一?概　　述

數字電視廣播技術是最近十幾年發展起來的高新技術。目前已經成為包括我國在內的全球信息產業的重要組成部分。這一技術的發展,引發了廣播電視業界的一場技術革命。廣播電視從黑白電視、彩色電視時代,正進入數字化時代。經過近十幾年的努力,數字電視地面廣播所必需的數字電視發射機技術,也有了飛速的發展。在已經制定并頒布數字電視標準的國家,數字電視發射機以及相應的測試設備、測試信號源等都已經有了比較成熟的技術和產品。歐、美等主要的發射機生產廠家都已經為數字電視地面廣播推出了體現各自最新技術的數字電視發射機。與模擬電視發射機不同,用做地面數字電視廣播的發射機的輸入信號不是通常的視頻和音頻節目信號,而是將音頻、視頻信號按MPEG2標準,經過壓縮、編碼,并與其他數據信息復用打包后的傳輸碼流(TS流)。輸入的TS流,經過信道編碼與調制單元,形成符合一定制式標準的模擬中頻信號,然后上變頻至發射頻道,經射頻放大后發送。

二?數字電視發射機標準

不同的數字電視地面廣播標準,最主要的區別是在傳輸信道采用了不同的信道編碼與調制技術。國際上目前已經形成三種主要的數字電視標準,即美國ATSC標準、歐洲DVB-T標準和日本的ISDB-T標準。ATSC標準采用單載波8VSB編碼調制技術;DVB-T和IS-DB-T都采用多載波COFDM調制技術。這三種標準的視頻信源編碼和復用均采用MPEG-2標準相兼容的編碼方案,音頻信源編碼則有所區別。美國ATSC標準采用dolbyAC-3標準,DVB-T采用MPEG-2標準,日本的ISDB-T采用AAC音頻編碼標準。

符合我國未來數字電視制式的信道編碼與調制器是國產數字電視發射機的核心技術所在,也是數字電視技術產業化的重要內容之一。我國的數字電視體系標準特別是地面廣播標準的制訂工作正在有序地進行。目前已經提出了四種傳輸方案。即國家HDTV總體組(TEEG)提出的基于單載波OQAM(偏移QAM)調制技術的ADTB-T系統方案和基于多載波OFDM調制技術的DTTB/OFDM系統方案;廣播科學研究院提出的基于DCQAM(雙載波QAM)調制技術的CDTB-T系統方案;清華大學提出的基于TDS-OFDM(時域同步OFDM)調制的DMB-T系統方案。對數字電視地面廣播而言,系統應保證數字電視接收與現有模擬電視接收一樣方便可靠;系統的數據傳輸容量應滿足不斷增長的多種業務需求;系統應支持便攜接收和移動接收;系統應方便頻譜分配并支持差轉廣播甚至同頻廣播(單頻網);系統應允許多種成本價格的接收機實現,采用分級調制,滿足不同需求。相信我國未來的數字電視體系標準將是擁有我國自主知識產權、集眾家所長的先進標準。

數字電視發射機通用技術條件及測試方法的標準尚未制訂,目前國產數字電視發射機的主要性能指標與國外同類產品基本相當,某些指標限于測試手段,沒有規定和測試,如帶內信雜比、幅度矢量誤差、等效噪聲降低等。相鄰頻道肩部的互調失真,由于發射機中頻預校正技術上的差距,需要作進一步努力,以期達到更優。

發射機規定適用的數字電視制式、調制方式、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。

近幾年開始進行國內自行研制開發的各種數字電視地面廣播傳輸方案的試驗,并根據數字電視標準化專家委員會和測試組制訂的測試方案,對各種報送方案進行全面測試。為制訂我國的數字電視發射機標準,提供科學依據。

三?數字電視發射機功率放大器

數字電視廣播對發射機的最基本要求是功率放大器應有足夠高的功率增益;要求放大器具有高線性、寬動態范圍,即數字調制信號在動態峰值范圍內時,發射機仍有良好的線性;發射機應有足夠高的頻率精度和頻率穩定度、低的相位噪聲,以保證被傳輸信號具有盡可能低的誤碼率和信雜比。數字電視發射機的額定輸出功率按平均功率規定。要求數字電視發射機的末級功放應能在平均功率比峰值功率低得多的情況下高效率應用。UHF固態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于雙極型管。固態功放的優勢在于器件的壽命長,以及多管多重合成方式所特有的可靠冗余度,使發射機的可靠性和可維護性大大提高。其缺點是器件的價格較貴,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良的中頻預校正電路。目前全固態數字電視發射機的最大輸出平均功率達5kW。

衡量數字電視發射機功率放大器技術性能的主要技術參數包括:

(1)輸出平均功率及輸出功率變化值;

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

發射機用作數字電視廣播時,技術重點都在研制開發適合數字電視發射機的中頻預校正電路,以改善AB類放大器的線性、提高放大器的效率,這對全固態數字電視發射機尤其顯得重要。前饋校正技術、數字自適應校正技術和改進的折線式非實時預校正技術是目前國外數字電視發射機采用的主要方式。超大功率合成技術的采用,使發射機整機的輸出功率等級大幅度提高,冗余技術的采用,提高了發射機的可靠性。國產數字電視發射機的研制重點將是吸收國外先進技術,開發新一代的適合全固態數字電視發射機的中頻非線性預校正電路,如全數字實時預校正,使國產數字電視發射機技術邁上新臺階。

四?激　勵　器

數字電視發射機的激勵器的主要功能是進行信道編碼、調制和上變頻,目的是增強抗干擾能力,保證數字電視信號能正確地傳輸和接收。MPEG傳輸碼流(MPEG-TS)信號輸入到激勵器后,由激勵器的信道編碼與調制單元輸出為標準的模擬中頻信號,然后經變頻器上變頻至所需頻道的模擬RF射頻信號,輸出的RF射頻信號再經數字電視發射機的射頻放大器放大后發射出去。激勵器主要有以下幾個部分組成: