浅谈数字电视发射机技术概况

浅谈数字电视发射机技术概况

吕永江

浅谈数字电视发射机技术概况吕永江（四平市广播电视技术中心台，吉林四平，136000）

数字电视广播技术（包括卫星广播、电缆广播及地面广播）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。

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。

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ISDB-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。

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。这就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采用AB类线性放大器。AB类放大器的效率高，但线性较差，需要有中频预校正措施改善放大器的线性。

数字电视发射机的机型，国外目前主要有采用感应输出管的I.O.T发射机、采用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发射机是目前高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。ACRODYNE等公司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。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，由于冗余技术的采用，同时也提高了发射机的可靠性。

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。对8VSB传输模式需要测试带内信杂比；对COFDM传输模式则需要测试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。

国产数字电视发射机的研制重点同样在于发射机的中频预校正。性能优良的中频非线性预校正电路将极大地改善采用AB类功放的发射机性能，提高发射机的效率。