用模拟电视传输发射设备传送数字电视

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
作者Email: lj21861@163.com 【摘要】本文介绍如何改造模拟电视传输发射设备用于传送数字电视,并提供一个改造实例,供同行参考。 【关键词】调频微波;电视发射机;QAM调制;机顶盒, 数字电视 随着数字电视技术的发展和电视节目数字传输的商业化,模拟电视逐步转向数字电视。能否改造现有设备用于传送数字电视,以提高电视节目传送质量和频带资源利用率,是一个值得我们探讨的课题。就福建省而言,现有电视微波站362座,微波线路七千多公里;大小电视发射台473座,电视发射机近八百台。这些设备若能改造利用,不仅能加快数字化进,还能节省大量投资。近期我们在这方面做了一些尝试,取得一些可行的经验,供同行参考。 1 模拟设备传输数字电视可行性分析: 数字与模拟电视信号的传输方法都是把调制信号变为中频,然后再搬到相应的工作频段上,接收时,做逆向变频得到中频,中频信号经解调器或数字解调机解调还原信号。可见,数字与模拟电视信号的传输原理是一样的,由于数字与模拟电视信号的调制方式不一样,传输设备也略有不同。但,我们只要对模拟电视传输发射设备做必要的改造,模拟设备也能传送数字电视信号。 模拟电视传输发射系统如图1所示,调频微波主要用于点对点的远距离电视信号传输,其代表机器有WSF8-06微波收发信机,该机中频为70MHz、带宽为18MHz。电视发射机用于点对面的传输覆盖,工作于米波段或分米波段,中频为37MHz、带宽为8MHz。该系统用来传数字信号时,必须去掉微波发信部分(图1左边)虚线内的设备,将数字调制器的中频直接连微波上变频器。图1右半边虚线内的设备用70 MHz转34.25MHz(电视发射机中频中心频率)变频器代替。 2 改造实例: 由于国家地面广播电视传输标准尚未出台, 传输标准只能选DVB-S或DVB-C。考虑到DVB-C接收机(机顶盒)频率范围与电视发射机一致,因此,我们选择DVB-C标准的64QAM调制方式,传输符号率定为6.125Mbaud。试验地点我们选海拔九百多米的白马山电视微波站,该站距离宁德市区20Km,发射覆盖范围除市区和山区外,还能覆盖部分海上鱼排养殖区。因此,选定该站具有一定代表性。 2.1传输与发射设备选择与改造: 为了便于试验,我们取本省11GHz数字微波信号做节目源,该数字微波采用单载波多路复用QPSK调制方式, 传4套电视和4套广播节目数字,传输符号率为17Mbaud。传输系统见(图2) 2.1.1传输与发射设备选择 图2左边设备安装在宁德电视台机房,QPSK解调器型号为:CHINC1 10KD01; QAM调制器型号为:CHINC 10K502;微波发信机型号为: WSF8-06。图2右边设备安装在白马山微波站机房, 8GHZ/34.25MHZ变频器和34.25MHz中频AGC信号放大器是定做的;电视发射机型号为: GSZ-3/5型7频道;机顶盒型号为:DBC2100B。 2.1.2 微波设备改造: (1) QAM信号通过 WSF8-06微波发信机的限幅中放会产生畸变,因此,必须去掉限幅中放, QAM调制器中频输出直接与微波发信机的功率中放联接。 (2) WSF8-06微波机本振源采用介质振荡,虽说频率稳定度和数字机同一数量级,但数字微波对本振源的相位噪声有严格的要求,该噪声是逐站迭加,特别对于长距离,多站接力的微波电路,这一指标不容忽视。因此,需将普通介质振荡器改成锁相环介质振荡器。 (3)电视发射机的输入中频为34.25MHz,而微波收信机的输出中频为70MHz,从信号传输质量和设备可靠性考虑,我们另外定做了由 8GHz变为34.25MHz的下变频器和AGC放大电路组成的接收部件代替WSF8-06微波收信机(见图3)。 图3中下变频器增益为15dB,AGC电路增益为(30-50)dB,阻抗为50Ω,功率模块BGX885增益为17dB,最大输出电平60 dBmV㏒,输出电平10dB可调。AGC电路保证微波输出电平不受传输衰弱影响。 2.1.3电视发射机改造: 考虑到数字电视信号功率平均分布整个频道内,发射机的末级功放的平均功率比峰值功率低得多,为了提高发射功率,对北广7频道50W电子管电视发射机进行固态化改造,即用增益为20dB的300W固态功放模块替代发射机的电子管功放。该功放板采用飞利浦BLF278功率场效应对管组成甲类放大电路,每管静态工作电流为2A,最大输出功率达300瓦。开关电源输出DC50V(10A)带过流过压保护。具体做法如下: (1)打开电子管电视发射机后门,将300W功放模块散热风扇和开关电源固定在合适的位置。 (2) 发射机改装后,原机电控系统不能用,信号线也须改接,因此,必须重新布线。发射机的信号线接法比较容易,只要将发射单元输出接300W功放模块输入,功放模块输出接电视发射机定向耦合器即可。改装后电视发射机仅需单相供电,原机的三相稳压电源可不用。电视发射机的发射单元供电为直流24V,接线时只要找到24V稳压电源单元CZ插座的8、9脚并将它们与原机接线剪断, 220V电源进线直接与8、9脚接(9脚接零线,8脚接火线);开关稳压电源进线经装在功放散热器上的65℃热继电器(功放过热保护)常闭接点接220V电源;散热风扇电源进线经装在功放散热器上的45℃热继电器(功放温度高于45℃风扇工作)常开接点接220V电源,总电源进线应装空气开关和漏电保护器(见图4)。 (3) 传输系统幅频特性将影响QAM信号的传输质量,因此,改装后必须对系统的幅频特性进行调整,确保发射机带内不平坦度小于0.5dB。 3 试验结果: 为了对微波传输和电视发射系统做些定量分析,我们以实际信号做测试源,用意大利乐华DL4模拟和数字频谱仪测试,对QPSK解调机和QAM调制器以及各传输单元的输出指标做了多次测试、经过分析从中挑选有代表性的数据如下: 3.1信号源的有关数据: 表1 QPSK解调器和QAM调制器: 机 器 符号率(Mbaud) 电平(dBμV) 载噪比(dB) MER(dB) BER (dB) QPSK解调器 17.000 79.0 18.0 ----- <1%26;#215;10-6 QAM调制器 6.125 95.3 37.5 34.1 <1%26;#215;10-7 表中:电平代表数字多路复用平均功率;MER为调制误差比;BER为误码率 (1) 从上表中数据可见QPSK调制信号的载噪比为18dB,比QPSK解调接收机门限电平5.5dB高12.5dB;误码率<1%26;#215;10-6比临界误码率2%26;#215;10-4将近高出两个数量级 ,可见信号源质量还不错。 (2) 64QAM接收机门限为28dB、临界BER为1%26;#215;10-4, QAM调制器载噪比为37.5dB,给传输系统留有9.5dB余量。 3.2为提高传输C/N,微波功率放大器都工作在临近饱和状态,现在用来传输QAM数字信号,必须采用功率回退法降低输出功率,以保证数字信号正常传输。表2是我们通过多次试验得出中结果。 表2不同微波发信功率对应的34.25MHz下变频器输出数据: 发信功率(mW) 接收电平(dBμV) 载噪比(dB) MER(dB) BER(dB) 96 94.2 30.8 27 <1%26;#215;10-3 60 93.7 32 30 <3%26;#215;10-4 40 93.5 37 32 <1%26;#215;10-5 20 93.1 37.6 34 <3%26;#215;10-6 从表2 可以看出:对于WSF8-06微波收发系统,功率回退系数可在(14-20)dB之间选定。本试验选17dB即微波发信功率为20 mW。 3.3 对于发射机功放,同样也存在功率回退系数选定的问题。表3 是不同输入功率所对应的电视发射机输出数据,从表中可以看出电视发射机输出功率小于50 W时,指标较为理想。功率回退系数可在(3-10)dB之间选定。本试验选10dB即电视发射功率为30W。 表3电视发射机输出数据:(检测电平为定向器耦合输出电平) 输入功率(W) 输出功率(W) 检测电平(dBμV) 载噪比(dB) MER(dB) BER(dB) 1.1 100 92 26.4 26.7 <2%26;#215;10-3 0.81 75 90.8 28.4 28.8 <6%26;#215;10-4 0.56 50 89 32.6 32.6 <7%26;#215;10-5 0.34 30 86.8 34.6 34 <1%26;#215;10-5 0.22 20 85 36.7 34 <8%26;#215;10-6 0.12 10 82 36.5 34 <2%26;#215;10-6 3.4在白马山机房,我们按要求设定好接收机(机顶盒)参数,用单根电线做天线就能正常开路接收。到宁德市区必须用折合半波振子天线才能稳定接收。 表4开路接收数据:(接收天线为三单元八木天线) 接收地点 接收电平(dBμV) 载噪比(dB) MER(dB) BER(dB) 白马山机房 87 35.4 30 <8%26;#215;10-5 宁德电视台机房 57.4 34.5 23.7 <1%26;#215;10-4 以上测试数据可以看出,模拟微波传输64QAM信号时,只要发信功率小于60mW指标即能满足要求,这点我们也可以通过系统指标来验证,WSF8-06微波发信机的链加权S/N≥75dB,考虑18dB调频改善系数,所以微波传输信号C/N ≥57dB。同样的链路,若传输64QAM正交幅度调制数字信号,只要 C/N≥28dB就能得到很好的图像质量,可见,模拟调频微波与64QAM数字微波相比,门限也相差29dB,对于发信功率为1W(30dBm)的WSF8—06微波机,即使发信功率降为50mW(17dBm),接收门限还有12dB余量。且大多机顶盒工作于64QAM模式时,实际门限也只有24dB,因此,模拟微波改传数字信号后,实际门限余量将大于16dB。我们实际使用时,发信功率只有20mW(13dBm)。电视发射机最大功率为300W,传数字信号时,发射功率不能大于30W。 除做固定测试外,我们还先后将接收设备放置在船和车上,在海上和公路做移动接收试验,接收地点只要能看见白马山,接收电平在50 dBμV左右,都能正常接收。不过从开路接收数据来看,由于存在多径接收和各种干扰,机顶盒对接收信号电平和C/N值要求较高。该系统从2003年2月开始投入运行至今,一直稳定。 4 结论: 模拟电视传输发射设备经过改造可以传输数字压缩电视节目,随着数字压缩编码器和机顶盒成本的降低,可以应用于以下几个方面: (1) 将模拟微波传输系统改造为数字电视传输的主干线或备份; (2) 改造模拟电视发射机用于发射数字信号,做为有线数字电视的补充和延伸; (3)解决开路电视接收节目套数少的难题; (4)解决海上鱼排养殖区看不到电视节目的问题。 附:作者简介 兰 晶 宁德市电视转播台 副台长 高级工程师 陈新权 宁德市电视微波站 站长 工程师 王永辉 宁德市电视微波站 机房主任

关键字:模拟  模拟电视  电视  传输

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