1kW地面數(shù)字電視發(fā)射機AW-DT1K-I技術(shù)特點及維護檢修

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動數(shù)字信號傳輸技術(shù)的進步，使我國廣播電視行業(yè)邁上全新的臺階，原本的模擬發(fā)射機逐漸被數(shù)字發(fā)射機所替代。我縣于2017 年正式實施無線數(shù)字化覆蓋工程，通過AW-DTIK1K 數(shù)字電視發(fā)射機以單頻網(wǎng)轉(zhuǎn)播中央1、2、10、12、13、14、15、17，因為數(shù)字電視發(fā)射機的安裝與使用，使電視節(jié)目的傳輸容量得到進一步增加，且電視信號的傳輸質(zhì)量得到進一步提升，從而提高了發(fā)射機本身的穩(wěn)定性。文章以AW-DT1K-I 數(shù)字電視發(fā)射機為例，介紹了1KW 數(shù)字電視發(fā)射機的功能特性和維護檢修^[1-3]。

1   AW-DTIK 1KW數(shù)字電視發(fā)射機技術(shù)特點

作為全固態(tài)風(fēng)冷發(fā)射機，其前級包含2 臺數(shù)字電視激勵器，并且相互屬于主備。其輸出的射頻信號在通過控制器之后可以滿足雙激勵的切換。發(fā)射機本身則是基于模塊化設(shè)計要求，由系統(tǒng)控制器、切換器、數(shù)據(jù)采集器、功放分配器、功率放大器等一系列單元共同組成。其性能良好、電路簡單、工作穩(wěn)定，可以滿足長時間持續(xù)工作的實際要求。當TS 流信號輸送到激勵器后，其發(fā)射頻道對應(yīng)的電視信號就會直接送入功率分配器，經(jīng)功率分配器一分為二，分別送入兩路相同功率等級的功率放大器進行功率放大，然后再送入功率合成器，在實現(xiàn)功率合成后，通過帶通濾波器與定向耦合器實現(xiàn)對應(yīng)射頻數(shù)字電視功率信號的輸出，之后經(jīng)過天饋線系統(tǒng)向預(yù)定區(qū)域進行功率發(fā)射，從而完成無線覆蓋。

1.1 GPS/北斗雙模授時器

配有GPS 系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)，可以滿足時間信息和定時信號功能的設(shè)置，這樣就提供了同步時鐘來服務(wù)地面數(shù)字電視的覆蓋單頻網(wǎng)傳播，其系統(tǒng)的可靠性得到進一步的提升，就算是其中一套失效，也可以直接替換到另外一套；其本身具帶有免于維護的功效能，重新安裝和重新加電后不需要設(shè)置就能正常工作；帶有授守時的基本功能，當GPS 系統(tǒng)或者是北斗系統(tǒng)將高穩(wěn)恒溫晶振伺服鎖定之后，就算是出現(xiàn)了信號中斷的問題，但是依舊可以確保輸出監(jiān)控信號的高精度要求，能夠滿足10 MHz 頻率信號以及1 pps 時間信號。

1.2 CTTB數(shù)字激勵器

激勵器是數(shù)字電視發(fā)射機的主要設(shè)備和中心部件。衛(wèi)星接收機送來的TS 流信號分兩路輸入兩個激勵器，激勵器輸入的TS 流經(jīng)進過信道編碼、基帶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、頻率合成、射頻輸出放大。激勵器星座映射方式有4QAM-NR、4QAM、16QAM、32QAM、64QAM， 對于網(wǎng)絡(luò)模式，其本身主要是支持單頻網(wǎng)與多頻網(wǎng)，能夠?qū)嵤z測發(fā)射頻譜與發(fā)射信噪比，同時通過高效能補償器的設(shè)置，利用新一代自適應(yīng)預(yù)失真算法，就可以滿足自適應(yīng)的補償要求，當外界環(huán)境出現(xiàn)變化的時候，依舊可以滿足高穩(wěn)定工作狀態(tài)的要求。利用系統(tǒng)控制器來自動的切換雙激勵器，然后直接利用功率分配器將激勵器輸出信號劃分成為兩路，然后將其送至600 W的功率放大器。

1.3 600 W數(shù)字功放

功率放大器采用恩智浦半導(dǎo)體的LDMOS 超高頻（UHF）射頻功率晶體管BLF888B，它是目前市場上功能最強大的LDMOS 數(shù)字電視廣播發(fā)射機晶體管，支持（450~866）MHz 超高頻帶數(shù)字電視信號，漏極效率高達50%。每個功率放大器都有6 只功放管，包含2 個功放單元，12 個功放管。針對單一功率放大器，其輸出功率可以達到600 W，功率余量則為輸出功率的20%。功放與電源的一體化主要是利用獨立風(fēng)扇模組進行冷卻，開展數(shù)字化監(jiān)控，要求將CPU 監(jiān)控板直接裝在功放模塊中，以此滿足本單元反射功率、輸出功率、工作電壓、工作電流對應(yīng)的采集，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)運算與故障報警，一旦有過激勵、過熱、過載等任何過負荷現(xiàn)象，都會實現(xiàn)自動保護。在發(fā)射機中，功率放大器主要是實現(xiàn)對主機性能與功率輸出能力的決定，數(shù)字發(fā)射機的功率放大器在穩(wěn)定性、動態(tài)性、功放余量等方面都具有優(yōu)良特性。功放單元通過RS485 接口與系統(tǒng)控制器實現(xiàn)通信。

1.4 無源部件

無源部件由功率分配器、功率合成器、帶通濾波器和定向耦合器組成。發(fā)射機的功率分配/ 合成器采用90 度功率合成技術(shù)，主要特性包括相位關(guān)系相互一致、駐波比良好、隔離性能良好、插入損耗小、帶寬范圍廣、功率容量大、分配合成容易實現(xiàn)、體積小，使用簡單，維護方便。帶通濾波器的主要功能是對發(fā)射機內(nèi)外部無用射頻信號直接消除，以避免雜散射頻功率對發(fā)射機實際播出產(chǎn)生影響，其本身選擇性良好、諧波抑制能力較強、帶肩陡峭、帶內(nèi)插入、實際損耗小，可以讓其輸出頻譜與國標相互匹配。定向耦合器主要是控制方向性，其本身關(guān)聯(lián)到耦合頭的實際插入深度以及耦合環(huán)平行到饋管內(nèi)導(dǎo)線軸線相應(yīng)的夾角。

1.5 系統(tǒng)控制器

系統(tǒng)控制器是發(fā)射機監(jiān)控子系統(tǒng)中的中心監(jiān)控單元，主要是為監(jiān)控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)服務(wù)，還會為外界提供通信接口。其功能如下：針對運行參數(shù)進行對應(yīng)采集、存儲與分析，且直接生成運行日志；設(shè)置發(fā)射機開關(guān)機、參數(shù)及激勵器的切換；帶有精密儀器功能，可以將MER、IM等參數(shù)精準顯示出來；有故障保護與報警處理；能夠?qū)崿F(xiàn)人機交互。通過系統(tǒng)時鐘、存儲器、輸入通道、接口等相應(yīng)配置，在遠端可以針對發(fā)射機實現(xiàn)對應(yīng)的在線維護與監(jiān)控處理。系統(tǒng)控制器主要是選擇的109×65 字符型觸摸屏，可以滿足狀態(tài)的直觀顯示，且操作非常簡單。控制模式界面包含本地與遠端兩個方面，可以實現(xiàn)點擊切換處理；在主頁界面，可以實現(xiàn)開關(guān)機的操作，也可以手動切換處理，觀察反射功率、駐波比、吸收功率、輸出功率等參數(shù)，以便檢查電流、電壓、功率、溫度等參數(shù)；配置界面主要包含時間、網(wǎng)絡(luò)、功放參數(shù)、重啟參數(shù)、激勵器等對應(yīng)選項按鍵，通過按鍵選擇方式可以實現(xiàn)對應(yīng)設(shè)置。

1.6 發(fā)射機防雷保護系統(tǒng)

發(fā)射機設(shè)有完善的防雷保護系統(tǒng)，采用多種防雷保護措施，防止從電源線及天饋線引入雷電。電源線防雷主要包含三重功能，首先將防雷器置于電源輸入端，以滿足大部分雷電浪涌的吸收；在每一個電源模塊的輸入端都有壓敏電阻，再一次進行吸收；信號線端口選擇快速泄放二極管吸收雷電及對應(yīng)的電脈沖沖擊。射頻防雷主要包含以下功能，輸出濾波器帶有短路節(jié)，將天饋線引入雷電通過短路節(jié)直接泄放到地面；每個功放輸出端都有隔離器，能夠直接利用隔離器將信號引入吸收負載，避免對功放帶來損害。

1.7 發(fā)射機風(fēng)冷系統(tǒng)

發(fā)射機的風(fēng)冷系統(tǒng)非常完善，利用變頻控制技術(shù)實現(xiàn)對風(fēng)機的有效控制，根據(jù)條件（溫度）變速運行，通過改變風(fēng)機的輸入頻率來改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速，達到調(diào)節(jié)空氣流量的目的，既滿足生產(chǎn)工藝變化要求，又節(jié)能省電。風(fēng)機風(fēng)量與轉(zhuǎn)速及電機功率相關(guān)，當風(fēng)量減少風(fēng)機轉(zhuǎn)速下降時，會快速降低電動機輸入功能，如降低到80%風(fēng)量時，其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速也會降低到80%，而相應(yīng)的軸功率則只有額定功率的51%；當風(fēng)量降低到50% 時，轉(zhuǎn)速也會處于50%，但軸功率則只有原本的20%。

2   日常維護

2.1 機房除塵、除濕與環(huán)境溫度控制。定期給發(fā)射機除塵，以免散熱部件灰塵堆積過多及散熱通道堵塞，引起過溫保護和溫度過高，加快元器件老化；濕度較大時，特別是夏季要用干燥劑護住無源器件連接處；機房安裝大匹數(shù)空調(diào)，溫度控制在18~22 ℃。

2.2 發(fā)射機性能測試。針對發(fā)射機的工作性能參數(shù)需要定期進行監(jiān)測，及時調(diào)整天饋駐波比、帶肩比、實際功率、偏離正常的功能參數(shù)，這一部分指標不僅會對發(fā)射機的正常工作產(chǎn)生影響，同時對實際的覆蓋區(qū)域也會帶來直接影響。

2.3 定期加固各連接電纜，特別在遭遇雨雪天氣與強風(fēng)之后，需要檢測天線。

2.4 定期檢查接地的可靠性，天線和交流供電設(shè)備的防雷措施應(yīng)安全有效。

2.5 值班員應(yīng)該對定向耦合器、發(fā)射機合成器等表面是否存在異常升溫的情況進行了解與分析。一般表面溫度比發(fā)射機周圍溫度高10 ℃以下為正常。

3   故障檢修與排除

3.1 發(fā)射機開機后，電源告警指示燈亮。

故障排除：關(guān)閉電源，改變?nèi)嚯姡t·綠·黃）中任意兩項的連接位置。

3.2 發(fā)射機反射功率過大報警。

故障排除1：檢查耦合器PR 口到控制單元REFL口是否能夠相互正常連接。故障排除2：檢查激勵器的輸出頻率。故障排除3：檢查發(fā)射機輸出饋管及帶通濾波器溫度，確認連接正常。故障排除4：檢查天線駐波比。

3.3 發(fā)射機過載保護。

●   故障排除1：檢查天線駐波是否過大，正常1.1，不能大于1.5。

●   故障排除2：檢查饋線是否進水、銹蝕現(xiàn)象，造成反射過大。

● 故障排除3：檢查發(fā)射機到饋線、饋線到天線的射頻頭是否有接觸不良。

3.4 總控與功放通信異常。

●   故障排除1：檢查RS_485 線連接是否良好。

●   故障排除2：檢查功放ID 設(shè)置是否正確。

●   故障排除3：更換功放模塊。

3.5 發(fā)射機無輸出。

●   故障排除1：確認已經(jīng)打開了發(fā)射機，確認激勵器射頻輸出正常。

●   故障排除2：檢查激勵器射頻輸出線是否有損壞或松動。

●   故障排除3：檢查耦合器PF 口到控制單元FWD口的實際連接，如果存在松動的問題，需重新連接。

3.6 發(fā)射機無法開機。

●   故障排除1：檢查發(fā)射機數(shù)據(jù)線是否已經(jīng)正常連接。

●   故障排除2：檢查主控單元是否出現(xiàn)死機狀態(tài)。

●   故障排除3：檢查供電是否正常。

3.7 功放溫度過高報警。

故障排除1：檢查風(fēng)機工作情況。

故障排除2：檢查風(fēng)道是否出現(xiàn)堵塞。

故障排除3：檢查環(huán)境溫度是否已經(jīng)超出發(fā)射機允許的工作溫度規(guī)定值。

3.8 發(fā)射機輸出功率過大報警。

●   故障排除1：仔細檢查各功放模塊輸出功率和電流。

●   故障排除2：當功率和電流都處于正常狀態(tài)，則需要檢查耦合器PF 口到控制單元FWD 口連接狀態(tài)；如果電流偏大，需要將自動增益控制直接關(guān)閉，并調(diào)整激勵器輸出功率，然后進行AGC 啟動。

4   結(jié)束語

地面數(shù)字電視發(fā)射機的模塊化設(shè)計提高了整機運行質(zhì)量，給維修帶來極大的方便。在運維中，要重視和加強對數(shù)字電視技術(shù)的學(xué)習(xí)，不斷積累維護經(jīng)驗，有針對性進行預(yù)檢預(yù)防，確保地面數(shù)字電視節(jié)目高質(zhì)量傳輸。

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（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2021年8月期）