地面数字电视基本原理及故障排除

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摘要：相对于传统模拟电视而言，地面数字电视发射技术有着其无可替代的优势，必须大力发展，现阶段全国正在快速推进地面数字电视的全覆盖，更需要从事广播电视行业发射传输工作的技术人员更多的了解，学习地面数字电视发射技术，为地面数字电视的发展做好准备。

关键词：数字电视发射机；原理；故障处理

时代在进步，人们对生活品质的追求在逐渐提高，更对文化和信息传播的需求更加迫切。当前互联网和自媒体的发展速度已相当迅速，也对传统主流媒体广播电视媒介提出了更高的要求，对广播电视信号传输和发射技术也有了更高的要求。传统的模拟电视技术已满足不了当前社会对电视媒体观看质量的需求，将会逐渐退出历史舞台，取而代之的是更加安全可靠、覆盖面广、抗干扰能力强、接收方便的地面数字电视系统。中央广播电视节目无线数字化覆盖工程已在全川152个台站建成地面数字电视系统，我省为顺应时展，早在2011年开始发展地面数字电视，通过几年的努力，已成功拥有超过一百万的地面数字电视用户。国家广电总局计划在2020年淘汰模拟电视系统，进而转向对地面数字电视的全面发展，当前全省的地面数字电视覆盖工程已提上日程，未来将会得到更好的发展。

1地面数字电视发射系统

1.1地面数字电视的特点。与有线电视、卫星电视等其他电视传播模式相比，地面数字电视具有以下特点：（1）频率利用率高；（2）抗干扰能力强；（3）便于开展各种综合业务和交互式业务；（4）容易加密、加扰、开展信息安全、收费业务；（5）支持多个传送、网路协议；（6）支持移动、便捷接收等。地面数字电视具有的上述优势特点，使其难以被其他传输方式取代，对国家具有非常重要的战略意义。第一，承担着维护国家安全稳定的重任。假如一旦我们的国家发生战争，互联网、有线网络和通讯卫星遭到敌国破坏，又或者是局部地区发生地震、台风等自然灾害，导致当地通讯系统中断，这时，基于地面传输方式的地面数字电视网络就会起到至关重要的作用。临时的战事安全通讯，局部灾害地区的临时应急救援广播将会对特殊时期的特殊情况进行有效控制，防止事态向更加严重的方面发展，对于国家的安全、稳定层面来讲，是无可替代的。第二，极大的节省了频率资源。模拟电视按频率由低到高每隔8MHz划分为一个频道，播出一套节目，而数字电视是将模拟信号转换为数字信号并经压缩编码，再将多个节目信号复用之后在原信道上传输，所以数字信号所占用的频率带宽比模拟电视小，可以在原有8MHz频率范围内传送几套甚至十几套电视节目。1.2地面数字电视发射系统的组成。地面数字电视发射系统包括数字电视激励器、数字电视发射机、输出滤波器、同轴开关和发射天线。

2.地面数字电视基本原理

2.1数字电视激励器原理。数字电视发射机与模拟电视发射机不同，他的输入信号不是常规的视频和音频节目信号，而是将音频、视频信号，按照既定的各种标准，经过压缩编码，并与其他信号复用打包后的传输码流。输入的码流信号进入激励器，经过编码和映射单元，完成包括扰码、信道编码、交织和映射等一系列操作，最终调制到基带或者低中频上，然后上变频至所需频率。按照我国地面数字多媒体广播标准（DTMB），激励器需要配备预校正功能，用于对整个发射链路中的阻抗不匹配和非线性失真进行校正，从而改善发射信号质量，提高发射效率。2.2数字电视发射机原理。将输入数字电视发射机的码流信号，通过激励器进行信道编码调制，上变频调制成射频信号，再通过功分器，功放，合成器进行逐级放大，最终达到所需功率，再通过定向耦合器和带通滤波器，送至发射天线。系统中设有主、备双激励器，实现激励器冗余备份，功率放大单元完成信号的放大，采用模块化结构设计，无源部件单元主要是带通滤波，滤除带外杂波和谐波等。地面数字电视发射系统的备份技术主要包括：1、单机双激励器，2、主备机方式，3双机并机方式，4、N+1备份方式。但就经济性和实用性来说，单机双激励器模式是使用最广泛的，其系统原理框图如下所示：

3.系统常见故障判断及处理

3.1开关机过程中常见故障及处理。发射机在开机过程中会对供电故障、风机的备份技术主要包括：1、单机双激励器，2、主备机方式，3双机并机方式，4、N+1备份方式。但就经济性和实用性来说，单机双激励器模式是使用最广泛的，其系统原理框图如下所示：故障、外部连锁故障、均流供电故障等进行自检，当出现上述任一情况时，系统会报故障报警，并提示故障详情，导致不能正常开机。3.1.1故障现象：交流供电故障。故障分析：用万用表测量系统供电侧的电压、电流是否正常，查看相序是否正确。当发射机在使用过程中由于缺相、相序不对或者相间电位差>13%时，会引起发射机的交流供电故障，致使关机保护。如果系统采用220v交流电或者直流电就不会存在此问题。3.1.2故障现象：风机故障。故障分析：首先观察风机是否转动，测量风机轴承温度是否异常，手动转动风机扇叶是否有卡阻现象。风机在启动的时候由于轴承震动、扇叶卡阻导致轴承温度过高导致电机烧毁，或者由于风机供电继电器触点未吸合导致风机无法启动。3.1.3故障现象：外部连锁故障。故障分析：查看同轴开关是否转到正常位置，可能导致无法馈送到天线，或者是位于发射机顶的连锁头未接触良好，都可能引起外部连锁故障报警，导致无法开机。3.1.4故障现象：均流供电故障。故障分析：开关电源无输出，电源控制器接头松动，可能导致均流供电故障。3.2发射机功率突然下降故障及处理。当发现发射机功率下降时，首先应该查看值班记录表，对比设备数据近段时间的数据变化，也可以设备出场履历表，对比数据变化。查看设备主控显示屏，开关电源电流是否下降，查看功放插件中每只管子所对应的电流有没有什么变化。如果开关电源电流变小，功放管电流降为0，说明对应功放插件的功放管已坏，如有备用功放管配件，可自行更换，注意应使用防静电烙铁，否则可能损坏功放管。如果开关电源电流变小，且每个功放插件对应的管子电流也变小，初步判断是激励器部分输出变小，可以切换到备用激励器工作，再观察发射机整机数据是否恢复正常。如果开关电源和功放数据都正常，整机功率降低，则可判断为显示故障，或者是系统参数取样故障，不影响整机工作。如果功放插件保护故障，对应前级功放管电流为0，末级管子只有静态电流，检查功放插件显示为什么保护，是否为驻波保护、温度保护、过激励保护等。3.3不平衡功率保护故障及处理。吸收负载是与功率合成器相连的用于吸收合成器所产生的不平衡功率，在各吸收负载端装有检测电路，用于不平衡功率的检测。正常状态下，吸收负载的功率很小，温度也较低，当功率放大器出现故障，功放间的相位差距较大时就会导致吸收负载的不平衡功率增大，此不平衡功率会被主机监控单元采集并监控，当达到监控单元的保护门限时，发射机就会降低或者切断功率输出。此时应查看各个功放插件内部，是否有损坏，用万用表测量功放管的栅极和漏极的对地电压，来判断功放管是否损坏。3.4驻波保护故障及处理。驻波比保护又称反射保护，是在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或者与发信机的阻抗不匹配，高频能量会在天线产生反射波，反射波和入射波在天馈系统汇合产生了驻波。当驻波比等于1时，表示馈线和天线的阻抗完全匹配，此时高频能量全部被天线辐射出去，没有能量的反射损耗，这是一种理想状态；实际上总存在反射，当整机负载或天线驻波比小于等于1.5时，可以正常工作，但最好把驻波比控制在1.2以内，发射机可高效率、高质量的工作；当驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。驻波比过大，反射功率将返回发射机功放单元，容易烧坏功放管，影响发射机正常工作。

4结语

地面数字电视无线覆盖工程不仅是一项民生工程，更是一项国家战略项目工程。现阶段正在加速推进地面数字电视建设，需要更多懂得地面数字电视发射技术的广播电视发射传输从业人员，来确保地面数字电视的安全播出。本文从数字电视的基本原理方面进行了浅度总结，对发射机平常可能出现的故障问题进行了分析及故障应急处理，用以保证地面数字电视的安全播出。

参考文献：

［1］陈玲.电压驻波比VSWR对广播电视天馈线系统的影响.科技传播，2010，10（上）.

［2］卢江浩.数字电视发射机研发现状.中国传媒科技，2001,8.

［3］宋树春，张兴会.电视发射机天馈系统的故障分析与处理.内蒙古广播与电视技术.2010，27（2）.

作者:马晓 单位:四川广播电视台704发射传输台