江西电视台高清卫星车的设计思路

2011-04-02何向晖

电视技术 2011年24期

何向晖

（江西电视台播出部，江西南昌 330046）

责任编辑:任健男

0 引言

江西电视台高清卫星车项目是江西电视台根据江西台的台情及江西省卫星链路状况的省情而设计的一款高标清兼容的数字卫星直播车，该项目计划建造两辆高清卫星车，每辆卫星车具有2+1个讯道，其中“2”代表2个无线讯道，“1”代表1个有线讯道。另外，车辆还另配备了5个数字通道，其中2路可兼容模拟信号输入，只要配备齐相应的电缆，有线讯道可扩展至6路。卫星车采用福特E-350车体，这款车是目前国际上卫星车改装普遍采用的一款车型，该车大小适中（外型尺寸长×宽×高为5645 mm×2150 mm×2130 mm），动力强劲（发动机排量5.409 L），总载重质量为4309 kg（整车改装完成后整车质量为3950 kg），特别适合在复杂环境下快速、灵活、机动的新闻报道要求，项目已于2011年7月完工。下面就设计思路和使用过程中的注意事项进行阐述。卫星车的改造分为车体改造和系统集成。

1 卫星车车体改造设计思路

车改方面主要包括车体改造及电源设备、卫星设备、照明系统、平衡支撑系统、空调系统、接地系统、控制系统等部分的安装。

1.1 车体改造

在车体改造方面，本台把车改造成4个功能区:驾驶区、工作区、设备区、线缆区。驾驶区和工作区之间用厚实的遮光帘子隔开，拉上帘子，关上车门，工作区的人员不会受到外界的干扰；工作区安装了2把能上下、前后及360°旋转的固定座椅，靠车门的座椅下边还装有滑道，能向外滑动60 cm。设备区主要由3排机架为主体，设备和工作台面固定在机架上，整车机架共有64U的空间，车改完成后剩下8U的空间，为今后安放录像机、光端机等设备预留。线缆区安放了3组电动电缆盘，分别盘绕了1卷50 m长6 mm2三芯电线电缆、1卷100 m长CANARE公司的L-4.5CHD电缆、1卷120 m长BELDEN1694A电缆，全车另配手动电缆盘1卷，盘绕100 m CANARE公司的L-4.5CHD电缆，在线缆区的右侧安放了1只6U的机架，内含1只8 kV·A隔离变压器及1台2U的支撑腿控制器。

1.2 电源设备

整车配电系统由交流和直流两部分构成，通过配电盘进行控制和监测。交流部分包括发电机、隔离变压器、UPS；直流部分由充电机和电瓶组成。市电（220 V）接入车内首先进入隔离变压器，从隔离变压器输出220 V进入配电盘，通过配电盘将设备用电、空调用电、照明用电等按交、直流和UPS、非UPS分开，需要UPS的设备用电经过UPS再到配电盘上的分项开关上，非UPS设备直接经配电盘分项开关给设备，在电源设备改装方面。在主备高功放都满负荷工作时整车最大功耗为4400 W，本台卫星车交流供电系统采用220 V市电和美国水牛7.5 kW取力发电机相结合的方式，进设备区的交流电都通过了5 kV·A的在线式UPS电源，这样设计的优点在于一方面能为设备提供高稳定、不间断的电力供应，另一方面在停电时能为整车设备区的设备提供10 min左右的电力供应。取力发电机安装于发动机旁边，利用原车发动机驱动发电机转子达到发电的目的。该发电机具有体积小巧、发电效率高、电力输出稳定的特点，在实际使用过程中，技术人员可以通过外置的怠速控制器来调节发电机的输出功率，控制器可调节4挡怠速，通过调整怠速可达到按需发电的作用，取力发电机启动方便、体积小巧，特别适合中小型转播车使用。直流供电系统利用加装的120 A·h/12 V蓄电池，为支撑腿、电缆盘、应急灯、场地灯提供12 V电压。

1.3 照明系统

全车照明系统除了原车自带的照明系统外，另外在工作区加装了1盏30 W日光灯，在线缆区加装了1盏20 W日光灯，在车体右侧及后侧各加装了1盏射灯为夜晚场地照明。

1.4 平衡支撑系统

本车的车辆稳定支撑系统安装了国产的4点电动支腿，每支腿可承载4吨的重量，在工作时既能起到保证车辆的稳定的作用，同时又起到辅助支撑的作用。支撑腿驱动形式:支撑腿采用12 V直流电机驱动，不受市电控制，具有本机、遥控、线控等三种收放方式。车上另外配备了4块垫木，该垫木的作用为:一方面，在路面不平坦度，导致支撑腿够不着地的情况下，可通过加垫垫木使支撑腿接触到地面；另一方面，在路面松软时可通过垫木减小压强，避免支撑腿下陷。

1.5 空调系统

全车除了原配的车载空调外，还另外加装了1台3.5 kw的外置空调，在用取力发电时，空调系统采用原车空调；在用外电时，空调系统采用外置空调，原车空调和外置空调分别有不同的送风通道、不同的控制系统，可充分保证在不同电力供应情况下都能有空调供应。外置空调的排水通道通过前挡风玻璃边的A柱排放到地面，这样设计的优点在于车顶空调水的排放通道受控，不会到处乱流从而导致车身污浊不堪。

1.6 接地系统

接地系统分为设备接地、电源接地和保护地，每个设备机柜后设有接地铜排，需要接地的设备与接地铜排相连。采用等电位法，将三种接地线汇集为一点，与接地钎连接。当卫星车工作时，接地钎一端插入地下，如果车内发生漏电时可以通过接地钎将电流导入大地，以保证人身安全。

1.7 防尘设计

整车所有外接口都加上了防尘帽，这在本台转播车设计上是首创，采用这种方式可保护外接口板端子座不受腐蚀，经久耐用。

2 整车的系统集成设计思路

整车的系统集成主要包括音频部分、视频部分和卫星部分。

2.1 音频部分

音频部分是以数字调音台01V96为核心，辅之以加解嵌板、音分板和监听部分构成的。该车另购了1块与调音台相配的16路数字音频扩展卡，音频系统能实现对外来的16路模拟音频及16路数字音频进行同时处理，调音台的输入输出支持A/A，A/D，D/A，D/D等4种模式，与模拟调音台相比，使用数字调音台可大大简化音频的周边系统。01V96作为一款小型数码调音台，具有提供无损的24 bit/96 kHz的数字音频处理功能，以及同时40路的混音能力，广泛应用于多轨录音、立体声缩混和环绕声制作，特别适合小型中小型转播车的使用。

音频部分硬件特点为:

1）具有17个100 mm的电动衰减器。衰减器可以用于控制输入通道，辅助发送和母线输出，衰减器的功能可以由4个可选的软件层来决定。

2）内置1块320×240的液晶显示屏，一方面方便查阅目前通道的状况，另一方面可以通过监看屏幕状态调节按钮和控制器来改变选中通道的均衡参数。

3）具有8个可以自定义的功能键，可以控制和预置01V96的各种内部参数。

4）具有ADAT光纤接口。

5）输入和输出端口特性。具有12个带48 V幻像供电的传声器/线路输入和4个线路输入。本台卫星车上已安装了16路数字扩展卡，支持16路数字音频信号的输入及输出；任意母线输出和通道插入都可以路由到4个Omni输出；单独的立体声输出和监听输出；输入分配可以分配输入信号到需要的路径上；输出分配可以分配母线输出信号和输入通道，直接把信号输出到需要的输出连接头。

6）卫星车的监听部分由1台RM-2监听单元和2只德国Sennheiser监听耳机组成，音频技术监测功能由泰克公司WFM7120波形监视器（本台波监已选购了模拟、数字音频选件）实现，本台卫星车所有输入、输出音频信号都通过了跳板，通过波监能实现对全车所有音频通道的技术监测。

2.2 视频部分

视频部分是以松下AV-HS450MC和EVERZ公司EQT-1602切换开关为核心，由视频输入系统、视频输出系统、同步系统、监测系统和光传输系统构成。

1）切换台采用松下公司AV-HS450MC型切换台。该切换台标准配置包括:16路标配HD/SD-SDI输入中，每路输入都有内置的10 bit帧同步（其中13～16路端口支持高清上变换功能，9～16路内置彩色校正器）、4路HD/SD-SDI输出和2路DVI输出（在2台带DVI输入的监视器上能同时实现多达20个画面的同时监测）、双3D特技功能、1路全功能键、2路下游键、双通道画中画以及4路独立的辅助母线，使用该切换台可大大简化视频周边系统。配备小型切换开关EQT-1602作为切换台的备份，能充分保障在切换台出故障时信号切换的可靠性和稳定性。

2）视频输入系统支持无线摄像机微波和模拟、HD/SD-SDI线路信号输入。本台每辆卫星车配备2台LINK公司的高标清摄像机微波，该摄像机微波的特点是:（1）接收灵敏度高，传输采用LMTS技术，能实现更强大的传输能力，实测结果表明，在电磁干扰较小的地方能实现远距离的传输，发射功率为50～250 mW可调，对人体无伤害，传输距离超过1 km。（2）发射端和接收端硬件都具备高标清传输和解调功能，本台考虑目前主要使用标清功能，暂时没有购买高清功能的软件。如果今后要传输高清电视节目，只须购买高清执照，即可实现高清传输。（3）接收机采用2分集接收机，可大大提高空间电磁波的接收能力。（4）本台卫星车上另外选购了1只180°的定向接收天线，配合120 m中频电缆使用，可以把接收端延伸到建筑物内部，完全可满足在各种复杂室内外条件下的传输要求。

3）视频输出系统是将切换台和切换器输出的HD/SD-SDI信号通过二选一开关选择输出，输出的HD/SD-SDI信号与调音台输出的数字音频在加嵌板上加嵌最终输出HD/SD-SDI信号，该信号通过7713下变换器后可输出所需要的HD/SD/CVBS信号。

4）同步系统和测试信号。本车的同步系统和测试信号是以同步发生器SPG300为核心，通过对SPG300同步方式的设定可实现台主或台从两种同步方式。SPG300支持模拟及标清测试信号，高清测试信号可将SPG300输出的标清信号通过切换台的上变换端口来产生。

5）监测系统，本车的监测系统由监视和测试两部分组成。监视系统由1台Sony LMD-1751W专业LCD监视器和2台OSEE双联高清监视器组成，Sony监视器支持DVI输入，配合450切换台的DVI输出，能同时监测10路切换台输入、输出信号，该车监视系统能最大同时监测14路信号，完全能满足日常直播的需要。测试部分是以TEK公司WFM7120波形监视器为核心，该波监支持HD/SD/CVBS信号的测试，并选配了眼图自动测试选件，能方便地对眼图指标、嵌入行的字符进行测试并自动读取测试结果。全车视频信号通路每个节点都通过跳线，通过波监能方便的对高标清、模拟视频信号和模拟、数字音频信号的幅度、相位及整个传输通道进行测试、检查。

6）光传输系统。每车预留了4条光传输通道，为今后卫星车与摄像机、卫星车与转播车、卫星车与有线网络之间的双向光传输连接预留了空间。

2.3 卫星传输系统

本车卫星传输系统由卫星天线、高功放、编码器及综合接收机组成。

1）卫星天线采用VISLINK公司的Newswift 180HD卫星天线，天线增益46.5 dBi，天线的控制是通过ACU5214天线控制器来实现的。天线的自动寻星是通过GPS、电子罗盘及天控器内置的卫星参数之间的运算来实现的，本车寻星的精准程度主要取决于卫星车周边的电磁环境及卫星在轨道上的漂移程度，因此在日常搜星过程中要通过观察频谱仪上信标的大小，在水平方向对卫星天线进行微调使信标幅度达到最大，才能实现最佳的传输效果。随卫星天线配置了一套摇把，在自动功能失灵时，可手动调节天线来应急。

2）高功放采用2台Xicom公司的XTD-400K高功放，一主一备，通过与之配套的高功放控制器XTC-114D可以实时控制高功放的发射功率和监看高功放的工作状态，一旦主用功放出现温度过高、驻波比过大、螺旋弧电流过大、射频链路损坏及行波管高压故障时，处于自动工作状态的控制器，会把备用功放切换到上星链路，主用功放切换到负载链路，确保传输不会因单一功放故障出现中断。高功放在使用过程中要注意以下两点:（1）在直播结束后，先关闭高功放高压，延时3 min后再关闭高功放总电源；（2）在高功放工作过程中，不要频繁上下行波管高压。如果不注意上述两点，将会大大缩短行波管的寿命。

3）编码器。本台卫星车编码器采用2台TAND⁃BERG公司出厂的E5788编码器，一主一备，主备编码器的倒换通过L-band倒换开关来实现。该编码器性能优越，能实现HD/SD/CVBS三种信号的传输，数字信号支持MPEG-2422P@ML 1.5～50 Mbit/s（在 SD 模式）、MPEG-2 MP@ML 0.256～15 Mbit/s、MPEG-2 MP@HL 2～90 Mbit/s（480p和 576p）、MPEG-2 MP@HL 6～90 Mbit/s（720p和1080i）、MPEG-2422MP@HL 6～90 Mbit/s（720p和1080i）等5种信源编码模式，调制方式支持QPSK，16QAM的和DVB-S2 QPSK等3种方式，能充分满足高清电视节目的高效率传输。编码器的输出频率在950～1750 MHz（1 kHz步长）范围内可调，输出功率在-20～+5 dBm（0.1 dB步长）范围内可调，改变编码器的输出功率可实现对高功放输出功率的调节。

4）综合接收机采用TANDBERG公司出厂的RX8200卫星接收机，该接收机能实现对SD和HD MPEG-2的信号解调，DVB-S2 QPSK的解调选件是E5788编码器的优化组合，如增加HD/SD下变换选件，能实现接收高清信号源后输出标清信号，满足日常标清频道转播高清节目的要求。除此之外，该解码器还支持ASI信号的输入，平常也可作为ASI信号的解码器使用。本车的射频传输通路每个节点都通过跳线，通过解码器能方便地对整个传输通道进行测试、检查。