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当前广播电视技术正面临着一场革命。广播电视从节目采编、制作、存储、播出到节目传输、发射、接收等各个环节都在向数字化方向发展。在各种高新技术飞速发展的今天,作为高技术、重装备的广电行业,理应走在世界技术发展的前列。以数字化设备全面替代目前的模拟处理电视发射系统,将极大地提高电视节目的播送质量,同时使发射机的工作效率大大提高。
一、数字电视发射机的发展情况
1、数字电视发射机的标准:国际上目前形成3种主要电视标准,即美国ATSC标准,欧洲DVB-T标准和日本ISDB-T标准。ATSC制采用单载波8VSB编码调制技术;DVB和ISDB采用多载波COFDM调制技术。这3种标准的视频信源编码都采用MPEG-2标准,音频信源编码则有所区别,美国采用AC-3、欧洲采用MPEG-2、日本采用AAC标准。
2 、数字发射机的机型:目前国外主要采用感应输出管I .O.T发射机、四极管包括双向四极管的单电子管发射机以及全固态发射机。这三种机型都工作于UHF波段。
二、数字电视发射机与模拟发射机的区别
电视发射机通常分为6个部分:激励器、功率放大器、RF输出单元、电源、监控和冷却系统。
1、激励器:激励器主要包括视音频处理、调制、本振、变频和小功率放大。发射机的绝大部分技术指标由激励器决定。模拟电视发射机激励器和数字电视发射机激励器的大部分不能通用。在电视发射机数字化改造后的激励器中,可以做到数字化设置输出频率及输出功率,操作简单,稳定性好,伴音高保真立体声编码器可采用公段数字逼近技术。
电视发射机传统的模拟激励器对信号处理的过程一般是先把电视中心送来的视频、音频模拟信号进行适当的处理,然后就分别直接调制在中频图像载频37MHz和伴音载频30.50MHz上,并输出额定电平的已调图像中频信号和已调伴音中频信号,之后已调图像中频信号再经过残余边带滤波处理及群时延校正、相位非线性校正、振幅非线性校正等多道各种繁杂的预校正,最后再将中频调制器所产生的中频已调波进行频率变换并放大到一定功率以推动末级功率放大器工作的单元。
改造后的数字激励器方框图如图所示,数字激励器是将电视发射机中视频和模拟音频信号进行调制,转化成一定功率的射频RF信号的部份。数字激励器与传统的模拟激励器的区别是在处理信号的方式上,数字激励器首先是把模拟的视频、音频电视信号经数字处理后转换成数字正交基带信号,之后对数字正交基带信号进行均衡和线性预校正,然后转换成模拟基带信号,再送到调制器从而直接调制在所需要的射频载频点上并送至功率放大器单元进行放大而播出。
数字发射机的激励器主要特点:1)激励器主要用于音、视频编码和数字预校正,它是电视发射机的核心部分。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-2LayerⅡ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。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。4)数字自适应预校正技术,对于数字发射机来说,性能优良的中频非线性预校正电路将极大的改善采用AB类功放的发射机性能,提高发射机效率。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、功率放大器:模拟电视发射机有双通道发射机和单通道发射机之分。而数字电视发射机只能采用合放式(即单通道)。这是因为数字视音频信号总是复合在一起进行调制、解调。
数字发射机的功率放大器特点: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。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。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。它还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。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550~750MH上。
3、RF输出滤波器:模拟电视发射机的主要能量集中在视频载波、伴音载波和色度副载波这些离散频率点上,无用发射也主要集中在3个频率的组合处。当采用声表面波滤波器作残留边带滤波器时,色度和亮度调制信号在带外的无用发射总能满足国家标准的要求。对离散型的无用发射,一般采用多个陷波腔来滤除,但这种陷波器式的滤波器完全不能用于数字电视发射机,因为数字电视发射机的带外无用发射是连续的,必须采用带通滤波器。而且,为了抑止其对邻频道的干扰,还必须采用椭圆函数带通滤波器,以达到一定的ACCP性能。
4、监控:当模拟电视发射机过渡到数字发射机时,监控系统要作相应改变,激励器部分的监控随着激励器的更换而全部改变。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,维护方便。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。实现了“无线连接、自我诊断、远程遥控”。
5、电源、冷却部分:电源和冷却部分基本上可以共用。
三、广播电视向数字化过渡的重要意义
1、把我国广播电视推向一个新水平。
广播电视数字化其有以下优点: (1)质量提高,透明传送;(2)节目制作运用多种手段,使节目丰富多彩;(3)节日套数大量增加,可实现按需点播节口;(4)实现数据广播等多媒体广播型式;(5)新一代的广播方式出现,如高清晰度电视、数字音频广播等。
2、促进我国广播电视工业和消费电子产业的全面发展。
3、数字广播电视为广大家庭用户提供了一个大容量、宽带的信息传输通道,它不仅可以传输高质量的图像和声音,它还能传送大容量的数据信息,它也是实施信息基础设施的最廉价和最有效手段之一。因此,数字电视体系迅速取代模拟电视体系,对于推动我国社会的信息化进程和经济的发展其有特别重大的战略意义。
(内蒙古包头市电视台)
一、数字电视发射机的发展情况
1、数字电视发射机的标准:国际上目前形成3种主要电视标准,即美国ATSC标准,欧洲DVB-T标准和日本ISDB-T标准。ATSC制采用单载波8VSB编码调制技术;DVB和ISDB采用多载波COFDM调制技术。这3种标准的视频信源编码都采用MPEG-2标准,音频信源编码则有所区别,美国采用AC-3、欧洲采用MPEG-2、日本采用AAC标准。
2 、数字发射机的机型:目前国外主要采用感应输出管I .O.T发射机、四极管包括双向四极管的单电子管发射机以及全固态发射机。这三种机型都工作于UHF波段。
二、数字电视发射机与模拟发射机的区别
电视发射机通常分为6个部分:激励器、功率放大器、RF输出单元、电源、监控和冷却系统。
1、激励器:激励器主要包括视音频处理、调制、本振、变频和小功率放大。发射机的绝大部分技术指标由激励器决定。模拟电视发射机激励器和数字电视发射机激励器的大部分不能通用。在电视发射机数字化改造后的激励器中,可以做到数字化设置输出频率及输出功率,操作简单,稳定性好,伴音高保真立体声编码器可采用公段数字逼近技术。
电视发射机传统的模拟激励器对信号处理的过程一般是先把电视中心送来的视频、音频模拟信号进行适当的处理,然后就分别直接调制在中频图像载频37MHz和伴音载频30.50MHz上,并输出额定电平的已调图像中频信号和已调伴音中频信号,之后已调图像中频信号再经过残余边带滤波处理及群时延校正、相位非线性校正、振幅非线性校正等多道各种繁杂的预校正,最后再将中频调制器所产生的中频已调波进行频率变换并放大到一定功率以推动末级功率放大器工作的单元。
改造后的数字激励器方框图如图所示,数字激励器是将电视发射机中视频和模拟音频信号进行调制,转化成一定功率的射频RF信号的部份。数字激励器与传统的模拟激励器的区别是在处理信号的方式上,数字激励器首先是把模拟的视频、音频电视信号经数字处理后转换成数字正交基带信号,之后对数字正交基带信号进行均衡和线性预校正,然后转换成模拟基带信号,再送到调制器从而直接调制在所需要的射频载频点上并送至功率放大器单元进行放大而播出。
数字发射机的激励器主要特点:1)激励器主要用于音、视频编码和数字预校正,它是电视发射机的核心部分。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-2LayerⅡ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。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。4)数字自适应预校正技术,对于数字发射机来说,性能优良的中频非线性预校正电路将极大的改善采用AB类功放的发射机性能,提高发射机效率。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、功率放大器:模拟电视发射机有双通道发射机和单通道发射机之分。而数字电视发射机只能采用合放式(即单通道)。这是因为数字视音频信号总是复合在一起进行调制、解调。
数字发射机的功率放大器特点: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。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。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。它还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。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550~750MH上。
3、RF输出滤波器:模拟电视发射机的主要能量集中在视频载波、伴音载波和色度副载波这些离散频率点上,无用发射也主要集中在3个频率的组合处。当采用声表面波滤波器作残留边带滤波器时,色度和亮度调制信号在带外的无用发射总能满足国家标准的要求。对离散型的无用发射,一般采用多个陷波腔来滤除,但这种陷波器式的滤波器完全不能用于数字电视发射机,因为数字电视发射机的带外无用发射是连续的,必须采用带通滤波器。而且,为了抑止其对邻频道的干扰,还必须采用椭圆函数带通滤波器,以达到一定的ACCP性能。
4、监控:当模拟电视发射机过渡到数字发射机时,监控系统要作相应改变,激励器部分的监控随着激励器的更换而全部改变。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,维护方便。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。实现了“无线连接、自我诊断、远程遥控”。
5、电源、冷却部分:电源和冷却部分基本上可以共用。
三、广播电视向数字化过渡的重要意义
1、把我国广播电视推向一个新水平。
广播电视数字化其有以下优点: (1)质量提高,透明传送;(2)节目制作运用多种手段,使节目丰富多彩;(3)节日套数大量增加,可实现按需点播节口;(4)实现数据广播等多媒体广播型式;(5)新一代的广播方式出现,如高清晰度电视、数字音频广播等。
2、促进我国广播电视工业和消费电子产业的全面发展。
3、数字广播电视为广大家庭用户提供了一个大容量、宽带的信息传输通道,它不仅可以传输高质量的图像和声音,它还能传送大容量的数据信息,它也是实施信息基础设施的最廉价和最有效手段之一。因此,数字电视体系迅速取代模拟电视体系,对于推动我国社会的信息化进程和经济的发展其有特别重大的战略意义。
(内蒙古包头市电视台)