地面数字电视广播发射机原理与故障分析

■ 焦作广播电视台发射传输部：王国勤

在数字电视广播的模拟信号中，广播信号由传输设备提供，其中的数字电视广播发射机（数字广播发射机）通过接收广播信号，将信号转换成数字音频信号或数字信号，并传送到用户的收音机或电视机上。数字电视广播设备主要包括数字调频、数字解码和数字传输等部分。其中数字调频部分是在模拟信号中增加一个数字信号调制方法，调制成适合数字信号广播输出的音频信号，同时可把数字信号转换成数字音频信号，经过编码后发射出去。为了满足电视广播事业对数字视频节目播出需要，广播信号必须具备模拟、数字视频传输功能。

1.地面数字电视广播发射机的原理

本文介绍了1kW的地面数字电视发射系统的工作原理。编码电流输入到驱动器，然后通过调制的频率转换，输出RF信号。选取一个无线电频率信号传送至RF分离器，将RF分频器的信号传输给3个400W的功率放大器。经过功率放大器的调制，三路射频功率信号经过功率耦合，经过方向耦合和带通滤波器传输至发射天线。接收器把高频回波信号变换成中频、基带，从杂讯、干扰等方面进行分离，最终达到下游数字电路的需要。经过放大、整形、线性化，将模拟信号转化为线性信号，再由带通滤波获得。与此同时，在实际应用中，数字电视广播公司也必须针对客户的要求不断地进行技术上的完善。在今后的发展中，将会不断地改进所使用的技术，以保证系统的稳定和高效率的运转。

2.地面数字电视发射机组成系统

2.1 激励器与切换单元

激励器可以有效区分模拟电视频道和数字电视频道，对覆盖数字地面电视频道和数字地面电视网络起到非常重要的作用。根据相关标准，数字电视发射机的接收端必须有一个具有信道调制和信道编码功能的模块。

信道的调制功能以发送为主要任务，其主要作用是增强系统的抗干扰性，确保接收者正确接收。两个报警器的主要功能是确保接收到的信号能够不中断的正常进行。通常情况下，频率越高，则越敏感，而垂直及横向检测器的角度越低，故通常采用40kHz的检测器。该开关装置具有手动切换和自动切换两种功能，切换时间短，效率高，断电记忆功能强。其主要功能是分离接收和发送的信号，使得发送与接收的信息不会被混杂。调制解调器技术、多种技术的结合、拨号连接等。通过对信号的改善，有利于加快数字化、双向化、因特网化的发展，从而推动广播电视技术的发展和增值。

2.2 前级堆放与末级功放单元

前级升压放大器和后级功放单元的主要组成部分是前级升压放大器、功率分配器、后级功率放大器和功率合成器。由于系统受外界因素影响较大，通常需要安装控制器对系统进行调节、检测和保护设备，以保证系统持续的额定功率。而搭建前置放大器的最主要目的，是把前调谐器所产生的信号加以放大，从而达到下一个工作电平的要求，并获得下一功率放大的结果。功分器将前置放大器所提供的信息，根据相同的频率和相位进行分频输出，将分频输出产生的四路信息馈送给末级功放，以放大最佳信息。经过上述流程，合路器将四台时速为350W功放的同相功率车组合成一个功率，并进行输出计算。数据经过接合器后，通过自适应测试信号接口送到相应的信号处理模块进行处理。

2.3 带通滤波器

带通滤波器的主要作用是滤除带外信号，其过滤材料是高频信号。视频信号经末级功放合成输出后，到达定向耦合器，再经定向耦合器传输至带通滤波器。滤波器可以消除不需要的频带信号，并可以使用其指定频率范围内的频率分量，应用此属性来选择注入的高频信号流响应分量。

2.4 监控单元

控制器的主要作用是控制功放的输出功率、反射功率、电流、电压、温度等。具有信号读取速度快、检测元器件成本低、检测灵敏度高等优点。并且监控单元还可以监控整机的输出功率和反射功率。监控单元的正常工作状态是保证数字电视发射机稳定运行的重要基础。由于通信设备的运行需要射频信号的接收和发射，因此该设备所需的功率构成了监控设备总功率需求的很大一部分。

2.5 供电系统

大多数情况下，地面数字电视直放站的电源系统由整机三相网络维护，通常采用两台或多台相同功率的UPS并联运行。交流接触器首先为风扇供电，然后为最后一个功率级供电。通常，两个电源并排运行，每个电源承载特定负载。当一个电源关闭时，另一个电源可以承载100%的主要负载。最终电源系统的主要组成部分是4个2500W的开关电源模块。另外，在地面数字电视广播机供电线路的输入端安装了专用避雷针，具有一定的防雷作用。由于通信设备的工作需要接收和发射射频信号，因此，这些设备所需的功率占监控设备总功率需求的很大一部分。

3.地面数字电视广播发射机的故障现象与处置方法

3.1 报警保护问题及处置方法

通常，1kW地面数字广播发射机具有自动保护系统。该系统在运行期间的主要目的是防止在发生致命错误时损坏变送器。当1kW数字地面电视发射机损坏报警时，其控制系统会报警。该保护可自动启动，因此在运行过程中不会受到其他设备的干扰或影响，以确保数字广播机的安全。其中，报警情况可通过地面数字电视广播台的液晶显示器或设备的遥控连接进行查询。报警时显示设备名称、安装位置、代码、维修时间、恢复时间、处理人员等信息。一旦设备离开指定区域，系统会立即报警并记录设备的位置和移动路线，并进行反馈，确保设备能够及时取回。

报警器电路出现故障的原因之一是电路的传输控制部分出现故障，导致报警器不能正常传输电视信号，避免信号质量变差对其他设备和用户造成电磁干扰。发射机不能淘汰，发射机保护电路必须对其部分功能进行保护处理，以保证发射机发射控制的可靠性。具体地，1kW地面数字电视播放关闭AGC引起的反射功率告警错误现象时，需直接切断1kW数字地面电视发射机。这样整机停机后，要全面检查射频输出接头、元器件的多功能器件合成和线头的连接，要全面检查软馈线是否有缺陷，水、功分器、馈线－连接器、天线等。检查时应避免同时使用多个设备，以免因电源和电路不稳定而损坏设备。如果检测到异常情况，必须立即做出响应。只有这样，才能确保地面数字电视广播电台安全稳定运行。

3.2 整机部分故障及处置方法

1kW地面数字电视转播设备中最常见的故障就是全系统的局部故障，占总故障的70%。特别是在提高传送机的维修水平时，维修人员的技术实力是很关键的，它可以判断设备是否发生故障、快速、准确、可靠，同时也保证了机器的正常工作，减少了机器的局部故障。该系统包括设备的组成、原理、操作技术和维修技术，并能对设备的静态、动态参数进行有效的控制，能熟练地进行设备的调试和维修。硬件发送器的日常保养指导，在设备的维护保养工作中，积极地解决整个设备的故障，有效地防止了设备的损坏。若空气开关会自动关机，应先查看电源模组的型号，避免人工开启风门，并立即更换备用电源。尤其是重大的设备故障，要及时、准确地处理后，要认真地进行分析，并与同事交流解决问题的经验，一起进行改善，缩短维修周期。掌握设备维修的正确方法，提高对设备的诊断、定位和排除能力，以保证开关柜安全、稳定地使用。

3.3 功放故障的分析及处理

由于功放对设备的输出功率起着关键作用，因此对通讯设备、摄像机、螺旋桨等设备的要求也非常高。因此，当1kW地面数字电视发射机出现故障时，关键是功放故障，这是排除故障的难点。一旦发生故障，不仅损失巨大，而且影响巨大，即使是正常的维修，也会造成大量的设备维护保养费用。要做到这一点，必须进行合理的规划，做到生产与维修并重，同时注意采用科学的维修方法，最大限度地提高维修效率。检修时要根据设备故障的发生、历史和后果，针对不同的后果和原因采取不同的检修策略，不能孤立地考虑故障现象，而是要找到问题的核心，对故障进行综合分析，避免故障不能及时修复。学会运用根本原因分析法，实事求是，如实分析设备故障，共享故障信息，避免故障重复发生。

4.地面数字电视发射机的维护措施

4.1 日常维护

首先，必须对整个主机系统进行定期维护。在整机启用之前，应该进行下列几个方面的维护工作。首先检查一下整个天线系统是否正常放置于连接，以防止在整个主机系统完全工作时会移动或重新定位天线反馈系统。其次，一旦天馈系统出现异常或故障，主机显示器上会出现报警或伴随报警音，并要求维护管理人员彻底排除故障。故障消除后，按下“Recovery”按键重新供电。在启动前应检查一下机器的运行状态是否稳定，是否卡阻，以及皮带接线是否正常。可以通过单元排查法及时找到故障单元，通过功放也可以及时找到有问题的功放单元电流指示器。遇到不完全了解的异常情况，不要盲目操作，应及时咨询或通知专业维修人员，作出正确的评估和处理，以免造成故障或故障扩大。如果明确错误已得到有效纠正，则可以准备调试。整机开机运行后，需要综合观察总输出功率和励磁机输出功率，如果总输出功率偏差较大，必须立即停止运行，以便及时发现故障装置。需要保持良好的工作状态以确保系统稳定运行，并应根据使用环境、天气状况等因素定期更换零部件。如果需要更换，首先彻底清洁并干燥更换部件。另外，如果变送器部件因长期暴露而老化、松动或损坏，也会影响变送器的正常工作。因此，有必要定期进行清洁操作，以确保变送器的正常运行。

4.2 每月维护

首先，仔细检查总输出功率和反射功率。对监测到的当前数据进行预处理，去除异常数据并进行平滑分析。对于地面数字电视发射机，正常工作时总输出功率计的反射功率是检查发射机是否有故障的最重要标准之一。对于发射机来说，首先是要规范设备的维护保养时间，需要每月检查一次发射机总输出功率表的反射功率，建立设备操作规程，制定设备操作手册，严格按照操作规程进行作业，确保安全运行。一般每天检查3次，如有困难至少早晚检查2次。如果技术条件允许，可以用功率计测量发射机总输出功率计的反射功率，用准确的数据评估发射机是否有故障需要维修。同时需要严格按照操作规程执行，确保安全运行。通过各种方式检查温度，看温度是否正常，并详细检查连接器的情况。一般情况下，变送器表面温度通常为10℃。当机器温度过高，温度下降时，应及时停止工作。同时，挡块的正常工作也是保证变送器稳定安全运行的重要因素。该站需要对插头进行全面检查。如果接头指示灯为绿色，则为正常，如果为黑色，则表示需要更换，如果有烧焦的气味，则表示离合器片因摩擦不当而烧毁。变送器液压系统的维护可采用各种电气测试，根据实际情况，了解设备的健康状况，及时发现事故隐患，防患于未然，确保安全和设备运行的可靠性。

4.3 每个季度维护

每季度检修的主要重点是检查励磁机风机转速是否正常，循环风机是否正常，旋转方向是否正确，有无损坏，特别是逆变风机是否工作正常。并做好除尘工作。另外，设备维修计划主要是根据设备的使用情况制定大中型维修计划，确定设备的维修内容，对一些容易出现故障的设备进行预防性维修。还要注意设备的老化现象，如果设备出现故障，不要自行修理。需要专业维修人员进行维修。平时注意设备的操作细节，保证设备的正常运行，降低设备的故障率，保证设备的长期运行。

5.结束语

在深入了解地面数字电视发射机的工作原理后，需要进一步探索新的方法和规律，为当前地面数字广播发射机的优化设计提供新的思路。当出现错误时，要立即排查错误原因，积极排除各种错误因素，确保设备和变送器的安全运行，并确保最长的正常运行时间和最短的维修时间，还要确保电视节目可以正常播放。日常连续运行中也会出现一些机械故障，出现这些问题必须根据具体原因分析解决，才能更好地解决问题，使设备尽快正常工作。