張 鵬

（貴州省廣播電視局七六一臺(tái)，貴州 貴陽 550000）

0 引 言

隨著我國通信技術(shù)的高速發(fā)展，便捷的信息獲取方式成為廣大受眾追求的目標(biāo)。模擬電視由于傳輸節(jié)目單一、清晰度差、覆蓋面窄、不能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)便攜收看，已經(jīng)不能滿足受眾的收視需要。地面數(shù)字電視廣播的普及避免了傳統(tǒng)模擬電視帶來的問題，提升了用戶收視節(jié)目的質(zhì)量。隨著數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，數(shù)字電視的普及助力廣播電視行業(yè)在市場上占據(jù)了一席之地[1]。為更好適應(yīng)地面數(shù)字電視廣播技術(shù)的快速發(fā)展，提升技術(shù)人員對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的維護(hù)水平，確保發(fā)射機(jī)安全播出，對(duì)發(fā)射機(jī)的工作原理和維護(hù)進(jìn)行探究十分必要。

1 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)發(fā)展歷程

數(shù)字電視技術(shù)最早起源于歐洲國家。20世紀(jì)80年代初期，英國、德國、法國等已經(jīng)開始對(duì)數(shù)字電視技術(shù)進(jìn)行研究，并發(fā)明了MAC1、MAC2、MAC3（模擬分量時(shí)復(fù)用傳輸技術(shù)）等三代數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目廣播[2]。

到1982年，美國數(shù)字電視公司率先研制成功新一代數(shù)字式電視機(jī)。1995年9月15日，美國正式審核通過了ATSC數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)。ATSC調(diào)制方式采用格形編碼的八電平殘留邊帶，由美國高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)開發(fā)。1996年4月，法國率先在全國實(shí)施數(shù)字電視商業(yè)廣播技術(shù)，從此世界各地?cái)?shù)字電視廣播技術(shù)得到了高速發(fā)展，其中以DVB-S廣播技術(shù)發(fā)展最廣泛。

2006年8月18日，我國頒布了地面數(shù)字電視廣播DTMB標(biāo)準(zhǔn)，它是由我國自主制定的有關(guān)數(shù)字電視和流動(dòng)數(shù)字廣播制式，采用時(shí)域同步正交頻分復(fù)用調(diào)制方式。該標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)明顯，具有頻譜利用率高、覆蓋范圍廣、移動(dòng)性能強(qiáng)、多業(yè)務(wù)廣播等優(yōu)點(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)于2007年8月1日起正式實(shí)施[3]。

2 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)工作原理與構(gòu)成

2.1 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的工作原理

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)輸入的信號(hào)為TS流信號(hào)，其格式為MPEG-2或MPEG-4/AVS。該流信號(hào)經(jīng)激勵(lì)器進(jìn)行信道編碼與調(diào)制處理，形成符合一定制式標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字基帶信號(hào)，然后上變頻調(diào)制成所需射頻信號(hào)。輸出的射頻信號(hào)經(jīng)逐級(jí)放大，達(dá)到設(shè)定功率后輸出。

發(fā)射機(jī)主要由激勵(lì)單元、功率放大單元、無源部件單元以及監(jiān)控單元這4個(gè)工作單元構(gòu)成。激勵(lì)單元主要對(duì)來自數(shù)字播控中心的流信號(hào)進(jìn)行信道編碼與調(diào)制，上變頻調(diào)制成所需的射頻信號(hào)，同時(shí)對(duì)該射頻信號(hào)進(jìn)行前置放大，使其達(dá)到功率放大單元的輸入標(biāo)準(zhǔn)。功率放大單元對(duì)激勵(lì)器送來的射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。無源部件單元由帶通濾波器、功率分配器及功率合成器等組成，其中帶通濾波器可以濾除帶外無用發(fā)射信號(hào)，使得發(fā)射機(jī)信號(hào)符合頻譜模板要求。監(jiān)控單元是數(shù)字發(fā)射機(jī)測控系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制各個(gè)單元的工作[4]。

2.2 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的構(gòu)成

2.2.1 數(shù)字激勵(lì)器

數(shù)字激勵(lì)器是發(fā)射機(jī)的重要組成部分，主要功能是將前端送來的TS流信號(hào)進(jìn)行信道編碼、調(diào)制與變頻處理，形成符合一定制式標(biāo)準(zhǔn)的模擬射頻信號(hào)輸出。因此，數(shù)字電視激勵(lì)器的技術(shù)指標(biāo)直接影響發(fā)射機(jī)播出性能好壞。

按照DTMB標(biāo)準(zhǔn)的要求，數(shù)字電視激勵(lì)器需具備預(yù)校正功能。其作用是對(duì)整個(gè)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)鏈路中的阻抗不匹配和非線性失真進(jìn)行校正，從而提高發(fā)射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)，改善發(fā)射的信號(hào)質(zhì)量。同時(shí)，激勵(lì)器還應(yīng)具備監(jiān)控和監(jiān)測功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)行期間的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)測、及時(shí)報(bào)警等功能。

2.2.2 功率放大器

在內(nèi)部控制質(zhì)量方面，張淑惠等（2016）認(rèn)為企業(yè)聘請(qǐng)的具有海外背景的人才擔(dān)任董事會(huì)的獨(dú)立董事能夠提高企業(yè)內(nèi)部控制的質(zhì)量，且其水平越高，企業(yè)內(nèi)部控制的效果越好，刺激董事會(huì)為了滿足日常營運(yùn)需求而持有更多現(xiàn)金。進(jìn)一步研究認(rèn)為企業(yè)在董事會(huì)成員中應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加入擁有海外背景的董事，這樣可以合理控制企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)將有海外背景的董事和無海外背景的董事人數(shù)之比控制在合理范圍內(nèi)。

功率放大器對(duì)功率分配器輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，一般為UHF波段高增益寬帶線性功率放大器，由2～4級(jí)功放組成，最后利用功率合成技術(shù)輸出增益為30～60 dB的大功率高頻信號(hào)送到發(fā)射天線。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的末級(jí)功率放大器一般都采用型號(hào)相同的功率放大模塊，大功率數(shù)字電視發(fā)射機(jī)末級(jí)功率放大器由多個(gè)相同功率放大模塊組成，利用功率合成技術(shù)輸出滿足設(shè)定要求的大功率高頻信號(hào)。采用相同型號(hào)的功率放大模塊，為后期維護(hù)和備件購買提供了便利。

2.2.3 無源部件單元

無源部件單元主要包括功率分配器和功率合成器、帶通濾波器等部件。

（1）功率分配器和功率合成器。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)中，功率分配器主要對(duì)前級(jí)放大單元輸出的射頻信號(hào)進(jìn)行分配，并輸出信號(hào)到功放單元，其要求是：輸出功率要按照一定比例進(jìn)行分配，每個(gè)輸出端之間要相互隔離，同時(shí)輸入、輸出端要做到匹配。功率合成器對(duì)末級(jí)功放單元輸出信號(hào)進(jìn)行合成，并輸出信號(hào)送到帶通濾波器。

（2）帶通濾波器。帶通濾波器的主要作用是濾除無用的發(fā)射功率，避免發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)的帶外雜散對(duì)空間信號(hào)造成干擾。

2.2.4 數(shù)字發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

數(shù)字發(fā)射機(jī)監(jiān)控單元是發(fā)射機(jī)配套嵌入式計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制設(shè)備，主要功能是在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制下，負(fù)責(zé)收集發(fā)射機(jī)運(yùn)行模擬參量和狀態(tài)參量[5]。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按照編程算法對(duì)采集到的參量進(jìn)行運(yùn)算，當(dāng)某一參量超出規(guī)定值，就會(huì)及時(shí)報(bào)警并對(duì)該錯(cuò)誤采取相應(yīng)控制，從而起到保護(hù)發(fā)射機(jī)的作用。除計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)外，其他各功能單元都具有本單元獨(dú)立測控模塊，主要負(fù)責(zé)采集本單元內(nèi)部各種參量，同時(shí)將采集到的參量上傳至監(jiān)控單元。激勵(lì)器作為發(fā)射機(jī)的重要組成部分，其測控模塊不僅有控制功能，還可以接收監(jiān)控單元發(fā)出的指令，做出相應(yīng)反應(yīng)。而功率放大器主要通過單獨(dú)通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控單元，由監(jiān)控單元對(duì)上傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，并發(fā)出相應(yīng)指令。

2.2.5 冷卻系統(tǒng)

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的冷卻系統(tǒng)主要有風(fēng)冷系統(tǒng)和液冷系統(tǒng)兩種。目前，中小功率發(fā)射機(jī)的功率放大器大多采用強(qiáng)迫風(fēng)冷的方式來降低發(fā)射機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量。而大功率發(fā)射機(jī)的功率放大器大多采用液冷系統(tǒng)。液冷系統(tǒng)有逐步替代風(fēng)冷系統(tǒng)的趨勢(shì)。因?yàn)轱L(fēng)冷方式容易受外界環(huán)境影響以及風(fēng)機(jī)自身的磨損出現(xiàn)風(fēng)冷效果差、噪音大等缺點(diǎn)，增大了平時(shí)的維護(hù)成本。而液冷系統(tǒng)有效克服了風(fēng)冷方式的缺點(diǎn)，添加的冷卻劑為乙二醇加水或者防凍液，在平時(shí)使用中，液冷系統(tǒng)比風(fēng)冷系統(tǒng)的散熱效果提升明顯，能夠保障數(shù)字發(fā)射機(jī)安全運(yùn)行。

3 數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的維護(hù)

3.1 發(fā)射機(jī)的日常維護(hù)

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)是一部精密復(fù)雜的設(shè)備，經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，設(shè)備表面和內(nèi)部容易受到空氣中灰塵、濕氣的影響。因此，在發(fā)射機(jī)日常維護(hù)中，維護(hù)人員要注意機(jī)房的溫度和濕度，定期檢查設(shè)備內(nèi)部灰塵，特別是風(fēng)機(jī)和功放單元，對(duì)安裝有濾塵網(wǎng)的地方，發(fā)現(xiàn)有灰塵應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理。進(jìn)行除塵工作時(shí)，不要用壓縮空氣泵來吹掃灰塵，容易把灰塵吹入看不見的地方，給設(shè)備正常運(yùn)行帶來安全隱患，應(yīng)采用真空吸塵器來除塵。

3.2 激勵(lì)器檢修方法

激勵(lì)器作為發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，其性能好壞直接影響整個(gè)發(fā)射機(jī)性能的高低。一般情況下，激勵(lì)器出現(xiàn)故障時(shí)，激勵(lì)器面板上的故障指示燈會(huì)亮起，發(fā)射機(jī)輸出功率會(huì)降低甚至降為零。在維修過程中，首先要檢查硬件方面是否因?yàn)榄h(huán)境溫度過高而造成器件損壞，應(yīng)著重檢查射頻鎖相環(huán)是否工作、電源模塊損壞、10 MHz晶振失效或者嵌入式系統(tǒng)癱瘓等原因。其次，檢查激勵(lì)器的系統(tǒng)是否進(jìn)入了保護(hù)機(jī)制，如碼流丟失、1PPS基準(zhǔn)丟失以及時(shí)鐘丟失等情況。最后，檢查是否因?yàn)槿藶椴僮鞑划?dāng)造成射頻信號(hào)被關(guān)閉或者在切換主備激勵(lì)器時(shí)操作失誤的原因。

3.3 功率放大器的檢修

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)末級(jí)功率放大器一般采用型號(hào)相同的放大模塊，在每一個(gè)功放單元里存在多個(gè)LDMOS放大管，當(dāng)其中一個(gè)功放單元出現(xiàn)問題，會(huì)導(dǎo)致發(fā)射機(jī)功率降低，影響播出質(zhì)量。當(dāng)功率放大器發(fā)生故障，主要為LDMOS放大管損壞、電流電壓波動(dòng)造成過流過壓保護(hù)等問題。在維修時(shí)，首先檢查功放盒內(nèi)4～8個(gè)LDMOS放大管是否存在虛焊、損壞等情況。其次在功放單元上電的情況下，通過萬用表來測量LDMOS放大管各極電壓是否正常，數(shù)字發(fā)射機(jī)柵極直流電壓一般為1.5～1.7 V，漏極直流電壓為45～48 V。在更換LDMOS放大管時(shí)要注意選用相同型號(hào)進(jìn)行替換，更換過程中要注意靜電防護(hù)。在實(shí)際使用過程中，末級(jí)功放單元出現(xiàn)故障的幾率較大，因此對(duì)末級(jí)功放單元的日常維護(hù)尤為重要。

3.4 冷卻系統(tǒng)的檢修

數(shù)字發(fā)射機(jī)冷卻系統(tǒng)故障大多出現(xiàn)在風(fēng)冷方式設(shè)備上，主要是由灰塵、風(fēng)機(jī)長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)造成的自身磨損等原因，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)溫度升高，出現(xiàn)功率下降甚至過熱保護(hù)情況的發(fā)生。因此，在日常維護(hù)中要加強(qiáng)風(fēng)冷系統(tǒng)的除塵工作、對(duì)磨損風(fēng)機(jī)要及時(shí)更換。液冷系統(tǒng)如果出現(xiàn)問題，主要查看流量值、壓力值、水含量等指標(biāo)是否在正常范圍內(nèi)，重點(diǎn)檢查法蘭盤、管道連接處、主備泵是否存在漏液 問題。

4 結(jié) 語

數(shù)字電視廣播克服了模擬電視畫質(zhì)差、易受到干擾、覆蓋范圍窄等缺點(diǎn)，還能在一個(gè)頻道內(nèi)傳輸8套高畫質(zhì)節(jié)目，使得傳輸容量得到提升，同時(shí)也提高了頻譜資源利用率。當(dāng)前，只有加大對(duì)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)工作原理的學(xué)習(xí)和維修經(jīng)驗(yàn)的探討，才能充分發(fā)揮數(shù)字電視廣播的優(yōu)勢(shì)，從而促進(jìn)數(shù)字電視技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。