2021-4-10 | 电影电视
一?概 述
数字电视广播技术是最近十几年发展起来的高新技术。目前已经成为包括我国在内的全球信息产业的重要组成部分。这一技术的发展,引发了广播电视业界的一场技术革命。广播电视从黑白电视、彩色电视时代,正进入数字化时代。经过近十几年的努力,数字电视地面广播所必需的数字电视发射机技术,也有了飞速的发展。在已经制定并颁布数字电视标准的国家,数字电视发射机以及相应的测试设备、测试信号源等都已经有了比较成熟的技术和产品。欧、美等主要的发射机生产厂家都已经为数字电视地面广播推出了体现各自最新技术的数字电视发射机。与模拟电视发射机不同,用做地面数字电视广播的发射机的输入信号不是通常的视频和音频节目信号,而是将音频、视频信号按MPEG2标准,经过压缩、编码,并与其他数据信息复用打包后的传输码流(TS流)。输入的TS流,经过信道编码与调制单元,形成符合一定制式标准的模拟中频信号,然后上变频至发射频道,经射频放大后发送。
二?数字电视发射机标准
不同的数字电视地面广播标准,最主要的区别是在传输信道采用了不同的信道编码与调制技术。国际上目前已经形成三种主要的数字电视标准,即美国ATSC标准、欧洲DVB-T标准和日本的ISDB-T标准。ATSC标准采用单载波8VSB编码调制技术;DVB-T和IS-DB-T都采用多载波COFDM调制技术。这三种标准的视频信源编码和复用均采用MPEG-2标准相兼容的编码方案,音频信源编码则有所区别。美国ATSC标准采用dolbyAC-3标准,DVB-T采用MPEG-2标准,日本的ISDB-T采用AAC音频编码标准。
符合我国未来数字电视制式的信道编码与调制器是国产数字电视发射机的核心技术所在,也是数字电视技术产业化的重要内容之一。我国的数字电视体系标准特别是地面广播标准的制订工作正在有序地进行。目前已经提出了四种传输方案。即国家HDTV总体组(TEEG)提出的基于单载波OQAM(偏移QAM)调制技术的ADTB-T系统方案和基于多载波OFDM调制技术的DTTB/OFDM系统方案;广播科学研究院提出的基于DCQAM(双载波QAM)调制技术的CDTB-T系统方案;清华大学提出的基于TDS-OFDM(时域同步OFDM)调制的DMB-T系统方案。对数字电视地面广播而言,系统应保证数字电视接收与现有模拟电视接收一样方便可靠;系统的数据传输容量应满足不断增长的多种业务需求;系统应支持便携接收和移动接收;系统应方便频谱分配并支持差转广播甚至同频广播(单频网);系统应允许多种成本价格的接收机实现,采用分级调制,满足不同需求。相信我国未来的数字电视体系标准将是拥有我国自主知识产权、集众家所长的先进标准。
数字电视发射机通用技术条件及测试方法的标准尚未制订,目前国产数字电视发射机的主要性能指标与国外同类产品基本相当,某些指标限于测试手段,没有规定和测试,如带内信杂比、幅度矢量误差、等效噪声降低等。相邻频道肩部的互调失真,由于发射机中频预校正技术上的差距,需要作进一步努力,以期达到更优。
发射机规定适用的数字电视制式、调制方式、工作带宽、工作频道,输入码流(通常为MPEG-2TS流)的码率范围、输入接口形式,中频中心频率、电平及接口形式等。
近几年开始进行国内自行研制开发的各种数字电视地面广播传输方案的试验,并根据数字电视标准化专家委员会和测试组制订的测试方案,对各种报送方案进行全面测试。为制订我国的数字电视发射机标准,提供科学依据。
三?数字电视发射机功率放大器
数字电视广播对发射机的最基本要求是功率放大器应有足够高的功率增益;要求放大器具有高线性、宽动态范围,即数字调制信号在动态峰值范围内时,发射机仍有良好的线性;发射机应有足够高的频率精度和频率稳定度、低的相位噪声,以保证被传输信号具有尽可能低的误码率和信杂比。数字电视发射机的额定输出功率按平均功率规定。要求数字电视发射机的末级功放应能在平均功率比峰值功率低得多的情况下高效率应用。UHF固态功放所用的功放管目前主要是双极型管。LDMOS器件和碳化硅功放管是近年推出的新型器件,在线性、增益和输出能力上都优于双极型管。固态功放的优势在于器件的寿命长,以及多管多重合成方式所特有的可靠冗余度,使发射机的可靠性和可维护性大大提高。其缺点是器件的价格较贵,线性较差,且效率较低。通常采用AB类工作以提高效率和输出能力,因此必须采用性能优良的中频预校正电路。目前全固态数字电视发射机的最大输出平均功率达5kW。
衡量数字电视发射机功率放大器技术性能的主要技术参数包括:
(1)输出平均功率及输出功率变化值;
(2)频谱特性。包括有效带宽内的带内波动;频道肩部(如±4.3MHz)的互调失真(频肩);邻频道抑制(如±8MHz);二次谐波。
发射机用作数字电视广播时,技术重点都在研制开发适合数字电视发射机的中频预校正电路,以改善AB类放大器的线性、提高放大器的效率,这对全固态数字电视发射机尤其显得重要。前馈校正技术、数字自适应校正技术和改进的折线式非实时预校正技术是目前国外数字电视发射机采用的主要方式。超大功率合成技术的采用,使发射机整机的输出功率等级大幅度提高,冗余技术的采用,提高了发射机的可靠性。国产数字电视发射机的研制重点将是吸收国外先进技术,开发新一代的适合全固态数字电视发射机的中频非线性预校正电路,如全数字实时预校正,使国产数字电视发射机技术迈上新台阶。
四?激 励 器
数字电视发射机的激励器的主要功能是进行信道编码、调制和上变频,目的是增强抗干扰能力,保证数字电视信号能正确地传输和接收。MPEG传输码流(MPEG-TS)信号输入到激励器后,由激励器的信道编码与调制单元输出为标准的模拟中频信号,然后经变频器上变频至所需频道的模拟RF射频信号,输出的RF射频信号再经数字电视发射机的射频放大器放大后发射出去。激励器主要有以下几个部分组成: