高清DSNG新闻采访卫星车系统集成

2012-06-26王丽娜

电视技术 2012年12期

王丽娜

（青海广播电视台，青海西宁 810001）

青海广播电视台筹建的高清DSNG新闻采访卫星车要求不但可以进行日常新闻采访、传输新闻，而且还要适用于各种应急突发事件，如地震、洪灾等严重自然灾害及日常突发新闻及国家重大活动的宣传报道需要，以及没有通信手段地区发生事件的新闻信息采集、传送和现场直播。本文着重从卫星车的链路、设备选型、系统构成、技术指标、系统监控等方面介绍了卫星传输系统的集成方案。

高清DSNG新闻采访卫星车鉴于其重要性和特殊性，在设计时着重从安全性、先进性、实用性、高管控、经济性等方面进行了考虑。该系统需要具备完善的、独立的主备链路，系统运行时要有极高的可靠性，并具有结构简捷、操作迅速的应急方案。在电视节目制作手段上与国际广电领域先进技术同步，功能和性能上要具有超前性。系统设计充分适用高清节目的卫星传输，满足小型高清节目的制作需求，能快速支持突发事件的现场连线。通过对系统进行统筹规划，使得整个系统具有最佳的性价比。高清DSNG新闻采访卫星车整个系统由卫星传输系统和音视频系统组成，本文主要从链路计算、设备选型、系统构成、技术指标、系统监控等方面介绍了卫星传输系统。

1 系统概述

卫星传输系统包括了车载天线系统、高功放、编码器调制器、数字卫星接收机、频谱分析仪、RF跳线排等设备[1－3]。系统工作于Ku波段，满足各种非暴雨气候条件下高标清信号的正常传输；系统信号压缩/传输采用MPEG－2/H.264/DVB－S2国际标准；车体顶部安装1.5 m车载卫星通信天线；系统配置射频跳线板，用于调度各个射频接口及卫星上行系统信号；采用车载室外型400 W行波管高功放（内置上变频器），按1∶1完全热备份方式配置；系统还设计有统一、良好的监控和管理平台，通过此平台实现对关键设备的参数设置、状态监控，能实时监测编码调制输出端、高功放输出端信号，快速准确地判断故障源，实现手动或自动倒换；配置车载天线伺服控制系统，采用GPS定位、电子罗盘等技术，实现自动对星。

2 卫星传输系统

2.1 卫星链路计算

设计系统时，要进行科学、严谨、周密的链路计算，为了保证系统有足够的冗余，在功放上保留了3 dB裕量，同时考虑了功放线性范围3 dB的回退输出。

按照亚洲五号（100.5°E）卫星的具体参数详细链路计算结果如下：数据速率为8 Mbit/s，信道带宽为9 MHz，TPC 编码为 3/4，BER 需求≤10－7，Eb/No需求为5.5 dB，链路年有效率≥99.9%，HPA功放为350 W，西宁发射站为1.5 m天线，西宁接收站为3.7 m天线，系统裕量为8.04 dB。需要说明的是，Xicom 400 W行波管高功放法兰口饱和输出功率为350 W，即功率电平25.44 dBW，为避免非线性失真，回退到3 dB，理想的输出功率为25.44 dBW－3 dBW=22.44 dBW。

2.2 主要设备选型

系统中所有设备都是目前全球业界的先进产品。系统在现场直播和节目录制方面与国际发展潮流同步，在录制、编辑和传输各环节均能达到最佳技术指标的要求。在设备的选型上从安全、先进、实用、经济等方面考虑，采用了TANDBERG编码调制器、TANDBERG数字卫星接收机、Xicom高功放、VERTEX天线系统、Global功分器、R&S便携手持专业频谱分析仪。

2.3 卫星传输系统构成

卫星传输系统如图1所示，包括上行发射、下行接收和监视等子系统。

2.3.1 上行发射部分

上行发射部分设置为：1套1.5 m Ku波段VERTEX C150M车载卫星天线（包括RC3000天线控制器），1套1∶1备份的Xicom 400 W Ku波段室外行波管高功放系统（包括高功放控制单元），1套1∶1备份的TANDBERG VOY⁃AGER－2 H.264编码调制器，1台DEV1951 L波段编码调制器倒换开关。

1）视音频编码调制

来自视音频分配单元的数字视音频信号进入主备TANDBERG VOYAGER－2编码调制一体机中进行编码和调制。TANDBERG VOYAGER－2编码调制器能够实时将输入的视音频信号进行MPEG－24∶2∶2 P@ML，4∶2∶0 MP@ML，MPEG－2 MP@HL，MPEG－44∶2∶2 MP@HL 编码，DVB ASI码流。

VOYAGER－2内置符合DVB－S2（支持8PSK调制）或DVB－S标准的QPSK调制器，该调制器能够将编码器输出的DVB－ASI码率进行信道编码和QPSK调制，输出L波段信号同时提供L波段监视输出接口。

主备VOYAGER－2输出的L波段信号接到一台倒换开关中，开关可设置为“手动“或“自动”切换形式。在自动切换状态，当主用VOYAGER－2编码调制器出现故障时，开关在报警信号的触发下能够将链路切换到备用VOYAGER－2上，从而保证传输链路的畅通无阻。

2）上变频和功率放大

VOYAGER－2 L波段信号经切换开关分别送到2个Xicom功放内置上变频器中，将L波段信号变频到Ku波段（13.75～14.5 GHz），然后，上变频器输出Ku射频信号分别再被送入2台高功放中，高功放能够将输入的低功率射频信号进行功率放大，直到其输出的发射功率达到可以维持整个卫星链路正常工作，此时功放的工作模式为单载波工作模式。

2台高功放输出的射频信号进入1台波导倒换开关，当任何1台高功放出现故障，倒换开关会根据该高功放的报警信息自动或手动切换到备用高功放的输出，同时将故障高功放的输出送到假负载，这样就保证了整个链路的畅通。为了对安装在车顶的室外型高功放进行控制和监测，系统中配置了1台高功放控制单元，此单元可以对高功放进行全面监控，实时控制和监看高功放的发射功率等参数，还可实现高功放自动或手动倒换。

3）车载天线

该车选用了Vertex RSI公司的1.5 m Ku车载式卫星天线。天线的馈源臂专门有一个支架，用于安放高功放。高功放外置可以大大节省车内空间，同时也减少了功放到天线之间的波导损耗。功放支架为镂空结构，具有良好的通风散热性，可以将高功放工作所产生的热量快速排放。这一点较之内置高功放，采用排风口出风来降低高功放温度的方式更有优势。

RC3000天线控制器带有GPS定位功能，能自动计算卫星指向参数。

4）功放安装

出于系统整体设计考虑，1∶1功放系统采用了馈源臂安装方式。这样可以减少方位、俯仰旋转关节和相应软波导，可以降低波导插入损耗约1 dB，不但提高了高功放的输出，也提高了系统的发射能力。

功放安装在馈源臂上，在收藏状态时可以很好地舒展开，大大降低了天线的高度，提高了车辆行进中尤其是强风条件下天线整体的牢固性。在天线加电抬升过程中以及对星完成姿态保持时，相比较其他功放安装方式，天线强度和风稳方面更具有优势。

2.3.2 下行接收部分

下行接收部分设置为1台Norsat Ku波段低噪声放大器、1台Global 1∶4 L波段功分器、3台TANDBERG RX8200数字卫星接收机。

Norsat Ku波段低噪声放大器通过变频、放大来自天线的小信号再传输到卫星接收设备，即输出的L波段信号进入1∶4功分器，输出4路完全相同的信号，分别送入射频跳线排和卫星接收机中。具有很高的频率稳定度和增益，可确保为接收设备提供一个高稳定、高质量的信号。

为了实时掌握卫星车上行传输的图像质量，系统下行链路中加入了L波段频谱仪，配置了1台TAND⁃BERG RX8200数字卫星接收机，用于接收本车的上行卫星信号或其他卫星信号。其功能强大，能够接收来自低噪声放大器的L波段信号，进行4∶2∶2&4∶2∶0解调、解码后，同时输出3路可切换的 ASI、HD－SDI、SDI信号、2路数字音频、2路模拟音频和数据，可以满足不同的应用需求。另外的2台数字卫星接收机，1台安装在广播电视台大楼新闻直播室，用于新闻节目直播的外来信号使用，1台安装在播出传输机房用于节目接收及其分配。

2.3.3 监视部分

本卫星车监视系统设置为1台R&S便携手持专业频谱分析仪、1套射频综合跳线板。监视系统信号包括所有外来视音频信号、发射上星信号、编码器调制一体机输出ASI码流、L波段信号和高功放输出的监视信号等。监视部分是整个系统中必不可缺的重要组成部分，一个完善的监视子系统必须能对系统中所有环节实现实时、简单、快捷的监视，使得操作人员能够对系统每一时刻的状况非常清楚，发生故障时能够快速定位故障并进行相应的应急处理。

1）高功放的监视

系统中配置的高功放带有TEST测试输出口，该信号为14 GHz的Ku波段信号。高功放内置变频模块，该设备的监视信号直接送入到射频跳线排中，从而实现对2台高功放TEST测试信号进行直接监测。

2）L波段信号的监视

VOYAGER－2 L波段监视信号通过射频跳线排跳接到TANDBERG RX8200卫星接收机中，RX8200能够对该信号进行解调解码，输出模拟/数字视音频信号来监看，也可以直接将L波段测试信号输入给频谱仪进行频谱监测。

3）ASI信号的监视

由于VOYAGER－2集编码和调制功能为一体，当VOYAGER－2出现参数设置错误或发生故障时，工作人员仅凭对L波段的调制输出监看是无法确定到底是编码还是调制功能出现问题，所以对ASI信号的监视也是必不可少的。本车通过射频跳线板将主备VOYAGER－2编码调制器输出的ASI信号直接输入给RX8200接收行解码监看。

4）发射上星的信号的监视

卫星天线接收下来信号通过LNB变频放大，然后由1∶4 L波段功分器分配后，1路送往射频跳线排，1路送往TANDBERG RX8200卫星接收机。这样配置的卫星传输系统可以对系统中的各个环节包括基带无压缩信号、ASI压缩信号、中频信号和射频信号进行全面监视。

2.4 射频系统各环节指标说明

1）上行信号

系统发射功率控制是通过功放控制器实现的，所以高功放保证输入和输出工作在线性区范围内即可，不必考虑L波段信号的电平功率及在进入功放前Ku波段信号功率，一般来说此段损耗可以忽略不计。需要重点考虑的是功放输出法兰口后的射频损耗，信号在功放法兰口输出功率最大能达到25.4 dBW（350 W）。从功放输出法兰口到馈源喇叭口馈线系统要考虑1 dBW损耗，其中法兰接口1和法兰接口2分别有0.1 dBW的插入损耗，切换开关有0.4 dBW的插入损耗，法兰接口3有0.1 dBW的插入损耗，双工器发支路法兰接口5有 0.1 dBW的插入损耗，所以天线发射端口最大功率应为24.6 dBW。

2）下行信号

天线馈源口接收到的微弱视音频信号经低噪声放大器，放大和滤波输出L波段信号，通过1∶4功分器信号会减小6 dB。所以在实际系统集成中一般不留太长的下行信号线。