩编码;音频信号采用MPEG-2 Layerê第二层音频编码,也称MUSICAM,该音频的编码压缩系统利用了声音的低音频谱掩蔽效应,对人耳不敏感的频率进行了低码率编码。
    2.1.3对于ATSC 系统:信源编码中的视频采用MPEG-2 标准;音频采用杜比AC-3 环绕立体声编码。能优良的中频非线性预校正电路将极大地改善采用AB 类功放的发射机性能, 提高发射机效率, 目前大多采用前馈校正、折线校正、自适应校正技术。数字自适应预校正技术已经应用在美、欧制造商生产的数字电视发射机上,欧洲称之为数字自适应预校正技术,美国称之为自动数字校正技术。数字自适应校正是指在不需要人工干预的情况下,在刚启动发射机的几分钟内将发射机的性能调到最佳状态, 而且系统能进行发射机的老化、 自身失效等波动的监测和自动调整,以保证发射机发出去的信号始终处于高指标状态。
    2.2功率放大器
    功率放大器决定了发射机的功率输出能力,是发射机中成本最高的部分。由于地面信道的复杂性,多径传输容易产生回声,移动接收容易产生多谱勒频率漂移,所以发射机应该具有好的线性、足够高的频率精度、频率稳定度和较低的相位噪声,才能保证较低的误码率和较高的信噪比,才能满足地面数字电视的要求。其主要技术指标包括:
    2.2.1功放模块内包括输入电平监测、前置级、 推动级和放大输出级。 末级放大器中由威尔可森滤波器组成功率合成器。功放电源在功放模块内,智能化控制系统可保证良好的工作电平,防止电源故障发生。
    2.2.2功率放大器使用LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)技术,效率高、线性好。与双极型晶体管 5~7dB 的增益相比,LDMOS 管的增益更高,可达14dB以上。采用LDMOS 管的PA 模块的增益可达60dB 左右,这表明对于相同的输出功率需要的器件较少,从而提高了功放的可靠性。LDMOS 能经受高于双极型晶体管3 倍的驻波比,能在较高的反射功率下工作而不破坏LDMOS 设备。LDMOS 有较高的瞬时峰值功率,能承受输入的过激励信号。LDMOS 增益曲线较平滑,并且允许多载波数字信号放大且失真较小。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平饱和区,不像双极型晶体管那样互调电平高且随功率电平的增加而变化,这种主要特性允许LDMOS 管用于高于双极型晶体管二倍功率的电路,且线性较好。LDMOS具有较好的温度特性, 其温度系数是负的, 因此可以防止热耗散的影响。
    2.2.3功放模块的频率范围宽。PA模块频率范围为470~860MHz,对DVB-T 和ATSC 都适用。由于VHF 频率偏低,脉冲噪波严重,对COFDM 系统不利,故DVB-T 频段放在550~750MHz 上。
    2.3冷却系统
    为了满足不同客户冷却系统的需求,发射机生产厂商虽然开发了风冷或液冷系统,供用户选择适合自己的冷却方式,但最好为液冷系统。主要是由于:
    2.3.1由于空气质量较差,风冷系统过滤材料中(下转第177页)(上接第374页)容易沉积灰尘, 日常维护量大。 采用液冷系统减少了对冷却系统的维护量,冷却液封闭循环,只需定期清洗系统中的滤网。
    2.3.2降低了发射机的运行噪声。
    2.3.3改善了发射机机房的环境。
    2.3.4冷却液无论是采用乙二醇加水还是采用防冻液, 其传导效率都远大于风, 冷却系统的进水温度与出水温度仅相差几度左右,发射机产生的热量被及时吸收释放。
    2.4电源
    电源分为激励器用电源和功放用电源。激励器用电源一般含在激励器机箱内。功放用电源应该具有共用性,从模拟电视发射机向数字电视发射机过渡时,功放电源不用改变。
    2.5监控
    发射机监控系统是发射机长期稳定工作的保证。它包括对发射机各部分工作状态和信号流程以至于主要性能指标的测量,对开关机和主要故障处理的控制,对输出功率电平的自动控制等。监控系统由传感器、接口电路、微处理器和PC 机及相关软件构成。
    在新设计的数字电视发射机中,功率放大器、电源和RF合成器省去电缆而用插拔的方式直接连接在一起,使整机结构更加紧凑,维护更加方便。微处理器的应用,能够监控发射机的状态和提供每个组件的有用信息。先进的故障自我诊断系统使用户容易查找故障部位, 降低维修难度。 远程遥控功能便于用户通过Internet对设备进行监控、打印、保管、存档。
    3.结束语
    数字电视是人们谈论最多的热闹话题之一。移动数字电视的大规模商用, 充分显示出这一技术在产业化方面已经成熟, 更显示出了运营商对这一技术所带来的巨大商机的认可。在未来,无线数字发射技术对社会生活的影响无疑会是革命性的。
    【参考文献】
    [1]赵永军.数字电视发射机技术.西部广播电视.
    [2]叶华杰.浅谈数字电视发射机技术的发展.浙江工商职业技术学院学报.
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