浅析近年数字电视无线发射机的发展

【摘要】本文根据近几年我国数字电视无线发射的快速发展，分析了目前无线数字电视发射机的技术发展趋势，对数字自适应预校正（DAP）、积木化、LDMOS晶体管及冷却功放等技术的优点进行了详细阐述。

【关键词】数字自适应预校正技术；积木化备份；LDMOS晶体管；功放冷却

随着数字无线传输技术、互联网技术、移动通信技术及全球定位GPS技术的迅速发展，观众消费市场的变化，无线数字电视发射技术也获得了较大的推进。美国、加拿大及德国、法国等西欧国家得到了广泛普及，我国目前也开始大范围推广。数字电视的最初发展阶段采用直接外接8-VSB激励器或COFDM激励器，RF波段滤波器代替RF输出滤波器和多工器的简单方式实现。现在，RS、THOMCAST（汤姆逊）和HARRIS（哈里斯）等大型制造厂商都开始采用全新技术和理念来设计发展新型无线数字电视发射机。

一、数字自适应预校正（DAP）技术

美欧主流电视发射机制造厂商已将数字预校正（DAP）技术应用于无线数字电视发射机上。数字预校正（DAP）技术是实现现代数字电视发射机信号处理功能的重要组成部分，它对RF功率放大器进行自动补偿校正。实质从RF功率放大器的输出端进行采样解调，然后将信号进行数字处理（DSP），产生一个实时可补偿RF功率放大器线性均衡和非线性特性参数的曲线，该曲线与RF功率放大器的相应曲线呈互补状，使RF功率放大器的放大区间近似呈线性。数字自适应预校正技术使数字电视发射机在开机后很快将发射机的性能调整至最佳和稳定状态。该技术还可以将发射机当前状态进行改善，保证发射机高效稳定运行。图一为数字自适应预校正技术的工作原理框图。

二、积木化系统备份技术

积木化系统是指在发射机的模块化功放设备可以互相替换，互相备份。在调频广播发射机系统很久前就开始使用积木化备份技术，近几年数字电视发射机才开始使用该技术。无线数字电视发射机采用的激励器备份与速调管、电子管发射机不同，它通常采用两块模块化的数字激励器以自动倒换的方式进行热备份。功放电源采用冗余量大的开关电源，功率放大器为模块化。开关电源和模块化的功放呈积木化并行运行，都支持热插拔。当有电源或功放模块出现故障时可以用备份直接替换，不影响发射机的正常播出。

三、采用LDMOS大功率晶体管

功率器件LDMOS晶体管是基于横向扩散技术的金属氧化物半导体的简称。早期主要应用于移动蜂窝电话技术（900MHz），随着移动通信技术的迅猛发展，LDMOS晶体管的制造水平和工艺不断提高完善，成本也在逐步降低，近年逐渐被电视发射设备使用。LDMOS晶体管常被用于高压功率的射频功率电路中，它能满足耐高压、容易控制的要求。和传统双极型晶体管相比，在线性度、开关性能、增益、减少级数和功耗等功率器件的关键特性参数上有明显的优势。它采用的工艺与传统的CMOS工艺相兼容，因此使用广泛。同传统使用的双极型晶体管比较，LDMOS晶体管的增益超过14dB，双极型晶体管的增益只有5～6dB，使用LDMOS晶体管优化设计后的功放模块的增益最高可达60dB，高增益使功放设计变得容易，增强了功放运行的稳定性。LDMOS晶体管可以承受的驻波比远高于双极型晶体管，所以功放可在较高反射的条件下继续运行，当输入过激励信号时，能够承受较大的瞬时峰值功率。它的增益曲线比较平滑，在满足多载波信号放大要求的同时，失真度影响不大，因此LDMOS晶体管可以在良好的线性条件下满足更高的功率要求。LDMOS晶体管具有负温度特性，有效地避免了热耗散的影响，可不比设计温度补偿电路，同双极型晶体管的温度特性相比，在同等输入电平的条件下，LDMOS晶体管的幅度变化只有0.1dB，而双极型晶体管的幅度变化超过了0.5dB。高增益低功耗的优势使LDMOS晶体管广泛用于UHF波段。

前几年，UHF波段的大功率电视发射机主要还是采用真空电子管，和双极型晶体管的固态机，随着LDMOS晶体管制造工艺的提高，成本的不断降低，LDMOS晶体管使用技术的成熟完善，它开始被制造厂商广泛采用。

四、功放冷却系统

功放系统常用的冷却装置通常都采用两种方式，风冷系统和水冷系统。小功率发射机常采用风冷，大功率发射机常采用水冷。现在开发出代替水冷系统的液冷（乙二醇或防冻液）系统，目前THALES公司生产的UHF/VHF系列发射机就采用液体冷却方式。液冷系统相封闭循环，降低了运行设备的噪声，维护量小，只需要定期清洗滤网。由于使用的液体材料是导热效率较高的防冻液或乙二醇，所以发射机功放系统产生的热量能够被及时的吸收释放掉。

五、控制系统

控制系统使用微处理器和LCD显示屏，实现人机对话接口，既可以方便用户操作，设置各种数据参数，又可以实时监控发射机当前运行状态，提供设备每个部分的工作状态显示界面。具有设备自检功能，每次设备启动时，都要进行自检功能，保证了发射系统的稳定运行。具有故障报警提示功能，使用户可快速方便的处理故障。同时提供远程遥控功能，可以使用户通过因特网对设备进行远程监控和维护。

结束语：运用上述技术的数字电视无线发射机具有投资和运营成本低，技术含量高，方便用户维护使用的优点，符合我国国情需要，适宜大面积快速普及。