地面數字電視廣播發射技術分析范文

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摘要：介紹和平縣城地面數字電視發射機的主要組成及其工作原理，分析其技術特點和應用方法。

關鍵詞：地面數字電視；發射機；功率放大器

和平廣播電視臺東山嶺發射機房是和平縣廣播電視信號無線發射覆蓋的中心，擔負中央、省、縣的廣播電視信號轉播、發射，對和平縣及周邊發射地面數字電視信號。東山嶺地面數字電視發射機房海潑高度是168m，對覆蓋縣城區及周邊視野良好，是理想的發射塔臺?？h臺東山嶺機房建設于1988年，根據人民群眾日益增長的精神文化需求，機房進行了數次改造，臺于2015年建設和轉播地面數字電視。地面數字電視能更好適應新時期的發展要求，覆蓋區域內的人民群眾能更方便、更好地收看電視節目。

1設計要求

東山嶺機房是采用1kwUHF地面數字電視廣播發射機。發射機信道傳輸標準是符合GB20600－2006的規定；工作頻率是符合國家標準GB/T14433-1993的規定；系統技術指標滿足或優于國家標準GB/T229.4-2008的要求；安全及電氣性能符合YD/T731.2002《通信高頻開關整流器》信息產業部行業標準。

2發射機系統組成

發射機是1kwUHF、Ⅱ型，全固態設備，組合方式積木化。主要由激勵器A（=GF1）、激勵器B（=GF2）,系統控制器（=KK），分配器單元（=XF1），400W數字功放（=TF1～TF3），三路功率合成器（=XF2），吸收負載（=RA），2300W開關電源（=TB1～=TB3），電源檢測盒（=KF），觸摸屏單元（=AH），風機單元（=GQ），交流配電盤（=AE），定向耦合器（=XL），帶通濾波器（=RF）和機箱等組成。發射機的主要組件安裝在機箱內部；觸摸屏單元（=AH）嵌裝在機箱的前門板上；定向耦合器（=XL）和帶通濾波器（=RF）裝在機箱的頂部。發射機系統組成圖如圖1所示。前級是2臺數字電視激勵器，雙激勵器配置，互為主備（自動或人工切換）。數字電視激勵器輸出的RF（射頻）信號經系統控制器實現雙激勵切換，再由分配器單元將信號分成3路，分別去推動3個相同的400W數字發射功放，放大后的3路射頻功率信號送經3路功率合成器，合成后的RF信號經定向耦合器和帶通濾波器饋送到發射天線。饋送RF信號的器材是天饋銅管（機房內）和天饋電纜（50Ω）。

3發射機基本原理

輸入發射機的ASI信號經激勵器處理后，形成了數字電視射頻信號，再送入切換器，切換器的輸出由分配單元將數字電視射頻信號分成3路，分別去推動3個相同的400W數字功放，放大后的3路射頻功率信號經三路功率合成器，合成后再經定向耦合器和帶通濾波器饋送到發射天線。

3.1數字電視激勵器

數字電視激勵器承擔信道編碼、調制、射頻信號放大等主要功能，并實現對末級功放的預失真校正，最大輸出功率是500mW。激勵器是成都凱騰四方自主研發的新一代產品，性能品質高。ASI采用雙路冗余備份輸入，具輸入識別及人工或自動切換功能。參數設置靈活，狀態顯示直觀，使用操作簡便，適用多頻網（MFN）或單頻網（SFN）的組網要求。

3.2系統控制器

系統控制器主要包含兩部分，系統控制功能和雙激勵切換功能。主要由微處理器、存儲器、外圍接口電路、控制電路等硬件和實時操作控制軟件組成。ARM9微處理器是核心部件，運行于多線程多任務操作系統。雙激勵切換是雙激勵器式發射機的基本功能，用于主、備激勵器的人工或自動或遙控切換。切換器由射頻繼電器、采樣電路和控制電路組成。人工狀態時，主備激勵器的切換由面板按鍵開關控制；自動狀態時，主備激勵器的切換通過采樣電路和控制電路自動完成；遙控狀態時，主備激勵器的切換由觸摸屏界面或遠程PC機控制。當主激勵器工作時，備激勵器處于封鎖狀態；當備激勵器工作時，主激勵器處于封鎖狀態（人工時）或不封鎖狀態（自動時）。

3.3觸摸屏監控系統

觸摸屏監控系統由觸摸屏單元（=AH）和系統控制器（=KK）組成，是發射機的監控中心，負責主機及各功能組件的集中管理。觸摸屏單元既能對主機輸出功率、反射功率、供電狀態、風機狀態、連鎖狀態及切換狀態實時監控，以能對每個激勵器、每個400W功放插件、每個開關電源的工作狀態和工作參數實時監控。并可實現輸出過荷、駐波比過大、冷卻異常、連鎖異常、功放過熱等故障告警或保護。監控系統主要功能是：實時監控發射機及各功能組件的工作狀態；提供人工或自動控制方式選擇；系統的時間、日期設置；自動開關機時間設置；發射機重要工作參數設置；觸摸屏界面功率表量程設置；故障門限設置；故障告警及保護；日志記錄；與各功能組件（功放組、電源組、激勵器、遠程PC機）的通訊接口RS485；可通過RS485、以太網、GSM短信、GPRS對整機進行遠程監控。

3.4功率分配器/合成器

機里的3路功率分配器和3路功率合成器是采用多路同相分配/合成原理，是將射頻信號進行同相等幅的分配和合成。

3.5400W數字發射功放

400W數字發射功放是一個獨立插件，包含前級放大器、1：2分配器、末級放大器、2：1合成器、監控電路和溫度采樣板，各單元電路均安裝在一塊散熱基板上。

3.6開關電源（=TB1～=TB3）

發射機是采用HX2K3VH02-50V數字化高性能開關電源器。發射機功放的供電是由3個2300W的開關電源冗余備份均流供電。開關電源輸入電壓是三相AC380V，輸出電壓是DC50V/45A，具有缺相保護功能，以及防雷、輸入欠壓、輸出過壓、輸出過流、過熱等保護功能。開關電源是熱插拔設計，電源之間可以互換。

3.7交流配電盤

交流配電盤主要功能有：整機交流供電配電，交流供電防雷，風機單元的啟動和風機電流采樣，功放電源保護等。交流配電盤由避雷器（FA），中間繼電器（KF1～KF2），交流接觸器（KF3），開關電源（TB）和風機電流采樣盒（KF4）組成。整機交流供電從接線端子（XB1）輸入，接避雷器（FA）后連接到前面板電源總開關（QA），從電源總開關再回到接線端子（XB2），由XB2分別送給開關電源（TB）、交流接觸器（KF3）和風機電流采樣盒（KF4）。當接線端子XB4-10啟動風機信號為+12V時，中間繼電器KF2吸合，使交流接觸器KF3吸合，交流電源經電流采樣盒KF4采樣，通過接線端子XB3-3給風機供電。電流采樣盒KF4-XG腳1輸出為模擬電壓信號，4個風機工作正常時，電壓是一個正常電壓值；若其中有1個或多個風機故障時，電壓依比例減小。此信號經接線端子XB4-5提供給系統控制器。當整機保護狀態出現時，由系統控制器提供的功放電源控制信號+12V送到接線端子XB4-7，使中間繼電器KF1吸合，切斷功放電源啟動信號，整機功放處于待啟動狀態，此時整機無功率輸出。

3.8定向耦合器

定向耦合器屬于弱耦合型，方向性由耦合頭旋轉位置決定，耦合度由耦合頭插入深度決定，耦合頭插入越深則耦合量越強。反向耦合檢波端口用于反射功率指示和駐波比過荷保護，耦合量為-50dB；正向射頻耦合端口用于射頻輸出監測和激勵器自適應校正，耦合量為-60dB正向耦合檢波端口用于輸出功率指示和輸出過荷保護，耦合量為-50dB；。定向耦合器的方向性（即隔離度）與插入深度及耦合環平行于饋管內導體軸線的夾角有關。

3.9帶通濾波器

此帶通濾波器是六腔帶交叉耦合的帶通濾波器。特點是帶肩陡峭，選擇性好，帶內插入損耗≤0.5dB，諧波抑制≥40dB。主要作用是抑制發射機的雜散發射，使輸出頻譜達到國標要求。

3.10開關機控制方式

整機開關機控制方式人為三種：應急開關機方式；觸摸屏本地開關機方式；遙控開關機方式。

3.10.1應急開關機方式

將應急開關板上的旋鈕開關SF1置于“手動”位置，便可進行手動應急開關機。手動應急“開機”描述：（1）、將風機開關SF2按下，其NO、C腳接通，+12V被送到交流配電盤＝AE的接線端子XB4-10，此時中間繼電器KF2吸合，使交流接觸器KF3吸合，交流電源經交流接觸器KF3的觸點，經電流采樣盒KF4采樣，通過接線端子XB3-3向風機供電，風機啟動成功。（2）、將電源開關SF3按下，其NO、C腳接通，+12V被送到交流配電盤＝AE的接線端子XB4-9，再從交流配電盤＝AE的接線端子XB4-8輸出送到開關電源的啟動腳TB3-7，使開關電源啟動，輸出+50V電壓送至發射功放供電。手動應急“關機”描述：（1）將電源開關SF3彈出，其NO、C腳斷開，送給開關電源啟動腳TB3-7的+12V被切斷，開關電源處于待啟動狀態，無+50V輸出。（2）將風機開關SF2彈出，其NO、C腳斷開，交流配電盤＝AE的接線端子XB4-10的+12V被切斷，交流接觸器KF3釋放，切斷風機的交流供電。

3.10.2觸摸屏本地開關機方式

將應急開關板的旋鈕開關SF1置于“自動”位置，便可進行觸摸屏本地和遙控開關機。將觸摸屏主監控界面上的本控/遙控鍵置于“本控”狀態，開/關機鍵置于“開機”狀態，則整機按先風機后功放電源的順序供電；當開/關機鍵置于“關機”狀態時，則整機按先功放電源后風機的順序斷電。當選擇本地定時開關機模式時，發射機將按設置的開關機時間自動完成開關機控制。

3.10.3遙控開關機方式

將旋鈕開關SF1置于“自動”位置，再將觸摸屏主監控界面上的本控/遙控鍵置于“遙控”狀態，則整機處于遙控開關機狀態。此時發射機的開關機操作受控于遠端的PC機。

3.11整機的保護

（1）數字功放保護。末級每個400W數字功放均具有過溫和駐波比過大檢測電路。當出現過溫或駐波比過大情況時，將自動告警并實施保護，同時將故障狀態上傳主機監控單元。400W數字功放面板設有故障指示燈和恢復鍵，便于故障判斷和恢復。

（2）不平衡功率保護。與功率合成器吸收端相連的三個吸收負載在同一個散熱器上，并由軸流風機通風散熱，各吸收負載輸入端分別裝有檢波電路，用于不平衡功率的檢測。正常工作時，吸收端不平衡功率很小，負載溫度較低，軸流風機不工作。當三個400W數字功放中的一個或多個出現故障時，合成器吸收端不平衡功率增大，負載溫度升高，溫度升高到40℃時，溫度繼電器吸合，啟動軸流風機工作。不平衡檢波電壓送到系統控制器與設定的門限比較，生成超門限狀態信號，狀態欄將顯示“故障”告警。

（3）駐波比保護。負載（或天線）駐波比≤1.5時，整機工作正常；駐波比在1.5～1.8之間時，整機可以工作但不能保證指標；駐波比＞1.8時，系統控制器將輸出保護信號，封鎖激勵器的射頻輸出，并關閉功放器的開關電源，同時啟動聲光告警信號。只有當排除故障后聲光告警才會解除，整機恢復正常工作。

（4）防雷電保護。在發射機電源進線端加有避雷器，以防雷電從輸入電線竄入機器，損壞設備。為有效防避雷電沖擊，避雷器中的接線不能隨便改裝。而且機房大地與發射機安全接地端子之間的連線應安裝可靠。

（5）風機保護。由霍爾傳感器對風機輸入電流采樣，并生成風機保護信號。電流采樣盒KF4-XG腳1輸出風機采樣電壓為模擬電壓信號，當4個風機工作正常時，風機采樣電壓是一個正常電壓值；若其中有1個或多個風機故障時，電壓值依比例減小。信號經接線端子XB4-5提供給系統控制器。當風機不工作或出現故障時，風機無輸入電流或輸入電流降低，使風機采樣電壓降低，由系統控制器軟件判斷出故障風機的個數。若判斷出有2個風機故障，將輸出功放供電保護控制信號（+12V），使開關電源不啟動，整機無功率輸出。另外，在使用應急開關機時，風機的保護會不起作用。

4主要技術指標

東山嶺發射機支持地面數字電視廣播的多頻網（MFN）或單頻網（SFN）的組網方式，單頻網工作模式符合GY/T229.1-2008標準和要求。

5結語

地面數字電視廣播1kWUHF發射機系統在東山嶺發射機房建成后投入使用，對和平縣城及周邊實現了地面數字電視廣播覆蓋，當地人民群眾的精神文化生活得到了豐富和提高。同時，為當地的地面數字電視廣播的多頻網（MFN）或單頻網（SFN）的組網建設提供了積極的構思。

作者：何根想；林丙榮 單位：和平廣播電視臺