地面數字電視發(fā)射系統基本原理分析

摘要：相對于傳統模擬電視而言，地面數字電視發(fā)射技術(shù)有著(zhù)其無(wú)可替代的優(yōu)勢，必須大力發(fā)展，現階段全國正在快速推進(jìn)地面數字電視的全覆蓋，更需要從事廣播電視行業(yè)發(fā)射傳輸工作的技術(shù)人員更多的了解，學(xué)習地面數字電視發(fā)射技術(shù)，為地面數字電視的發(fā)展做好準備。

關(guān)鍵詞：數字電視發(fā)射機；原理；故障處理

時(shí)代在進(jìn)步，人們對生活品質(zhì)的追求在逐漸提高，更對文化和信息傳播的需求更加迫切。當前互聯(lián)網(wǎng)和自媒體的發(fā)展速度已相當迅速，也對傳統主流媒體廣播電視媒介提出了更高的要求，對廣播電視信號傳輸和發(fā)射技術(shù)也有了更高的要求。傳統的模擬電視技術(shù)已滿(mǎn)足不了當前社會(huì )對電視媒體觀(guān)看質(zhì)量的需求，將會(huì )逐漸退出歷史舞臺，取而代之的是更加安全可靠、覆蓋面廣、抗干擾能力強、接收方便的地面數字電視系統。中央廣播電視節目無(wú)線(xiàn)數字化覆蓋工程已在全川152 個(gè)臺站建成地面數字電視系統，我省為順應時(shí)代發(fā)展，早在2011 年開(kāi)始發(fā)展地面數字電視，通過(guò)幾年的努力，已成功擁有超過(guò)一百萬(wàn)的地面數字電視用戶(hù)。國家廣電總局計劃在2020 年淘汰模擬電視系統，進(jìn)而轉向對地面數字電視的全面發(fā)展，當前全省的地面數字電視覆蓋工程已提上日程，未來(lái)將會(huì )得到更好的發(fā)展。

1 地面數字電視發(fā)射系統

1.1 地面數字電視的特點(diǎn)

與有線(xiàn)電視、衛星電視等其他電視傳播模式相比，地面數字電視具有以下特點(diǎn)：（1 ）頻率利用率高；（2 ）抗干擾能力強；（3 ）便于開(kāi)展各種綜合業(yè)務(wù)和交互式業(yè)務(wù)；（4 ）容易加密、加擾、開(kāi)展信息安全、收費業(yè)務(wù)；（5 ）支持多個(gè)傳送、網(wǎng)路協(xié)議；（6 ）支持移動(dòng)、便捷接收等。地面數字電視具有的上述優(yōu)勢特點(diǎn)，使其難以被其他傳輸方式取代，對國家具有非常重要的戰略意義。第一，承擔著(zhù)維護國家安全穩定的重任。假如一旦我們的國家發(fā)生戰爭，互聯(lián)網(wǎng)、有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和通訊衛星遭到敵國破壞，又或者是局部地區發(fā)生地震、臺風(fēng)等自然災害，導致當地通訊系統中斷，這時(shí)，基于地面傳輸方式的地面數字電視網(wǎng)絡(luò )就會(huì )起到至關(guān)重要的作用。臨時(shí)的戰事安全通訊，局部災害地區的臨時(shí)應急救援廣播將會(huì )對特殊時(shí)期的特殊情況進(jìn)行有效控制，防止事態(tài)向更加嚴重的方面發(fā)展，對于國家的安全、穩定層面來(lái)講，是無(wú)可替代的。第二，極大的節省了頻率資源。模擬電視按頻率由低到高每隔8MHz劃分為一個(gè)頻道，播出一套節目，而數字電視是將模擬信號轉換為數字信號并經(jīng)壓縮編碼，再將多個(gè)節目信號復用之后在原信道上傳輸，所以數字信號所占用的頻率帶寬比模擬電視小，可以在原有8MHz頻率范圍內傳送幾套甚至十幾套電視節目。

1.2 地面數字電視發(fā)射系統的組成

地面數字電視發(fā)射系統包括數字電視激勵器、數字電視發(fā)射機、輸出濾波器、同軸開(kāi)關(guān)和發(fā)射天線(xiàn)。

2.地面數字電視基本原理

2.1 數字電視激勵器原理

數字電視發(fā)射機與模擬電視發(fā)射機不同，他的輸入信號不是常規的視頻和音頻節目信號，而是將音頻、視頻信號，按照既定的各種標準，經(jīng)過(guò)壓縮編碼，并與其他信號復用打包后的傳輸碼流。輸入的碼流信號進(jìn)入激勵器，經(jīng)過(guò)編碼和映射單元，完成包括擾碼、信道編碼、交織和映射等一系列操作，最終調制到基帶或者低中頻上，然后上變頻至所需頻率。按照我國地面數字多媒體廣播標準（DTMB），激勵器需要配備預校正功能，用于對整個(gè)發(fā)射鏈路中的阻抗不匹配和非線(xiàn)性失真進(jìn)行校正，從而改善發(fā)射信號質(zhì)量，提高發(fā)射效率。

2.2 數字電視發(fā)射機原理

將輸入數字電視發(fā)射機的碼流信號，通過(guò)激勵器進(jìn)行信道編碼調制，上變頻調制成射頻信號，再通過(guò)功分器，功放，合成器進(jìn)行逐級放大，最終達到所需功率，再通過(guò)定向耦合器和帶通濾波器，送至發(fā)射天線(xiàn)。系統中設有主、備雙激勵器，實(shí)現激勵器冗余備份，功率放大單元完成信號的放大，采用模塊化結構設計，無(wú)源部件單元主要是帶通濾波，濾除帶外雜波和諧波等。地面數字電視發(fā)射系統的備份技術(shù)主要包括：1 、單機雙激勵器，2 、主備機方式，3 雙機并機方式，4 、N+1 備份方式。但就經(jīng)濟性和實(shí)用性來(lái)說(shuō)，單機雙激勵器模式是使用最廣泛的，其系統原理框圖如下所示：

3.系統常見(jiàn)故障判斷及處理

3.1 開(kāi)關(guān)機過(guò)程中常見(jiàn)故障及處理

發(fā)射機在開(kāi)機過(guò)程中會(huì )對供電故障、風(fēng)機故障、外部連鎖故障、均流供電故障等進(jìn)行自檢，當出現上述任一情況時(shí)，系統會(huì )報故障報警，并提示故障詳情，導致不能正常開(kāi)機。3.1.1 故障現象：交流供電故障。故障分析：用萬(wàn)用表測量系統供電側的電壓、電流是否正常，查看相序是否正確。當發(fā)射機在使用過(guò)程中由于缺相、相序不對或者相間電位差>13%時(shí)，會(huì )引起發(fā)射機的交流供電故障，致使關(guān)機保護。如果系統采用220v交流電或者直流電就不會(huì )存在此問(wèn)題。3.1.2 故障現象：風(fēng)機故障。故障分析：首先觀(guān)察風(fēng)機是否轉動(dòng)，測量風(fēng)機軸承溫度是否異常，手動(dòng)轉動(dòng)風(fēng)機扇葉是否有卡阻現象。風(fēng)機在啟動(dòng)的時(shí)候由于軸承震動(dòng)、扇葉卡阻導致軸承溫度過(guò)高導致電機燒毀，或者由于風(fēng)機供電繼電器觸點(diǎn)未吸合導致風(fēng)機無(wú)法啟動(dòng)。3.1.3 故障現象：外部連鎖故障。故障分析：查看同軸開(kāi)關(guān)是否轉到正常位置，可能導致無(wú)法饋送到天線(xiàn)，或者是位于發(fā)射機頂的連鎖頭未接觸良好，都可能引起外部連鎖故障報警，導致無(wú)法開(kāi)機。3.1.4 故障現象：均流供電故障。故障分析：開(kāi)關(guān)電源無(wú)輸出，電源控制器接頭松動(dòng)，可能導致均流供電故障。

3.2 發(fā)射機功率突然下降故障及處理

當發(fā)現發(fā)射機功率下降時(shí)，首先應該查看值班記錄表，對比設備數據近段時(shí)間的數據變化，也可以設備出場(chǎng)履歷表，對比數據變化。查看設備主控顯示屏，開(kāi)關(guān)電源電流是否下降，查看功放插件中每只管子所對應的電流有沒(méi)有什么變化。如果開(kāi)關(guān)電源電流變小，功放管電流降為0 ，說(shuō)明對應功放插件的功放管已壞，如有備用功放管配件，可自行更換，注意應使用防靜電烙鐵，否則可能損壞功放管。如果開(kāi)關(guān)電源電流變小，且每個(gè)功放插件對應的管子電流也變小，初步判斷是激勵器部分輸出變小，可以切換到備用激勵器工作，再觀(guān)察發(fā)射機整機數據是否恢復正常。如果開(kāi)關(guān)電源和功放數據都正常，整機功率降低，則可判斷為顯示故障，或者是系統參數取樣故障，不影響整機工作。如果功放插件保護故障，對應前級功放管電流為0 ，末級管子只有靜態(tài)電流，檢查功放插件顯示為什么保護，是否為駐波保護、溫度保護、過(guò)激勵保護等。

3.3 不平衡功率保護故障及處理

吸收負載是與功率合成器相連的用于吸收合成器所產(chǎn)生的不平衡功率，在各吸收負載端裝有檢測電路，用于不平衡功率的檢測。正常狀態(tài)下，吸收負載的功率很小，溫度也較低，當功率放大器出現故障，功放間的相位差距較大時(shí)就會(huì )導致吸收負載的不平衡功率增大，此不平衡功率會(huì )被主機監控單元采集并監控，當達到監控單元的保護門(mén)限時(shí)，發(fā)射機就會(huì )降低或者切斷功率輸出。此時(shí)應查看各個(gè)功放插件內部，是否有損壞，用萬(wàn)用表測量功放管的柵極和漏極的對地電壓，來(lái)判斷功放管是否損壞。

3.4 駐波保護故障及處理

駐波比保護又稱(chēng)反射保護，是在無(wú)線(xiàn)電通信中，天線(xiàn)與饋線(xiàn)的阻抗不匹配或者與發(fā)信機的阻抗不匹配，高頻能量會(huì )在天線(xiàn)產(chǎn)生反射波，反射波和入射波在天饋系統匯合產(chǎn)生了駐波。當駐波比等于1 時(shí)，表示饋線(xiàn)和天線(xiàn)的阻抗完全匹配，此時(shí)高頻能量全部被天線(xiàn)輻射出去，沒(méi)有能量的反射損耗，這是一種理想狀態(tài)；實(shí)際上總存在反射，當整機負載或天線(xiàn)駐波比小于等于1.5 時(shí)，可以正常工作，但最好把駐波比控制在1.2 以?xún)?，發(fā)射機可高效率、高質(zhì)量的工作；當駐波比為無(wú)窮大時(shí)，表示全反射，能量完全沒(méi)有輻射出去。駐波比過(guò)大，反射功率將返回發(fā)射機功放單元，容易燒壞功放管，影響發(fā)射機正常工作。

4 結語(yǔ)

地面數字電視無(wú)線(xiàn)覆蓋工程不僅是一項民生工程，更是一項國家戰略項目工程?，F階段正在加速推進(jìn)地面數字電視建設，需要更多懂得地面數字電視發(fā)射技術(shù)的廣播電視發(fā)射傳輸從業(yè)人員，來(lái)確保地面數字電視的安全播出。本文從數字電視的基本原理方面進(jìn)行了淺度總結，對發(fā)射機平?？赡艹霈F的故障問(wèn)題進(jìn)行了分析及故障應急處理，用以保證地面數字電視的安全播出。

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