08数字电视发射机Word格式.docx

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采用的主要标准是与源编码和复接相匹配的，即前面用什么制式，这里也用什么制式。

这部分功能是在接收终端完成的。

　　2、数字发射机和模拟发射机的不同

　　数字发射机和模拟发射机的不同之处有以下几点：

（1）调制方式不同：

模拟电视发射机中视频信号采用残留边带调幅方式，伴音信号采用调频方式。

数字电视发射机中信道调制采用数字QPSK、16QAM、64QAM等方式。

（2）载波数量不同：

模拟电视发射机中只需传输三个载波，即视频载波、色度副载波和伴音载波。

数字电视发射机中有的需要传输多载波，如2K、8K（DVB-T）、4K（DMB-T）等（不同制式、不同类级、不同清晰度要求不同）。

　　（3）输出功率定义不同：

模拟电视发射机的标称输出功率为同步顶功率Psyn。

数字电视发射机的标称输出功率为平均功率PRMS 

。

　　（4）峰值平均功率比（PAPR）不同：

模拟电视发射机送黑场信号时同步顶功率Psyn/平均功率PRMS为1.68倍（2.25dB）；

当视频载波送0dB，伴音载波送-10dB，色度副载波送-16dB（相对于同步顶功率）（这是模拟正常播出状况）时峰值功率为PRMS的2.2倍（3.4dB）。

数字电视发射时峰值平均功率比（PAPR）远高于模拟电视发射的值，测试数据表明DVB-T的峰值平均功率比（PAPR）约为9.5dB。

　　（5）非线性失真的产物和度量的指标不同：

模拟电视发射机用DG、DP、低频非线性、IMD来度量。

数字电视发射机用互调（IMD）和肩距（Shoulder 

Distance）来度量。

　　（6）非所需辐射不同：

模拟电视发射机带外非所需辐射为离散谱，分相邻频道和非相邻频道。

数字电视发射机带外非所需辐射为近似连续谱以及谐波。

3、数字电视发射机与模拟电视发射机主要组成部分的区别

（1）、激励器

数字发射机和模拟发射机的最大不同之处在于激励器部分。

表1 

是模拟电视发射机激励器与数字电视发射机激励器的比较。

模拟电视发射机激励器与数字电视发射机激励器的比较

为实现数字化传输，数字电视发射机激励器中必须包含信道编码器和信道调制器，而且根据采用制式的不同要选用不同的信道编码器和调制器，这是制数字电视发射机的核心技术之一。

不同制式的数字电视发射机有不同制式的激励器。

（2）、功率放大器

　　功率放大器决定了发射机的功率输出能力，是发射机中成本最高的部分。

模拟电视发射机有分放式和合放式之分。

分放式指图像载波信号和伴音载波信号经不同的功率放大器分别放大，合放式指图像载波信号和伴音载波信号用同一个功率放大器放大。

而数字电视发射机不可能采用分放式，因为数字音视频信号总是复合在一起进行调制解调。

因此，要想使模拟电视发射机的功率放大器直接用于数字电视发射机，就必须采用合放式。

分放式的功率放大器要经过改造才能用于数字电视发射机。

如果图像载波功率放大器和伴音载波功率放大器采用的是完全相同的功放模块，则需要将功率放大器的输入功率分配器和输出功率合成器加以改造，将所有功放模块都组合到一起。

如果所用模块不一样，改造就比较困难。

一种简单的办法就是将伴音载波功率放大器废弃不用，只用图像载波功率放大器。

　　数字电视发射机对功率放大器的线性要求比模拟电视发射机的高得多，除了预校正电路（含在激励器中）要提高性能之外，功率放大器的输出功率要适当下降。

　　由于数字电视发射信号的峰均比远高于模拟发射信号的峰均比，为了保证满足非线性失真指标，只采取功率回退的办法技术上不可取，对发射机的性价比也不利。

研究数字电视发射技术就要研究非线性预校正技术，这是研制数字电视发射机的又一核心技术。

　　HPA是系统中主要的非线性器件，其效率和线性度是一对矛盾。

通常为了保证高效率，功放会表现出较强的非线性。

这种非线性将会造成信号的畸变，使信号的输出频谱发生变化，产生带内、外干扰。

为补偿功放的非线性对数字电视信号的影响，一方面可以采取功放的线性化技术，另一方面也考虑降低信号的PAPR技术。

除了数字基带预失真技术以外还可以采用中频的非线性预校正技术，在数字电视激励器中采用分段非线性预校正技术，进一步改善了整机的性能。

为了保证发射机的性能还要进行幅度、相位和时延的线性校正。

不同制式的发射机，校正电路是不相同的。

这部分电路包含在激励器中。

（3）RF输出单元

　　RF输出单元主要指输出滤波器。

它决定发射机的无用发射性能。

模拟电视发射机的主要能量集中在视频载波、伴音载波和色度副载波这些离散频率点上，无用发射也主要集中在这三个频率的组合处。

当采用声表面波滤波器作残留边带滤波器时，色度和亮度调制信号在带外的无用发射总能满足国家标准的要求。

对离散型的无用发射，可采用多个陷波腔来滤除。

但这种陷波器式的滤波器完全不能用于数字电视发射机，因为数字电视发射机的带外无用发射是连续的，必须采用带通滤波器。

（4）监控部分

　　发射机监控系统是发射机长期稳定工作的保证。

它包括对发射机各部分工作状态和信号流程以至于主要性能指标的测量，对开关机和主要故障处理的控制，对输出功率电平的自动控制等。

监控系统由传感器、接口电路、微处理器和PC机及相关软件构成。

现在已实现三遥（遥测、遥控和遥讯）。

当模拟电视发射机过渡到数字电视发射机时，监控系统要作相应改变。

激励器部分的监控随着激励器的更换而全部改变。

整机的监控软件要更新。

数字电视系统大量采用单频网，网络管理就尤显重要，这部分功能也要在监控部分实现。

二、数字电视发射机的机型

我国国家标准委于2006年8月18日，批准标准号为GB20600-2006的《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》地面数字电视标准。

该标准于2007年08月01日正式实施。

GB20600-2006采用时域同步的正交频分复用（TDS-OFDM）多载波和单载波系统。

　　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、信噪比。

数字电视发射机的额定输出功率指的是发射机的平均功率。

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。

发射机的末级功放通常是AB类线性放大器。

AB类放大器的效率较高，但线性较差，需要采用中频预校正措施，来补偿末级功率放大器的非线性。

按照发射机末级功率放大器使用的器件来分，数字电视发射机的机型，目前主要有感应输出管（IOT）的发射机、四极管包括双向四极管（DIACRODE）的单电子管发射机以及全固态发射机。

这三种机型都工作于分米波段（UHF）。

I.O.T功放的最大优点是效率高、线性较好，能在较宽的线性动态范围而平均功率较低的信号情况下高效率工作；

非线性校正容易实现。

单个I.O.T功放柜的输出平均功率约为20kW，若采用多个功放柜功率合成，则可提供90~200kW的数字平均功率。

I.O.T发射机是目前大功率数字电视发射机的首选机型。

基于TH382和TH563结构改进的DIACRODE（TH610及TH680），其模拟合放式运用的输出功率分别为10kW和60kW；

数字运用时，平均功率达到4kW和20kW，预期寿命为2~3万小时。

四极管功放（如TH382）及DIACRODE（双向四极管）功放的特点是线性好，效率高，AB类工作时，有足够宽的线性范围和较高的效率。

采用功率合成技术的DIACRODE发射机，其数字输出功率已达到100kW。

　　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。

　　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。

速调管发射机由于速调管的线性较差，线性动态范围小，在数字应用时，效率太低，一般不推荐作为数字电视发射机使用。

三、 

衡量数字电视发射机技术性能的主要技术参数包括：

发射机输出功率（平均功率）及输出功率变化值；

发射机射频频谱特性（SpectrumMask）：

包括有效带宽内的带内波动范围；

邻频道肩部（如±

4.3MHz）的互调失真；

邻频道抑制（如±

8MHz）；

二次谐波。

COFDM传输模式需要测试RS解码前在规定误码率、调制模式下的等效噪声降低分贝数。

相位噪声容限和频率稳定度（带GPS或不带GPS）也是数字电视发射机的重要技术指标。

发射机还应规定适用的数字电视制式、调制方式、工作带宽、工作频道，说明输入码流（通常为MPEG-2TS流）的码率范围、输入接口形式，中频中心频率、中频电平及接口形式等。

四、OFDM系统对电视发射机的要求

由于OFDM多载波系的峰平比高，对电视发射机线性度提出了非常高的要求。

数字电视广播发射机的技术难点之一就是研制开发适合数字电视发射机中大功率放大器的预校正系统，改善大功率放大器的线性度、提高放大器的工作效率。

对发射机中功率放大器进行线性化可采用不同的技术。

预失真是补偿放大器非线性失真最好的方法之一。

使用这种技术，在功率放大器输入端采用反失真来抵消功率放大器的非线性失真。

如果设计这种反失真特性随放大器的工作点（输出功率）变化而变化，那么调节这种失真就可以补偿由温度、电源电压、管子老化等引起工作点变化造成系统性能的下降。

预失真技术包括射频预失真、中频预失真和基带预失真三种方法。

射频预失真技术具有容易实现、成本低等优点，其缺点是使用射频非线性有源器件，难于调节和控制，不能做到较快的自适应。

中频预失真器通过调整预失真器的系数,可以补偿由于功率放大器的三次互调引起的非线性失真。

但这种方法采用模拟电路来实现线性化，对非线性失真的改善度有限。

基带预失真器的位置在基带，信号变换过程全部都是在数字域中进行的，它可以由数字信号处理器DSP和自适应预失真的算法来实现。

基带预失真线性化技术不涉及复杂的射频信号处理，只对基带信号进行处理，而且很容易做到自适应，便于采用现代的数字信号处理技术来实现，因此，它是一种较好的线性化方法。

四、功率放大器

功率放大器是数字电视发射机中的重要组成部分。

通常情况下，数字电视发射机中的信号经ＣＯＦＤＭ方式调制后输出中频模拟信号，通过上变频送入放大部分。

在OFDM系统中，每个载波之间的频率间隔非常近，所以交调信号很容易落在频带内，引起交调失真。

数字电视的发射机较传统类型，在线性度、稳定性等方面有着更高的要求。

对发射机中的功率放大器要求必须工作在较高的线性状态下，增益稳定。

发射系统的放大部分分为激励和主放大电路。

其中激励部分为宽带功率放大器，为确保地面数字电视传输的正常稳定，需要具有良好的稳定性和可靠性，其工作频段在４７０ＭＨｚ～８６０ＭＨｚ，工作状态为ＡＢ类；

要求增益大于１０ｄＢ，交调抑制小于－３５ｄＢ，噪声功率密度大于１３０ｄＢｃ／Ｈｚ。

放大器模块采用ＬＤＭＯＳＦＥＴ，具有以下显著优点：

·

可以在高驻波比（ＶＳＷＲ＝１０：

１）情况下工作；

增益高（典型值１３ｄＢ）；

饱和曲线平滑，有利于模拟和数字电视射频信号放大；

可以承受大的过驱动功率，特别适用于ＤＶＢ－Ｔ中ＣＯＦＤＭ调制的多载波信号；

平衡放大器与单管放大器特性比较，在长期稳定性、输入输出反射、噪声特性元件离散性及对放大电路影响等方面表现出好的性能。

五、 

新一代数字电视发射机的主要特点

1、数字自适应预校正技术（DAP或RTAC）

由于HPA的非线性，产生互调失真（1MD），产生邻频干扰、带内干扰现象．为了扩展HPA的线性，采用预失真技术，其原理都是在调制器和高功放间插入一个非线性的器件作为预失真器件（PD），使得预失真器和高功放作为一个整体来看，其增益特性为线性。

预失真可以分为两种即：

数字预失真和模拟预失真。

模拟预失真技术主要是采用人工调整的中频预失真电路，预失真电路需要定期的调整。

考虑到未来发射机的固态化趋势及数字电视信号对于高功放非线性的敏感性，都需要采用实时的预失真技术。

OFDM信号是经过IFFT处理后得到的，IFFT变换的点数愈多，时域波形愈近似正态分布，其峰平比就越高。

这对电视发射机线性度提出了非常高的要求。

数字自适应预校正技术已经在美国和欧洲的制造商生产的数字电视发射机上应用。

欧洲的THALES公司（前身THOMCAST,汤姆逊旗下子公司）称之为数字自适应预校正（DigitalAuto-Adaptivepre-correction简称DAP）；

美国的哈里斯（HARRIS）公司称之为自动数字校正—实时适应校正（EnterAutomaticDigitalCorrection—RealTimeAdaptiveCorrection简称RTAC）。

数字自适应于校正技术是指在不须人工干预的情况下在刚刚启动发射机的几分钟内将发射机的性能调到最佳状态，而且，这个系统还能够监测和自动校正来自于发射机的老化、温度和发射机自身失效等波动的调整，这样能够保证发射出去的信号始终处于高指标的状态，是维护变得非常简单。

2、功放中广泛应用大功率LDMOS晶体管

LDMOS（LateralDiffusedMetalOxideSemiconductor）即：

横向扩散金属氧化物半导体。

起初，LDMOS技术是为900MHz蜂窝电话技术开发的，蜂窝通信市场的不断增长保证了LDMOS晶体管的应用，也使得LDMOS的技术不断成熟，成本不断降低，今后它将取代双极型晶体管技术。

与双极型晶体管相比,LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可达14dB以上，而双极型晶体管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模块的增益可达60dB左右。

这表明对于相同的输出功率需要更少的器件，从而增大功放的可靠性。

LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；

它较能承受输入信号的过激励和适合发射数字信号，因为它有高的瞬时峰值功率。

LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波数字信号放大且失真较小。

LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。

这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。

LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。

这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB，而在有相同的输入电平的情况下，双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。

新型LDMOS晶体管的功率越来越大，对于发射机来说，每只晶体管的功率越大意味着单个功率放大器所用的晶体管数量越少，设备的成本也就越低。

最新的LDMOSFET是宽带的，能够覆盖整个UHF波段。

也就是说，一个功放模块在不需调整的情况下在UHF波段的任一频率下运行。

有的所谓“宽带”的功率放大器工作在整个UHF波段，需要两种甚至三种类型的放大器覆盖整个波段。

3、N+1系统

N+1是指用1部发射机给多部（N部）做备份。

这能可使得拥有多部发射机的台站更经济。

4、冷却系统采用风、液冷供选择的方式

为了满足对冷却系统的不同需求，发射机生产厂家开发了风冷和液冷系统，在客户购机订货时可供用户选择适合自己的冷却方式，改变了过去固态机中只有风冷的单一方式。

如THALES公司推出的VHFOPTIMUM和UHFULTIMATE系列发射机就已采用此种技术。

5、无线连接、GUI界面、故障自我诊断和远程遥控

在新设计的数字电视发射机中，功率放大器、电源和RF合成器省去电缆而采用插、拔的方式直接连接在一起。

这样使整机结构更加紧凑、维护更加方便。

微处理器的应用，能够监控发射机的状态和提供每个组件的有用信息。

LCD的应用提供了直观友好的图形用户接口（GUI）使得用户操作更加容易，用户可以很直观的察看设备的运行状态。

先进的故障自我诊断系统和DAP技术使得用户容易查找故障部位，加快设备的维护、维修进度。

远程遥控功能使得用户可通过因特网对设备进行监控。

六、国内外数字电视发射机产品简介

　　国内外的数字电视发射设备，各自具有特点与长处。

（1）上海明珠广播电视科技有限公司生产的1kW数字电视发射机的特点是，发射系统兼容性能好，既能播出高清电视节目，也能播出标准清晰度数字电视节目。

能够兼容采用不同标准的调制器，包括采用欧洲标准及目前国内试验制式的调制器。

用于不同的标准时，整个数字电视发射系统只需更换相应的调制器。

此外，发射系统能邻频工作，节约频率资源。

（2）法国爱比姆公司的DVB-T数字地面电视发射机，是单激励器双功放系列，发射机动率等级有5W、25W、50W、100W和200W，输出频率范围为470-860MHz。

这类发射机采用最新的COFDM编码调制技术及半导体固态LDMOS放大模块，具有数字式非线性幅度与相位预校正。

此外该公司生产的中小功率的转发器/增强器（支持同频转发模式），用于DVB-T主网中的电磁波阴影区域的覆盖，功率等级有1W、5W、10W和25W。

射频输入频率范围为470-860MHz及140-230MHz，射频输出频率范围为470-860MHz。

　　（3）北京吉兆电子公司生产的数字电视发射机（100W-5kW）的特点是，RF带宽可以选择为6、7或8MHz，适用于MFN和SFN，可选用DMB-T或DVB-T编码调制器，双激励自动切换，高线性LDMOS热插拔高增益功放模块，热插拔并联开关稳压电源，具有高的整机效率。

　　（4）鞍山市通用广播电视设备有限公司生产的1.5kW 

DVB-T电视发射机，采用意大利进口的原装DVB-T激励器，使用全新的前馈校正技术，能有效提高发射机的效率及线性指标。

功放模块全部采用LDMOS场效应管。

此外，该公司今年开发的最新产品是UHF宽带数字放大器，包括1W、5W、10W、50W、300W和1kW等不同的功率等级的系列化产品。

适用于DVB-C和DVB-T等多种数字信号的传输。

用户可以选择“宽带多路”或“多路合一”不同方式。

设备的带宽可达到200MHz。

　　（5）北京北广电子集团公司生产的数字电视发射机，可适用于DVB-C、DVB-T和DMB-T等不同的数字电视制式，工作带宽可选择为6、7或8MHz，适用于MFN和SFN地面电视广播，采用数字中频预校正技术。

　　（6）东芝公司的数字全固态电视发射机，输出功率为300W-5kW，可根据用户需要调整。

可兼容模拟与数字两种广播方式，易于模拟发射向数字发射的转换，可转换为ATSC、DVB-T、ISDB-T及中国标准。

发射机采用反馈型预校正方式的高性能自适应型非线性补偿技术，达到了高的性能与高的效率。

　　（7）Harris公司生产的Atlas 

DTV600L 

1.5-9kW系列全固态液冷DVB-T发射机，单机柜DVB-T信号的输出功率从1.5kW到3.4kW，三台机柜合成功率为4.7kW到9kW。

该系列发射机采用了具有高稳定性能的液冷LDMOS场效应功放模块，每个机柜最多可容纳8块并联的、并排垂直插入的功放模块，功放模块由恒定的驱动电源控制，实现恒定的射频功率输出。

供电电源集成在功放模块上，这样，可以确保功放模块的“热插拔”以及保证最大的RF输出功率与维护的简便性。

多机柜的发射机通过处于机柜顶部的宽带的功率合成器合成。

　　信号处理采用DTV600数字激励器，激励器采用宽带设计（VHF-UHF）和数字预校正技术。

Atlas 

DTV600L数字电视发射机预留了备份激励器的位置，其宽带设计支持N+1备份系统，冗余的控制系统确保设备安全可靠。

此外，该系列发射机，根据ETS330744标准，通过调整一个模块，一台PAL、SECAM或NTSC标准的模拟电视发射机（TVS-D660系列）可以转变为DTV-T发射机（DTV600系列）。

HARRIS和东芝都采用了末级为16只BLF861A或MRF372液态功放单元。

据了解其他R/S和NEC等著名品牌也都如此，似已成为新一代固态机型的共识。

七、国标地面数字电视发射系统

数字电视地面广播传输系统发送端完成从输入数据码流到地面电视信道传输信号的转换。

首先对外部输入的MPEG-2TS包（188字节）码流进行扰码（随机化）和前向纠错编码（FEC），然后进行从比特流到符号流的星座映射，映射的符号流经过交织后形成基本数据块。

基本数据块与系统信息组合（复用）后，经过帧体数据处理形成帧体。

而帧体与相应的帧头（PN序列）复接为信号帧（组帧），经过基带后处理转换为基带输出信号。

该信号经正交上变频转换为射频信号（UHF和VHF频段范围内）。

发送端原理框图