电视发射机数字激励器的技术改造

电视发射机数字激励器的技术改造

王,瑞

山东省广播电视传输保障中心蒙山转播台273300

随着我国数字技术的普及。广播影视节目制作、播出以及卫星、有线传输、地面电视实现了字化，数字电视接收机得到了广泛应用。数字电视广播技术是近年来发展起来的高新技术。电视系统的全面数字化正在快速的发展，电视系统的全面数字化使节目制作、传输直到播出质量都得到了提高。为提高更高质量的电视业务，发展方向将是高清晰度电视和立体电视，随着数字信号处理技术的发展，传统信号的非线性和相位失真的累积和信噪比恶化的问题，可以将模拟信号转变为数字信号并进行数字信号的处理、存储、控制和传输来解决。由于对电视发射机激励器的数字化改造，能极大地提高图像伴音的广播质量，降低信号的噪声，能够大幅度地提高电视节目的清晰度，极大地提高了播出节目的质量；广播电视的发展趋势是数字化、网络化和信息化，对电视发射机激励器的数字化改造，对于从模拟电视发射机过渡到数字电视发射机将起到十分重要的作用。在各种高新技术飞速发展的今天。广播电视设备数字化已经普及。随着我国技术水平和基础工业水平的提高，积极推行数字电视国产化、播设备数字化将是发展趋势。以数字化设备全面替代已前的模拟处理电视发射系统，将极大地提高电视节目的播出质量和发射效率。

数字电视发射机与模拟电视发射机的技术区别关键在发射机的激励器方面，把电视发射机的激励器从传统模拟处理系统改造为数字处理方式，不仅为模拟电视发射过渡到数字电视发射打下基础，而且会使模拟电视发射机的技术指标得到提高。在电视发射机数字化改造后的激励器中，可以做到数字化设置输出频率及输出功率。操作简单，稳定性好。在数字激励器中安装了中央控制单元；中央控制单元由工控微机和控制板组成。工控微机操作可显示发射机和每个PA功率放大器模块及内部的实时工作状态。也可记录、显示故障信息，控制板通过传感器连续监测各个装置，显示工作状态，并管理发射机的所有动作。可通过RS-232 串行口和并行接口对发射机进行遥控遥测。中央控制单元提供以下信息和操作：1、发射机的工作状态；2、报警信息；3、测量数据；4、启动发射机；5、历史记录。提高了播出质量，极大的减轻了值班员的工作强度。

电视发射机传统的模拟激励器对信号处理的过程一般是先把电视中心送来的视频、音频模拟信号进行适当的处理，然后就分别调制在中频图像载频37MHz和伴音载频30.50MHz上，并输出额定电平的已调图像中频信号和已调伴音中频信号，之后已调图像中频信号再经过残余边带滤波处理及群时延校正、相位非线性校正、振幅非线性校正等多道各种繁杂的预校正，最后再将中频调制器所产生的中频已调波信号进行频率变换，并放大到一定功率以推动末级功率放大器送入发射系统。

在工作中经改造的数字激励器主要是将电视发射机中的视频和音频信号进行调制，转化成一定功率的射频RF信号的部份。数字激励器与传统的模拟激励器的区别是在处理信号的方式上，数字激励器首先是把模拟的视频、音频电视信号经数字处理后转换成数字正交基带信号，之后对数字正交基带信号进行均衡和线性预校正，然后转换成模拟基带信号，再送到调制器从而直接调制在所需要的射频载频点上并送至功率放大器单元进行放大而播出。激励器经过数字化技术改造后具有以下优点：1，便于自动化的集中控制；2，工作稳定，技术指标较高，3，操作简单，调试维护较方便。数字激励器有编码器、均衡器，调制器和合成器组成；这些模块通过一块母板相互连接，由一个开关电源供电；在数字激励器中同时也配置了技术先进的显示单元和微处理控制单元；激励器通过RS232接口与外部进行通讯联系，从而使电视发射机能够实现遥测遥控，方便了值班。

改造后的数字激励器固定在发射机架的上边部分，分为主用激励器和备用激励器。激励器的模块都垂直地插在激励器的机箱内，并配有激励器电源的主备激励器的风机小盒，为激励器进行散热。数字激励器的编码器模块输入一个模拟视频信号，由于视频信号是模拟的，所有在幅度取值和时间取值上是连续的，要使模拟视频信号数字化并实现时分多路复用。首先要在时间上对模拟视频信号进行离散化处理，实现了信号的抽样处理。抽样将模拟视频信号变成了时间上离散的脉冲信号，并进行离散化处理，才能最终用数码来表示。经过电视信号的量化处理。模拟视频信号经抽样、量化后，转换成数字编码脉冲，完成了电视信号的编码。这样数字激励器的编码器模块首先就完成了模拟电视信号数字化的三个步骤：抽样、量化、编码处理，把模拟视频信号变换成数字编码处理的数字信号；这个数字信号按照选定的制式处理后，经HILBERT变换，变成了二个正交视频基带Q信号与视频基带I信号。在这个过程中，信号的残余边带特性同时形成。模拟音频信号同时也经数字化，按相同制式进行处理，得到的数据在二个伴音副载波上进行频率调制，用一个数字信号，再变换成二个进行正交调制的伴音基带Q信号与伴音基带I信号。数字化的视频和音频基带信号送到预校正器。编码器支持不同的视、音频制式。编码器还包含一个微处理器，一个程序存储器，将激励器所有的微程序和软件存放在一个地方。在编码器的输入信号中，视频信号标称输入幅度既可以是0.7 VPP/75Ω，也可以是1VPP/75Ω，这可以通过微处理器在显示器上进行操作选择；视频输入信号最大可容许的输入幅度和标称输入幅度之差为50%，如果输入幅度太低了，视频信号可能检测不出来，或者不能获得优质数据。如果输入信号太大了，那么信号在A/D转换期间就会被限幅，信号中的成分会受损失。均衡器是由群时延均衡器和线性预校正器组成。校正是在数字化基带层次上进行的。在双通道模式，视频和音频信号在线性预校正器中分别校正。在单通道模式，数字视频和音频信号在线性预校正器前就被组合，数字信号再转换成模拟基带信号，然后再送到调制器。

数字电视发射机主要由激励器，放大器，输出滤波器和输出端的信号合成器组成。虽然，激励器输出的是顶级的无损伤的信号，但是，在经过电视发射机后续的部件以后，信号的质量被逐步劣化。放大器通常工作在高效率状态，这会引起信号的非线性失真。这就意味着，信号的瞬间增益和相位是振幅的函数。这样，信号频谱中就会产生寄生频率。发射机输出频道的限制，会引起输出幅频特性曲线边缘的线性相位失真，在模拟电视中，它会引起彩色变化和重影，在DVB-T数字电视发射机中，它会产生回波信号从而减低抗干扰的能力。因此必须要有ATV/DVB均衡器。在频道限制器中，信号相位利用群时延均衡器进行预加重，这样，在输出滤波器或在视/音双工器的波道限制过程中引起的失真得到了补偿，线性均衡器引入的预加重可校正放大器失真，二者作用的结果，使得发射机输出信号的质量得到了恢复。均衡器在信号的基带内工作，信号在时间域以数字I/Q标准进行传递。均衡功能通过FPGAS，自行执行例如用可编程的ICS.。在发射机设置时，要把适当的软件安装到芯片中去。均衡存储器一分为二，第一部分是均衡视频信号，合成信号或DVB-T信号和含有视频或DVB放大器倾斜曲率特性的信息，各种阀值被当作辅助量进行计算，内容包括瞬间信号幅度和I与Q信号之间的瞬间角度。第二部分包含的信息有，作为ATV-分离式音频放大器的斜率和在DVB-T情况下，需要计算各种辅助量和限制阀值。第二部分在单通道系统中不需要。输出缓冲器通过预加重的信号到D/A变换器。对于双通道要提供四个D/A变换通道，D/A变换通道的结构是相同的。每个通道含有一个isesaD/A变换器、一个平衡放大器、一个抗混肴滤波器、一个输出放大器和测量放大器。输出放大器把模拟形式的经预加重的复合信号送到安装在板后的SMP连接头上，在ATV/DVB调制器中进一步处理。在模块正面有四个测量复合信号的输出端，为每个D/A变换器的参考值能够被精密地设置，所以在所有的通道中具有准确的1V标称电平，达到标准信号要求。

综上所述，对电视发射机激励器的数字化技术改造之后，经过长时间的运行，激励器的各项技术指标运行稳定，播出节目的图像质量和声音质量得到明显地改善，而且，各种维护的费用同时也降低了很多，减小了故障停播率，具有显著的经济效益和社会效益。经过激励器的数字化技术改造后，激励器工作可靠、稳定、故障率低、效率高、寿命长、保障了安全优质播出，提高了我台的电视播出质量，为广大电视观众提供优质的服务。