DTMB数字电视发射机的主要功能与特点

革命

内蒙古新闻出版广电局呼伦贝尔广播发射中心台 内蒙古 呼伦贝尔市 021008

DTMB数字电视发射机的主要功能与特点

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数字技术的快速发展引发了广播电视系统的重大革命，带动广播电视技术的巨大变革。传统的模拟电视发射机被CMMB和DTMB数字电视发射机取代，成为广泛使用的电视发射设备。本文从DTMB数字电视发射机的结构入手，介绍数字电视发射机技术原理和工作特点。

DTMB数字电视发射机 技术原理 技术特点

随着数字电视的信号处理、传输、发射和接收技术的成熟，数字电视图像的清晰度和音质都极大提高，抗干扰能力强，一个频道可传送多套数字电视节目，为电视行业开创了新的发展方向。

我国大力推行由电视模拟信号向数字信号的转换，计划于2015年在全国范围关闭模拟信号。在推行过程中，遇到无线电视发展受制于标准争论的问题。2006年，国家标准化管理委员会公布了《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》标准，即CMMB和DTMB标准。随着信息技术的不断发展，数字电视相关技术发展迅速，逐渐向CMMB和DTMB的国标进行转换。数字电视的推广得到进一步加强，数字电视发射机的普及率得到了快速提升。

1 DTMB数字电视发射机结构分析

DTMB数字电视发射机的主要结构包括：激励器、功放单元、主控单元、电控单元、开关电源、无源部件（分配器、合成器、滤波器、定向耦合器等）和冷却系统7个部分。相关设计采用模块化设计，主、备双激励器将ASI（TS）信号进行处理后，输送到分配器中，将信号分为多路，分别推动功率放大器，使功率放大后，再将信号分别输送到功率合成器，最后经定向耦合器和带通滤波器输送给发射天线。DTMB数字电视发射机的工作原理，如图1所示。

图1DTMB数字电视发射机工作原理

1.1 激励器

DTMB数字电视发射机的输入信号是将音频、视频信号按MPEG标准，经过压缩、编码，并与其它数据信息复用打包后的传输码流ASI（TS）。输入的ASI（TS）码流进入激励器，经过信道编码与调制单元，形成符合一定制式标准的模拟中频信号，然后上变频至所需频道（模拟UHF信号）。这些工作均由激励器完成，输出的模拟UHF信号，经射频放大后发送到天线，如图2所示。

图2 激励器信号输入

DTMB数字电视发射机采用双激励器工作模式。作为电视发射机的核心部分，激励器决定了电视发射机的所有技术指标，主要负责对输入的多节目ASI（TS）码流进行实时数字校正，提高隔离度和同步信号进行编码调制处理。激励器中性能优良的中频非线性预校正电路，可以对电视信号进行前馈校正、折线校正和自适应校正，对于提高数字电视发射机的效率有重要意义。需要特别说明的是，数字自适应预校正技术无需人工干预即可在发射机启动后的几分钟内，完成对发射机的性能调整，使其快速达到最佳的工作状态。

1.2 激励器前级

激励前级放大单元由中功率限幅器、LC滤波器、电平控制器、渐变器、前级放大模块、隔离器、功率放大模块和环行器组成，如图3所示。

图3 激励器前级

由调制器出来的射频信号经前级放大模块及AGC控制电路进行自动控制后，由功率放大模块无失真放大。为保护设备安全，分别在前置功放模块输入端，安装大功率限幅器、小功率电平控制器和渐变器；前级放大器输出端，安装隔离器；功率模块输出端，安装环行器，提高发射机工作状态的稳定性。

1.3 切换单元

切换单元对主备激励器进行手动或自动切换。处于自动切换状态时，切换器根据激励器输出信号和设定的自动切换电平值，随时进行对比。激励器输出信号异态时，主备激励器进行自动切换。处于手动状态时，可以人工进行主备激励器切换。

1.4 功放单元

DTMB数字电视发射机由功放单元、射频分配器、功率合成器及吸收负载共同组成，其功放系统功放模块具有较强的一致性，可以实现互换使用。同时，功放单元的监控系统还能为设备的过载、过热和驻波比过大等提供自我保护控制。DTMB数字电视发射机的功放系统工作原理，如图4所示。

图4 功放系统工作原理

1.5 主控单元

主控单元在发射机中的作用，是对主机和各组件进行集中性的控制管理，一般采用ARM为控制主板的芯片。发射机上安装的一块触摸屏是实现人机交互功能的主要设备，负责发射机与PC机之间通信的是RS232/RS458/CAN总线接口（不同设备通信接口不一样），PC机可以通过此接口，实现对发射机的设置和传达控制指令。

1.6 电控单元、开关电源和冷却系统

电源分配控制系统和交流接触器，构成了数字电视发射机的电控单元。它与开关电源组成的开关电源控制板，共同构成了发射机的电源及风机测控子系统。发射机的冷却系统采用的是强迫风冷散热方式。

2 DTMB地面数字电视发射机的特点

（1）可播放高清和标清节目，分辨率高，可支持所有显示器。

（2）采用原创的时域同步正交频分复用调制技术。TDS-OFDM通过时域和频域混合处理，实现了快速码字捕获和稳健的同步跟踪，形成了与欧、日多载波技术不同的自主核心技术。

（3）基于PN序列扩频技术的高保护同步传输技术。用其填充OFDM保护间隔，使系统的频谱利用效率提高10%，并有20dB以上同步保护增益。便于可靠同步和信道估计，并可扩展用于基站识别和终端定位。

（4）快速信道估计技术。新的TDS-OFDM信道估计技术，通过正交相关和付立叶变换实现快速信道估计，提高了系统移动接收性能。

（5）前向纠错编码与相位映射相结合的纠错技术。一种新的系统级联纠错内码和最小欧氏距离最大化映射技术，使采用多载波技术的系统信噪比门限获得10%以上的改善。

（6）与绝对时间同步的帧结构。传输协议设计了与绝对时间同步的复帧结构，方便自动唤醒功能设置，达到省电目的，支持便携接收。与绝对时间同步机制有利于对单频网同步发送信号的功能控制，使单频网同步设备更容易实现。

结束语

国标DTMB以时域正交频分复用（TDSOFDM）调制技术为核心，形成了自有知识产权体系，具有自己鲜明的技术特点。DTMB是数字电视信号领域国家战略升级产业，是国家惠民大工程。DTMB无线数字电视广播与有线数字电视之间具有互补作用，DTMB的节目丰富，家用、移动数字电视统一标准，便于农村、远郊区等地区的固定接收。

[1]张晶.数字电视发射机的技术特点及发展现状[J].硅谷，2011（02）:37.

[2]姜文辉.无线数字电视发射机的技术特点及未来发展[J].信息通信，2013（09）:263.

审稿人：严志刚 内蒙古新闻出版广电局包头广播发射中心台 正高级工程师

责任编辑：王学敏

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2096-0751（2017）03-0026-03

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