论文部分内容阅读
摘要：地面数字电视广播发射机直接影响地面数字电视广播网络的覆盖效果。给出了地面数字电视广播发射机的组成和主要性能指标的测试方法。
关键词：地面数字电视广播发射机 性能指标 测量
中图分类号：TJ610.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-365-01
0 引言
我国地面数字电视用户数量预计到2015年将达到四千万户，而在2020年，全面完善数字电视覆盖网络，关闭地面模拟电视信号，地面数字电视将实现由模拟到数字的战略转型。
与有线电视、卫星电视等其他电视传播模式相比，地面数字电视广播具有信息传播安全可靠、覆盖面广、传播内容灵活、抗干扰能力强、建设维护成本低及支持移动、便携接收等特点，是不可或缺的电视传播途径。地面数字电视广播发射机是地面数字电视广播系统的重要组成部分，直接影响地面数字电视广播网络的覆盖效果。
1 地面数字电视广播发射机的组成
1.1 激励器
激励器是地面数字电视广播发射系统的核心组成部分，是不同电视标准和传播模式区别的主要体现。地面数字电视广播激励器的主要功能是将在前段完成信源编码、复用、加扰后打包处理的传输流作为输入数据，在激励器端完成信道编码、调制、变频处理后，以模拟信号在特定的射频频率输出。
1.2 功率放大器
用于完成激励器信号的功率放大，取决于功率放大管的类型和数量。随着技术的不断进步，单个功率放大管单元的输出功率也越来越大。
1.3 无源器件
（1）功率分配与功率合成
功率分配器将激励器信号均分至若干个功放的输入口。可以采用同相分配或倒相分配，要与功率合成器相对应。功率合成器将功率放大器的输出合成为整机的功率输出，合成方式与分配方式对应。
（2）带通滤波器
数字带通滤波器用来滤除无用发射功率，确保相邻频道内和相邻频道外的杂散发射功率不影响其他频道的发射机正常播出。目前，数字带通滤波器一般由6个或8个谐振腔组成。
1.4 监控系统
监控系统对发射机的各部分进行实时监测和控制，而主控单元是整个监控系统的核心，主要负责收集和储存各功能单元的数据，并对这些数据进行实时监测。
1.5 冷却系统
发射机的冷却方式通常包括风冷、水冷等。
2 地面数字电视广播发射机主要性能指标的测量
2.1 测量框图
指标性能测量框图
2.2 本振相位噪声
2.2.1 指标说明
相位噪声是由频率源的内部噪声（主要是白噪声、闪变噪声）对振荡信号的频率和相位均产生调制而引起输出频率的随机相位或频率起伏。它描述的是在短期时间间隔内引起频率源输出频率不稳定性的所有包含因素，是频率源短期频率稳定度的直接反映。本振相位噪声对OFDM调制的性能影响较大。
2.2.2 测量步骤
选用带有相位噪声测量功能的频谱仪测量。设置发射机只输出载波射频信号，频谱仪选择相位噪声测量模式，设置频谱仪载波频率为发射机的标称工作频率，按《Mode》→[Phase Noise]→[Carrier Freq] 输入标称工作频率，按《Meas》→[Log Plot]和《Meas Setup》→ [Decade Table]→[on]，测量频率点设置起始测量频率为10Hz，按《SPAN》→[Start Offset] 输入10Hz，终止测量频率为：1MHz，按[Stop Offset] 输入1MHz。按《Restart》读取相位噪声测量结果。
2.3 频谱模板
2.3.1 指标说明
频谱模板主要定义发射机在信道外的近端辐射需要满足的模板曲线。发射机带外频谱特性应符合GB 20600-2006中带外频谱模板的有关规定。在电视频道带宽之外的频谱能量可通过合适的滤波进行抑制。
2.3.2 测量步骤
将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，按《Mode》→[Spectrum Analyzer]，选择频谱分析模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入射频信号的中心頻率，按《SPAN》→[Span] 输入24MHz，《BW》→[Res BW] 输入3.9kHz，[Video BW] 输入100Hz。取100次平均，按《Trace/Detector》→[Trace Avg]，《Meas Setup》→[Average/Hold Number]输入100，按《Marker》输入中心频率，按[Delta]然后输入相对中心频率。记录频谱仪显示的数值，加上带内功率系数即为各点频谱模板。
2.4 带内不平坦度
2.4.1 指标说明
带内不平坦度是测量在有效带宽内发射机的频率响应特性，定义为工作频段内最大、最小电平之间的差值。带内不平坦度被用来作为衡量发射链路中线性失真的重要指标。这是因为不管放大电路和各级滤波器的频率选择性，还是整个发射链路中各个器件之间连接的阻抗不匹配，都是影响带内不平坦度的直接原因。
2.4.2 测量步骤
将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，按《Mode》→[Spectrum Analyzer]选择频谱分析模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入中心频率，按《SPAN》→[Span] 输入10MHz，《BW》→[Res BW] 输入30kHz，[Video BW] 输入100Hz。选择《AMPTD》→[Scale/Div] 输入1dB， 然后按 [Ref Level] 调整参考电平，使频谱图形位于显示区域的中上部，然后取100次平均，按《Trace/Detector》→[Trace Avg]和《Meas Setup》→[Average/Hold Number]输入 100。 按《Marker》旋转旋钮找出带内电平的最大值和最小值，分别记为AMAX和AMIN，带内不平坦度为：±（AMAX - AMIN）/2。
2.5 带肩
2.5.1 指标说明
带肩定义为信号中心频点的功率值与偏离中心频点载波外某点功率的比值。实际应用中常用带肩来衡量功率放大器非线性失真的程度。带肩的恶化代表着信号互调失真严重，会直接影响MER数值，也代表最终会影响调制质量。
2.5.2 测量步骤
将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，在发射机输出滤波器之前进行取样，按《Mode》→[Spectrum Analyzer]，选择频谱分析模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入射频信号的中心频率，按《SPAN》→[Span] 输入10MHz，《BW》→[Res BW] 输入3kHz，[Video BW] 输入3kHz。按《Marker》输入中心频率，按[Delta]然后分别输入+4.2MHz和-4.2MHz，记录频谱仪显示值。
2.6 调制误差率
2.6.1 指标说明
调制误差率（MER）定义为数字电视信号的理想符号功率与噪声功率之比。MER包含了信号的所有类型的损伤，如各种噪声、载波泄露、I/Q幅度不平衡、I/Q相位误差等。它反映了数字电视信号经传输后损伤的程度，是衡量数字电视系统的重要指标。
2.6.2 测量步骤
选用带有MER测量功能的频谱仪测量。将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，按《Mode》→[DTMB]选择DTMB模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入中心频率。按《Meas》→[Mod accuracy]选择MER测试，按《Meas Setup》→[Demod]→[Frame Header]、[Carrier Format]、[Modulation Format]选择与发射机一致的工作模式，测量并记录MER值。
参考文献
[1] GB/T 28435-2012，地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法.
[2] 數字电视国家工程实验室（北京）.地面数字电视发射系统与覆盖网络.北京：科学出版社，2012.
[3] 数字电视国家工程实验室（北京）.数字电视测试原理与方法.北京：科学出版社，2012.
关键词：地面数字电视广播发射机 性能指标 测量
中图分类号：TJ610.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-365-01
0 引言
我国地面数字电视用户数量预计到2015年将达到四千万户，而在2020年，全面完善数字电视覆盖网络，关闭地面模拟电视信号，地面数字电视将实现由模拟到数字的战略转型。
与有线电视、卫星电视等其他电视传播模式相比，地面数字电视广播具有信息传播安全可靠、覆盖面广、传播内容灵活、抗干扰能力强、建设维护成本低及支持移动、便携接收等特点，是不可或缺的电视传播途径。地面数字电视广播发射机是地面数字电视广播系统的重要组成部分，直接影响地面数字电视广播网络的覆盖效果。
1 地面数字电视广播发射机的组成
1.1 激励器
激励器是地面数字电视广播发射系统的核心组成部分，是不同电视标准和传播模式区别的主要体现。地面数字电视广播激励器的主要功能是将在前段完成信源编码、复用、加扰后打包处理的传输流作为输入数据，在激励器端完成信道编码、调制、变频处理后，以模拟信号在特定的射频频率输出。
1.2 功率放大器
用于完成激励器信号的功率放大，取决于功率放大管的类型和数量。随着技术的不断进步，单个功率放大管单元的输出功率也越来越大。
1.3 无源器件
（1）功率分配与功率合成
功率分配器将激励器信号均分至若干个功放的输入口。可以采用同相分配或倒相分配，要与功率合成器相对应。功率合成器将功率放大器的输出合成为整机的功率输出，合成方式与分配方式对应。
（2）带通滤波器
数字带通滤波器用来滤除无用发射功率，确保相邻频道内和相邻频道外的杂散发射功率不影响其他频道的发射机正常播出。目前，数字带通滤波器一般由6个或8个谐振腔组成。
1.4 监控系统
监控系统对发射机的各部分进行实时监测和控制，而主控单元是整个监控系统的核心，主要负责收集和储存各功能单元的数据，并对这些数据进行实时监测。
1.5 冷却系统
发射机的冷却方式通常包括风冷、水冷等。
2 地面数字电视广播发射机主要性能指标的测量
2.1 测量框图
指标性能测量框图
2.2 本振相位噪声
2.2.1 指标说明
相位噪声是由频率源的内部噪声（主要是白噪声、闪变噪声）对振荡信号的频率和相位均产生调制而引起输出频率的随机相位或频率起伏。它描述的是在短期时间间隔内引起频率源输出频率不稳定性的所有包含因素，是频率源短期频率稳定度的直接反映。本振相位噪声对OFDM调制的性能影响较大。
2.2.2 测量步骤
选用带有相位噪声测量功能的频谱仪测量。设置发射机只输出载波射频信号，频谱仪选择相位噪声测量模式，设置频谱仪载波频率为发射机的标称工作频率，按《Mode》→[Phase Noise]→[Carrier Freq] 输入标称工作频率，按《Meas》→[Log Plot]和《Meas Setup》→ [Decade Table]→[on]，测量频率点设置起始测量频率为10Hz，按《SPAN》→[Start Offset] 输入10Hz，终止测量频率为：1MHz，按[Stop Offset] 输入1MHz。按《Restart》读取相位噪声测量结果。
2.3 频谱模板
2.3.1 指标说明
频谱模板主要定义发射机在信道外的近端辐射需要满足的模板曲线。发射机带外频谱特性应符合GB 20600-2006中带外频谱模板的有关规定。在电视频道带宽之外的频谱能量可通过合适的滤波进行抑制。
2.3.2 测量步骤
将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，按《Mode》→[Spectrum Analyzer]，选择频谱分析模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入射频信号的中心頻率，按《SPAN》→[Span] 输入24MHz，《BW》→[Res BW] 输入3.9kHz，[Video BW] 输入100Hz。取100次平均，按《Trace/Detector》→[Trace Avg]，《Meas Setup》→[Average/Hold Number]输入100，按《Marker》输入中心频率，按[Delta]然后输入相对中心频率。记录频谱仪显示的数值，加上带内功率系数即为各点频谱模板。
2.4 带内不平坦度
2.4.1 指标说明
带内不平坦度是测量在有效带宽内发射机的频率响应特性，定义为工作频段内最大、最小电平之间的差值。带内不平坦度被用来作为衡量发射链路中线性失真的重要指标。这是因为不管放大电路和各级滤波器的频率选择性，还是整个发射链路中各个器件之间连接的阻抗不匹配，都是影响带内不平坦度的直接原因。
2.4.2 测量步骤
将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，按《Mode》→[Spectrum Analyzer]选择频谱分析模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入中心频率，按《SPAN》→[Span] 输入10MHz，《BW》→[Res BW] 输入30kHz，[Video BW] 输入100Hz。选择《AMPTD》→[Scale/Div] 输入1dB， 然后按 [Ref Level] 调整参考电平，使频谱图形位于显示区域的中上部，然后取100次平均，按《Trace/Detector》→[Trace Avg]和《Meas Setup》→[Average/Hold Number]输入 100。 按《Marker》旋转旋钮找出带内电平的最大值和最小值，分别记为AMAX和AMIN，带内不平坦度为：±（AMAX - AMIN）/2。
2.5 带肩
2.5.1 指标说明
带肩定义为信号中心频点的功率值与偏离中心频点载波外某点功率的比值。实际应用中常用带肩来衡量功率放大器非线性失真的程度。带肩的恶化代表着信号互调失真严重，会直接影响MER数值，也代表最终会影响调制质量。
2.5.2 测量步骤
将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，在发射机输出滤波器之前进行取样，按《Mode》→[Spectrum Analyzer]，选择频谱分析模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入射频信号的中心频率，按《SPAN》→[Span] 输入10MHz，《BW》→[Res BW] 输入3kHz，[Video BW] 输入3kHz。按《Marker》输入中心频率，按[Delta]然后分别输入+4.2MHz和-4.2MHz，记录频谱仪显示值。
2.6 调制误差率
2.6.1 指标说明
调制误差率（MER）定义为数字电视信号的理想符号功率与噪声功率之比。MER包含了信号的所有类型的损伤，如各种噪声、载波泄露、I/Q幅度不平衡、I/Q相位误差等。它反映了数字电视信号经传输后损伤的程度，是衡量数字电视系统的重要指标。
2.6.2 测量步骤
选用带有MER测量功能的频谱仪测量。将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪，按《Mode》→[DTMB]选择DTMB模式，按《Freq》→[Center Freq] 输入中心频率。按《Meas》→[Mod accuracy]选择MER测试，按《Meas Setup》→[Demod]→[Frame Header]、[Carrier Format]、[Modulation Format]选择与发射机一致的工作模式，测量并记录MER值。
参考文献
[1] GB/T 28435-2012，地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法.
[2] 數字电视国家工程实验室（北京）.地面数字电视发射系统与覆盖网络.北京：科学出版社，2012.
[3] 数字电视国家工程实验室（北京）.数字电视测试原理与方法.北京：科学出版社，2012.