【摘要】圍繞廣播電視安全播出工作“不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、又安全”的方針，本文基于關(guān)停模擬電視和地面數(shù)字電視700 MHz頻率遷移后無(wú)線發(fā)射臺(tái)站的天饋線、數(shù)字電視發(fā)射機(jī)等閑置設(shè)備搭建了一套獨(dú)立于現(xiàn)有地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的備播系統(tǒng)，便于發(fā)射臺(tái)站地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)在播出過(guò)程中出現(xiàn)重大故障無(wú)法恢復(fù)時(shí)緊急啟用，確保廣播電視安全播出，進(jìn)一步提升臺(tái)站安全播出保障能力，提高廣播電視公共服務(wù)水平。

【關(guān)鍵詞】閑置設(shè)備；地面數(shù)字電視；利舊改造；發(fā)射機(jī)改頻；備播系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.12.015

隨著模擬電視的關(guān)停和地面數(shù)字電視700 MHz頻率遷移工作的實(shí)施，所有無(wú)線電視發(fā)射臺(tái)站已將模擬電視及702～798 MHz頻率范圍內(nèi)的地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)關(guān)停，原有的模擬電視天饋線、數(shù)字電視發(fā)射機(jī)、數(shù)字電視三工器等高價(jià)值設(shè)備因此閑置，導(dǎo)致資源嚴(yán)重浪費(fèi)。頻率遷移后的臺(tái)站地面數(shù)字電視無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)雖經(jīng)過(guò)試播期檢驗(yàn)，但仍然存在設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定、防雷能力差等安全隱患，可能會(huì)對(duì)臺(tái)站安全播出造成一定影響。基于以上現(xiàn)狀，本文提出了充分利用臺(tái)站閑置設(shè)備進(jìn)行改造組成地面數(shù)字電視應(yīng)急備播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案并實(shí)施，既可以進(jìn)一步提高無(wú)線發(fā)射臺(tái)站的地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的保障能力，又可以盤活閑置資產(chǎn)。

1. 備播系統(tǒng)的總體方案

地面數(shù)字電視備播系統(tǒng)是由停模以及700 MHz移頻后閑置的電視反饋系統(tǒng)、衛(wèi)星接收天線、數(shù)字電視發(fā)射機(jī)等設(shè)備經(jīng)頻率調(diào)整和改造后組成的，獨(dú)立于現(xiàn)有地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)。系統(tǒng)具有獨(dú)立信號(hào)源、發(fā)射機(jī)以及反饋系統(tǒng)，當(dāng)無(wú)線發(fā)射臺(tái)站地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)在播出過(guò)程中出現(xiàn)重大故障無(wú)法恢復(fù)時(shí)，臺(tái)站留守人員可以將在播系統(tǒng)關(guān)閉，緊急啟用備播系統(tǒng)。地面數(shù)字電視備播系統(tǒng)的總體框架[1]如圖1所示：

2. 設(shè)計(jì)方案的可行性分析

2.1 項(xiàng)目的必要性分析

目前廣西全區(qū)廣播電視無(wú)線發(fā)射臺(tái)站經(jīng)過(guò)“十二五”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及臺(tái)站規(guī)范化建設(shè)，臺(tái)站設(shè)備運(yùn)行環(huán)境有了長(zhǎng)足改善，但仍有部分高山臺(tái)站存在基礎(chǔ)設(shè)施落后、臺(tái)站環(huán)境惡劣、供配電不穩(wěn)定和設(shè)備老化、工作不穩(wěn)定、易受雷擊等問(wèn)題。當(dāng)臺(tái)站出現(xiàn)停播事故時(shí)，往往會(huì)因留守人員技術(shù)能力不足或備品備件準(zhǔn)備不充分等不能及時(shí)恢復(fù)播出。因此，設(shè)計(jì)一套相對(duì)獨(dú)立的、與在播系統(tǒng)不存在共性問(wèn)題且可以在播系統(tǒng)停止工作時(shí)在極短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)播出的地面數(shù)字電視備播系統(tǒng)是非常有必要的。

2.2 技術(shù)可行性分析

備播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用利舊改造的技術(shù)路線和臺(tái)站聯(lián)合廠家的實(shí)施路線，利舊改造的設(shè)備大部分是2016年前后投入使用、使用年限較少、元器件老化程度不大、可用性極高，由于維護(hù)比較到位，在技術(shù)上具有可操作性。

2.3 經(jīng)濟(jì)可行性分析

該方案的設(shè)計(jì)是通過(guò)利用閑置設(shè)備以節(jié)約投入資金。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研的方式對(duì)組成備播系統(tǒng)各項(xiàng)設(shè)備的采購(gòu)價(jià)或改造價(jià)格進(jìn)行對(duì)比，在滿足技術(shù)需求的情況下，通過(guò)利舊改造的方式投入成本約占新購(gòu)設(shè)備成本的17%，具體對(duì)比如表1所示，改造成本價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，滿足低投入的要求。

3. 信號(hào)源利舊改造方案

3.1 衛(wèi)星接收天線改造

停模后臺(tái)站現(xiàn)有兩副閑置的原模擬電視衛(wèi)星接收天線，對(duì)兩副衛(wèi)星接收天線進(jìn)行刷漆、加固、調(diào)整方位等改造，并加裝防5G干擾窄帶高頻頭和C波段濾波器[2]，即可完成衛(wèi)星接收天線的改造。

3.2 衛(wèi)星接收機(jī)安裝

地面數(shù)字電視700 MHz頻率遷移后地面數(shù)字電視覆蓋組網(wǎng)采用基于衛(wèi)星信號(hào)的單頻網(wǎng)組網(wǎng)方式，信號(hào)碼流在傳輸過(guò)程中不允許進(jìn)行任何的復(fù)用和編輯，不再使用IP復(fù)用器進(jìn)行節(jié)目備份或復(fù)用，而是將衛(wèi)星接收機(jī)安裝在發(fā)射機(jī)內(nèi)，衛(wèi)星接收機(jī)輸出的ASI信號(hào)直接接入發(fā)射機(jī)激勵(lì)器。

4. 發(fā)射機(jī)利舊改造方案

地面數(shù)字電視700 MHz頻率遷移前廣西全區(qū)無(wú)線發(fā)射臺(tái)站地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)均為成都德芯數(shù)字科技有限公司的DUT-8313（1 kW）和DUT-8322（300 W），發(fā)射機(jī)的監(jiān)控單元、激勵(lì)器、BLF888B功放管等部件，通過(guò)更換新的電視全頻段功放板、信號(hào)分配電路板、功率合成板、功率分配器及功率合成器以滿足改造后發(fā)射機(jī)運(yùn)行技術(shù)要求。改造后發(fā)射機(jī)運(yùn)行在470～702 MHz任意頻點(diǎn)內(nèi)。

4.1 激勵(lì)器利舊改造

①調(diào)整激勵(lì)器頻率，使用儀器對(duì)擬改頻點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試和校正，確保在使用頻率點(diǎn)上激勵(lì)器的各項(xiàng)指標(biāo)正常。②調(diào)整激勵(lì)器輸出電平，確保激勵(lì)器輸出功率為-5 dBm±10%。③測(cè)試激勵(lì)器各項(xiàng)切換和告警功能，并對(duì)激勵(lì)器固件進(jìn)行更新。

4.2 前級(jí)推動(dòng)單元改造

①為提高整機(jī)效率，發(fā)射機(jī)前級(jí)推動(dòng)單元為窄帶設(shè)計(jì)，帶寬為中心頻率±40 MHz，播出頻率在頻率范圍內(nèi)可直接使用，超出范圍需要改造前級(jí)推動(dòng)單元。②拆除功放管的2個(gè)環(huán)形器，用饋線跳過(guò)。③改造電路板后，重新調(diào)整電平增益等參數(shù)指標(biāo)，確保電平增益為42 dB±10%。

4.3 功放模塊利舊改造

移頻前1 kW數(shù)字電視發(fā)射機(jī)使用BLF888B功放管作為末級(jí)功放板的功放芯片。為了提高效率，發(fā)射機(jī)廠家將功放板設(shè)計(jì)成窄帶功放板，帶寬為中心頻率±20 MHz，每個(gè)功放單元是由4個(gè)BLF888B功放管合成，1部發(fā)射機(jī)需要使用12只功放管。

功放模塊改造過(guò)程：

（1）將原功放板的功放管拆出備用，拆除功放單元的4個(gè)輸出環(huán)形器。

（2）設(shè)計(jì)全頻段功放電路，把拆下的4個(gè)BLF888B功放管安裝到新的全頻段功放板上。

（3）設(shè)計(jì)信號(hào)分配板和功率合成板，將原來(lái)的奇數(shù)阻抗不平衡合成，改為偶數(shù)的3 dB合成，各級(jí)分配器、合成器要求可以在470～702 MHz內(nèi)任意頻率正常工作。

（4）重新調(diào)整電路指標(biāo)，在滿足非線性指標(biāo)的情況下，單個(gè)功放單元最大輸出功率不低于400 W。

（5）功放單元為寬帶設(shè)計(jì)，3個(gè)功放單元合成總功率應(yīng)達(dá)到1 kW，且還有冗余[3]。

5. 反饋系統(tǒng)利舊改造方案

5.1 天饋線利舊改造

（1）對(duì)天饋線系統(tǒng)接頭和饋電點(diǎn)檢查，排除密封膠老化、密封不嚴(yán)或者迸裂進(jìn)水、短路（開(kāi)路）、打火等隱患。

（2）對(duì)偶極板天線、變阻器、功分器、主饋線和分饋線等加固維護(hù)，確保使用安全。

（3）用天饋線測(cè)試儀測(cè)量閑置天線的性能指標(biāo)，在擬改頻道內(nèi)主饋電纜駐波比不大于1.06，天饋線（多工器后）駐波比不大于1.2的天線可以直接使用，指標(biāo)不符合的需要進(jìn)行維修。

5.2 數(shù)字電視三工器利舊改造

700 MHz頻率遷移項(xiàng)目實(shí)施后，原橋式數(shù)字電視三工器因頻率調(diào)整被替換下來(lái)，該批次數(shù)字電視三工器使用年限少、運(yùn)行穩(wěn)定、性能突出，具有非常高的利舊改造價(jià)值。

三工器利舊改造如下：

（1）利用仿真軟件對(duì)指定頻率的三工器進(jìn)行濾波器電路、插入損耗、駐波比、近端帶外抑制等電氣性能進(jìn)行仿真，精準(zhǔn)測(cè)算諧振管、飛桿等需要更換器件的尺寸，便于改頻施工。

（2）對(duì)三工器的3個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行改頻，改頻后的中心頻點(diǎn)與在播系統(tǒng)的3個(gè)頻點(diǎn)相同，每個(gè)頻點(diǎn)的帶寬需要滿足播出技術(shù)要求。

6. 系統(tǒng)安裝和聯(lián)調(diào)聯(lián)試

6.1 發(fā)射機(jī)組裝調(diào)試

對(duì)改頻后的發(fā)射機(jī)進(jìn)行組裝聯(lián)調(diào)和指標(biāo)測(cè)試，指標(biāo)合格才能使用，改頻后發(fā)射機(jī)整機(jī)性能指標(biāo)均能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，如表2所示。

6.2 授時(shí)信號(hào)安裝和配置

6.2.1 天線安裝

為了給地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)單頻網(wǎng)組網(wǎng)提供必要基準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，授時(shí)器天線必須安裝在戶外，安裝地點(diǎn)視野開(kāi)闊，天空45方向無(wú)遮擋，天線蘑菇頭頂面垂直朝上安裝。

6.2.2 授時(shí)信號(hào)接入

將授時(shí)器的10 MHz OUT、1PPS OUT分別接入發(fā)射機(jī)激勵(lì)器的10 MHz IN、1PPS IN。1臺(tái)授時(shí)器有多組輸出信號(hào)可供多臺(tái)激勵(lì)器使用。

6.3 單頻網(wǎng)參數(shù)設(shè)置

6.3.1 運(yùn)行模式設(shè)置

通過(guò)發(fā)射機(jī)的網(wǎng)管頁(yè)面對(duì)發(fā)射機(jī)激勵(lì)器進(jìn)行設(shè)置，確保系統(tǒng)內(nèi)每一臺(tái)激勵(lì)器都配置為衛(wèi)星單頻網(wǎng)模式。

6.3.2 發(fā)射延時(shí)設(shè)置

影響多徑時(shí)延差異的主要因素有發(fā)射臺(tái)站的延時(shí)配置、信道參數(shù)的載噪比門限和解調(diào)芯片的性能，通過(guò)調(diào)整單頻網(wǎng)時(shí)延可以避免網(wǎng)絡(luò)干擾，提升網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)質(zhì)量[4]。距離和時(shí)延的換算公式[5]為：

t=d/c （1）式中：t等于路徑時(shí)延，c為光速，d為電波傳輸距離。

修改參數(shù)后要對(duì)激勵(lì)器進(jìn)行非線性預(yù)失真校正，以提升信號(hào)質(zhì)量，預(yù)校正功能正常后，再對(duì)播出指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。

7. 覆蓋監(jiān)測(cè)及評(píng)估

完成一系列安裝和配置后，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目如下。

7.1單頻網(wǎng)組網(wǎng)測(cè)試

7.1.1 單頻網(wǎng)播出信號(hào)確認(rèn)

在近場(chǎng)通過(guò)廣播電視綜合分析儀確認(rèn)調(diào)制參數(shù)與帶寬等參數(shù)是否正確。

7.1.2 確認(rèn)SIP信息

單頻網(wǎng)傳輸碼流中包含SIP信息，為獨(dú)立的188字節(jié)TS包，PID為0x15，通過(guò)碼流分析儀對(duì)DTMB覆蓋接收機(jī)推送的中央電視節(jié)目碼流進(jìn)行分析，確認(rèn)是否存在PID號(hào)為0x15信息包。

7.2 覆蓋監(jiān)測(cè)及評(píng)估

組織技術(shù)人員在理論覆蓋服務(wù)區(qū)進(jìn)行信號(hào)收測(cè)，選擇場(chǎng)地空曠平坦，無(wú)建筑物，無(wú)反射波到達(dá)的地點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，并且測(cè)量點(diǎn)與發(fā)射天線之間為直視路徑，接收天線的極化方式與發(fā)射天線一致，記錄測(cè)量點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度Ec（dBuV/m），由公式（2）計(jì)算發(fā)射天線的有效輻射功率Pt（kW）。

Ec=10lgPt-20lgd+106.92 （2）式中：d為收測(cè)點(diǎn)與發(fā)射臺(tái)的直線距離。

通過(guò)計(jì)算得到的信號(hào)強(qiáng)度值，結(jié)合信號(hào)帶肩、調(diào)制誤差率（MER）、多徑干擾等主要指標(biāo)數(shù)據(jù)評(píng)估節(jié)目覆蓋效果[5]。

7.3 備播系統(tǒng)應(yīng)急切換測(cè)試

由于地面數(shù)字電視備播系統(tǒng)平時(shí)處于冷備狀態(tài)，在播系統(tǒng)出現(xiàn)故障無(wú)法恢復(fù)播出時(shí)需要人工應(yīng)急操作備播系統(tǒng)。經(jīng)測(cè)試，備播系統(tǒng)通電35 s后衛(wèi)星接收機(jī)鎖定衛(wèi)星信號(hào)，輸出正常節(jié)目碼流，40 s后授時(shí)器輸出標(biāo)準(zhǔn)10 MHz和1PPS信號(hào)（內(nèi)部時(shí)鐘），115 s后發(fā)射機(jī)滿功率播出，遠(yuǎn)場(chǎng)接收正常，5 min后授時(shí)器鎖定GPS/北斗衛(wèi)星信號(hào)。測(cè)試結(jié)果表明，地面數(shù)字電視備播系統(tǒng)可在2min內(nèi)完成代替在播系統(tǒng)應(yīng)急播出任務(wù)，可極大縮短在播系統(tǒng)出現(xiàn)重大故障時(shí)的停播時(shí)間。

8. 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的基于閑置設(shè)備改造的地面數(shù)字電視備播系統(tǒng)，是通過(guò)利用閑置設(shè)備經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造搭建而成，是一套獨(dú)立于現(xiàn)有地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)的備播系統(tǒng)?？梢栽诓ハ到y(tǒng)發(fā)生重大故障無(wú)法及時(shí)恢復(fù)播出的情況下應(yīng)急代播。該方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施是落實(shí)廣播電視安全播出工作“不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、又安全”方針的重要舉措，具有投資成本低、技術(shù)可靠的特點(diǎn)，既可有效解決高山臺(tái)站因重大故障導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間停播的安全隱患，鞏固中央廣播電視節(jié)目無(wú)線覆蓋成果，又能進(jìn)一步提升廣播電視安全播出保障能力和公共服務(wù)水平，對(duì)于在有條件的無(wú)線發(fā)射臺(tái)站應(yīng)用具有一定的推廣意義。

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