数字电视广播发射机的发展趋势探讨论文

2020-06-23实用文

数字电视广播发射机的发展趋势探讨论文

  摘要:我国的地面数字电视广播正高速发展,目前对发射机的要求除了功能齐全外,对发射机的成本控制和质量控制也提出了新的挑战。新形势下,北京长峰广播通讯设备有限责任公司设计的3kW数字电视广播发射机,具有高稳定、高功率密度、高集成度的设计特点,在保证发射机的产品质量,维护航天品牌的情况下,有效降低了发射机的各项成本,通过技术优势实现了良好的成本控制。

  关键词:数字电视;发射机;高稳定;高密度;高集成度

  1、引言

  地面数字电视广播发射机将逐步取代模拟电视发射机,我国的地面数字电视广播也将进入一个高速发展的阶段。从2015年度全国范围内陆续进行的招标情况来看,各个招标方主要看各发射机厂家的功能、指标、服务以及业绩,但是往往是低价中标,这将直接影响发射机稳定性的提高。在保证发射机质量的前提条件下,如何降低发射机的成本摆放在了各个发射机厂家面前。目前,国内发射机设计能力比较强,但是和国际水平相比仍有很大的差距。尽管我们的发射机功能并不少,指标并不差,但是在稳定性、发射机的功率密度、集成度等方面还有很大差距。这也就是为什么相当一部分用户喜欢用进口的发射机,即使价格高得多。因此,新形势下,发射机厂家对数字电视广播发射机设计就有了新的设计要求。通过不断的技术创新,北京长峰广播通讯设备有限责任公司设计了高功率密度、高集成度、高稳定度的地面数字电视广播发射机。我们先期设计生产了全新系列的地面数字电视广播发射机,其中典型代表是3kW地面数字电视广播发射机。

  2、3kW地面数字电视广播发射机概述

  本发射机由地面数字电视激励器(支持DVT-T2标准)、机架控制器、整机控制器,功率放大器,功率分配器/合成器、定向耦合器、吸收负载、配电盘等组件构成。如图1所示。DTV3kA型数字3kW电视发射机的设计核心是AMPC-1KU功放组合的设计,更是充分体现了高功率密度、高集成度和高稳定度的设计。

  3、AMPC-1KU功率放大器

  AMPC-1KU功率放大器是我公司设计生产的最新一代产品。数模兼容,功放、电源、散热器一体化设计,水冷散热。用于数字电视时,额定输出功率1000W。模块工作在AB类,可覆盖整个UHF电视频段(470~860MHz),技术指标高度一致。功放选用12只Freescale第六代高压(VHV6)50V推挽LDMOS管MRF6VP3450HR6。功率分配器、功率放大器、功率合成器、带有温度补偿可开关的偏置电路以及数模检波等电路,都设计安装在同一张PCB线路板上。

  3.1功能原理

  AMPC-1KU由推动级和末级等组成,推动级使用2只FreescaleMRFE6VS25。末级由12只高增益(23dB)、大功率LDMOS管组成一个高增益放大系统,最大总增益63dB。功能框图如图2所示。

  3.2主要特点

  (1)功放ALC电路采用双检波平衡比较的控制方法,若某个放大晶体管出现故障时,ALC控制电路的输出电平会保持不变,因而其余的晶体管的输出功率不会增大,仍可继续工作在原来的安全状态,只是输出功率会相应地减小。(2)功放中功分器、巴伦、功放匹配电路、功合等无源电路全部采用PCB微带或带线设计,产品一致性好,尤其共末级合成器及输出传输线,应用悬带技术设计,不仅具有良好的匹配和平衡性能,而且具有最小的插损和更大的功率容限。(3)功放末级各个功放管设有稳定可靠的栅极偏置电路,并带有温度补偿功能,确保功放在一定温度范围内输出稳定的功率。偏置电压可被调整,也可被控制器关掉或打开。峰值功放管有两种可选电压以实现工作状态的设置:Doherty或AB类。(4)功放具有独立可调的增益和相位偏移量。由PC机通过功放面板的4芯RS232调节,或通过机架控制器的CAN-bus口调节。可调的增益和相位偏移量,能将由此功放组成的发射机合成调到最佳正交平衡合成状态。(5)集成的`并行控制总线和CAN总线接口为冗余设计,控制单元可通过并行控制总线简单地打开和缓推功放,并且能读取功放的功率值和故障告警量。通过CAN总线完成并行控制的功能,更能读取功放所有相关运行参数和故障信息。并行控制总线是CAN总线接口的应急保障,当CAN总线的连接中断时,功放可继续工作。(6)AMPC-1KU具有完善的自保护功能,具有过压、过流、过温、过激励和射频开短路保护设计,此保护由功放自行完成,功放面板给出报警指示,并上报给控制单元。①检测到反射超限时,降低功率。当VSWR大于1.7时,关掉推动级输出。②超过设定温度(80℃),自动关掉推动级输出。③功放管故障检测,给出报警。④输入电平过大,自动关掉推动级输出。⑤输出功率过大,关掉推动级输出。(7)功放面板DB25接口具有功放状态所有信息,面板指示灯齐全,具体如下所示。①监测口(DB25):反射功率检波电压、发射功率检波电压、两个1/2功放模块A/B检波电压、电源电压、总工作电流、推动级及功放末级各个LDMOS功放管的电流、CAN_bus、控制功放增益电压。②指示灯:温度过高故障、功率管故障、反射故障、射频输入故障、功率故障、通信指示、功放开关指示。(8)AMPC-1KU采用优化设计的水冷管道和先进的散热仿真技术,使其具有以下优点。①相对较轻的重量,便于生产、运输、安装和维护。②最佳热传导率和功放管散热的均匀性,以提高散热效率,增强整个功放的可靠性、稳定性,满足最大负载条件下24小时运行的要求。(9)热插拔维护,本功放的“盲插”结构与发射机的正交3dB功合器一起可实现“热插拔”,实现检修功放不停播的目标。

  4、综述

  北京长锋广播通讯设备有限责任公司设计的3kW地面数字电视广播发射机,其中设计核心是功放组合,功放组合的实现充分体现了高功率密度、高集成度、高稳定度的设计特点。发射机的高功率密度、高集成度设计使得发射机在降成本方面具有很大优势。(1)发射机的结构体积大大减少,发射机组合数量减少、体积减小等,使得发射机的机械加工成本大大降低。(2)功放组合的一体化设计程度较高,其中线缆很少,功放组合中除了关键的功放管需要专业人士手工焊接外,功放组合的生产易于贴片机批量流水作业,一方面保证了产品的质量,另一方面大大减少了目前昂贵的人工成本。(3)我公司严格的质量体系条件下,优选合格的原产品材料,通过技术优势降成本,保质量,树立我公司在广电领域的航天品牌。在新形势下,我公司会秉承航天精神,充分发挥自身的技术优势,继续在广电领域打造自己的航天品牌,为广大广电的用户提供优质服务。

  参考文献:

  [1]数字电视国家工程实验室.地面数字电视发射系统与覆盖网络[M].北京:科学出版社,2012.

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