數字電視發(fā)射機發(fā)展技術(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)析

本文針對全球掀起的數字電視無(wú)線(xiàn)發(fā)射熱潮，對數字電視發(fā)射機的發(fā)展技術(shù)特點(diǎn)趨勢進(jìn)行了較詳細地介紹和分析。論述了數字電視發(fā)射機中所使用的數字自適應預校正技術(shù)、LDMOS技術(shù)、N+1技術(shù)和發(fā)射機的冷卻技術(shù)等以及使用這些新技術(shù)的優(yōu)勢。

面對著(zhù)GPS跟蹤、無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、PDP(等離子)顯示和電視演播室技術(shù)的迅猛發(fā)展，數字電視發(fā)射技術(shù)顯得慢了一些。但是近幾年，受數字電視市場(chǎng)的推動(dòng)，英國、美國、西班牙、加拿大等國家數字電視業(yè)務(wù)的開(kāi)播和全球掀起的數字電視熱潮，電視發(fā)射技術(shù)方面也取得了較大進(jìn)步。

早期的數字電視發(fā)射機是用外接的COFDM或8-VSB激勵器簡(jiǎn)單取代模擬Vision/Sound激勵器，用射頻波段濾波器取代射頻輸出濾波器和Vision/Sound雙工器。但是近來(lái)，一些大的電視發(fā)射機制造商卻以全新的理念和技術(shù)來(lái)設計生產(chǎn)新一代數字電視發(fā)射機，縱觀(guān)主要有以下特點(diǎn)：

1、 數字自適應預校正技術(shù)(DAP或RTAC)

數字自適應預校正技術(shù)已經(jīng)在美國和歐洲的制造商生產(chǎn)的數字電視發(fā)射機上應用。歐洲的THALES公司(前身THOMCAST,湯姆遜旗下子公司)稱(chēng)之為數字自適應預校正(Digital Auto-Adaptive pre-correction簡(jiǎn)稱(chēng)DAP);美國的哈里斯(HARRIS)公司稱(chēng)之為自動(dòng)數字校正—實(shí)時(shí)適應校正(Enter Automatic Digital Correction—Real Time Adaptive Correction簡(jiǎn)稱(chēng)RTAC)。數字自適應于校正技術(shù)是指在不須人工干預的情況下在剛剛啟動(dòng)發(fā)射機的幾分鐘內將發(fā)射機的性能調到最佳狀態(tài)，而且，這個(gè)系統還能夠監測和自動(dòng)校正來(lái)自于發(fā)射機的老化、溫度和發(fā)射機自身失效等波動(dòng)的調整，這樣能夠保證發(fā)射出去的信號始終處于高指標的狀態(tài)，是維護變得非常簡(jiǎn)單。

2、功放中廣泛應用大功率LDMOS晶體管

LDMOS(Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor)即：橫向擴散金屬氧化物半導體。起初，LDMOS技術(shù)是為900MHz蜂窩電話(huà)技術(shù)開(kāi)發(fā)的，蜂窩通信市場(chǎng)的不斷增長(cháng)保證了LDMOS晶體管的應用，也使得LDMOS的技術(shù)不斷成熟，成本不斷降低，因此今后在多數情況下它將取代雙極型晶體管技術(shù)。

與雙極型晶體管相比,LDMOS管的增益更高，LDMOS管的增益可達14dB以上，而雙極型晶體管在5~6dB,采用LDMOS管的PA模塊的增益可達60dB左右。這表明對于相同的輸出功率需要更少的器件，從而增大功放的可靠性。 LDMOS能經(jīng)受住高于雙極型晶體管3倍的駐波比，能在較高的反射功率下運行而沒(méi)有破壞LDMOS設備;它較能承受輸入信號的過(guò)激勵和適合發(fā)射數字信號，因為它有高級的瞬時(shí)峰值功率。LDMOS增益曲線(xiàn)較平滑并且允許多載波數字信號放大且失真較小。LDMOS管有一個(gè)低且無(wú)變化的互調電平到飽和區，不像雙極型晶體管那樣互調電平高且隨著(zhù)功率電平的增加而變化。這種主要特性允許LDMOS晶體管執行高于雙極型晶體管二倍的功率，且線(xiàn)性較好。LDMOS晶體管具有較好的溫度特性溫度系數是負數，因此可以防止熱耗散的影響。這種溫度穩定性允許幅值變化只有0.1dB，而在有相同的輸入電平的情況下，雙極型晶體管幅值變化從0.5~0.6dB,且通常需要溫度補償電路。

具有更高功率的新型LDMOS晶體管，對于發(fā)射機工程師來(lái)說(shuō)，每只晶體管的功率越大意味著(zhù)單個(gè)功率放大器所用的晶體管數量越少，設備的成本也就越低。最新的LDMOS FET 能夠覆蓋整個(gè)UHF波段。也就是說(shuō)，一個(gè)功放模塊在不需調整的情況下在UHF波段的任一頻率下運行，這樣，電視臺較少的零備件。應當注意的是，并不是所有稱(chēng)之為“寬帶”的功率放大器工作在整個(gè)UHF波段，有些需要兩種甚至三種類(lèi)型的放大器覆蓋整個(gè)波段。原因是犧牲增益以滿(mǎn)足帶寬。較高的增益意味著(zhù)少量的晶體管和較低的成本，但是在降低帶寬的情況下，意味著(zhù)需要兩種或三種類(lèi)型的功率放大器覆蓋整個(gè)電視波段。

這些新型晶體管的使用允許制造更高功率的既可靠又經(jīng)濟發(fā)射機，僅在幾年前，在UHF波段超過(guò)20KW(數字機平均功率5KW)真空管幾乎占據統治地位，其次是含雙極型功放的固態(tài)機，很少應用LDMOS,但是隨著(zhù)LDMOS技術(shù)和工藝的不斷成熟和價(jià)格的不斷走低，以及雙極型晶體管所不可比擬的優(yōu)勢，有充分理由相信使用LDMOS固態(tài)器件的大功率發(fā)射機將成為主流。

3、N+1 系統使擁有多臺發(fā)射機的臺站更經(jīng)濟

N+1 是指用1部發(fā)射機給多部(N部)做備份。本來(lái)固態(tài)發(fā)射機是用像放大器、電源等較不穩定設備冗余累積起來(lái)的，模塊化的激勵器又一般采用雙激勵器自動(dòng)倒換的形式，設備運行的可靠性明顯提高。在通常情況下，也不用像電子管、速調管發(fā)射機那樣進(jìn)行備份。因為全固態(tài)的數字電視發(fā)射機所應用的積木化的功放和并行運行的電源等都足以實(shí)現N+1系統，而且大多支持熱插拔。其實(shí)，N+1 系統已在FM廣播發(fā)射機系統中應用多年，直到現在此技術(shù)才在電視發(fā)射機中應用，這能可使得擁有多部發(fā)射機的臺站更經(jīng)濟。

4、 冷卻系統采用風(fēng)、液冷供選擇的方式

為了滿(mǎn)足不同客戶(hù)對冷卻系統的需求，發(fā)射機生產(chǎn)廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)了風(fēng)冷和液冷系統，在客戶(hù)購機訂貨時(shí)可供用戶(hù)選擇適合自己的冷卻方式，改變了過(guò)去固態(tài)機中只有風(fēng)冷的單一方式。如THALES公司推出的VHF OPTIMUM 和UHF ULTIMATE系列發(fā)射機就已采用此種技術(shù)。依筆者觀(guān)點(diǎn)看液冷方式較適合國情，是因為：a)國內空氣質(zhì)量較差過(guò)濾材料中容易沉積灰塵，日常對風(fēng)冷系統的維護量大。b) 降低了發(fā)射機的運行噪聲。c) 凈化了發(fā)射機房的環(huán)境。d) 減少了對冷卻系統的維護量。冷卻液封閉循環(huán)，只需定期清洗系統中的濾網(wǎng)。e) 冷卻效率高。冷卻液無(wú)論是采用glycol(乙二醇)加水還是防凍液，其熱傳導效率都遠大于風(fēng)，冷卻系統的進(jìn)水溫度與出水溫度相差幾度左右，使發(fā)射機產(chǎn)生的熱量能被及時(shí)吸收釋放掉。

5、無(wú)線(xiàn)連接、GUI界面、故障自我診斷和遠程遙控

在新設計的數字電視發(fā)射機中，功率放大器、電源和RF合成器省去電纜而采用插、拔的方式直接連接在一起。這樣使整機結構更加緊湊、維護更加方便。微處理器的應用，能夠監控發(fā)射機的狀態(tài)和提供每個(gè)組件的有用信息。LCD的應用提供了直觀(guān)友好的圖形用戶(hù)接口(GUI)使得用戶(hù)操作更加容易，用戶(hù)可以很直觀(guān)的察看設備的運行狀態(tài)。先進(jìn)的故障自我診斷系統和DAP技術(shù)使得用戶(hù)容易查找故障部位，加快設備的維護、維修進(jìn)度。遠程遙控功能使得用戶(hù)可通過(guò)因特網(wǎng)對設備進(jìn)行監控。