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用模擬電視傳輸發射設備傳送數字電視
【摘要】本文介紹如何改造模擬電視傳輸發射設備用于傳送數字電視，并提供一個改造實例，供同行參考。【關鍵詞】調頻微波；電視發射機；QAM調制；機頂盒, 數字電視
隨著數字電視技術的發展和電視節目數字傳輸的商業化，模擬電視逐步轉向數字電視。能否改造現有設備用于傳送數字電視，以提高電視節目傳送質量和頻帶資源利用率，是一個值得我們探討的課題。就福建省而言，現有電視微波站362座，微波線路七千多公里；大小電視發射臺473座，電視發射機近八百臺。這些設備若能改造利用，不僅能加快數字化進，還能節省大量投資。近期我們在這方面做了一些嘗試，取得一些可行的經驗，供同行參考。
1 模擬設備傳輸數字電視可行性分析：
數字與模擬電視信號的傳輸方法都是把調制信號變為中頻，然后再搬到相應的工作頻段上，接收時，做逆向變頻得到中頻，中頻信號經解調器或數字解調機解調還原信號。可見，數字與模擬電視信號的傳輸原理是一樣的，由于數字與模擬電視信號的調制方式不一樣，傳輸設備也略有不同。但，我們只要對模擬電視傳輸發射設備做必要的改造，模擬設備也能傳送數字電視信號。
模擬電視傳輸發射系統如圖1所示，調頻微波主要用于點對點的遠距離電視信號傳輸，其代表機器有WSF8-06微波收發信機，該機中頻為70MHz、帶寬為18MHz。電視發射機用于點對面的傳輸覆蓋，工作于米波段或分米波段，中頻為37MHz、帶寬為8MHz。該系統用來傳數字信號時，必須去掉微波發信部分（圖1左邊）虛線內的設備，將數字調制器的中頻直接連微波上變頻器。圖1右半邊虛線內的設備用70 MHz轉34.25MHz（電視發射機中頻中心頻率）變頻器代替。
2 改造實例：
由于國家地面廣播電視傳輸標準尚未出臺, 傳輸標準只能選DVB-S或DVB-C。考慮到DVB-C接收機（機頂盒）頻率范圍與電視發射機一致，因此，我們選擇DVB-C標準的64QAM調制方式，傳輸符號率定為6.125Mbaud。試驗地點我們選海拔九百多米的白馬山電視微波站，該站距離寧德市區20Km，發射覆蓋范圍除市區和山區外，還能覆蓋部分海上魚排養殖區。因此，選定該站具有一定代表性。
2.1傳輸與發射設備選擇與改造：
為了便于試驗，我們取本省11GHz數字微波信號做節目源，該數字微波采用單載波多路復用QPSK調制方式， 傳4套電視和4套廣播節目數字，傳輸符號率為17Mbaud。傳輸系統見（圖2）
2.1.1傳輸與發射設備選擇
圖2左邊設備安裝在寧德電視臺機房，QPSK解調器型號為：CHINC1 10KD01； QAM調制器型號為：CHINC 10K502；微波發信機型號為： WSF8-06。圖2右邊設備安裝在白馬山微波站機房， 8GHZ/34.25MHZ變頻器和34.25MHz中頻AGC信號放大器是定做的；電視發射機型號為： GSZ-3/5型7頻道；機頂盒型號為：DBC2100B。
2.1.2 微波設備改造：
(1) QAM信號通過 WSF8-06微波發信機的限幅中放會產生畸變，因此，必須去掉限幅中放， QAM調制器中頻輸出直接與微波發信機的功率中放聯接。
(2) WSF8-06微波機本振源采用介質振蕩，雖說頻率穩定度和數字機同一數量級，但數字微波對本振源的相位噪聲有嚴格的要求，該噪聲是逐站迭加，特別對于長距離，多站接力的微波電路，這一指標不容忽視。因此，需將普通介質振蕩器改成鎖相環介質振蕩器。
(3)電視發射機的輸入中頻為34.25MHz，而微波收信機的輸出中頻為70MHz，從信號傳輸質量和設備可靠性考慮，我們另外定做了由 8GHz變為34.25MHz的下變頻器和AGC放大電路組成的接收部件代替WSF8-06微波收信機（見圖3）。
圖3中下變頻器增益為15dB，AGC電路增益為(30-50)dB，阻抗為50Ω，功率模塊BGX885增益為17dB，最大輸出電平60 dBmV㏒,輸出電平10dB可調。AGC電路保證微波輸出電平不受傳輸衰弱影響。
2.1.3電視發射機改造：
考慮到數字電視信號功率平均分布整個頻道內，發射機的末級功放的平均功率比峰值功率低得多，為了提高發射功率，對北廣7頻道50W電子管電視發射機進行固態化改造，即用增益為20dB的300W固態功放模塊替代發射機的電子管功放。該功放板采用飛利浦BLF278功率場效應對管組成甲類放大電路，每管靜態工作電流為2A，最大輸出功率達300瓦。開關電源輸出DC50V（10A）帶過流過壓保護。具體做法如下：
(1)打開電子管電視發射機后門，將300W功放模塊散熱風扇和開關電源固定在合適的位置。
(2) 發射機改裝后，原機電控系統不能用，信號線也須改接，因此，必須重新布線。發射機的信號線接法比較容易，只要將發射單元輸出接300W功放模塊輸入，功放模塊輸出接電視發射機定向耦合器即可。改裝后電視發射機僅需單相供電，原機的三相穩壓電源可不用。電視發射機的發射單元供電為直流24V，接線時只要找到24V穩壓電源單元CZ插座的8、9腳并將它們與原機接線剪斷， 220V電源進線直接與8、9腳接（9腳接零線，8腳接火線）；開關穩壓電源進線經裝在功放散熱器上的65℃熱繼電器（功放過熱保護）常閉接點接220V電源；散熱風扇電源進線經裝在功放散熱器上的45℃熱繼電器（功放溫度高于45℃風扇工作）常開接點接220V電源，總電源進線應裝空氣開關和漏電保護器（見圖4）。
(3) 傳輸系統幅頻特性將影響QAM信號的傳輸質量，因此，改裝后必須對系統的幅頻特性進行調整，確保發射機帶內不平坦度小于0.5dB。
3 試驗結果：
為了對微波傳輸和電視發射系統做些定量分析，我們以實際信號做測試源，用意大利樂華DL4模擬和數字頻譜儀測試，對QPSK解調機和QAM調制器以及各傳輸單元的輸出指標做了多次測試、經過分析從中挑選有代表性的數據如下：
3.1信號源的有關數據：
表1 QPSK解調器和QAM調制器:
機 器
符號率（Mbaud）
電平（dBμV）
載噪比（dB）
MER(dB)
BER (dB)
QPSK解調器
17.000
79.0
18.0
-----
<1×10-6
QAM調制器
6.125
95.3
37.5
34.1
<1×10-7
表中：電平代表數字多路復用平均功率；MER為調制誤差比；BER為誤碼率
（1） 從上表中數據可見QPSK調制信號的載噪比為18dB，比QPSK解調接收機門限電平5.5dB高12.5dB；誤碼率<1×10-6比臨界誤碼率2×10-4將近高出兩個數量級 ,可見信號源質量還不錯。
（2） 64QAM接收機門限為28dB、臨界BER為1×10-4， QAM調制器載噪比為37.5dB，給傳輸系統留有9.5dB余量。
3.2為提高傳輸C/N，微波功率放大器都工作在臨近飽和狀態，現在用來傳輸QAM數字信號，必須采用功率回退法降低輸出功率，以保證數字信號正常傳輸。表2是我們通過多次試驗得出中結果。
表2不同微波發信功率對應的34.25MHz下變頻器輸出數據：
發信功率（mW）
接收電平（dBμV）
載噪比（dB）
MER(dB)
BER(dB)
96
94.2
30.8
27
<1×10-3
60
93.7
32
30
<3×10-4
40
93.5
37
32
<1×10-5
20
93.1
37.6
34
<3×10-6
從表2 可以看出：對于WSF8-06微波收發系統，功率回退系數可在（14-20）dB之間選定。本試驗選17dB即微波發信功率為20 mW。
3.3 對于發射機功放，同樣也存在功率回退系數選定的問題。表3 是不同輸入功率所對應的電視發射機輸出數據，從表中可以看出電視發射機輸出功率小于50 W時，指標較為理想。功率回退系數可在（3-10）dB之間選定。本試驗選10dB即電視發射功率為30W。
表3電視發射機輸出數據：（檢測電平為定向器耦合輸出電平）
輸入功率（W）
輸出功率（W）
檢測電平（dBμV）
載噪比（dB）
MER(dB)
BER(dB)
1.1
100
92
26.4
26.7
<2×10-3
0.81
75
90.8
28.4
28.8
<6×10-4
0.56
50
89
32.6
32.6
<7×10-5
0.34
30
86.8
34.6
34
<1×10-5
0.22
20
85
36.7
34
<8×10-6
0.12
10
82
36.5
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