一?概　　述

數(shù)字電視廣播技術(shù)是最近十幾年發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)。目前已經(jīng)成為包括我國(guó)在內(nèi)的全球信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。這一技術(shù)的發(fā)展,引發(fā)了廣播電視業(yè)界的一場(chǎng)技術(shù)革命。廣播電視從黑白電視、彩色電視時(shí)代,正進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代。經(jīng)過近十幾年的努力,數(shù)字電視地面廣播所必需的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù),也有了飛速的發(fā)展。在已經(jīng)制定并頒布數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家,數(shù)字電視發(fā)射機(jī)以及相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備、測(cè)試信號(hào)源等都已經(jīng)有了比較成熟的技術(shù)和產(chǎn)品。歐、美等主要的發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家都已經(jīng)為數(shù)字電視地面廣播推出了體現(xiàn)各自最新技術(shù)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)。與模擬電視發(fā)射機(jī)不同,用做地面數(shù)字電視廣播的發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)不是通常的視頻和音頻節(jié)目信號(hào),而是將音頻、視頻信號(hào)按MPEG2標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過壓縮、編碼,并與其他數(shù)據(jù)信息復(fù)用打包后的傳輸碼流(TS流)。輸入的TS流,經(jīng)過信道編碼與調(diào)制單元,形成符合一定制式標(biāo)準(zhǔn)的模擬中頻信號(hào),然后上變頻至發(fā)射頻道,經(jīng)射頻放大后發(fā)送。

二?數(shù)字電視發(fā)射機(jī)標(biāo)準(zhǔn)

不同的數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn),最主要的區(qū)別是在傳輸信道采用了不同的信道編碼與調(diào)制技術(shù)。國(guó)際上目前已經(jīng)形成三種主要的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn),即美國(guó)ATSC標(biāo)準(zhǔn)、歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)和日本的ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)。ATSC標(biāo)準(zhǔn)采用單載波8VSB編碼調(diào)制技術(shù);DVB-T和IS-DB-T都采用多載波COFDM調(diào)制技術(shù)。這三種標(biāo)準(zhǔn)的視頻信源編碼和復(fù)用均采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)相兼容的編碼方案,音頻信源編碼則有所區(qū)別。美國(guó)ATSC標(biāo)準(zhǔn)采用dolbyAC-3標(biāo)準(zhǔn),DVB-T采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn),日本的ISDB-T采用AAC音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。

符合我國(guó)未來(lái)數(shù)字電視制式的信道編碼與調(diào)制器是國(guó)產(chǎn)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的核心技術(shù)所在,也是數(shù)字電視技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要內(nèi)容之一。我國(guó)的數(shù)字電視體系標(biāo)準(zhǔn)特別是地面廣播標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作正在有序地進(jìn)行。目前已經(jīng)提出了四種傳輸方案。即國(guó)家HDTV總體組(TEEG)提出的基于單載波OQAM(偏移QAM)調(diào)制技術(shù)的ADTB-T系統(tǒng)方案和基于多載波OFDM調(diào)制技術(shù)的DTTB/OFDM系統(tǒng)方案;廣播科學(xué)研究院提出的基于DCQAM(雙載波QAM)調(diào)制技術(shù)的CDTB-T系統(tǒng)方案;清華大學(xué)提出的基于TDS-OFDM(時(shí)域同步OFDM)調(diào)制的DMB-T系統(tǒng)方案。對(duì)數(shù)字電視地面廣播而言,系統(tǒng)應(yīng)保證數(shù)字電視接收與現(xiàn)有模擬電視接收一樣方便可靠;系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸容量應(yīng)滿足不斷增長(zhǎng)的多種業(yè)務(wù)需求;系統(tǒng)應(yīng)支持便攜接收和移動(dòng)接收;系統(tǒng)應(yīng)方便頻譜分配并支持差轉(zhuǎn)廣播甚至同頻廣播(單頻網(wǎng));系統(tǒng)應(yīng)允許多種成本價(jià)格的接收機(jī)實(shí)現(xiàn),采用分級(jí)調(diào)制,滿足不同需求。相信我國(guó)未來(lái)的數(shù)字電視體系標(biāo)準(zhǔn)將是擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、集眾家所長(zhǎng)的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)通用技術(shù)條件及測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)尚未制訂,目前國(guó)產(chǎn)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的主要性能指標(biāo)與國(guó)外同類產(chǎn)品基本相當(dāng),某些指標(biāo)限于測(cè)試手段,沒有規(guī)定和測(cè)試,如帶內(nèi)信雜比、幅度矢量誤差、等效噪聲降低等。相鄰頻道肩部的互調(diào)失真,由于發(fā)射機(jī)中頻預(yù)校正技術(shù)上的差距,需要作進(jìn)一步努力,以期達(dá)到更優(yōu)。

發(fā)射機(jī)規(guī)定適用的數(shù)字電視制式、調(diào)制方式、工作帶寬、工作頻道,輸入碼流(通常為MPEG-2TS流)的碼率范圍、輸入接口形式,中頻中心頻率、電平及接口形式等。

近幾年開始進(jìn)行國(guó)內(nèi)自行研制開發(fā)的各種數(shù)字電視地面廣播傳輸方案的試驗(yàn),并根據(jù)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)化專家委員會(huì)和測(cè)試組制訂的測(cè)試方案,對(duì)各種報(bào)送方案進(jìn)行全面測(cè)試。為制訂我國(guó)的數(shù)字電視發(fā)射機(jī)標(biāo)準(zhǔn),提供科學(xué)依據(jù)。

三?數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功率放大器

數(shù)字電視廣播對(duì)發(fā)射機(jī)的最基本要求是功率放大器應(yīng)有足夠高的功率增益;要求放大器具有高線性、寬動(dòng)態(tài)范圍,即數(shù)字調(diào)制信號(hào)在動(dòng)態(tài)峰值范圍內(nèi)時(shí),發(fā)射機(jī)仍有良好的線性;發(fā)射機(jī)應(yīng)有足夠高的頻率精度和頻率穩(wěn)定度、低的相位噪聲,以保證被傳輸信號(hào)具有盡可能低的誤碼率和信雜比。數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的額定輸出功率按平均功率規(guī)定。要求數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的末級(jí)功放應(yīng)能在平均功率比峰值功率低得多的情況下高效率應(yīng)用。UHF固態(tài)功放所用的功放管目前主要是雙極型管。LDMOS器件和碳化硅功放管是近年推出的新型器件,在線性、增益和輸出能力上都優(yōu)于雙極型管。固態(tài)功放的優(yōu)勢(shì)在于器件的壽命長(zhǎng),以及多管多重合成方式所特有的可靠冗余度,使發(fā)射機(jī)的可靠性和可維護(hù)性大大提高。其缺點(diǎn)是器件的價(jià)格較貴,線性較差,且效率較低。通常采用AB類工作以提高效率和輸出能力,因此必須采用性能優(yōu)良的中頻預(yù)校正電路。目前全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的最大輸出平均功率達(dá)5kW。

衡量數(shù)字電視發(fā)射機(jī)功率放大器技術(shù)性能的主要技術(shù)參數(shù)包括:

(1)輸出平均功率及輸出功率變化值;

(2)頻譜特性。包括有效帶寬內(nèi)的帶內(nèi)波動(dòng);頻道肩部(如±4.3MHz)的互調(diào)失真(頻肩);鄰頻道抑制(如±8MHz);二次諧波。

發(fā)射機(jī)用作數(shù)字電視廣播時(shí),技術(shù)重點(diǎn)都在研制開發(fā)適合數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的中頻預(yù)校正電路,以改善AB類放大器的線性、提高放大器的效率,這對(duì)全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)尤其顯得重要。前饋校正技術(shù)、數(shù)字自適應(yīng)校正技術(shù)和改進(jìn)的折線式非實(shí)時(shí)預(yù)校正技術(shù)是目前國(guó)外數(shù)字電視發(fā)射機(jī)采用的主要方式。超大功率合成技術(shù)的采用,使發(fā)射機(jī)整機(jī)的輸出功率等級(jí)大幅度提高,冗余技術(shù)的采用,提高了發(fā)射機(jī)的可靠性。國(guó)產(chǎn)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的研制重點(diǎn)將是吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),開發(fā)新一代的適合全固態(tài)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的中頻非線性預(yù)校正電路,如全數(shù)字實(shí)時(shí)預(yù)校正,使國(guó)產(chǎn)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)技術(shù)邁上新臺(tái)階。

四?激　勵(lì)　器

數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器的主要功能是進(jìn)行信道編碼、調(diào)制和上變頻,目的是增強(qiáng)抗干擾能力,保證數(shù)字電視信號(hào)能正確地傳輸和接收。MPEG傳輸碼流(MPEG-TS)信號(hào)輸入到激勵(lì)器后,由激勵(lì)器的信道編碼與調(diào)制單元輸出為標(biāo)準(zhǔn)的模擬中頻信號(hào),然后經(jīng)變頻器上變頻至所需頻道的模擬RF射頻信號(hào),輸出的RF射頻信號(hào)再經(jīng)數(shù)字電視發(fā)射機(jī)的射頻放大器放大后發(fā)射出去。激勵(lì)器主要有以下幾個(gè)部分組成: