模拟发射机改造成数字发射机的办法

模拟发射机改造成数字发射机的办法

作者:庞杰 单位:梅河口市广播电视管理局

1概述

数字电视技术是近年来广电总局大力推进的高新技术,这一技术的发展引发了一场广播电视领域的技术革命,随着人们对广播电视产品的广泛使用,其依赖性与日俱增,对高清晰度、高画质的追求日益增强,这就更进一步促进了广播电视技术的迅速发展。技术的更新免不了要淘汰一些老旧设备,但如果能经过改进或改造继续服役将是我们求之不得的,我台的模拟发射机就面临这种状况,我台现在有5个频道,使用5部发射机对外播出,根据我们的实际情况,要想一次将5部发射机全部更换成数字电视发射机,不仅经济上承受不起,而且势必造成长时间的停播,因此必须寻求其他解决办法。

2模拟电视发射机与数字电视发射机的区别

模拟电视发射机所传输的信号是模拟电视信号,它是将电视图像信号与伴音信号分别调制到规定的射频载波上,并且放大到规定的发射功率送入天线进行无线电发射,模拟电视发射设备按对图像与伴音的放大形式,可分为单通道与双通道两种。

2.1双通道与单通道模拟发射机

双通道发射机就是将图像与伴音分别进行放大的电视发射机,它是把已调制的图像载波和伴音载波分别用两个放大器进行放大,然后再用一个双工器把这两路载波信号进行合成送入天线发射出去,其原理如图1所示。随着高增益、高线性功率放大器件的发展及非线性校正技术的进步,将已调制的图像信号与伴音信号合成后在一个放大器通道中同时进行放大已成为可能,因此出现了单通道电视发射机,其原理如图2所示。从图2看出,单、双通道发射机激励器的前半部分基本相同,所不同的是:单通道发射机的激励器中包括图像与伴音的合成器、互调校正器,因为在分放时只对微分增益(DG)、微分相位(DP)及群时延等进行非线性校正,而合放时,由于伴音的加入,伴音载频、图像载频及彩色负载波三者在通过非线性器件放大时,会相互作用形成许多互调分量,因而必须采取措施予以滤除,因此加入互调校正电路,而单通道发射机的输出端还加有带通滤波器,双通道电视发射机的输出端有双工器,声级的输出端也加有滤波器。

2.2数字电视发射机与模拟电视发射机的不同点

2.2.1输入信号不同

模拟电视发射机输入的图像与伴音信号均为模拟信号,是两路不同的信号,而数字电视发射机输入的图像与伴音信号是将视频与音频节目的信号按照MPEG-2的标准抽样、压缩编码,并与其他数据信息复用打包后,以一路固定包长的码流(TS)的形式进行传输的,所以数字电视发射机的输入信号是复合码流信号,因此数字电视发射机都是单通道的(合放式的)设备,它是将输入的复合码流(TS)经过信道编码与调制,形成符合一定制式标准的模拟中频信号,然后再通过变频、射频放大送入天线发射出去。

2.2.2激励器不同

激励器包括信号处理、调制、本振、变频及射频小功率放大器,它是发射机的心脏。对于电视发射机来说,绝大部分的技术指标都是由激励器决定的,因此激励器都较复杂,它包括各种非线性预校正电路,主要用于电视发射机信号的调制、校正,并将输入信号变成高频信号,同时能够精确补偿信号在传输、放大及调制变频及接收过程中产生的各种失真。传统的双通道电视发射机激励器的信号处理一般是先把从电视中心传输过来的视、音频模拟信号进行适当处理,然后将图像与伴音信号分别调制到各自的中频载波上,对于输出的额定电平的中频信号,再进行残留边带滤波和各种非线性预校正(如微分增益校正(DG)、微分相位校正(DP)、群时延校正等),然后再将此中频已调波进行上变频并放大到一定功率用于推动末级功率放大。与传统的模拟激励器相比,其差别主要在于信号的处理方式不同,数字激励器是首先将输入的TS流信号进行数字化处理,将其转换成正交的基带信号(I、Q),然后再对数字正交基带信号进行均衡和非线性预校正,再将其转换成模拟基带信号,最后再调制到所需的射频载波信号上并经功率放大输出。数字发射机的激励器主要由4个部分组成,即编码器、数字均衡器、调制器和频率合成器,如图3所示。

2.2.3输出功率的算法不同

模拟电视发射机的输出功率是测量的同步顶功率,而数字电视发射机的输出功率,由于放大的是数字脉冲信号,所以测量的是平均功率。一般模拟电视发射机在进行模拟电视信号发射时,如果能输出1kW的功率,那么用它的功率放大器进行数字电视信号放大时,其输出功率可达300W左右。单通道模拟电视发射机与数字电视发射机的相同部分是功率放大器是可以通用的,功率放大器的质量决定了发射机的输出能力,它是发射机中成本最高的部分。为了提高末级功率放大器的功率输出效率,一般末级功率放大器都工作在甲乙类状态,但甲乙类放大器的非线性失真较大,因此必须采用相应的预校正电路,以校正其非线性失真,所以数字电视发射机的预校正电路要求更高。

3我台的基本情况与应采用的改造方法

我台共开通了5个频道(11、16、22、28、48频道),使用5部发射机播出,除11频道外,其余4个频道都是使用鞍广和北广产的1kW全固态单通道发射机。根据我台的具体情况和经济力量,本着少花钱多办事的原则,笔者认为可以将我台的模拟电视发射机逐步改造成数字电视发射机。首先,可以先选定一部发射机,从鞍广或北广(视原发射机的生产厂家而定)选购一部数字电视发射机激励器,按什么标准(DMB-T、ADMB-T或DVB-T)应视具体情况而定,而功放部分无需改动,就可以进行数字电视广播了,因为数字电视发射机的输入信号是将视音频信号按MPEG-2标准压缩编码并与其他信息打包后形成的MPEG传输数据流(TS流)。这时信号传输只需一个传输信道而已。具体的改造方法是:

(1)首先将输入信号数字化,即采用数字编码器使视、音频信号数字化,编码器可根据不同制式选用DMB-T标准、ADTB-T标准或DVB-T标准。

(2)激励器数字化。在模拟电视向数字化电视发射机过渡中,对单通道全固态电视发射机只要将激励器更换为数字化激励器,其他部分几乎无需改变,就可进行数字电视广播,我台的发射机都具有双激励器,因此可以先改一个激励器,这样就不会影响播出,又可以在一个时期内实现数、模共存,激励器应具有预失真校正和单频网(SFN)等功能。如果当前经济力量不足,不能进行全部改造,也可先改造一部发射机,在积累经验的前提下,然后逐步进行改造。#p#分页标题#e#

(3)功率放大器性能的调整。对于数字电视发射机来说,其基本要求是:功率放大器应有足够高的功率增益、良好的线性、大的动态范围、足够高的频率精度和频率稳定度、低的相位噪声,以确保发射信号具有尽可能低的误码率和高的信噪比,双通道发射机的功率放大器用于放大数字信号时需要进行认真细致的调整,全固态单通道发射机的功率放大器一般情况下不需要调整就可使用,如果有问题可根据情况适当调整各级放大电路的静态工作点电流与各个放大管的工作电流和电压,使功放能达到所需的功率输出。

(4)将发射机输出端的滤波器更换为数字带通滤波器。监视部分和冷却部分应与激励器的相应部分连接,做相应的改变。地面广播采用的标准应根据具体情况进行选择。

(5)改造费用。这种全固态单通道发射机的改造费用主要是购买激励器的费用,一般为原发射机价格1/4,这样4部发射机改造下来也不过花了购买一部发射机的钱,对电视发射机这样的大型设备,为避免浪费,应该一直用下去,直到不能用为止,如果现在为了实现数字化广播而中途淘汰,实在太浪费了,上述这种改造既节约了资金,又适应了数字化发展的要求,完全符合多、快、好、省的原则。在条件成熟时,如果在节目信号复用时将多路节目复用在一起,那么利用一部发射机即可发射4~6套的标清电视节目,这样也可以使我台播出的节目套数大大增加。