數字廣播電視發射機應急改頻

丘源元

（粵東鴻圖嶂電視調頻轉播臺，廣東 梅州 514011）

關鍵字：DTMB;數字音頻廣播CDR;應急播出;應急改頻;控制單元

依照國務院《關于印發國家基本公共服務體系“十二五”規劃的通知》國發〔2012〕29 號和中央《關于加快構建現代公共文化服務體系的意見》中關于廣播電視基本公共服務均等化的要求.國家新聞出版廣電總局、財政部《關于實施中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程的通知》.從2014 年底，總局規劃的中央廣播電視節目無線數字覆蓋工程將分步驟全面實現地面電視的模擬轉數字.

1 項目總體

1.1 時間規劃

第一步：2015 年，利用全國無線廣播電視骨干發射臺基本實現12 套中央電視節目的無線數字化覆蓋，啟動3 套中央廣播節目的無線數字化覆蓋試點.

第二步：2015～2016 年，根據中央電視節目無線數字化覆蓋效果，繼續補充完善覆蓋建設，以進一步擴大覆蓋面、提高覆蓋質量，分年實施.

第三步：中央廣播電視節目無線數字化覆蓋轉換期間仍采取模數同播的方式，數字化完成后逐步關閉模擬信號（預計2020 年）.

1.2 標準體系

建設地面數字電視（簡稱“DTMB”）發射系統，在全國實現中央電視臺12 套節目無線數字全覆蓋.采用DTMB 標準體系，“節目內容統一集成，衛星傳輸加擾分發，地面清流無線覆蓋”的技術原則.12 套電視節目：CCTV-1 綜合、CCTV-2 財經、CCTV-4 中文國際、CCTV7-軍事農業、CCTV-9 紀錄片、CCTV-10科教、CCTV-11 戲劇、CCTV-12 社會與法、CCTV-13 新聞、CCTV-少兒、CCTV-15 音樂、CCTV-16News.

建設數字音頻廣播（簡稱“CDR”）發射系統，在地級以上城市實現中央人民廣播電臺3 套節目無線數字化覆蓋的目標.采用CDR 標準體系，“節目內容統一集成,衛星傳輸分發,地面模數同播”的技術原則.三套節目：中10-老年之聲、中12-娛樂廣播、中16-鄉村廣播.

1.3 覆蓋工程

央視節目全國無線數字覆蓋工程計劃將12 套央視節目進行AVS+標清編碼后復用加擾為2 個頻點，上傳到中星6A，各省發射臺使用AVS+專用衛星接收機進行解調解擾接收后，給到發射系統.其中一個頻點含8 套央視節目，以單頻網方式進行發射；另一個頻點含4 套央視節目，考慮到有效利用頻點帶寬，可加入多套節目后與央視節目一起以多頻網方式進行發射.

地面數字電視廣播系統包括前端系統、傳輸鏈路和地面覆蓋網絡3 部分.

1.3.1 前端系統

完成中央電視臺CCTV-1 綜合、CCTV-2 財經、CCTV-4 中文國際、CCTV-10 科教、CCTV-12 社會與法、CCTV-13 新聞、CCTV-14 少兒、CCTV-15 音樂等8 套節目，以及CCTV-7 軍事農業、CCTV-9 紀錄片、CCTV-11 戲曲、CCTV-news 等4 套節目，共12 套標清數字電視節目，分別進行編碼復用后，生成兩路傳送碼流見圖1，圖1 技術參數表1.

表1 技術參數

圖1 前端系統

1.3.2 傳輸鏈路

衛星傳輸鏈路為主用，地面傳輸鏈路作為備份，見圖2.

圖2 傳輸鏈路

1.3.3 地面覆蓋網絡

各臺站分別規劃2 個地面數字電視頻道、安裝兩套地面數字電視廣播發射系統，接收衛星傳輸信號后進行解擾解密，以單頻網或多頻網的形式，發射清流信號，供用戶免費接收.地面覆蓋網絡主要由發射系統、基于衛星傳輸的地面數字電視廣播單頻網組網發射系統、天饋線系統組成，臺站內衛星接收的傳送碼流與地面傳輸網絡送來的傳送碼流經過碼流切換器，切換后選出兩路傳送碼流，輸入地面數字電視廣播發射系統.地面數字電視廣播發射系統配置主備雙激勵器，并配套有假負載等附屬設備，見圖3、圖4.如需地面數字電視發射系統之間、或與臺內原有發射系統共用天饋線，需要增加或改造多工器.

圖3 地面覆蓋網絡1

圖4 地面覆蓋網絡2

廣東省中央節目無線覆蓋工程電視發射臺站在完成節目接收后，使用AVS+編/轉碼器將12套MPEG-2央視節目轉碼為AVS+格式，完成轉碼后，通過復用器將CCTV1/2/4/10/12/13/14/15 共8 套中央電視節目復用為一個節目流，將CCTV7/9/11/news 共4 套中央電視節目復用為一個節目流（與中星6A 節目源對應，頻點一包含8 套節目，頻點二包含4 套節目）.主路信源來自于中星6A 衛星接收機，備用信源來自中星6B 衛星接收機并經AVS+編/轉碼器轉碼、復用后的節目流，主備信號通過碼流切換開關進行檢測切換后給到發射系統.

2 項目實施

根據廣東省廣播電視局文件粵廣電技〔2022〕219 號關于印發廣東省700 兆赫頻率遷移項目“二十大”重要保障期安全播出事故應急處置方案的等相關工作部署，粵東鴻圖嶂電視調頻轉播臺于2022 年8 月上旬完成設備的收貨、安裝調試工作.本發射站點3 個電視發射頻道分別為DS-26、DS-44 和DS-45，其中DS-44、DS-45 為單頻網組網模式，通過傳輸網絡獲得解擾后的節目流，通過發射機激勵器模塊，對節目流的輸出速率、間隔等時序以及數據內容進行處理，并對SIP 包進行校驗.經過處理后的TS 包輸入到地面數字電視發射機進行地面同步發射.DS-44 頻道組建基于衛星傳輸的省域單頻網，DS-45 頻道與梅州市內的（梅縣電視發射臺、大埔電視轉播臺、豐順廣播電視發射臺、豐順潘田鎮廣播電視發射臺、蕉嶺電視發射臺、平遠電視轉播臺、五華電視發射臺、興寧電視發射臺）臺站組建基于衛星傳輸的區域單頻網.

2.1 存在的問題

700 兆赫頻率遷移完成后，發射臺面臨的問題：（1）新的地面數字電視發射機廠商為成都德芯數字科技股份有限公司，與原來的發射機廠商不同，因此在電源、功放和控制系統等各個方面的備件均不能通用；（2）由于時間關系發射臺面臨重要播出保障期，新的發射機無任何備件（已經采購未到貨）播出系統無任何備份；（3）舊的發射機如果需要進行改頻，必須把功放、輸出濾波器等器件從發射機拆下，由廠商調整測試后才可使用.時間周期長，不確定具體時間.

發射臺將上述情況向上級管理部門匯報、協商后，上級要求發射臺在現有設備的情況下實現重要播出保障期廣播電視信號“不間斷”.

2.2 應急改頻分析

發射機使用頻道不同.根據粵廣電技〔2020〕318 號文件《地面數字電視遷移頻率指配方案》中的方案要求，粵東鴻圖嶂臺具體使用地面數字電視頻道情況如表2 所示.DS-17 規劃為省高清數字電視使用，正在籌劃.

表2 粵東鴻圖嶂臺地面數字電視頻道

發射臺現有遷頻騰退出來的發射機6 部，其中1 kW 數字電視發射機4 部，生產廠商分別為高斯貝爾和同方吉兆；3 kW 數字電視發射機2 部均為同方吉兆，分別為風冷和液冷.現在根據以往日常使用情況，選擇同方吉兆的發射機進行應急改頻測試.

根據《發射機的使用說明書和電路原理》，對發射機進行應急改頻分析如下：（1）激勵器為頻道可調整，調整范圍在UHF 頻段；（2）發射機功率控制單元為前級推動，前置功放單元是UHF 全頻段還是定制頻道需要確認；（3）末級功放工作頻帶為定制頻道中心頻率±10 MHz，改頻后功放能否在所需要的頻道正常工作；（4）發射機輸出濾波器為定制頻道專用，應急改頻時可以去除不用；（5）發射機內部無源器件，分配器和合成器是否為寬帶UHF 頻段可用？

應急改頻實驗.根據應急改頻分析帶著這些問題，將應急改頻試驗分步驟進行：（1）發射機輸出經過定向耦合器后，接假負載.即將發射機輸出濾波器去除.詳細記錄發射機原播出頻道的整機工作電流、各個功放運行數據、工作頻譜等作參考數據；（2）調整發射機控制單元ALC 為手動控制，整機功率輸出調整為最?。? W）；（3）調整發射機激勵器（雙激勵器可以先關閉其中一個進行單激勵器測試），頻率為遷頻后所需頻道中心頻率；（4）調整發射機控制單元ALC 電平，緩慢增加電平；對比原頻道整機工作電流、各個功放電流、反射功率等運行數據，電流不得大于原播出頻道的數值；（5）測試發射機改頻后播出頻譜，對比各運行數據和播出功率等情況；（6）根據測試頻譜和運行數據，確認應急改頻試驗情況.

應急改頻工作.

（1）同方吉兆DS 26（3 kW）發射機改頻前后數據對比（接假負載）.

（2）同方吉兆機26 CH（618 MHz）改頻前數據如下：

①總監測單元數據——輸出功率為2 515 W，反射功率為11 W，駐波比是1.14；

②激勵器——激勵器A，B 前面板頻率為618 MHz，激勵器工作模式為手動，激勵器選擇為激勵器A，激勵器A 監控單元數據為：工作狀態為正常，Agc 電壓為2.39 V，小功放電流為1.20 A，輸出功率為7.3 dBm；

③放大控制單元——在功率設置中把Alc 電壓值設置為23 900.

（3）將同方吉兆機改頻為28 CH（634 MHz），放大控制單元功率設置的前提為發射機的功放電流及電控單元電流不超過改頻前發射機的相應數值，數據如下：

①總監測單元數據——輸出功率為2 293 W，反射功率為71 W，駐波比是1.12；

②激勵器——激勵器A，B 前面板頻率為634 MHz，激勵器工作模式為手動，激勵器選擇為激勵器A，激勵器A 監控單元數據為——工作狀態為正常，Agc 電壓為2.32 V，小功放電流為1.30 A，輸出功率為20.3 dBm；

③放大控制單元：在功率設置中把Alc 電壓值設置為23 600.

（4）功放數據與電控單元數據改頻前后對比見表2～表5.

表3 改頻前末級功放數據

表4 改頻后末級功放數據

表5 改頻前電控單元

表6 改頻后電控單元

改頻前頻譜測試儀數據見圖5，改頻后頻譜測試儀數據見圖6.

圖5 改頻前

圖6 改頻后

應急改頻后設備見圖7.

圖7 應急改頻后

2.3 改頻小結

經過應急改頻去除了原有的定向耦合器和濾波器（見圖7），同方吉兆3 kW 發射機在發射機的功放電流及電控單元電流不超過改頻前發射機的相應數值的情況下，可以在28 CH（634 MHz）頻率下播出.缺點為播出增益有所降低，有效功率有所降低.

（1）發射臺利用正常播出結束后的檢修時間，將改頻后的同方吉兆發射機降功率（功放電流為改頻前的功放電流的60%左右）試播.測試應急改頻后的數字電視發射機輸出到天饋線的運行情況、發射機播出信號接收情況、相鄰頻道是否相互干擾等情況.

（2）改頻后的同方吉兆發射機小功率（功放電流為改頻前的功放電流的60%左右）試播半個小時.期間各頻道改頻后的發射機功放電流、電控電源電流、功放溫度等無明顯變化，電源系統、功放、激勵器等元器件無告警情況，輸出功率穩定、發射功率正常、天饋線駐波正常.

（3）應急改頻后的數字電視發射機電視信號接收正常、接收節目圖像聲音清晰無卡頓、相鄰頻道沒有相互干擾.

3 結論

經過對同方吉兆發射機應急改頻分析試驗，可以確定在發射機的功放電流及電控單元電流不超過改頻前發射機的相應數值的情況下，可以在相同頻段內的其它頻道應急播出；缺點為播出增益低，有效輸出功率低（小于額定功率30%）.

發射臺在現有設備的情況下，可以實現廣播電視信號“不間斷”播出.以上結論同時在適用于DS-44、DS-45 應急改頻播出.本人主持并全程參與本次700 MHz 改頻項目工作，在廣東省廣播電視技術中心得于推廣.本項目獲得廣東省廣播電視技術中心2020 年度優秀項目二等獎.