陶　然

摘要：對于電視發(fā)射機的研發(fā)而言，數(shù)字電視發(fā)射機的研制重點在于發(fā)射機中功率放大器的設計。在明確電視發(fā)射機對功率放大器要求的基礎上，分析了功率放大器的技術指標及主要組成，并進一步研究了電視發(fā)射機功率放大器的設計方案，為我國電視發(fā)射系統(tǒng)的發(fā)展提供一定的研究價值。

關鍵詞：電視發(fā)射機；功率放大器；組成及設計

中圖分類號：TP1

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198(2009)13-0286-02

1引言

我國的各大電視臺發(fā)射機至今仍基本處于模擬階段，數(shù)字發(fā)射機的研制工作也剛剛起步。在數(shù)字發(fā)射機中，通常情況下，數(shù)字電視信號經(jīng)COFDM方式調(diào)制后輸出中頻模擬信號，通過上變頻送入放大部分。該調(diào)制方式包括IF-FT(8K)和IFFT(2K)兩種模式，分別由6817和1705個載波組成，每個載波之間頻率間隔非常近，所以交調(diào)信號很容易落在帶內(nèi)，引起交調(diào)失真，線性較差的放大器將會嚴重影響數(shù)字發(fā)射機的關鍵指標MER(調(diào)制誤差率)和Shoulder(帶肩)。因此，要求放大部分應工作于線性狀態(tài)，以免影響信號質(zhì)量。本文的內(nèi)容是根據(jù)問題產(chǎn)生，研究電視發(fā)射機中功率放大器的基本模塊以及設計的相應方案。

2電視發(fā)射機的功率放大器概述

2.1電視發(fā)射機功率放大器的基本要求

電視廣播對發(fā)射機的最基本要求是功率放大器應有足夠高的功率增益。功率放大器是寬帶放大器，能覆蓋整個UHF波段，在發(fā)射的頻道改變時無須進行逐個頻道的調(diào)整，各級功率放大器模塊采用最先進的進口全固態(tài)放大管。基本的要求是：放大器具有高線性、寬動態(tài)范圍，即數(shù)字調(diào)制信號在動態(tài)峰值范圍內(nèi)時發(fā)射機仍有良好的線性；即使在有模塊缺損的狀態(tài)下，發(fā)射機仍舊能播出；發(fā)射機應有足夠高的頻率精度和頻率穩(wěn)定度、低的相位噪聲，以保證被傳輸信號具有盡可能低的誤碼率和信雜比。

2.2電視發(fā)射機功率放大器的技術指標

DVB_T地面數(shù)字電視發(fā)射機中功率放大器的具體常規(guī)指標主要如下：

頻率范圍：470MHz到860MHz；放大方式：甲乙類線性放大；輸入阻抗：50Ω；輸出阻抗：50Ω；反射損耗：≥15dB；輸入功率：1W(額定)；輸出功率：1000W(最大)；電源輸入：120VDC±15％；功率消耗：1800W(最大)；射頻輸入接口：N頭(陰頭)；射頻輸出接口：DIN7/16頭；保護：射頻反射功率過大(≥50W)、過流、過熱；冷卻方式：強迫風冷；環(huán)境溫度：－5℃到45℃；海拔高度：最高3000m；重量：大約15kg。

2.3電視發(fā)射機功率放大器的構成

DVB_T地面數(shù)字電視發(fā)射機中主要有500(W)和1000(W)，其中500(W)有兩個功放模塊，1000(w)有4個功放模塊。功放單元大體包括以下九個功能模塊：射頻控制模塊；100W功放模塊(射頻驅(qū)動級)；四路功率分配器；270W功放模塊(射頻放大級)；四路功率合成器；電源軟啟動；3.5kw DC/DC開關電源；控制和顯示模塊；冷卻系統(tǒng)。

3電視發(fā)射機功率放大器的設計方案

3.1射頻控制模塊

輸入功放的射頻信號先送到本模塊，經(jīng)過處理后，再放大，然后送到100W功放模塊(射頻驅(qū)動級)。具體處理過程，按先后排列如下：

(1)增益控制電路。調(diào)節(jié)功放前面面板上的增益調(diào)整電位器，通過功放的控制模塊，產(chǎn)生增益控制命令。該命令送到本模塊。調(diào)節(jié)射頻信號的增益。調(diào)節(jié)范圍：+1-3 dB。

(2)相位調(diào)整電路。調(diào)節(jié)功放前面面板上的相位調(diào)整電位器，通過功放的控制模塊，產(chǎn)生相位調(diào)整命令。該命令送到本模塊，通過MB藕合器來調(diào)節(jié)射頻信號的相位。調(diào)節(jié)范圍：+35-35度。

(3)放大電路。射頻信號經(jīng)3dB耦合器后，分為2路，由MRF6522-10放大，再經(jīng)3dB耦合器合成。其中包括：輸入射頻信號功率測量，射頻預驅(qū)信號功率測量以及偏置控制等。

3.2270W(末級)功放模塊

由于數(shù)字發(fā)射機的信號是寬帶信號，所以要求功放模塊具有很好的線性度和內(nèi)均勻的增益。功放模塊由兩塊AB類BLF861 LDMOS、偏置電路和匹配網(wǎng)等構成，使用3dB定向耦合器作為二等分功率分配器和功率合成器。270W功能模塊電路框圖如圖1所示：

3.3控制模塊

控制模塊的作用：采集來自射頻模塊的采樣信號，進行處理，產(chǎn)生控制功放源模塊的命令；將功放的狀態(tài)通過顯示板，顯示在功放單元的前面板上；接受來自控制器的命令，同時將功放的工作狀態(tài)送到控制去。

3.4四路分配器和四路合成器

四路分配器和四路合成器都利用微帶線實現(xiàn)功率分配或功率合成。四路分配器將100W功放模塊放大后輸出的射頻信號，分配到四個270W功放模塊的輸入端，作為功放模塊的激勵信號。由于考慮到各個端日之間的隔離度以及反射功率的吸收，安裝了平衡電阻。為了減小的反射功率，設計了多段1/4的阻抗變換電路。

四路合成器將4個270W功放模塊放大后輸出的射頻信號，進行合成。為了減小的反射功率，同樣設計了阻抗變換電路。四路合成器的輸入通過L29接頭，送往功率合成器。

3.5開關電源系統(tǒng)

開關電源系統(tǒng)，將來自電源的+140VDC，通過開關變換的方法，轉變?yōu)楣Ψ拍K所需的+32VDC。同時，把電流和輸入輸出電壓的采樣信號送給控制板，根據(jù)控制板的命令，提供過流保護和過壓保護。開關電源系統(tǒng)框圖如圖2所示：

4結語

隨著數(shù)字電視的進一步推廣和普及，地面數(shù)字電視發(fā)射機的需求將越來越大。目前的國內(nèi)的數(shù)字電視發(fā)射機大部分的部件還采用國外進口，功率放大器是發(fā)射機中的核心部件，因此功率放大器的國產(chǎn)化將極大的降低成本。本文主要內(nèi)容是在地面數(shù)字電視發(fā)射機功率研發(fā)項目中，完成了電視發(fā)射機功率放大器的分析及方案設計，并順利的達到放大器的相關指標，與國外同類產(chǎn)品相比不相上下。盡管如此，仍然還存在不足以及在穩(wěn)定性和可靠性方面需要提高的地方。而且，以上的研發(fā)僅停留在實驗時的階段。能否在大規(guī)模的生產(chǎn)中，仍然能保證質(zhì)量以及能滿足相應的指標，還需要一段過程，需要在生產(chǎn)中摸索并總結。