數字電視發(fā)射機技術特點分析

本文針對全球掀起的數字電視無線發(fā)射熱潮，對數字電視發(fā)射機的發(fā)展技術特點趨勢進行了較詳細地介紹和分析。論述了數字電視發(fā)射機中所使用的數字自適應預校正技術、LDMOS技術、N+1技術和發(fā)射機的冷卻技術等以及使用這些新技術的優(yōu)勢。 

面對著GPS跟蹤、無線互聯(lián)網、移動通信、PDP(等離子)顯示和電視演播室技術的迅猛發(fā)展，數字電視發(fā)射技術顯得慢了一些。但是近幾年，受數字電視市場的推動，英國、美國、西班牙、加拿大等國家數字電視業(yè)務的開播和全球掀起的數字電視熱潮，電視發(fā)射技術方面也取得了較大進步。 

早期的數字電視發(fā)射機是用外接的COFDM或8-VSB激勵器簡單取代模擬Vision/Sound激勵器，用射頻波段濾波器取代射頻輸出濾波器和Vision/Sound雙工器。但是近來，一些大的電視發(fā)射機制造商卻以全新的理念和技術來設計生產新一代數字電視發(fā)射機，縱觀主要有以下特點： 

1、 數字自適應預校正技術（DAP或RTAC） 

數字自適應預校正技術已經在美國和歐洲的制造商生產的數字電視發(fā)射機上應用。歐洲的THALES公司(前身THOMCAST,湯姆遜旗下子公司)稱之為數字自適應預校正（Digital Auto-Adaptive pre-correction簡稱DAP）；美國的哈里斯（HARRIS）公司稱之為自動數字校正—實時適應校正（Enter Automatic Digital Correction—Real Time Adaptive Correction簡稱RTAC）。數字自適應于校正技術是指在不須人工干預的情況下在剛剛啟動發(fā)射機的幾分鐘內將發(fā)射機的性能調到最佳狀態(tài)，而且，這個系統(tǒng)還能夠監(jiān)測和自動校正來自于發(fā)射機的老化、溫度和發(fā)射機自身失效等波動的調整，這樣能夠保證發(fā)射出去的信號始終處于高指標的狀態(tài)，是維護變得非常簡單。 

2、功放中廣泛應用大功率LDMOS晶體管 

LDMOS（Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor）即：橫向擴散金屬氧化物半導體。起初，LDMOS技術是為900MHz蜂窩電話技術開發(fā)的，蜂窩通信市場的不斷增長保證了LDMOS晶體管的應用，也使得LDMOS的技術不斷成熟，成本不斷降低，因此今后在多數情況下它將取代雙極型晶體管技術。 

與雙極型晶體管相比,LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可達14dB以上，而雙極型晶體管在5"6dB,采用LDMOS管的PA模塊的增益可達60dB左右。這表明對于相同的輸出功率需要更少的器件，從而增大功放的可靠性。 LDMOS能經受住高于雙極型晶體管3倍的駐波比，能在較高的反射功率下運行而沒有破壞LDMOS設備；它較能承受輸入信號的過激勵和適合發(fā)射數字信號，因為它有高級的瞬時峰值功率。LDMOS增益曲線較平滑并且允許多載波數字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個低且無變化的互調電平到飽和區(qū)，不像雙極型晶體管那樣互調電平高且隨著功率電平的增加而變化。這種主要特性允許LDMOS晶體管執(zhí)行高于雙極型晶體管二倍的功率，且線性較好。LDMOS晶體管具有較好的溫度特性溫度系數是負數，因此可以防止熱耗散的影響。這種溫度穩(wěn)定性允許幅值變化只有0.1dB，而在有相同的輸入電平的情況下，雙極型晶體管幅值變化從0.5"0.6dB,且通常需要溫度補償電路。 

具有更高功率的新型LDMOS晶體管，對于發(fā)射機工程師來說，每只晶體管的功率越大意味著單個功率放大器所用的晶體管數量越少，設備的成本也就越低。最新的LDMOS FET 能夠覆蓋整個UHF波段。也就是說，一個功放模塊在不需調整的情況下在UHF波段的任一頻率下運行，這樣，電視臺較少的零備件。應當注意的是，并不是所有稱之為“寬帶”的功率放大器工作在整個UHF波段，有些需要兩種甚至三種類型的放大器覆蓋整個波段。原因是犧牲增益以滿足帶寬。較高的增益意味著少量的晶體管和較低的成本，但是在降低帶寬的情況下，意味著需要兩種或三種類型的功率放大器覆蓋整個電視波段。 

這些新型晶體管的使用允許制造更高功率的既可靠又經濟發(fā)射機，僅在幾年前，在UHF波段超過20KW(數字機平均功率5KW)真空管幾乎占據統(tǒng)治地位，其次是含雙極型功放的固態(tài)機，很少應用LDMOS,但是隨著LDMOS技術和工藝的不斷成熟和價格的不斷走低，以及雙極型晶體管所不可比擬的優(yōu)勢，有充分理由相信使用LDMOS固態(tài)器件的大功率發(fā)射機將成為主流。 

3、N+1 系統(tǒng)使擁有多臺發(fā)射機的臺站更經濟 

N+1 是指用1部發(fā)射機給多部（N部）做備份。本來固態(tài)發(fā)射機是用像放大器、電源等較不穩(wěn)定設備冗余累積起來的，模塊化的激勵器又一般采用雙激勵器自動倒換的形式，設備運行的可靠性明顯提高。在通常情況下，也不用像電子管、速調管發(fā)射機那樣進行備份。因為全固態(tài)的數字電視發(fā)射機所應用的積木化的功放和并行運行的電源等都足以實現(xiàn)N+1系統(tǒng)，而且大多支持熱插拔。其實，N+1 系統(tǒng)已在FM廣播發(fā)射機系統(tǒng)中應用多年，直到現(xiàn)在此技術才在電視發(fā)射機中應用，這能可使得擁有多部發(fā)射機的臺站更經濟。

4、 冷卻系統(tǒng)采用風、液冷供選擇的方式 

為了滿足不同客戶對冷卻系統(tǒng)的需求，發(fā)射機生產廠家開發(fā)了風冷和液冷系統(tǒng)，在客戶購機訂貨時可供用戶選擇適合自己的冷卻方式，改變了過去固態(tài)機中只有風冷的單一方式。如THALES公司推出的VHF OPTIMUM 和UHF ULTIMATE系列發(fā)射機就已采用此種技術。依筆者觀點看液冷方式較適合國情，是因為：a)國內空氣質量較差過濾材料中容易沉積灰塵，日常對風冷系統(tǒng)的維護量大。b) 降低了發(fā)射機的運行噪聲。c) 凈化了發(fā)射機房的環(huán)境。d) 減少了對冷卻系統(tǒng)的維護量。冷卻液封閉循環(huán)，只需定期清洗系統(tǒng)中的濾網。e) 冷卻效率高。冷卻液無論是采用glycol(乙二醇)加水還是防凍液，其熱傳導效率都遠大于風，冷卻系統(tǒng)的進水溫度與出水溫度相差幾度左右，使發(fā)射機產生的熱量能被及時吸收釋放掉。 

5、無線連接、GUI界面、故障自我診斷和遠程遙控 

在新設計的數字電視發(fā)射機中，功率放大器、電源和RF合成器省去電纜而采用插、拔的方式直接連接在一起。這樣使整機結構更加緊湊、維護更加方便。微處理器的應用，能夠監(jiān)控發(fā)射機的狀態(tài)和提供每個組件的有用信息。LCD的應用提供了直觀友好的圖形用戶接口（GUI）使得用戶操作更加容易，用戶可以很直觀的察看設備的運行狀態(tài)。先進的故障自我診斷系統(tǒng)和DAP技術使得用戶容易查找故障部位，加快設備的維護、維修進度。遠程遙控功能使得用戶可通過因特網對設備進行監(jiān)控。 

具有上述新技術的數字電視發(fā)射機已經陸續(xù)上市，從設備管理的觀點看，這種新設備減少資金和運行成本；從 電視工程師的觀點看，這種新設備將省時，能從網頁上查看發(fā)射機的運行狀態(tài)、進行發(fā)射機設置?？梢灶A見，在今后的幾年中，在我國逐步開播地面數字電視和引進數字電視發(fā)射機的過程中，上面所提及的發(fā)展趨勢將會更明顯，同時也將會出現(xiàn)更新更實用的技術。