浅析广西电视台2+2讯道高标清卫星车设计与实践

2013-09-06邓厚坤

视听 2013年1期

■邓厚坤

广西电视台Ku波段2+2讯道高标清卫星车项目是在促进高清电视发展的大趋势下建设的，主要满足新闻直播需要。系统采用无缝高标清框架结构设计，满足高清、标清和模拟等多格式信号变换。本文就该车设计构思，设备选型，卫星、视音频系统结构及建成后卫星车使用情况进行简单探讨。

一、车体的选型和设计

卫星直播车是电视台直播活动必备的硬件设施，是集成各种设备的承载工具，在确保整车结构性能、机动性能和载重能力的同时，为了提供较大较舒适的工作空间，我们选择综合性能好的进口奔驰815D客货车作为改装平台。为了达到卫星车的要求，将车体改装成四个区域：驾驶区、工作区、车顶平台区和设备检修区。工作区采用L型布局，利用设备机柜进行车体隔断，有利于最大限度地隔绝车外噪声，横向导控台提供较大较舒适的工作空间，大屏悬挂安装方便监看。车顶平台采用轻铝框架承重结构，空调、卫星天线、无线微波摄像机天线等附件直接安装在车顶平台上，对车体破坏减到最小，特别对于卫星天线的安装与维护尤为重要。

二、卫星系统设计和主要设备选型

本卫星系统由接收机、编码调制器、上变频器、高功率放大器、天线等组成。采用1.8米Ku波段卫星天线作为传输设备，并配置有完整的主备通路，通路包含高清编码调制器、上变频设备以及高功放等，同时具备下行链路接收及监测能力。

1.天线的选型

根据广西地区的单路高清传送卫星链路分析结果，使用亚洲5号卫星，按广西地区万分之一的降雨概率（42mm/h）计算，1.8米天线与400W功放的配合，采用天线舱室外安装方式，且系统留有1dB的余量。为此，我们采用GIGASAT英国公司生产的1.8米口径的天线。该天线由一个碳纤维主反射面和方位俯仰控制系统组成，采用偏馈方式，配置CPI公司生产的T04U0 400W Ku频段行波管功放，具备性能稳定、适应性强、体积小、重量轻等特点。

2.下行链路设计

下行链路使用传统的接收方式，由LNB、1:4功率分配器、数字卫星解码器、频谱分析仪等组成。天线接收的卫星信号经LNB放大和变频后，输出L波段信号，经1:4功分器分为相等的四路，一路送至频谱分析仪，监测接收信号的电平和频率，一路可连接卫星接收机，监看接收的图像。

3.全热备份二级倒换上行系统设计

目前，大部分卫星车上行系统采用的是三级倒换的模式来上传信号给卫星，而我们在设计本车上行系统采用的是全热备份二级倒换系统，当视音频系统送来的主备信号经过全热备的编码调制器编码调制后，以L波段信号输出到L波段倒换开关上。L波段倒换开关将主输出经功分器一分二后送到全热备的高功率放大器中。高功率放大器内含有上变频器模块（BUC）,将L波段信号变频为Ku波段信号，然后进行功率放大，通过波导倒换开关，一路输出至车载天线发射，另一路则加载在假负载上随时等候高功放控制器控制主备切换。与其它设计模式相比，二级倒换系统设计具有以下特点：

（1）节约空间将上变频器模块（BUC）嵌入在高功率放大器内，减少设备安装空间，方便于维护。同时设备的购买也能减少成本的投入。

（2）保证安全三级倒换方式是由编码器倒换、上变频器倒换和高功率放大器倒换构成，而我们使用的二级倒换方式减少了上变频器倒换的过程，更加快捷方便，提高安全性。

（3）提高质量使用二级倒换设计，减少Ku波段电缆的长度，减少由电缆过长引起的信号衰减或失真。

三、视音频系统设计特点

系统设计以高清为主，同时兼顾标清信号的制作。因此设备选型均以高标清兼容设备为主，整个系统以主切换台和备播矩阵为核心，进行信号的切换和调度。主切换台采用的是Panasonic公司AV-HS4501ME切换台，备播矩阵采用的是Harris公司P16X16HSO切换矩阵，多功能信号处理器采用的是Harris公司X85信号多功能处理器，最高实现6路上变换2路下变换，基本满足我们的设计需要。视频系统设计采用无缝高标清框架制作体系和2+2形式，包含2个高清有线摄像机讯道、2个高清无线摄像机讯道、2台录像机和预留字幕机，可接收2路模拟、标清或高清外来信号。整个系统以主切换台和备播矩阵为核心，通过设置上/下变换器对信号的变换策略，能够使得系统自适应地处理接收到的信号。音频部分要打造成一个集成的、功能全面的音频系统，在设计时选用调音台作为整个音频系统的核心，同时要充分考虑到DSNG扩展性、灵活性的需求。该车需要输入的音频信号有：2台有线摄像机CCU音频输出信号2 路，2台无线摄像机音频输出信号2 路，2台录像机LR声道输出信号4路、X85解嵌音频4路，数字卫星解码器输出信号4路、车外接口板输入信号8路，共计24路。因此我们通过产品比较，选用Yamaha公司出品的DM1000调音台，可以进行24-bit/96kHz 的数字音频处理，还可以进行48通道同时混合。调音台输出PGM信号分别送给DSNG系统的视音频编码器、2台录像机CH1-CH4，以及通话系统。该调音台具有高可靠性和灵活性的特点，简单的模块扩展，并易于操作。设计中实现利用音频跳线板来扩充调音台的输入路数，需要时可通过音频跳线连接。系统框架如图1所示。这样的设计可以让系统满足以下特点：

（1）无缝性根据实际使用需要，在高清和标清框架切换时不需要调整线路，只要修改多功能信号处理器和切换台的参数配置就可以切换，非常方便快捷。

（2）兼容性系统设计要以高清制作为主，兼容标清。所以我们使用的周边设备均考虑高清板卡能向下兼容标清。

（3）安全性设计时满足信号源同时输出两路数字信号通过跳线进入主切换台和备播矩阵。正常情况下，通过切换台将信号切换输出，经过应急开关输出给编码器进行加嵌编码，并输入录像机进行录制。应急情况下，备播矩阵输出信号经过倒换后的应急切换，保证信号传输畅通。同时考虑到作为独立的传输车，灵活的外来信号接入，通过切换台简单的切换，能够保证节目的正常传输。

四、监看系统设计

监看系统在设计时主要考虑方便性和应急性为主，将其作为分区来监看。系统主要分为导演区和技术区，采用的都是独立调整监看，相互不干扰。导演区分为主切换监看，备切换监看。主切换监看利用主切换台内置10画面分割器配合1个PANASONIC 42寸专业监视器作为正常情况下的监看，监看信号可在主切换台内任意配置。备切换监看利用板卡式8画面分割器输出给另1个PANASONIC 42寸专业等离子监视器监看，监看信号可通过备播矩阵任意配置。技术区分为技术检测监看，讯道控制监看，技术检测区利用板卡式8画面分割器输出给1个19英寸液晶显示器以及示波器作为技术监看，监看信号可通过备播矩阵任意配置。讯道控制监看利用2RU4联液晶及示波器监看，保证系统的应急技术监看。

五、高清无线摄像机数字微波系统设计

无线系统采用微波压缩方式，调制采用DVB-T、COFDM传输技术，图像传输延时小，抗干扰、抗路径能力强，通过移动式天线管理单元级联方式传输距离更长，适用于新闻采集环境。我们设计时使用Gigawave公司的D-Cam Clip on数字微波发射单元，它具有以下优点：重量轻，功耗低，安全性好。其发射单元的重量不到1kg；功耗为小于18W，如使用130wh电池的话，可以保证正常工作两小时以上。本身采用100mw的功放，可以充分地保护摄像员的健康。在无遮挡情况下，传输距离就可达1.5公里（QPSK）。发射单元本身采用了64QAM/16QAM/QPSK调制方式，可以传输高达30Mbps的MPEG2图像。接收端采用MTV-D2来接收，本身具备分集接收功能，此接收单元体积小，重量轻可以很方便地安装在卫星车上，也可以拆放在飞箱内。车顶的接收天线采用4根Fan Beam天线，接收水平角度为90度，增益为13dBi。天线与接收单元之间用2-3米的LMR-400高频低衰耗电缆连接，安装简单，易维护。