谈模拟与数字电视发射机的差异

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1、宋庆生 赵春媛 黑龙江省人民广播电台八 0 七台概 述 偏置本振 、 激励功放 、 开关 电 源和控制 显 示板等 组 成 。模 拟 全固 态 合放式 电视发 射机框 图 如 图 1 所示 。1数字 电 视 取 代 模 拟 电 视 的 时 代 已 经 到 来 ，根 据 国家 广 电 总 局 要 求 2015 年 将 停 止 播 放 模 拟 电 视 广 播 的 时 间 表 ，鉴 于 时 间 的 紧 迫 ，对 广 大 广 播 电 视 发 射 工 作 者 来 说 ，认 识 、 学 习 数 字 电 视 发 射 机 是 当 前 的 主 要 任 务 。数字电视的系统组成3所 谓 数 字 电 视 就 是 将

2、 模 拟 电 视 信 号 经 取 样 、 量 化和编码后 转 换 成 二 进 制 数 表 示 的 数 字 信 号 ，然 后 进 行 各种处理， 如编码 、 调 制 、 传输 、 存 储 等 。3.1 数字电视的系统组成 数字电视的系统组成如图 2 所示 。其 中 信 源 编 码 的 主 要 功 能 是 将 模 拟 电 视 信 号 经 取样 、 量 化 和 编 码 后 转 成 二 进 制 数 表 示 的 数 字 信 号 ， 并 进 行 “ 压 缩 ” ；复 接 的 主 要 功 能 是 将 视 频 、 音 频 和 数 据信号按一定的 规 则 组 成 一 个 TS 流 。 信 源 编 码 和 复 接

3、采 用 的 主 要 标 准 是 MPEG-2，在 音 频 编 码 中 也 有 采 用 AC3、 AAC 标 准的 。 这 部分功能通常是在 电视 中心模拟电视发射机的构成2全 固 态 合 放 式 模 拟 电 视 发 射 机 主 要 由 激 励 器 、 功率放大器 、 无 源 部 件 （分 配 器 、 合 成 器 、 带 通 滤 波 器 、 定 向耦合 器 等 ）、 主 控 单 元 、 电 源 及 配 电 电 控 单 元 和 风 冷 系 统组 成 。激 励 器 由 视 中 频 调 制 器 、 音 中 频 调 制 器 、 DP 校 正 、 DG 校正 、 群 时 延校正 ，互 调 校 正 、 上

4、变 频 器 及 精 密图 1201 2 年第 2 期 （总第 266 期 ） 91有 线电视 技 术技术交流（4）峰 值 平 均 功 率 比 （PAPR）不 同 ：模 拟 电 视 发 射机 送 黑 场 信 号 时 同 步 顶 功 率 Psyn/平 均 功 率 PRMS 为1.68 倍 （2.25dB）当 视 频 载 波 送 0dB，伴 音 载 波 送 - 10dB， 色度副 载 波送 -16dB （相对于同步顶功率 （这是 模 拟 正 常 播 出 状 况 ） 时 峰 值 功 率 为 PRMS 的 2.2 倍（3.4dB）。 数字 电视发 射 时 峰 值 平均功率 比 （PAPR）远 高于模 拟

5、电 视 发 射 的 值 ，测 试 数 据 表 明 DVB-T 的 峰 值 平均功率 比 （PAPR）约为 9.5dB。（5）非 线 性 失 真 的 产 物 和 度 量 的 指 标 不 同 ：模 拟 电视 发 射 机 用 DG、 DP、 低 频 非 线 性 、 IMD 来 度 量 。 数 字 电 视 发 射 机 用 互 调 （IMD） 和 肩 距 （Shoulder Distance）来度量 。（6）非 所 需 辐 射 不 同 ：模 拟 电 视 发 射 机 带 外 非 所 需辐射为 离 散 谱 ，分 相 邻 频 道 和 非 相 邻 频 道 。 数 字 电 视发 射机 带 外非所需 辐 射 为 近

6、似 连续谱 以及 谐 波 。3.3 数 字 电 视 发 射 机 与 模 拟 电 视 发 射 机 主 要 组 成 部 分的区别（1）激励器数 字 发 射 机 和 模 拟 发 射 机 的 最 大 不 同 之 处 在 于 激励器部分 。 表 1 是模拟电视发 射机激励器与数字电 视发射机激励器的比较 。为实 现 数 字 化 传 输 ，数 字 电 视 发 射 机 激 励 器 中 必 须包含信 道 编 码 器 和 信 道 调 制 器 ，而 且 根 据 采 用 制 式 的不同要 选 用 不 同 的 信 道 编 码 器 和 调 制 器 ，这 是 数 字 电视发射机的核心技术之一 。 不同制式的数字 电视发

7、射机有不同制式的激励器 。（2）功率放大器 功率 放 大 器 决 定 了 发 射 机 的 功 率输 出 能 力 ，是 发射机中成本最高的部分 。 模 拟电视发 射机有分放式和 合放式之分 。 分放式指 图 像 载 波信号和伴音 载 波信号 经不同的 功 率 放 大 器 分 别 放 大 ，合 放 式 指 图 像 载 波 信 号和伴音载波信号用同一个功率放大器放大 。 而数字 电视发射 机 不 可 能 采 用 分 放 式 ，因 为 数 字 音 视 频 信 号图 2 数字 电视的系统组成完成 。传输 层 的 主 要 设 备 为 发 射 机 和 接 收 机 前 端 ，发 射 机包含信道 编 码 、 信

8、 道 调 制 、 线 性 和 非 线 性 预 处 理 、 频 率 搬 移 和 功 率 放 大 等 部 分 ；接 收 机 前 端 包 括 频 率 变 换 、 信道解 调 、 信道解 码 。 信道 编码 的意 义 主要是解决 传 输 误 码 问 题 ，其 次 是 解 决 编 码 效 率 问 题 ；信 道 编 码 的 标 准 就 是 所 谓 的 数 字 电 视 标 准 ，如 DVB-C、 DVB- S、 DVB-T、 DMB-T、 ATSC、 ADTV、 ISDB 等 ，后 五 种 标 准都是用于地面传输的 。 信道 编码 技 术 采用的主要有 内 码 Veterbi 码 、 外 码 RS 码 等

9、。去 复 接 和 解 码 的 功 能 是 重 现 图 像 、 声 音 和 数 字 信 号 。 采 用 的 主 要 标 准 是 与 源 编 码 和 复 接 相 匹 配 的 ，即 前面用 什 么 制 式 ，这 里 也 用 什 么 制 式 。 这 部 分 功 能 是 在接收 终 端完成的 。3.2 数字发射机和模拟发射机的不同数 字 发 射 机 和 模 拟 发 射 机 的 不 同 之 处 有 以 下 几 点：（1）调 制 方 式 不 同 ：模 拟 电 视 发 射 机 中 视 频 信 号 采用残留 边 带 调 幅 方 式 ，伴 音 信 号 采 用 调 频 方 式 。 数 字电 视 发 射 机 中 信

10、道 调 制 采 用 数 字 QPSK、 16QAM、64QAM 等方式 。（2）载 波 数 量 不 同 ：模 拟 电 视 发 射 机 中 只 需 传 输 三个载波， 即视频载波 、 色度副 载 波和伴音 载 波 。 数字 电视发 射机中有的 需 要 传 输 多 载 波 ，如 2K、 8K（DVB- T）、4K（DMB- T）等 （不 同 制 式 、 不 同 类 级 、 不 同 清 晰 度 要求不同 ）。（3）输 出 功 率 定 义 不 同 ：模 拟 电 视 发 射 机 的 标 称 输出功率为同步顶功率 Psyn。 数字 电视发 射机的 标 称 输 出功率 为 平均功率 PRMS。表 1 模拟电

11、视发射机激励器与数字电视发射机激励器的比较）92 201 2 年第 2 期 （总第 266 期模拟电视发射机激励器 数字电视发射机激励器 通用性输入信号 模拟音视频信号 数字音视频信号 无音视频处理 模拟处理或数字处理 只有数字处理 无调 制 视频 AM，音 频 FM 数字 OFDM 无本振 PLL PLL 有预校正 中频预失真 数字自适 应预 校正 DAP 无RF 小功放 甲类线性功放 甲类线性功放 有变频 双平衡混 频 器 38MHz 中频 I、 Q 混 频 无有 线电视 技 术 技术交流总 是复 合 在 一 起 进 行 调 制 解 调 。 因 此 ，要 想 使 模 拟 电视发射机 的 功

12、 率 放 大 器 直 接 用 于 数 字 电 视 发 射 机 ，就 必须采用合放式 。 分放式的功率放大器要 经过 改造才 能用于数字 电视发 射机 。 如果 图 像 载 波功率放大器和 伴音载波 功 率 放 大 器 采 用 的 是 完 全 相 同 的 功 放 模 块 ， 则 需 要 将 功 率 放 大 器 的 输 入 功 率 分 配 器 和 输 出 功 率 合成器加 以 改 造 ，将 所 有 功 放 模 块 都 组 合 到 一 起 。 如 果所用 模 块 不 一 样 ，改 造 就 比 较 困 难 。 一 种 简 单 的 办 法就是将 伴 音 载 波 功 率 放 大 器 废 弃 不 用 ，只

13、用 图 像 载 波功率放大器 。数 字 电 视 发 射 机 对 功 率 放 大 器 的 线 性 要 求 比 模 拟 电 视 发 射 机 的 高 得 多 ，除 了 预 校 正 电 路 （含 在 激 励 器 中 ）要 提 高 性 能 之 外 ，功 率 放 大 器 的 输 出 功 率 要 适 当下降 。由 于 数 字 电 视 发 射 信 号 的 峰 均 比 远 高 于 模 拟 发 射 信 号 的 峰 均 比 ，为 了 满 足 非 线 性 失 真 指 标 ，只 采 取 功率回退 的 办 法 技 术 上 不 可 取 ，对 发 射 机 的 性 价 比 也 不利 。 研究数字 电视发 射技 术 就要研究非

14、线 性 预 校正 技 术 ，这 是研制数字 电视发 射机的又一核心技 术 。HPA 是系统中主要的非线性器件， 其效率和线性 度 是 一 对 矛 盾 。 通 常 为 了 保 证 高 效 率 ，功 放 会 表 现 出 较 强 的 非 线 性 。 这 种 非 线 性 将 会 造 成 信 号 的 畸 变 ，使 信 号 的 输 出 频 谱 发 生 变 化 ，产 生 带 内 、 外 干 扰 。 为 补 偿 功 放 的 非 线 性 对 数 字 电 视 信 号 的 影 响 ，一 方 面 可 以 采 取 功 放的线性化技术，另一方面也考 虑降低信号的 PAPR 技 术 。 除 了 数 字 基 带 预 失 真

15、技 术 以 外 还 可 以 采 用 中 频 的 非 线 性 预 校 正 技 术 ，在 数 字 电 视 激 励 器 中 采 用 分 段 非 线 性 预 校 正 技 术 ，进 一 步 改 善 了 整 机 的 性 能 。为 了 保 证 发 射 机 的 性 能 还 要 进 行 幅 度 、 相 位 和 时 延的 线 性 校 正 。 不 同 制 式 的 发 射 机 ，校 正 电 路 是 不 相 同的 。 这 部分 电 路包含在激励器中 。（3）RF 输 出单元RF 输 出 单 元 主 要 指 输 出 滤 波 器 。 它 决 定 发 射 机 的无用 发 射性能 。 模 拟电视发 射机的主要能量集中在 视 频

16、 载 波 、 伴 音 载 波 和 色 度 副 载 波 这 些 离 散 频 率 点 上 ，无 用 发 射 也 主 要 集 中 在 这 三 个 频 率 的 组 合 处 。 当 采用声表 面 波 滤 波 器 作 残 留 边 带 滤 波 器 时 ，色 度 和 亮度 调 制 信 号 在 带 外 的 无 用 发 射 总 能 满 足 国 家 标 准 的要求 。 对 离 散 型 的 无 用 发 射 ，可 采 用 多 个 陷 波 腔 来 滤 除 。 但 这 种陷波器式的 滤 波器完全不能用于数字 电视 发射机， 因 为 数 字 电 视 发 射 机 的 带 外 无 用 发 射 是 连 续 的， 必须采用带通滤波器 。（4）监控部分 发射 机 监 控 系 统 是 发 射 机 长 期 稳 定 工作 的 保 证 。它 包 括 对 发 射 机 各 部 分 工 作 状 态 和 信 号 流