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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