【关键词】国标地面数字电视；发射；编码
我国目前广播电视覆盖方式主要分为三大类-----卫星覆盖、有线覆盖、无线覆盖，其中卫星覆盖和有线覆盖技术成熟、运行稳定，已经得到专业人员和广大观众的认可，是广播电视覆盖的重要手段。无线覆盖是我国最早使用的广播电视覆盖方式，也是国家战略中一种不可或缺的覆盖方式，数据表明，目前全国仍有2/3的用户采用这一方式收看收听电视广播节目，在从模拟到数字的转化过程中，相对滞后，国家技术标准出台的也比较晚，随着2015年广播电视全部数字化的日益临近，我国也加大了这方面的投入，各个地方政府也在积极推进广播电视无线覆盖方式的发展。MUDS国标地面数字电视系统，就是在这种环境下诞生的。
MUDS是多路分米波系统的简称。数字MUDS系统概括地讲就是以低成本数字无线多路电视的覆盖方式，来达到或超过有线多路电视的效果；它主要由数字无线发射基站，用于扩大覆盖范围与扫除盲区的中继站，用于城市大楼覆盖的室内分布系统，用于无线接收的天线、数字机顶盒和电视终端组成。它采用有效数字编码、复用、加扰，每套节目的平均码流为1.5Mbps左右，每频道传送12套左右电视节目，一般采用四个频点发射，总节目套数在48套左右，其中设置6—7套免费电视节目，其余加扰收费，所收费用用于系统维护和人员开支，既节省财政支出又发展了广播电视事业。
电视用户无需铺线，直接以低成本无线方式接收，其收视质量与收视节目套数超过目前的光纤同轴网构成的有线电视网。目前，基于单频网（SFN）与多频网（MFN）各自的优缺点，各地广电部门大多采用多频网（MFN）。
1.选择最佳的发射频道
发射频道的选择原则范围是广播电视发射U频道，频道数量一般采用4-6个邻近频道，其中以4个相邻频道居多，例如：25CH、26CH、27CH、28CH等，采用邻近频道的主要原因是天馈系统、接收系统要求低，尽量减少使用成本。
选择发射频道时，首先应该摸清楚当地广播电视发射频率设置情况，尤其是本地区和邻近地区U段模拟电视频道情况，避免相互干扰。最好的做法是，在全部广播电视节目播出时，通过对470-860MHZ频带内，在本地区进行实际场强测试，在对场强测试结果进行详细分析后，选择出最佳的发射频道。
2.选择编码、调制方式
MUDS国标地面数字电视系统编码、调制方式应符合GB20600-2006标准规定。可供选择的编码方式为一是MPEG2、4标准，MPEG2编码效率低，每频点可传送6-8套节目，节目数量少；MPEG4标准编码效率高，每频点可传送10套节目，机顶盒技术较成熟；二是H.264编码方式，它是MPEG4的升级版，编码效率更高，在IPTV和CMMB中应用较多，机顶盒技术正在发展，成本稍高；三是AVS标准，编码效率高，已经应用到直播卫星系统，是我国制定的标准，目前产业化程度不高，需要进一步完善。
3.发射功率的选择
3.1数字发射机的效率
3.2发射机功率的选择
原则是满足覆盖的前提下，尽量选择功率小的发射机，以减少运行中电费的支出。
发射功率的选择是一个复杂的过程，它要求在理论计算的基础上，参考当地实际地理情况，折中计算出稍有余量的发射机功率，下面以我台所处位置为例简单计算单频道发射机在满足覆盖前提下所需功率。
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关键词：数字电视发射机地面数字电视发射机广播技术
中图分类号：TN949.197文献标识码：A文章编号：1007-9416(2011)12-0218-01
数字技术的发展,给广播电视技术带来了革命性的变化，广播电视正在进入数字化时代，数字电视广播技术将逐步取代过去的模拟电视广播技术，我国的地面数字电视广播也将进入一个高速发展的阶段。
数字电视发射机与模拟电视发射机均为全固态、大功率合成的单通道发射机，但激励器却有很大的不同。地面数字电视广播发射机的输入信号不是通常的视频和音频节目信号,而是将视频和音频信号按MPEG2标准,经过压缩、编码,并与其他数据信息复用打包后的传输码流(TS流)。输入的TS流,经过信道编码与数字预校正,形成符合一定制式标准的模拟中频信号,然后上变频至发射频道,经射频放大后输出到发射天线。
不同的地面数字电视广播标准,最主要的区别在于传输信道采用了不同的信道编码与调制技术。国际上目前已经形成三种主要的数字电视标准,即美国ATSC标准、欧洲DVB-T标准和日本的ISDB-T标准。这三种标准的视频信源编码和复用均采用MPEG-2标准相兼容的编码方案,音频信源编码则有所区别。数字电视广播对发射机的最基本要求是功率放大器应有足够高的功率增益;要求放大器具有高线性、宽动态范围,即数字调制信号在动态峰值范围内时,发射机仍有良好的线性;发射机应有足够高的频率精度和频率稳定度、低的相位噪声,以保证被传输信号具有尽可能低的误码率和信杂比。数字电视发射机的额定输出功率按平均功率规定。这就要求数字电视发射机的末级功放应能在平均功率比峰值功率低得多的情况下高效率应用。发射机的末级功放通常采用AB类线性放大器。AB类放大器的效率高,但线性较差,需要有中频预校正措施改善放大器的线性。
数字电视发射机的机型,国外目前主要有采用感应输出管的I.O.T发射机、采用四极管包括双向四极管(DIACRODE)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分米波段(UHF)。I.O.T功放的最大优点是效率高、线性较好,能在较宽的线性动态范围而平均功率较低的信号情况下高效率工作;非线性校正容易实现。单个I.O.T功放柜的输出平均功率约为20kW,若采用多个功放柜功率合成,则可提供90-200kW的数字平均功率。I.O.T发射机是目前高功率数字电视发射机的首选机型。UHF固态功放所用的功放管目前主要是双极型管。LDMOS器件和碳化硅功放管是近年推出的新型器件,在线性、增益和输出能力上都优于双极型管。固态功放的优势在于器件的寿命长及多管多重合成方式所特有的可靠冗余度,使发射机的可靠性和可维护性大大提高。其缺点是器件的价格较贵,线性较差,且效率较低。通常采用AB类工作以提高效率和输出能力。因此必须采用性能优良的中频预校正电路。目前全固态数字电视发射机的最大输出平均功率达5kW。
发射机用作数字电视广播时,技术重点都在研制开发适合数字电视发射机的中频预校正电路,以改善AB类放大器的线性、提高放大器的效率,这对全固态数字电视发射机尤其显得重要。前馈校正技术、数字自适应校正技术和改进的折线式非实时预校正技术是目前国外数字电视发射机采用的主要方式。超大功率合成技术的采用,使发射机整机的输出功率等级大幅度提高,由于冗余技术的采用,同时也提高了发射机的可靠性。
衡量数字电视发射机技术性能的主要技术参数包括:发射机输出功率(平均功率)及输出功率变化值。
发射机射频频谱特性(SpectrumMask)。包括有效带宽内的带内波动范围;邻频道肩部(如±4.3MHz)的互调失真;邻频道抑制(如±8MHz);二次谐波。对8VSB传输模式需要测试带内信杂比;对COFDM传输模式则需要测试RS解码前在规定误码率、调制模式下的等效噪声降低分贝数。相位噪声容限和频率稳定度(带GPS或不带GPS)也是数字电视发射机的重要技术指标。发射机还应规定适用的数字电视制式、调制方式、工作带宽、工作频道,说明输入码流(通常为MPEG-2TS流)的码率范围、输入接口形式,中频中心频率、中频电平及接口形式等。
国产数字电视发射机的研制重点同样在于发射机的中频预校正。性能优良的中频非线性预校正电路将极大地改善采用AB类功放的发射机性能,提高发射机的效率。这对全固态发射机尤为重要。实际应用结果表明,对单电子管发射机,这种校正电路的校正量基本满足要求;而对全固态发射机,由于固态AB类功放的线性动态范围不如电子管,要求有更大的校正量,因此,校正效果不太理想。下一步的研制重点将是吸收国外先进技术,开发新一代的适合全固态数字电视发射机的中频非线性预校正电路,如全数字实时预校正,使国产数字电视发射机技术迈上新台阶。
在相同覆盖范围的前提下,数字电视发射机的输出平均功率比模拟电视的同步顶功率低10-20dB。按照我国以城市为中心的无线覆盖特点,数字电视发射机的功率等级在1-2KW平均功率即可实现与现有模拟电视相同的覆盖。在未来的模拟电视向数字电视过渡期以及数字化以后的时期,我国的数字电视发射机将以全固态发射机和单电子管发射机为主要机型。
一、引言
地面无线数字电视传输是通过发射站、天线塔等设施，以无线电波的方式传输电视信号、电视用户采用天线接收信号来收看电视节目。广电总局2013年在漳州芝山转播台安装由新大陆生产的27频道地面无线数字电视发射机本人参加安装，调试工作。地面数字电视发射系统一个频道最多可同时播出8套数字电视节目。现对本台数字发射机及天馈系统及用户接收情况介绍如下：
二、发射机的发展新趋势高效
在国家节能环保政策提倡下，高效率已经成为发射机发展的一个必然趋势，目前在采用先进功放技术和高效电源的基础上，发射机整机效率可以达到20%，某些功率档的某些频率段的发射机效率达到30%，甚至达到35%。功放技术不断进步，在采用DOHERTY和预校正技术，在满足线性指标和MER值情况下，可以进一步提高功放效率；选取大功率高效率电源，电源效率满足95%以上，功率因素满足0.995以上。
1.稳定
在信息发达的时代，信号覆盖的稳定，尤其为广播系统的稳定性是重中之重。这对电源，功放稳定性提出更加高的要求，在主要链路单元都进行备份。高效率功放和预校正技术功放采用DOHETRY技术，能够提高功放效率，通过APD（模拟预失真技术）或者DPD（数字预失真技术），能够改善功放线性，提高MER值。相对于平衡式功放模式，采用DOHERTY模式，功放效率可以达到35%以上，在功率容量满足情况下，APD或DPD技术可以改善带肩6到10dB，峰均比在8dB左右，MER能提高5到8dB左右。
2.多模存在
发射机应该朝着多模方向发展。在目前数模共存情况下，为后续模数制式切换提供软切换，减少设备更换和测试；另外，激励器可以支持多种制式的信号。
3.组成
本台站使用1kw、27频道地面无线数字发射机，发射机由激励器、射频单元、供电系统、散热系统，监控系统组成。
三、发射机的构造
数字电视广播发射机将视频和音频信号经过压缩，编码，并与其他数据信息复用打包后的传输码流（TS流），经过信道编码和数字预校正，形成符合一定制式的模拟中频信号，然后上变频至发射频道，经射频放大后到发射天线。
数字电视广播对发射机基本要就是功率放大器应有足够高的功率增益，要求放大器具有高线性，宽动态范围，即数字调制信号在动态峰值范围内时，发射机仍有良好的线性；发射机应有足够高的频率精度和频率稳定度，低的相位噪声，以保证被传输信号具有尽可能低的误码率和信杂比。
TS流输入激励器（主从激励器均输入TS流信号），信号经过主从激励器后输出到射频切换模块；射频切换模块根据输入信号大小和主从激励器的状态，可手动和自动进行信道切换（当主激励器故障时，主激励器告警，信道从主激励器自动切换到从激励器，从而确保信号的不间断）。
信号经过切换模块后，通过分路器分成N路信号（根据功率档和功放设计不同，功放个数确定N值，N≥1），功放单元采用高功率，高效率功放管，从而满足信号的放大；N个功放模块将信号放大后，通过合路器，合成大功率输出到带通滤波器，最终通过天线对覆盖区域进行信号覆盖。供电系统是设备的大心脏，源源不断提供能量；射频单元将信号放大，提供大功率输出；监控系统是设备大脑，获取设备信息并作出正确判断。
四、激励器工作的原理
地面数字电视激励器主要功能是将在前端完成信源编码、复用、加扰后打包处理的TS流作为输入数据，完成信道编码、调制、变频处理，以模拟信号在特定的射频频率输出码流处理模块对通过ASI接口进入激励器的两路符合MPEG-2标准的TS流就行串并转换、时钟恢复和同步锁定，从而实现两路无缝切换，同时结合激励器调制模块完成码流适配预处理以及节目时钟基准校正等功能。
编码和映射模块是激励器的核心模块，是不同标准的具体体现。其作用在于对经过码流处理后的TS流。按相应标准规定，完成包括扰码、信道编码、交织和映射等，最终调制到零频（基带）或者低中频输出。
上变频模块是将来自信道编码和映射模块的数字基带或者低中频信号，模数转换后通过直接变频或者多次变频的方式，上变频到发射机所需要的频段，实现射频输出。
下变频模块是将射频信号变换到所能够进行D/A采样的频点，并且通过D/A采样电路将射频信号恢复到数字基带信号。
五、功放工作原理
将直流输入功率转换成满足一定功率要求的射频信号输出。利用输入到基极（或栅极）的信号，来控制集电极（或漏极）的直流电源所供给的直流功率，使之转变为较大的射频功率附加在输入功率之上，以提供所需要的功率增益。
发射机功放的分类：
（1）最早的发射机功放是用真空管实现的，晶体管发明后，逐渐取代了真空管的位置。
（2）晶体管具有放大功能，晶体管主要分为两大类，一类为双极型晶体管（BJT），另一类为场效应晶体管（FET）。
（3）BJT是电流放大型器件，是体内效应器件，不易受半导体表面状况的影响，功率密度大，但有可靠性（二次击穿）的问题。
（4）FET是电压放大型器件，是表面效应器件，它具有较低的噪声系数、较高的增益、较高的可靠性。
（5）按传统的导通角分类，晶体管放大器的工作状态可分为ClassA，ClassB，ClassC等。
六、天馈系统
电视发射天馈系统是将电视发射机的输出信号功率不失真地从电视发射机的输出端传送到塔桅的指定位置，并使该功率按照一定的幅度和相位要求分配给天线系统的各辐射单元；天线系统将发射机的高频信号功率能量转换成向空间辐射的电磁波。本台站采用缝隙天线，天线内部矩形腔体采用合金铝板弯折而成，三面闭合，一面为长槽，在长槽上每隔一定间隔将槽的两侧连接起来，使之变成两端闭合的一个个缝隙，缝隙就是天线的辐射器。
地面数字电视接收机：
地面数字电视接收是指接收机能接收地面数字发射机发出的信号。地面数字电视接收机用自带的拉杆天线就可以接收没有加密当地数字信号。