数字电视发射机的技术特点及发展现状

曹凤奎 于海泉

（哈尔滨广播器材有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

由于数字电视具有图像清晰、无噪声、无重影、多媒体等特点，同时能对所有用户进行控制，因此，能对用户进行有效收费，将给广电带来新的业务增长点和增值运营的机会。数字电视及高清晰度电视正迅速向我们走来，电视的数字化使节目制作、传输和接收都发生了革命性的变化。国家地面数字电视广播传输标准GB20600-2006已于2007年8月1日起正式实施。随着国家标准的强制实施，我国地面数字电视广播将进入一个高速发展的阶段，对数字电视发射机的需求也将大大增加。笔者根据多年在该领域的研究和实践经验，总结介绍了数字电视发射机的技术特点和发展现状。

1 数字电视发射机的主要部件及技术特点

1.1 激励器

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。发射机的绝大部分技术指标由激励器决定。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-2 LayerⅡ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。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。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地改善采用AB类功放的发射机性能，提高发射机效率，目前大多采用前馈校正、折线校正、自适应校正技术。数字自适应预校正技术已经应用在美、欧制造商生产的数字电视发射机上，欧洲称之为数字自适应预校正技术，美国称之为自动数字校正技术。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。

1.2 功率放大器

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。末级放大器中由威尔可森滤波器组成功率合成器。功放电源在功放模块内，智能化控制系统可保证良好的工作电平，防止电源故障发生。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。采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右，这表明对于相同的输出功率需要的器件较少，从而提高了功放的可靠性。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。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随功率电平的增加而变化，这种主要特性允许LDMOS管用于高于双极型晶体管二倍功率的电路，且线性较好。LDMOS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。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550～750MHz上。

1.3 冷却系统

为了满足不同客户冷却系统的需求，发射机生产厂商虽然开发了风冷或液冷系统，供用户选择适合自己的冷却方式，但最好为液冷系统。主要是由于，由于空气质量较差，风冷系统过滤材料中容易沉积灰尘，日常维护量大。降低了发射机的运行噪声。改善了发射机机房的环境。冷却液无论是采用乙二醇加水还是采用防冻液，其传导效率都远大于风，冷却系统的进水温度与出水温度仅相差几度左右，发射机产生的热量被及时吸收释放。

1.4 无线连接、自我诊断、远程遥控

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，维护更加方便。微处理器的应用，能够监控发射机的状态和提供每个组件的有用信息。先进的故障自我诊断系统使用户容易查找故障部位，降低维修难度。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。

2 我国数字电视发射机的发展现状

2.1 数字电视发射机的产品化

早在2002年开始，随着数字电视国标的起草，国内主要发射机厂家就开始了数字电视发射机的开发，但由于国外对其中核心技术的封锁，关键技术一直控制在国外厂家的手中，数字发射机的关键部件——数字激励器和单频网适配器只能进口，严重影响了国内数字电视的产业化进展。同方吉兆和鞍山吉兆公司经过多年不懈努力，与清华大学、上海交大等国标起草单位合作，突破了多项关键技术，利用国标制定这个有利契机，打破了国外技术的垄断，在国内数字电视领域占据了有利地位。2006年底同方吉兆和鞍山吉兆联合完成国标数字电视激励器的开发，该产品具有完全自主的知识产权，并且很快在使用中得到了国内用户的充分认可，四川、黑龙江、河南等省市批量应用，覆盖效果优良，取得了良好的社会效益和经济效益。

2.2 数字电视发射机关键技术的突破

数字电视发射机与模拟电视发射机均为全固态、单通道发射机，其共同点是大功率合成、供电单元、冷却系统、控制单元等均相同，很多技术可以借鉴使用，如模块化、智能化、自动化、网络化等设计理念，所以发射机的整体可靠性与模拟机相当。

在激励器方面，数字电视采用了信道编码技术，该技术即国标规定的内容，在国标颁布以后，该部分问题已经在信道编码板中解决。同时，中国厂商已经解决了基带预矫正、平均功率、低相噪本振和单频网技术等，这些技术是数字电视发射机产品化过程中必须解决的关键技术。

2.3 国内外产品优势对比

国外数字电视发射机产品已经有十几年的历史，技术趋于成熟，但主要是基于DVBT，ATSC等国外标准。目前主要在水冷发射机、数模一体数字激励器、缝隙填充器等方面处于领先地位。国产数字电视发射机产品只有几年历史，但由于有多年模拟发射机的技术积累，所以发展迅速。特别是2006年国标数字激励器开发成功后，由于关键技术的突破，产品化进展很快，目前设备技术水平已与国外相当。在国标发射机产品方面，由于国内厂家得天独厚的条件，与国标起草单位合作，参与国标试验等，掌握了国标的最新技术(如单频网技术，覆盖测试参数等)，所以在国标数字电视发射机产品方面处于领先地位。国产设备在配合国标的推广中具有明显的优势，包括在国标多载波、单载波标准的升级及国标单频网标准的升级等。未来数字电视覆盖网是一个系统工程，在前期的网络规划、覆盖设计中需要根据当地的地形条件、现有资源等实际情况进行设计，没有统一的解决模式，所以国内企业在前期技术支持和售后服务方面具有较大的优势。

3 结语

目前国内大部分省市已经开播地面数字电视，2006年以前的系统主要进行移动覆盖，2006年以后开始发展数字电视固定覆盖系统。数字电视用于固定覆盖具有建设周期快、成本低、覆盖范围广的巨大优势。单个发射台站同时采用4个以上频道播出，每个频道可以传输10套左右标清数字电视节目，4个频道可以同时传输40套以上数字电视节目，覆盖半径几十公里以上，可有效解决郊区和广大农村地区老百姓看电视难的问题。。目前为止，已经有数十个数字电视地面广播系统在国内开播。

[1]叶华杰.浅谈数字电视发射机技术的发展[J].浙江工商职业技术学院学报，2005-12-30.