数字发射机相关技术和发展动态样本

数字发射机相关技术和发展动态

【摘要】本文对美国HARRIS公司、日本NEC公司、德国RS公司等几家公司的主流数字发射机的技术特点、机型情况进行了较全面地介绍。重点总结了数字发射机所运用的关键技术, 同时与全固态模拟发射机的技术特点进行了比较, 并介绍了北广厂对数字发射机的研究动态。

【关键词】DVB-T ATSC 全固态激励器功率放大器 LDMOS管冷却系统

初, 欧洲各国正式启动地面数字电视( DVB-T) 广播, 各主要发射机厂家纷纷推出新一代发射机, 如: 美国HARRIS公司的AtlasTM系列数字发射机、日本NEC公司的VersatileⅡ DTU-31系列数字发射机、德国R—S公司的NH/N V7000系列发射机等。

随着中国的数字地面广播标准出台, 在上述主流数字发射机的基础上选用适用于中国标准的编码器, 即可产生适用于中国的数字发射机。因此, 了解和掌握当今主流数字发射机的发展动态和相关技术就显得十分重要。

新型的数字发射机与当前主流的全固态模拟发射机相比, 激励器、功放模块( PA) 和功放电源( PS) 等继续采用了冗余结构和模块化设计思路。然而数字发射机的整机结构更紧凑和简化, 数字发射机呈现以下技术特点: ·功率放大器( PA) 采用了先进的LDMOS管放大技术;

·发射机的冷却系统采用液冷方式;

·功放模块( PA) 的频率范围为宽带470MHZ—860MHZ, 覆盖整个UHF Ⅳ/Ⅴ波段;

·频率灵活, 变化方便, 能构建N+1运行模式, 增加系统整体的可靠性;

·结构紧凑, 占地小, 单机柜在占地0.8m2( 不含冷却系统) 左右的情况下, 输出的最大平均功率可达3.4KW左右;

·遥控接口丰富, 有标准的并行I/O口, 也有RS-232C或RS-485串行口, 还有选用的 WEB TCP/IP网络接口等;

下面就以上技术特点加以介绍。

一、数字发射机采用的关键技术

1、 LDMOS管放大技术

LDMOS( Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) 即: 横向扩散金属氧化物半导体, 该管与当前全固态模拟发射机广泛采用的双极性管和MOS 场效应管相比具有增益高、线性好的特点。

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, 因此发射机有好的线性、有足够高的频率精度和频率稳定度、较低的相位噪声, 才能保证有较低的误码率和信噪比, 才能满足地面数字电视的要求。

当前市场上LDMOS管的主要生产商是爱立信和飞利浦公司, LDMOS管的增益可达14db以上, 采用LDMOS管的PA模块的增益可达60db左右。对模拟信号来说, 当PA模块的输入信号为2mw时, 采用LDMOS管的PA输出同步顶峰值功率在2kw左右, 当前采用双极性管和MOS场效应管的全固态模拟发射机的PA输出同步顶峰值功率在1kw左右; 对DVB信号来说, 当PA的输入信号为0.4mw时, 采用LDMOS管的PA输出的平均功率为440w左右。

显然, LDMOS管增益高, 能够在保证PA模块同等增益的条件下, 可减小P A模块的体积; 换句话说, 在PA模块体积一定的情况下, 可提供更大的增益,

使发射机结构更紧凑、体积更小。采用LDMOS管后, 发射机体积在H×D×W( m m) : 1900×1000×700左右的单机柜中, 对模拟方式, 同步顶峰值功率可达10 KW; 对DVB方式, 平均功率可达3.4KW左右, 对ATSC方式, 平均功率可达4.1K W左右。

2、冷却系统采用液冷方式

南京电视台从97年起, 三个频道的发射机都采用当今主流的全固态模拟发射机( HARRIS一台、 NEC两台) , 经过几年来的维护和使用, 深感冷却系统采用风冷方式, 容易受外界环境的影响、风机的高低频噪声较大、过滤材料中容易沉积灰尘, 日常对风冷系统的维护量大。

采用液冷冷却方式具有以下好处:

a)无须另设风机房, 节省机房面积。

b)降低了发射机的运行噪声。

c)净化了发射机房的环境。

d)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。

e)冷却效率高。冷却液无论是采用glycol(乙二醇)加水还是防冻液, 其热传导效率都远大于风, 冷却系统的进水温度与出水温度相差几度左右, 使发射机产生的热量能被及时吸收释放掉。

液冷系统为增加可靠性一般都采用两个水泵并联或串联方式工作, 另外有冷却液进出口温度检测、流量检测、热交换机以及主备两个风扇等。

3、数字激励器

激励器的技术水平是发射机的关键部分, 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。

现流行全固态模拟发射机, 在激励器单元对视频信号和音频信号分别进行中频调制、变频调制后, 经过功率放大级对图像和伴音分别放大, 再经过V/A 合成器将图像和伴音混合成射频信号, 激励器环节多, 电路复杂。另外, 由于受到器件频率响应的制约, 要在激励器对后级放大回路造成的失真进行补偿, 一般需要基带预校正、中频预校正两级校正。

对于数字发射机, 发射机的输入信号是将视频信号和音频信号按MPEG标准进行编码压缩、并与其它数据信息复用打包后的MPEG数据传输流( TS流) 。数字激励器的电路简化, 基本上包括编码器( DVB-T方式或ATSC方式) 、数字预校正、调制器几个主要部分和有关控制电路; 对于单频网( SFN) 模式, 还需SFN模块和GPS接收器。

以R-S公司NH/NV7000型数字发射机的SX700激励器为例, 采用数字校正,使得激励器电路简化, 无需中频调制器和混频器、 PLL电路、声表面波滤波器及频率响应器件。结构简化。

数字发射机的功率放大器一般也采用AB类线性放大, 需要经过预校正电路给予补偿, 改进放大器的线性。数字预校正的最大优点是参数设置的再生率好,根据设备厂商提供的资料, 设置参数的再生率可达100%。

4、 N+1运行模式

N+1运行模式在全固态调频发射机系统中被广泛采用, 而模拟电视发射机由于在功率放大级受器件频率限制以及采用环行器限制频道等原因, 基本上采用主备机切换的运行模式; 而数字发射机整机可覆盖整个Ⅳ/Ⅴ波段, 为采用N +1运行模式提供了条件。采用N+1运行模式的优点是对于多频道多发射机播出