电视发射机功率放大器的组成及设计方案研究

陶　然

摘要：对于电视发射机的研发而言，数字电视发射机的研制重点在于发射机中功率放大器的设计。在明确电视发射机对功率放大器要求的基础上，分析了功率放大器的技术指标及主要组成，并进一步研究了电视发射机功率放大器的设计方案，为我国电视发射系统的发展提供一定的研究价值。

关键词：电视发射机；功率放大器；组成及设计

中图分类号：TP1

文献标识码：A

文章编号：1672-3198(2009)13-0286-02

1引言

我国的各大电视台发射机至今仍基本处于模拟阶段，数字发射机的研制工作也刚刚起步。在数字发射机中，通常情况下，数字电视信号经COFDM方式调制后输出中频模拟信号，通过上变频送入放大部分。该调制方式包括IF-FT(8K)和IFFT(2K)两种模式，分别由6817和1705个载波组成，每个载波之间频率间隔非常近，所以交调信号很容易落在带内，引起交调失真，线性较差的放大器将会严重影响数字发射机的关键指标MER(调制误差率)和Shoulder(带肩)。因此，要求放大部分应工作于线性状态，以免影响信号质量。本文的内容是根据问题产生，研究电视发射机中功率放大器的基本模块以及设计的相应方案。

2电视发射机的功率放大器概述

2.1电视发射机功率放大器的基本要求

电视广播对发射机的最基本要求是功率放大器应有足够高的功率增益。功率放大器是宽带放大器，能覆盖整个UHF波段，在发射的频道改变时无须进行逐个频道的调整，各级功率放大器模块采用最先进的进口全固态放大管。基本的要求是：放大器具有高线性、宽动态范围，即数字调制信号在动态峰值范围内时发射机仍有良好的线性；即使在有模块缺损的状态下，发射机仍旧能播出；发射机应有足够高的频率精度和频率稳定度、低的相位噪声，以保证被传输信号具有尽可能低的误码率和信杂比。

2.2电视发射机功率放大器的技术指标

DVB_T地面数字电视发射机中功率放大器的具体常规指标主要如下：

频率范围：470MHz到860MHz；放大方式：甲乙类线性放大；输入阻抗：50Ω；输出阻抗：50Ω；反射损耗：≥15dB；输入功率：1W(额定)；输出功率：1000W(最大)；电源输入：120VDC±15％；功率消耗：1800W(最大)；射频输入接口：N头(阴头)；射频输出接口：DIN7/16头；保护：射频反射功率过大(≥50W)、过流、过热；冷却方式：强迫风冷；环境温度：－5℃到45℃；海拔高度：最高3000m；重量：大约15kg。

2.3电视发射机功率放大器的构成

DVB_T地面数字电视发射机中主要有500(W)和1000(W)，其中500(W)有两个功放模块，1000(w)有4个功放模块。功放单元大体包括以下九个功能模块：射频控制模块；100W功放模块(射频驱动级)；四路功率分配器；270W功放模块(射频放大级)；四路功率合成器；电源软启动；3.5kw DC/DC开关电源；控制和显示模块；冷却系统。

3电视发射机功率放大器的设计方案

3.1射频控制模块

输入功放的射频信号先送到本模块，经过处理后，再放大，然后送到100W功放模块(射频驱动级)。具体处理过程，按先后排列如下：

(1)增益控制电路。调节功放前面面板上的增益调整电位器，通过功放的控制模块，产生增益控制命令。该命令送到本模块。调节射频信号的增益。调节范围：+1-3 dB。

(2)相位调整电路。调节功放前面面板上的相位调整电位器，通过功放的控制模块，产生相位调整命令。该命令送到本模块，通过MB藕合器来调节射频信号的相位。调节范围：+35-35度。

(3)放大电路。射频信号经3dB耦合器后，分为2路，由MRF6522-10放大，再经3dB耦合器合成。其中包括：输入射频信号功率测量，射频预驱信号功率测量以及偏置控制等。

3.2270W(末级)功放模块

由于数字发射机的信号是宽带信号，所以要求功放模块具有很好的线性度和内均匀的增益。功放模块由两块AB类BLF861 LDMOS、偏置电路和匹配网等构成，使用3dB定向耦合器作为二等分功率分配器和功率合成器。270W功能模块电路框图如图1所示：

3.3控制模块

控制模块的作用：采集来自射频模块的采样信号，进行处理，产生控制功放源模块的命令；将功放的状态通过显示板，显示在功放单元的前面板上；接受来自控制器的命令，同时将功放的工作状态送到控制去。

3.4四路分配器和四路合成器

四路分配器和四路合成器都利用微带线实现功率分配或功率合成。四路分配器将100W功放模块放大后输出的射频信号，分配到四个270W功放模块的输入端，作为功放模块的激励信号。由于考虑到各个端日之间的隔离度以及反射功率的吸收，安装了平衡电阻。为了减小的反射功率，设计了多段1/4的阻抗变换电路。

四路合成器将4个270W功放模块放大后输出的射频信号，进行合成。为了减小的反射功率，同样设计了阻抗变换电路。四路合成器的输入通过L29接头，送往功率合成器。

3.5开关电源系统

开关电源系统，将来自电源的+140VDC，通过开关变换的方法，转变为功放模块所需的+32VDC。同时，把电流和输入输出电压的采样信号送给控制板，根据控制板的命令，提供过流保护和过压保护。开关电源系统框图如图2所示：

4结语

随着数字电视的进一步推广和普及，地面数字电视发射机的需求将越来越大。目前的国内的数字电视发射机大部分的部件还采用国外进口，功率放大器是发射机中的核心部件，因此功率放大器的国产化将极大的降低成本。本文主要内容是在地面数字电视发射机功率研发项目中，完成了电视发射机功率放大器的分析及方案设计，并顺利的达到放大器的相关指标，与国外同类产品相比不相上下。尽管如此，仍然还存在不足以及在稳定性和可靠性方面需要提高的地方。而且，以上的研发仅停留在实验时的阶段。能否在大规模的生产中，仍然能保证质量以及能满足相应的指标，还需要一段过程，需要在生产中摸索并总结。