频率迁移过程中数字电视发射机运作的技术解析

李天雁

（作者单位：汉中广播电视转播台）

当前，通信技术发展迅猛，为充分适应5G的发展需求，相关领域针对700 MHz频段频率的使用方式进行了重新调整和规划，将702～798 MHz的频段频率进行调整，用于移动通信的频段频率。同时，通过5G网络的全面部署，可以高效解决各地无线发射终端在传输信号时存在的频段划分不清晰的问题。为了进一步实现对数字化技术的推广使用，应提高频率广播信号的使用效率，提升终端服务的水平与质量，满足更多受众群体对公共电视的需求。同时，各台站也出台了相应的规划策略，并将其作为频率迁移的重要依据。在此过程中，为了更加有效地节约频率资源，在进行此项工作的规划设计时，可参照单频组网的方式进行整体布设，划分组网等级，实现对广播网络的标准化分布[1]。随着我国相关政策的逐步落实，有关单位对数字频率的设计规划越来越规范，但如何保证在全国范围内推广，也成为相关领域研究人员重点关注的问题。随着我国通信技术的发展，相关领域研究人员提出了一系列的解决方案。当前最常见的解决方案是利用多个不同频道的数字电视发射机的射频信号，将其组合成一路信号并进行输出，通过一个宽带天馈系统完成发射[2]。这种方式能够有效减少数字电视发射机在空间上的占用量，并在一定程度上降低建设费用，但在具体应用的过程中，发射机的运作质量受外界影响较大。为提高数字电视发射机的运作质量，本文就频率迁移过程中数字电视发射机运作的相关技术进行解析。

1 技术解析

1.1 发射机频率规划

为了确保数字电视发射机运作时的稳定性，需要引入频率迁移技术，并针对发射机频率进行规划。技术人员将这一规划内容的性质定义为分配规划，根据某一行政区域内可以使用的频率与最大功率等级来规划，以此确保后续发射机在运作时能够严格按照规定标准完成运作任务[3]。当前，发射机在运作过程中的频段可规划为两个频段，分别为VHF频段和UHF频段，前者包含DS-1～DS-12（除DS-5以外）的11个频段，后者包含DS-13～DS-36共24个频段。为确保规划的合理性，技术人员应按照区域完成分组，以省域为单位划分为8个分组，并将每4个分组作为1个小组，对每一小组设定相同的发射机频率（如表1所示）。

表1 基于频率迁移的发射机频率规划结果

根据实际情况和无线广播电视台的通信传输需要，可按照上述划分标准对其频率进行调整。按照本文上述逻辑完成频率规划后，每一个数字电视发射台都能够分配至少5个频道，能够在提高数字电视发射机运作效率的同时较大地降低其运作时的负担，确保其在运行过程中具备更高的稳定性。在频率迁移的过程中，可进行传统信号未占用频段的调制，即将信号调制到790～860 MHz[4]。通过这样的频段迁移方式，能够有效解决频率规划后数字电视发射机运作时信号接收质量低的问题。同时，为了确保规划后的发射机运作质量，在原有设备的基础上，可针对卫星电视调制器和电视信号放大器进行升级优化[5]。为了避免发射机运作时受到数字信号的干扰，可将调制器的频率控制在790～860 MHz，以此确保发射机在规定的频率规划标准内能够实现连续、稳定的运作。

1.2 数字电视发射机带宽化处理

在完成发射机频率的规划后，为了进一步提高数字电视发射机的运作质量，接下来的重要工作就是对其进行带宽化处理。由于现有技术无法实现一台数字电视发射机支持所有频道运作，因此，在上述频率规划标准下，可将所有频道合理划分为3个连续波段，分 别为DS-1～DS-12、DS-13～DS-24、DS-25～DS-36，每一波段当中都包含12个频道[6]。在进行频率迁移时，要保证运作端与支持端的保持全频同步状态，以数字发射机频率优化来保证前端稳定运行的需要。另外，还可以选择对数字电视发射机内部激励器、外置滤波装置进行优化。同时，针对不同发射机，可通过数字电视多工器对其进行汇总，并统一传输到宽带天馈系统当中。具体流程如图1所示。

图1 数字电视发射机带宽化处理流程示意图

若发射机原有天馈线带宽为UHF全频带，则其功率容量会存在冗余现象，能够充分满足频率迁移的各项需要[7]。按照本文的方案进行带宽化处理后，在生产制造方面不仅能够提高发射机生产厂商的生产效率，同时在地方安装建设中还能够有效降低无线广播电视建设成本，并且便于后期在运营中对发射机进行安装和维护。

1.3 辅助运作设备优化选型

在完成数字电视发射机的带宽化处理后，针对数字电视发射机内部的各个辅助运作设备进行优化选型，能够确保其运行性能符合发射机的运作需要。辅助运作设备主要包括调制器、放大器和避雷器。针对上述3个辅助设备进行优化选型时应注意以下几个方面：

首先，针对调制器可选用PBI-2500 MB型号标准型邻频调制器，该型号调制器在运行过程中采用一台设备对应一个频道，可有效解决邻频之间相互干扰的问题。与隔频调制器相比，邻频调制器在运行过程中具有更加突出的稳定性和故障率低的优点，能够按照特定顺序进行排列，不会出现隔频调制器在运行过程中出现的中间空台问题。PBI-2500 MB型号标准型邻频调制器包含低频、中频、高频共3个频段，按照不同数字电视发射机的运行需要可进行对照选择。

其次，针对放大器，选用KA8134ATW型号有线电视信号放大器。该型号放大器最大输出电平为110 dBμV，在应用过程中能够保证传输信号的稳定性和高质量，同时在远距离传输中损耗较小，还可实现远距离传输。KA8134ATW型号放大器内部设有前均衡和中均衡，可使线路的平坦度调节更加方便快捷，并且其内部还安装了温度补偿模块，该模块能够根据数字电视发射机所在区域环境温度的变化情况进行自适应调节，以此避免电缆出现异常衰减的现象，从而降低故障的发生率，提升整体模块运行的稳定性。

再次，针对避雷器的选型，重点要考虑避雷器的耐冲击水平和使用地区的雷暴强度。通常选用HL-25K型号避雷器，该型号避雷器采用等电位避雷处理技术，与传统避雷器相比具有更强的抗雷击能力。除上述优点外，该信号避雷器的运行频率在45～862 MHz，标准增益为30 dB，带内的平坦度为±0.75 dB，噪声系数小于等级12 dB。综合各种性能参数，该型避雷器的性价比最好。

1.4 安装与运作调试

在完成对上述各个辅助设备的选型后，应将其安装在对应的位置上，并完成对数字电视发射机的安装。为了方便发射机散热，应在发射机当中的4台调制器之间留出空间，并将其固定在机柜上。安装完毕后，调整各个视频、音频调制度旋钮，使其达到最佳状态，之后对射频输出旋钮进行调整。为了避免后期发射机运作过程中出现交调失真的问题，可利用电视场强检测装置对输出信号进行测量，并确保输出电频不会超过事先设定的范围。在调节时，要确保各个频道的信号强度大小基本平衡，并将信号均调整到98 dB。完成所有调试任务以后，按照从前端到后端的顺序，逐一完成对放大器的更换，并在每一个放大器射频输出范围内设置一个场强检测装置，根据检测结果对衰减器和均衡器的运行参数进行调整，完成所有的作业调试工作，确保发射机正常运作。

2 实例应用分析

针对当前数字电视发展需要，笔者提出一种基于频率迁移的发射机运作方案，为了进一步验证该方案在实际应用中的可行性，选择将某地区无线广播电视台作为实验地点，按照本文上述方案中的内容实施，并针对完成实施后发射机的运作情况进行记录和分析。在该无线广播电视台中，其原本DS-36频道的工作频率在692～701 MHz，与当前5G终端上行频段之间仅相差1 MHz的保护间隔。为了满足国家规定的信道编码、调制规定，需要针对数字电视发射机的运作进行调整。为了实现对运作情况的检验和分析，笔者将按照本文运作方案调整前的运作时延和运作稳定性，与按照本文运作方案调整后的相应参数进行对比。

2.1 发射机运作时延分析

根据国家相关规定，数字电视发射机的射频信号时延差应当在±1 μs以内。射频信号的时延差可通过如下公式计算得出：

式（1）中：τ表示为数字电视发射机的射频信号时延差；T表示发射信号的时间；T′表示接收装置接收到信号并作出响应的时间。根据公式（1），针对在不同距离条件下运作方案应用前后的发射机射频信号时延差进行记录，并将得出的结果绘制成表，如表2所示。

表2 数字电视发射机射频信号时延差记录表

由表2可以看出，应用本文提出的运作方案前，当发射距离≤100 m时，其发射机射频信号的时延差在标准规定的±1 μs以内；当发射距离＞100 m时，其发射机射频信号的时延差均不在标准规定范围内，并且最大延时绝对值超过了2 μs，严重不符合数字电视发射机的建设标准。应用本文提出的运作方案以后，在发射距离不断增加的条件下，发射机的射频信号时延差仍然能够控制在±1 μs以内，符合数字电视发射机的建设要求。上述应用结果初步证明，本文提出的运作方案在应用后能够有效提高发射机的运作效率。

2.2 发射机运作稳定性分析

在完成对发射机运作时延情况的分析后，针对发射机在真实运行环境当中的运作稳定性进行分析研究。为实现对发射机运作稳定性的量化，选择将其多个频道的本振频率作为评价指标，若多个频道之间的本振频率相同，说明利用本文运作方案能够有效提高数字电视发射机的运作稳定性；反之，若多个频道之间的本振频率不相同，说明利用本文运作方案无法保证数字电视发射机的运作稳定性。基于上述分析，选择将该无线广播电视台的12频道、14频道、15频道、18频道和20频道作为研究对象，针对本文运作方案应用前后两个频道的本振频率进行记录和比较，并将得出的结果绘制成表，如表3所示。

表3 运作方案应用前后各频道本振频率记录表

由表3可以看出，在未采用本文运作方案前，只有12频道和20频道的本振频率相同，其他频道之间的本振频率相差较大，其中最大的20频道524.25 MHz与最小的18频道502.21 MHz本振频率相差22.89 MHz。在应用本文运作方案后，12频道、14频道、15频道、18频道和20频道的本振频率均相同，并且都保持在最大值，即20频道的524.25 MHz这一值上。可见，利用本文运作方案能够有效提高本振频率，并确保数字电视发射机运作更加稳定。

3 结语

本文提出一种全新的数字电视发射机运作方案，并通过实例应用的方式验证了该方法的正确性和可行性。同时，在今后的研究当中，还将针对数字电视发射机在具体使用过程中有线电视信号、卫星节目信号是否正常、收看效果是否理想等进行更全面的分析，针对可能造成发射机运作故障的问题进行明确定位，并给出相应的解决办法，以此对运作方案进行不断优化。在实际开展数字电视发射机建设中，本文提出的运作方案不仅能够有效解决调制频率重叠的问题，同时还能够节省大量业务经费，提高无线广播电视行业发展的综合效益。