关于广播电视模拟发射台站如何数字化改造的思考

摘要：随着高新技术的不断发展，广播电视已进入数字化时代。广播电视发射将会实现由模拟到数字的过渡，提高数字化水平已成为我国广播电视行业发展的必然趋势。本文综合数字发射台站与模拟发射台站在技术与设备安置上的区别，概述了在信号源、激励器、射频通道、输出滤波器以及发射机功率等五方面的数字化改造内容，并且提出了具体的实施方案。

关键词：广播电视 模拟发射台 数字化 改造

中图分类号： TN948.53 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0243-02

1 模拟发射台站数字化改造的内容

1.1 信号源的数字化改造

信号源即信号发生器，随着时代的发展，信号源也朝着宽频率覆盖、高精度、多功能、自动化和智能化方向发展。广播电视模拟发射台站的信号源为两路独立的信号：图像信号和伴音信号，这两路信号分别输入到激励器的视频输入端口和音频输入端口。图像发射采用调幅，残留边带方式，伴音发射则采用调频方式，图像载频和伴音载频的频差必须严格保持一定；数字发射台站将数字基带信号调制成中频调制信号，该信号为一路信号输入，采用中频频率将模拟图像信号和伴音信号经过取样、量化和编码之后按MPEG- 2标准进行压缩编码，并与其他数据信息复用打包后成为一个传输码流（TS流）。

1.2 激励器的数字化改造

激励器包括信号处理、调制、本振、变频以及RF小功率放大器，是一种谐波发生器，它利用人的心理声学特性，对声音信号进行修饰和美化的声处理设备。通过给声音增加高频谐波成分等多种方法，可以改善音质、音色、提高声音的传播质量和空间感，同时还可以降低信号的噪声，进而提高广播电视节目的清晰度，是广播电视发射台站数字化改造的核心。模拟发射台站的激励器主要分为两种：双激励器和单激励器。目前，大多数广播电视模拟发射台站都采用双激励器。这种双激励器是指在广播电视播出时，系统共有主备两个激励器，并机播出时可以采用一个为主激励器。如果主激励器故障时，为了防止停播事件，模拟发射台站会配置相应的切换系统，操作人员可以自动或者手动切换到备激励器，进而保证整个广播电视节目的正常播出。而单激励器只有一部激励器，可靠性较低。模拟激励器与数字激励器的信号方式不同，因此必须进行一定的数字化改造。

1.3 射频通道的数字化改造

广播电视模拟发射台站主要采用分放式（单通道）和合放式（双通道）两种结构，其射频通道包括图像放大通道、伴音放大通道、图像滤波器以及双工器。数字电视发射台站与模拟电视发射台站的射频通道不同，数字电视发射台站的输入信号不是通常的视频和音频信号，而是视、音频信号经过压缩、编码、打包后复用在一起的数据流，无论采用单载波调制标准还是多载波调制标准，都必须采用单一功率的放大通道。

1.4 输出滤波器的数字化改造

滤波器是一种将有用频率信号通过处理后抑制（或大大衰减）无用频率信号的电子装置。目前，广播电视模拟发射台站采用陷波式滤波器。这种滤波器是一种特殊的带阻滤波器，其阻带在理想情况下只有一个频率点，因此也被称为点阻滤波器，主要用于消除某个特定频率的干扰，但是对于数字电视发射台站来说并不适用。数字电视发射台站的带外无用发射是连续的，为了抑制二次谐波的干扰，数字电视发射台站应该采用带通滤波器。这种带通滤波器是一种由低通RC环节与高通RC环节共同组成的，主要将特定频段的波通过同时屏蔽其他无用频段的设备，进而减少无用频段信号的干扰。为了获得更好的滤波效果，一般需要较高的阶数。

1.5 功率放大器的数字化改造

功率放大器的作用是将微弱的信号放大，是发射发射台站最重要的组成部分之一，它的性能好坏直接影响着整个广播电视系统的性能。模拟电视发射台站既可以采用分放式功率放大器，也可以采用合放式功率放大器。而数字电视发射台站的音视频信号总是复合在一起地进行调制解调，对功率放大器的线性要求较高，所以只能采用合放式功率放大器。目前的数字电视发射台站大多应用大功率横向扩散金属氧化物半导体（LD—MOS）作为功率放大器。

1.6 发射台站功率的数字化改造

改造发射台站的功率，建立数字化的功率反馈系统，采样正向功率和反向功率，留出足够大的线性余量以及动态范围，以保证被传输的数字信号具有尽可能低的误码率与信杂比，同时还要要降低发射台站的发射机各个功放单元的功率增益，进而减小输出功率。发射台站功率的数字化改造可以提高数字信号在传播过程中的抗干扰能力，实现优质的信号传输。

2 模拟发射台站数字化改造的实施

模拟电视发射台站与数字电视发射台站系统构成有一定的区别，新时期的数字电视发射机主要由六部分组成：激励器、功率放大器、无源部件（包括分配器、合成器、带通滤波器等）、电控单元、风冷系统和发射机监控系统。首先，发射台站将接收信号源的视音频信号送到电视激励器形成合成射频信号。通过附加器进行双激励器的自动切换。然后，功率分配器将激励器的高频信号分成多路送到各个功放单元中。高频信号经过功率放大器放大后，采用功率合成技术输出射频功率。最后，经带通滤波器至广播电视输出系统。由于模拟电视发射台站与数字电视发射台站的电控单元、风冷系统等部分大致相同，所以这两个部分无需改造。想使广播电视模拟电视发射台站改造为数字电视发射台站，可以实施以下步骤。

2.1 改造通道

激励器是发射台站中进行视频、音频信号处理，调制成射频信号的一个重要功能部分。为了实现数字化的发射台站，应该进一步改造激励器，使之更好地完成从输入的音、视频信号到发射频道所需要的射频电视信号的转换。同时，应该拆除原来模拟电视发射台站的双工器，改双通道为单通道发射，在结构上要换下原模拟激励器中的视频校正处理器、中频调制器、残留边带和中频校正单元，更换为与数字电视地面广播制式相对应的上变频器和数字激励器，包含信道编码、调制单元、上变频器和本振单元以及相应的中频或射频校正单元等。同时利用计算机对于发射台站的射频频响和自适应基带预失真校正系统进行科学的校正，减少任何形式的非线性以及线性失真。

2.2 改造滤波器

模拟电视发射台站与数字电视发射台站的滤波器不同，所以应该改造目前模拟发射台站的滤波器为输出带通滤波器，对带外谐波进行抑制，确保发射机最终输出信号频谱指标、较低的插入损耗以及承受发射系统的最大峰值功率，即符合数字电视制式的要求。 同时，应该定期调整和维护改造后的滤波器，保证其运行的稳定性。

2.3 加装合成器

更换原来模拟电视发射台站的激励器，可以将主备用激励器都换成数字电视发射激励器，从而构成双激励器主备自动切换的广播电视数字发射台站。为了减少成本，也可以在模拟电视发射台站原有的激励器后面加装合成器，互调矫正电路，可以使信号在进入功率放大器之前有效合成，真正发挥激励器的效用。

2.4 改造功率放大器

功率放大器决定了广播电视发射台站的功率输出能力，是发射台站中成本最高的部分，因此实现高功率、高线性度、高效率以及低噪声是功率放大器的设计是数字化改造的重中之重。模拟电视发射台站与数字电视发射台站的功率放大器的结构不同。因此，必须改造模拟电视发射台站分放式功率放大器，使之适用于数字电视发射台站。

2.5 减小功率

模拟电视发射台站与数字电视发射台站的各个单元的功率大小不同。只有进一步降低各个功放单元的功率增益以及输出功率，才能使被传输信号具有尽可能低的误码率和信杂比，进而保证信号的有效传输。

2.6 调整其他参数

为了实现发射台站的数字化，应该调整原有模拟发射台站的整机功率，天线功率、监视界面以及风机的相关参数，最大程度地减少误码率，降低各部分的损耗，提高信噪比，使之符合数字电视发射台站的运行标准。

2.7 升级监控系统

为了更好监测和控制射台站的各部分的运行情况，应该进一步升级原来模拟发射台站的监控系统，综合运用计算机技术、互联网技术，使得对整个发射台的集中控制与远程控制成为可能，不仅可以保证发射台站的稳定工作及运行指标，同时进一步提高工作效率。数字化的监控系统包括主控单元、电控单元以及监控PC，同时该系统应该具备以下功能：收集和存储发射台站的资料、显示和调阅资料、绘制发射台站的状态参数（模拟量）随时间变化的曲线、监控整个发射台站的运行状态、自动生成数据报表、故障自动记录以及对激励器前面板进行调整和控制、实时数据采集和指令传送功能、功放模块的监测保护功能等。同时，监控系统还可以控制发射台站各个发射机的开关机操作、同轴开关切换、发射机输出功率、反射功率、激励器输出功率、各个功放的电流、电压、输出功率、反射功率、温度等。该系统不仅可以快速的捕捉故障环节及时发出警报，还可以减少因操作人员疏忽而造成的播送事故，大大降低了广播电视的停播率。

3 结语

随着科学技术的不断发展，广播电视已进入数字化时代，而广播电视发射台站也将会实现由模拟到数字的过渡，提高数字化水平已成为我国广播电视行业发展的必然趋势。但是，这种数字化改造是一项长期的、系统的工程，需要投入大量的人力物力，促进广播电视的数字化发展，提高节目的播出质量，从而实现无失真传输。

参考文献

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