调频发射机数字激励器

调频发射机数字激励器（精选6篇）

调频发射机数字激励器 篇1

数字激励器核心系统以数字信号处理器(DSP)和模数转换器AD9857为核心搭建硬件平台,在DSP中编程实现各种调制算法。

数字信号处理器(DSP)以其低成本、低功耗、资源多的特点在通信领域得到了广泛的应用。片上集成了最大192KB存储空间(64KB RAM、64KB ROM、64KB I/O),具有2个缓冲串口MCBSP、8位并行主机接口HPI、可编程等待状态发生器等,大大提高数据处理速度与精度。

模数转换器AD9857采用14位数字正交调制、上变频器,采样速率为200MS/s。其内部集成有一个高速DDS(Direct Digital Synthesis)、一个高性能的高速14位D/A转换器、数字滤波器和其他一些可编程部件,利用这些器件和部件可以形成一个完整的正交数字上变频器,可应用在软件无线电通信系统中作通用的I/Q调制器和数字上变频器及D/A转换器。

经由DSP处理过的基带信号数据通过14位的并行数据通道输入到AD9857,这里输入的数据流是两个正交的基带信号I和Q交替输入的,在AD9857内部分成两路不同的I和Q数据通道。I和Q数据经过内插滤波器把数据流速率升至最终输出的数据流速率,然后加到数字正交调制器。

数字正交调制器将由DDS核产生的正交载波信号与基带的I和Q信号相乘,把输入的基带频谱信号数据流上变换至所需要的载波频率(上变频)。这里有一点应该注意:输入到数字正交调制器的I/Q信号采样率必须与正交载波信号的采样率相同。对输入的基带数据通过内插滤波进行升采样处理,其目的就是使数据采样率等于载波信号的采样率。载波频率是由DDS数字控制的,DDS用内部参考时钟(SYSCLK)产生所需要的高精度载波频率,这个载波信号以正交方式(相位差为90°)加到I和Q乘法器上,相乘后再相加,产生出已正交调制过的载波数据流。

显示控制单元主要采用DSP芯片为核心处理器,完成人机接口、数据设置和保存、告警信号检测、8段滤波控制、PPT检测、与DSP通信、遥控接口等功能。

1显控软件系统的主要功能

显控软件系统通过实现人机交互,实现的主要功能见表1。

2 信号处理单元功能原理

DSP信号处理模块包括与显控单元的接口、DSP05402、DSP15402、AD9857、CPLD、低通滤波、参考时钟等功能模块,主要完成数字信号的调制,并转换为固定-4dbm的调制信号。

2.1 显控接口单元

采用STC-MCU芯片,主要功能是:保存DSP0、DSP1的程序数据,与显控单元通信,与DSP0通信,增益控制等。

2.2 音频采集

采用TI公司的AIC23芯片,主要完成音频数据的A/D采集。

2.3 DSPO

采用TI公司的DSP5402芯片,主要完成AM、FM、CW的算法。

2.4 DSPI

采用TI公司的DSP5402芯片,主要完成插值、CIC滤波、频响补偿的功能。

2.5 AD9857

采用ADI公司的AD9857,作为通用的I/Q调制器和数字上变频器及D/A转换器。

2.6 CPLD

采用ALTERA公司的EPM7054,主要完成时序协调、逻辑处理。

2.7 时钟

采用1PPM的16.384M温补晶振。的I/Q信号采样率必须与正交载波信号的采样率相同。对输入的基带数据通过内插滤波进行升采样处理,其目的就是使数据采样率等于载波信号的采样率。载波频率是由DDS数字控制的,DDS用内部参考时钟(SYSCLK)产生所需要的高精度载波频率,这个载波信号以正交方式(相位差为90°)加到I和Q乘法器上,相乘后再相加,产生出已正交调制过的载波数据流。

2.8 时序控制

A/D采样为32K,16倍插值为:32K×16=512K,采用I/Q两路为512K×2=1024K;

系统时钟:SYSCLK=16.384M×4倍频=65.536M,分频:65.536M/(2×32)=1.024M。

3 射频放大模块

DSP信号处理模块包括增益控制、射频模块、乘法器、HE315放大器等功能模块,主要功能是将-4dBm的调制信号,并转换为4.8-21dBm的调制信号输出到功放。

全固态数字调频发射机改频实践 篇2

鉴于此,节目播出后,有效地覆盖了中原城市群,弥补了河南省广播电视发射台此前发射天线高度不足,覆盖半径差的软肋。388 m的天线高度也引起了兄弟单位的青睐。受郑州市人民广播电台委托,在福塔播出郑州人民广播电台FM91.2和FM94.4两套调频节目,系统采用2+1播出单元,发射机采用哈里斯Z10CD数字发射机,播出之后,信号覆盖半径将近100 km,节目受众增加3倍。

但由于发射塔地处省会城市郑州,经济繁荣,电磁环境复杂。FM94.4开播后,和原有的FM97.6产生了寄生调幅现象,对附近的航空通信产生干扰。因此,在航空部门和台里的协调下,拟对FM94.4进行改频播出处理,以消除其影响力。经过测算,播出郑州台现有调频FM98.6信号,可将寄生调幅的影响降至最低。

1 寄生调幅产生原理

设调频信号的数学表达式为:u(t)=Ac cos(2πf c t+βsin2fmt)(1)。这里,Ac为信号的振幅,V;fc为信号的载波频率,Hz;β为调制指数,常数;fm是调频频率,Hz。

调频发射机播出的射频节目信号和航空设备接收信号之间传输函数的幅度随频率特性进行改变,所以改变调频信号频率,输出信号的幅度也会随之变化。假定幅频特性函数为AF(f),则在载频fc附近,βsin2πfmt的变化引起输出信号幅度在AF(fc)附近随时间变化,此时输出的信号可以表示为:AF(fc)[1+m(βsin2πfm t)]cos2πfct)(2)。这里,m(f)为AF(f)在fc附近的幅频特性。最简单的情况为传输函数的幅频特性在fc附近为线性,此时公式(2)可以表示为:AF(fc)(1+mβsin2πfmt)cos2πfct(3)。式(3)与调幅信号形式完全一样。

如果m(f)为非线性函数,则可以将其展开为傅立叶级数,在fc附近,仍然是线性部分占主要因素。而且由图1也可以看出,当调频信号的调制信号变化一个周期时,寄生调幅信号也变化一个周期,因此寄生调幅信号的频率主要成分是原调频信号的调制信号频率。

由上述分析可知,当对寄生调幅信号进行调幅解调时,输出的解调信号与原调频信号的调制信号相同或相似。因此,飞行人员就可以听到调频广播所传输的内容。

2 改频实施步骤

哈里斯Z10CD发射机采用数字模块化设计,激励器频率控制部分采用数字开关设计,频率输出稳定,调整也较为容易,功放盘采用模块化设计,放大效应管采用宽频效应管,可通过频带较宽,无需更改,所以改频的关键在于对激励器频率和滤波器腔体的改造。

2.1 哈里斯调频激励器的改频

哈里斯Z10CD调频发射机采用全新的DIGIT CD数字激励器。DIGIT CD使用先进的信号发生和调制方法,仅通过设置几个开关就能够选择从85～108 MHz的任何频率,频率精度为0.1 MHz。这些开关位于激励器内的两个电路板上,分别是数字调制器板和锁相环路板。

2.1.1 数字调节器

在数字调制器板上,S2、S3、S4是进行频率选择的设置开关,位于面板中央顶部。NO-N11的标识在数字调制器的金属面板上。通过这些开关的设置可产生一个二进制的字符或数字。NO作为低电平而N11作为高电平。将任一开关设置到开启(OPEN)处可产生“1”,关闭则产生“0”。通过设置这3个开关来选择数字调制器板的输出频率,频率为5.5～5.65 MHz。准确的频率是由5.5 MHz加上频率的分级而得。分频是通过将所有的开关置为“1”来实现。

2.1.2 锁相环路

锁相环路单元,同样有10位的频率选择开关,标注为M0-M9,通过对选择开关的状态更改,即可确定最终的锁相环路输出频率。频率从82.25～102.375MHz。M9为双级选择开关,设置为1时,对应分级数值为80 MHz,设为0时,对应分级数值为40 MHz,其余频率开关设为1时对应分级频率(MHz)如表1。

经过测算,调频98.6MHz对应的开关代码为“1010100100011111010000”,调整数字调节器以及锁相环路单元上的频率选择开关,使它们各自的输出频率混频,产生的就是我们需要的98.6MHz信号,并用数字频率计进行验证,至此,激励器部分改频完成。

2.2 带通滤波器的调整

调频FM94.4原采用的形式是通过和FM91.2组合形成2+1的播出单元通过调频多工器将两路射频信号经多工器整合经过一副天线播出。带通滤波器是多工器的重要构成元件。带通滤波器作用主要是用来分离不同的射频信号,对发射机产生的带外信号进行抑制,规范射频输出信号的频谱。

带通滤波器是目前广电系统常用的滤波器,根据通带的相对宽度可以分为窄带和宽带两种,我们使用的是具有级联式耦合谐振腔结构的窄带带通滤波器。谐振腔是滤波器中最重要的部分,谐振频率和品质因数是评价滤波器质量的关键。

同轴谐振腔为一端短路一端加载的同轴腔,通过测算调整同轴线的特性阻抗(即抽头的高度)和内导体长度即可实现对谐振频率的改变。

3 指标测试

谐波失真、信噪比、频率响应是评判调频发射及运行性能是否良好的重要指标,按照国标要求调频广播标准是谐波失真应小1.0%,信噪比应大于58 dB,频率响应小于±0.5 dB。整个施工完成后,经过用频谱仪的测试,都取得了理想的数据。

4 结语

调频发射机的改频,工作重点是新的频率设置准确,带通滤波器对带外信号抑制性好,通过这次对现有调频设备的改造,一方面对机房现有的发射机设备实现了资源的利用,另一方面利用这次机会,从项目的实施到最后的指标测试都进行了充分论证,对机房的值班人员经行了练兵,提升了技术人员对设备的熟悉程度,为此后再进行此类升级改造工作提供了充分的一手资料。

摘要：广播电视发射台经常会面临诸如增设新的调频节目等业务活动,一些曾经购置的发射机会因为频率计划的改变被搁置,造成了资源的浪费,对频率进行改变,节约了资金,也为新频率的播出赢得了时间。本文以河南省广播电视发射台的哈里斯Z10CD调频发射机为例,介绍了改频实践中激励器和滤波器中的技术改造。

关键词：调频发射机,改频,滤波器,技术参数

参考文献

[1]杜利民.875机房调频发射机的改频[J].内蒙古广播与电视技术,2006,(1).

[2]李景春.调频广播引起的民航接收机互调干扰信号分析[J].中国无线电,2006,(8).

调频发射机数字激励器 篇3

关键词：数字调频,故障判断,维护

伴随着广播电视事业的迅猛发展, 稳定可靠能提供不间断播出的数字全固态发射机受到越来越多的台站关注, 我台引进了三台HARRIS全固态调频发射机, 该机的高发射质量, 稳定的性能, 低噪音, 可远程操控等特点极大地降低了值班人员的劳动强度, 但设备对环境和维护技术要求也较高, 只有充分了解设备, 对设备制定良好的维护方案, 才能保证设备始终在优级的工作状态。

1 发射机故障的判断方法

处于良好状态的发射机组运行时候风扇匀速转动, 输出功率始终稳定在设定值内, 当有故障出现, 最直观的显示是位于发射机控制面板上“fault”灯来判断, 指示灯有红色和绿色两种颜色, 当红色灯常亮时候, 表示存在故障或者是正在发生, 当指示灯闪亮时候, 说明故障解决, 但需要人为去消除故障指示。当绿色灯亮时, 表示机器运行正常。故障的查看可以通过设备的显示器按照指示操作去详细调看问题原因, 然后制定相应的处理措施。

2 发射机故障处理以及应对方法

根据大多数资料表明, 机房的环境温度, 温湿度以及防尘, 防震, 天馈线系统稳定是保护设备长时间运行的关键点, 任何一个环节都不能掉以轻心。

2.1 温度的变化对设备影响以及应对措施

现今的设备常年满时间满功率播出, 设备处在环境密闭的机房内, 运行中电子设备产生的大量热量会导致机房温度不断升高, 如果不通过空调系统对机房温度进行控制, 短时间内如果温度持续提升, 一旦发射机设备入风口温度超过45℃, 设备自身的保护系统将使设备降功率输出, 当出风口温度超过90℃, 机器将停止运行。长时间处在高温下工作的发射机很容易造成发射机设备的核心元器件大功率CMOS管的损伤, 从而引发故障。

为了减少设备故障延长设备工作年限, 要确保机房温度常年处于23℃左右, 湿度不高于98%, 除机房温度外, 检修设备时候, 特别是对发射机的放大模块, 安装时候一定要到位, 元器件之间的插接都要做到牢固可靠, 在检修和更换放大管时候, 在设备的CMOS放大管和铝质散热片之间要均匀涂一层散热硅脂。

2.2 振动对发射机的不良影响及解决措施

发射机设备自身电子设备以及内部散热装置在运行时候发出的轻微振动是不可避免的, 但如果设备安装时候, 底架不合格, 稳定度不够, 后期维护风扇时候安装螺丝不到位这些原因对发射机组产生的震动, 由于震动强烈, 对发射机组的伤害可以说是致命的。由于全固态发射机目前均采用大功率风机风冷系统, 这种系统相对液冷系统造价低, 维护方便, 但缺点就是会带来设备震动, 发射机本身通过风筒与风机相连, 因为风机本身的转速和产生的大风量, 不可避免的发生一定的振动强度和振动频率的波, 势必对设备产生影响。发射机本身的结构特点, 决定其易受振动的影响当电子设备受振动的影响时, 带来的不良后果就是改变原有的性能, 严重的甚至造成短路、断路等故障。主要是因为震动引起设备不能正常工作, 从而造成连接处电阻增大, 甚至断开的现象。势必会引起设备的功率变化甚至损坏。日常工作工作中, 值班人员遇到检修散热风扇等任务, 恢复时候一定确保所有螺丝都到位。发现风扇异响要认真排查, 安装新设备时候要采用强度和平整度都符合要求的底架。

3 发射机天馈系统的维护方法

发射机天馈系统包括发射天线、馈线、天线开关板和同轴开关, 调频发射机经过放大产生的射频电能只有通过这些设备才能变为在自由空间辐射的电磁波, 在无线发射台站对天线维护, 驻波比的测定是每一年都要进行的重要工作。发射台站的天线主要作用就是转换电能为电磁波, 馈线是连接于发射机和发射天线之间传送能量的部分;为内壁光滑的铜质管材, 天线开关板主要作用是设置天线的备份, 当天线有故障时候, 可以及时切换, 避免劣播, 同轴开关则用于实现发射机主备机天线以及发射机与假负载之间的切换。对于发射天线的维护, 需要定期对铁塔进行全面检查包括发射塔架各种螺栓的松紧度、天线构架焊接处有无裂口, 连接地方牢固度以及整个塔架有无明显的锈迹等, 制定年度计划时候, 对铁塔除锈和涂漆工作形成周期制。尤其对于发射塔架基座, 要特别注意有无裂缝或凹凸出现, 地脚螺栓的牢固程度以及注桅杆是否松弛都是检查工作的重中之重, 防雷地线是否可靠接地, 在雷雨时要对整个塔架特别关注, 发现有闪电导致的电弧, 判断可能会危机发射机组, 应立刻关掉发射机, 避免对设备产生不利影响。

馈线是能量传输的重要设施, 馈线的质量直接影响传输的质量, 几何尺寸准确, 对称度高, 匹配良好是判断馈管是否达标的重要指标。如果馈线对称度不够, 将直接导致馈管上的波腹和波节处的电压 (电流) 幅度也不完全相等, 不对称波的存在特别是对于我台的2+1系统机组输出20KW的大功率很容易造成打火现象。因此安装机组时对使用的馈线要提前测量, 其绝缘电阻值应符合要求, 绝缘子应经常保持清洁, 受力均匀, 安装施工时候要保持馈管的绝对水平, 避免差别过大的情况。目前, 我台的天线为了保持驻波比的恒定, 天线内部始终干燥, 采用了充气装置, 这就需要日常工作中定期检查天线充气机的工作情况。为了保持整个系统的密封, 要根据不同部位采取不同的密封措施:采用质量好的连接金属件;在馈管法兰连接处, 采用硅胶圈, 以保证连接处不漏气;在分馈线的连接头处, 用丁基水密封胶进行密封;所用馈管在安装前, 要进行气密性检查。

同轴开关作为连接发射机与天线之间的重要部件, 很容易因为自身的故障成为发射系统的瓶颈之处, 因此对其功率容量, 驻波比的测定都应了如指掌。

4 结语

发射机组设备的健康长期运行, 除了设备自身的优良性能, 更多的取决于日常的维护工作。发射系统涉及动力, 发射机组, 环境温湿度以及天馈系统, 任何环节故障都会导致停播播事件的产生, 安全播出无小事, 在值班中细心发现可疑隐患点及时处理可以有效减少事故的发射概率, 维护播出任务的安全。

参考文献

[1]王利琴.哈里斯10k W调频发射机故障分析及检修[J].电子技术与软件工程, 2013 (22) .

[2]陈春拉.全固态调频发射机的特点和维护[J].山西电子技术, 2003 (04) .

调频发射机数字激励器 篇4

CDR为中国数字音频广播 (China Digital Radio) 英文缩写。调频频段中国数字音频广播 (FM CDR) 是工作于传统模拟调频广播频段的数字广播系统, 通过数字编码调制技术实现数字音频广播业务和数据业务的播出。2013年已发布信道帧结构和编码调制标准, GY/T 268.1-2013《调频频段数字音频广播第1部分:数字广播信道帧结构、信道编码和调制》。2014年发布激励器和发射机测试标准, GD/J061-2014《调频频段数字音频广播激励器技术要求和测量方法》, GD/J062-2014《调频频段数字音频广播发射机技术要求和测量方法》。激励器是发射机核心设备, CDR发射机中数模信号通过激励器进行合成。根据CDR激励器测试标准要求数字码流输入接口为两种方式, 一是IP传输方式的RJ45接口, 一是TS流的ASI接口;模拟音频输入接口支持L/R和AES/EBU, 目前几种信号接口已完全实现, 实际送测通过IP和ASI分别加入数字信号、通过L/R和AES/EBU送入模拟信号, 对不同组合工作模式进行实际收听测试。

2 CDR频谱模式

为更好理解测试过程中频点及带宽的设置和准确读取频谱显示值, 有必要了解标准中规定的频谱模式。FM CDR建议频谱模式主要有6种:1、2、9、10、22、23, 其余模式为保留模式。参见表1, 其中 (L) 表示下半子带, (U) 表示上半子带, 模式9、10、22、23中间深灰色部分为模拟信号, 两边为数字信号。

3 CDR激励器指标测试

CDR采用数模同播技术, 虽然标准中测试方法已明确但实际测试与传统模拟调频广播、数字电视等测试方法还是有较大区别, 特别是一些测试还需设置多个频点且要通过公式计算, 理解起来比较复杂和抽象。这里通过实际工作中对具体几项主要技术指标总结的测试方法和技巧以及测试时一些参数的设置和大家共享一下, 既能满足标准测试要求同时能简化测试步骤提高测试效率。

3.1 数字技术指标测试

根据GD/J061-2014测试标准规定, 大多指标测试需在纯数字和数模两种工作状态下测, 带肩和峰均比测试在纯数字工作模式下。其中纯数字工作状态下测试信源采用PRBS (伪随机二进制序列) 序列。根据标准中对输入接口的功能性要求需具备ASI和IP两种输入方式, 实际测试中通过分别输入TS流和IP数据测试, 本文为描述简洁, 输入信号均为ASI接口的TS流。

3.1.1 相位噪声

相位噪声测试较为简单, 输入信号要求只有射频载波, 设置中心频率之后, 进入phrase noise测试菜单后即可测出, 参见图1。

3.1.2 带内频谱符合性

带内频谱符合性按标准所述测试方法, 在不同频谱模式下测试点是不一样的, 基本思想是测试带内不平度, 这里以频谱模式9在工作模式1下为例介绍测试方法。

表2是根据标准中测试方法计算出的具体测试频率点, 根据标准最后测试结果应该为ΔP绝对值中最大值。从表中来看如果按照每个频点单独测试功率值, 再差值计算较为复杂, 具体测试中利用现有频谱仪一些设置功能, 可以直接测出数据。即首先在MARK点设置中将上表需测试的功率Pi对应频率点分别设置为MARKi (i=1, 2, 3, …6) , 然后利用仪器菜单功能中相对量偏差值设置, 将上述设置好的MARK点中对应Pi+点与对应Pi-点做偏差, 即对应表2中ΔPi值 (i=1, 2, 3) , 同时打开MARK TABLE菜单, 参见图2可看到具体最终测量值, 其中Δ值中最大值即为测试结果。

3.1.3 子带间功率均匀性

此项指标只要求在数模同播情况下测试, 以模式9为例, 具体测试值参考表3, 本例中fc为98MHz。

按照标准测试步骤应该是先设中心频率Fc, 然后测试功率值P1、Pu, P1测试范围是fc-fp~fc-fq, Pu测试范围是fc+fp~fc+fq, 最后取P1-Pu的绝对值, 按照此测试方法先计算出对应频率点, 参见表3, 可以看出比较复杂。实际测试过程:设置中心频率fc, 在频谱仪off set Fre功能中直接设置fbc, 设置时取两边偏移, 然后再设置测量带宽为47.8k Hz, 参见图3可直接读出Pupper, Plower, 则测量值为Pupper与Plower差值的绝对值, 这样就简单多了。下面我们通过计算核实一下这种方法所测频点是否与表3标准要求的测试点一致。当测试上边带时, 中心频率实际为fc+Foff set, 即98.1741MHz, 测量带宽47.8k Hz, 通过计算得出P-upper测试范围是98.1502MHz~98.198MHz, 发现该值与表3中Pu要求测量范围一致;同理P-lower测量值对应的实际中心频率为fc-Foff set, 即97.8259MHz, 测量带宽仍为47.8k Hz, 可计算出P-lower实际测量范围是97.8259±23.9MHz, 即97.802~97.8498MHz, 发现该值与表3中P1要求测量范围一致, 所以P1-Pu的绝对值就是图3中Pupper-Plower的绝对值。

3.1.4 带肩

带肩测试要求在频谱模式2下任一工作模式, 从标准可查到对应的f1=27.9k Hz, 根据标准计算出以下测试点 (中心频率fc=98MHz) , 参照表4。

根据标准测试步骤, 以上3个频率点对应的功率值分别为Pc1, Pc+, Pc-, 最后取后两个测量值与Pc1的差值中较大值作为测试结果。同样可按“2.子带间功率均匀性”中方法设置MARK值并做偏差值, 可直接读取结果, 参见图4不再赘述。

3.1.5 射频有效带宽

射频带宽测量根据标准分别读取有效子载波最高端、最低端频率, 然后二者差值即是。实际操作时感觉不好把握, 具体测量时直接采用带宽测试中OBW设置, 发现与其设置值关系较大, 当设置大于99%时与标准要求值比较接近, 如频谱模式9工作模式1下标准要求有效带宽为396k Hz, 实际测试值参见图5。

3.1.6 峰值平均功率比

这个测试较为简单, 进入CCDF测试功能参照标准测试即可。

3.1.7 邻频道带内无用发射功率

邻频道带内、带外指标测试在数字、数模工作方式下均测试, 在纯数字工作方式下测试时采用频谱模式2, 在数模同播工作方式下采用频谱模式9, 测试方法基本一致, 只是不同频谱模式下测量参数设置不同, 本文仅论述数模同播下测试方法。测量带宽设置为400k Hz (测量带宽同测量频谱模式带宽) , 根据标准测量方法测试出中心频率fc对应功率Pc和上下邻频道带内功率Pb (所测邻频道功率中较大值) , 然后根据标准中公式计算出测量结果。实际测量中直接采用频谱仪中的ACP测试功能, 设置好中心频率fc、测量带宽, 然后在OFFSET FRE中设置上下邻频偏移量, 参见图6测试结果, 这样比标准单点计算方法简单。

3.1.8 邻频道带外无用发射功率

邻频道带外测试方法同邻频道带内, 只是测量频率偏移量不同, 测量频谱模式9时, 带外OFFSET FRE通过SELECT OFFSET选择后依次设置为400k Hz、800k Hz、1200k Hz、1600k Hz, 参见图7, 这样可直观读出所有带外值。纯数字测量方法同数模工作模式, 只是测量带宽设置要同所测量频谱模式带宽倍数对应。

3.2 模拟技术指标测试

传统模拟调频指标大多台站采用FMAB测试, 标准中对模拟指标测试描述为“激励器工作在模数同播时的模拟调频广播相关测量项见GY/T 169-2001规定用的测量用信号”, 应该理解是需要激励器工作在数模同播情况下测量模拟技术指标。可如果在数模同播工作状态下, FMAB由于数字信号干扰无法测量, 只能设置为纯模拟工作模式。我们研发过程中采用R&S公司带FM解调模块的ETL测试, 可实现数模同播下对模拟指标的测试。这种测试方式虽满足标准要求, 但发现部分指标测试结果和FMAB测试数据比对有较大差异。如ETL对失真的测量, 在测试结果中有THD和THD+N两组数据, 通常THD测试出数据非常好, THD+N数据较差 (加噪声) , 同样情况下采用FMAB做对比测试发现FMAB测试数据与THD+N基本一致, 后来测试就以THD+N数据作为参考。还有寄生调幅噪声、频响两种不同仪器测试结果差异较大, 所以模拟指标的测试对于采用哪种测试仪器以及激励器的工作状态还有待于进一步探讨, 特别是新型数模信号测量仪器和传统模拟测量仪器的参考标准一致性方面有待权威性机构确认。

4 结束语

调频广播带内同播技术在国内应用无论是对激励器、发射机还是测量仪器都是一个全新的课题, 同时随着测量标准的发布一些具体测试方法和指标要求也值得大家讨论研究, 文中只是一些测试经验, 错误不妥之处还请各位同行专家老师多给与指教, 希望通过大家的不断探索和努力加快CDR这项新技术的普及和推广。

参考文献

[1]GD/J 061-2014.调频频段数字音频广播激励器技术要求和测量方法[S].

数字地面电视发射机激励器的浅析 篇5

一、设计结构

数字电视发射机的激励器由基带处理电路, 数模转换电路、频率合成电路, 射频放大电路, 数字滤波器和监控系统组成。

基带处理电路是激励器的最重要的部分, 它由FPGA处理芯片及外围电路组成, 可分成COFDM编码调制器, 同步单元和数字预校正器。COFDM编码调制器负责将输入的传输码流进行多载波的COFDM调制, 可选择QPSK、16QAM和64QAM三种调制方式。同步单元确保了时间基准和频率基准, 实现同步发射。数字与校正器改善了发射机的非线性失真与线性失真, 使发射机功放的效率得到显著提升。数模转换电路进行傅里叶变换将数字编码信号转换成模拟基带信号, 频率合成器电路产生的射频载波信号和模拟基带信号混频后输出到指定频道的射频信号。激励器放大电路将来自前级的射频信号放大, 以满足后级功放的驱动需要。数字滤波器的作用是抑制带外无用分量。监控系统监控激励器及发射机的运行状态, 为用户提供参数设置和数据查询。

二、COFDM编码调制技术

COFDM调制技术被称为编码正交频分复用调制技术。射频信号沿地面传播时, 受多径效应影响严重, COFDM调制技术可以有效的克服多径干扰的影响。COFDM由多个子载波组成, 各子载波都需要调制。串行传输的码流符号序列被分割为N段, 每个段内的符号被单独调制在子载波上, 之后所有已调子载波一起传输。因此COFDM调制技术是一种并行调制技术, 把传输符号的周期延长了N倍, 利用这种技术抑制了多径干扰的影响。

COFDM编码调制处理的过程可分成两步, 第一步是能量扩散、前向纠错、交织、内码纠错和映射。第二部分是进行QAM调制同时引入同步的导频和TPS进入帧适配器。

1 能量扩散的目的是把数据信息随机化, 这样避免了符号序列出现长串的1或0, 实际电路利用一组移位寄存器作为伪随机序列发生器进行数据的随机。输出的随机序列需要进行RS纠错编码, 这种编码是分组线性码, 性能优良, 编码冗余度一样的前提下, 这种编码方式的纠错能力很强。交织分成内交织和外交织, 由于传输信道具有突发性差错, 差错发生时, 因序列的相关性经常导致数据成串出错, 可能导致超出纠错码的范围, 采用数据交织的办法可以克服这类突发性差错, 将突然发生的信道插错分隔开。内码纠错采用卷积码方式, 它也是一种纠错能力很强的方式, 依据收缩比率分成1/2、2/3、3/4、5/6等多种码率, 用户可根据选择的码率来选定对应的误码纠错。通过映射方式将数据信息配置在相应的子载波和选定的调制方式的星座点上, 调制方式有QPSK、16QAM和64QAM3种方式。

2 将QAM调制后的数据信号与引入的导频和TPS信号送入帧适配器进行导频与搭载波调制参数和控制信息的处理, 可以选择2K模式和8K模式。选择2K模式将有17个子载波用于TPS进行搭载波调制参数和控制信息, 有176子载波用于同步的导频信号, 子载波总数为1705。选择8K模式将有68个子载波用于TPS进行搭载波调制参数和控制信息, 有701子载波用于同步的导频信号, 子载波总数为6817。2k与8k模式的选择确定了组网方式, 进行单频网 (SFN) 和多频网 (MFN) 的运行, 也关系到独立发射机的覆盖范围。

三、I/Q调制与变频

数字电视发射机激励器实现I/Q调制和UHF变频有两种方式。

一种方式是输入的I、Q信号分别经过预校正后, 采用数字I/Q调制后完成D/A (数/模) 转换, 然后将转换后的模拟中频信号经上变频变换到要求的UHF频率进行射频输出。

另一种方式是I/Q信号分别预校正后, 将校正后的I/Q信号进行D/A变换, 输出的模拟信号分别调制后的合成信号再经上变频后到要求的射频输出。

第一种方法的I/Q调制器有容易实现控制操作的特性, 不用调整就可获得很好的性能指标, 主要性能取决于内置滤波器, 这种方法的劣势是模拟部分的变频和滤波器结构复杂, 成本高, 不容易制作。第二种办法的模拟部分简单, 变频和滤波器容易制作, 但缺点是需要有较高的I/Q调制指标。

四、预校正技术

数字电视的模拟信号具有很高的峰值系数 (峰值与平均值的比值) , 实测可达15d B, 广播通讯系统对于频谱的带外泄露具有严格的要求, 从发射机的成本和功放效率考虑功放系统的功率回退不可能过大, 因此射频信号放大环节难以消除信号失真, 所以采用数字基带预校正的办法来抵消功放系统的非线性失真。数字基带预校正有两种方式, 一种方式是自适应预失真校正技术, 另一种是非自适应的射频直接调制技术。

1 数字自适应预校正技术

数字自适应预校正使发射机刚刚启动后的几分钟内, 依据发射机功放系统的特性预先选取一条特性曲线, 在无需外界干预前提下自动将发射机的系统性能调整到最佳状态, 同时实时监测发射机的运行状态, 根据温度、功率的波动对功放系统进行自动调整。这种技术确保了功放系统的高效稳定输出, 降低了放大过程中的互调。

2 射频直接调制

不经中频, 数字基带信号直接调制为射频, 适用于单频点固定频道, 依靠数字滤波器滤除带外分量。

数字自适应预校正有精确度高和稳定性强的优势, 可对功放的长期工作和温度变化带来的特性漂移自动校正。目前数字电视发射机的开发重点是设计合适的中频预校正电路, 提高甲乙类放大器的线性度, 改善功放效率。

五、同步与SFN (单频网)

为了使单频网络内的所有发射机保持同步工作, 需要在单频网中保持频率同步、时间同步和比特率同步。

1 频率同步

COFDM调制信号的每个子载波必须在同一频率上, 同时单频网中的所有发射机也要频率一致。频率的准确度由载波之间的距离决定, 为了保证中频和UHF变频后的射频准确度还满足要求, 采用将网内全部发射机的上变频本振都用一个参考时钟同步, 一般选取GPS时钟。

2 时间同步

发射机时间同步, 可以保证采用合适的保护间隔和合理设计发射机之间的距离来使COFDM调制抵消多径干扰。全部发射机发射同一码流时必须时间一致, 保护间隔的存在使时间的精度要求不必太高, 一般采用±1μs。实际工作中如果反射时延大于保护间隔, 系统性能将严重恶化。

3 比特同步

一个字符在同一时间传输时需要被所有载波完全一致调制, 因此, 同一比特需要调制在同一个载波。单频网中每台调制器通过不同的分配网与复用器连接, 导致引入的延时不同, 复用器无法为调制器提供时间基准, 因此需要额外引入精度高于1μS的时间基准, 常用的方法是从GPS中取1PPS标准时间和10MHz标准频率。为了保证网内的远程发射机传输码流的比特同步, 在码流中加入MIP包, 传输至远程发射机。

六、复用

数字电视传输采用的复用方式为时分复用。复用实现了信息处理, 数据插入和DVB加扰器的功能。随机数据的插入功能优化了数字发射机的带宽。交互电视, IP数据及其他私有数据可以填充音视频数据剩余带宽中的空包, 可采用固定比特率和可变比特率两种填充方式, 填充后的带宽利用率高达99%以上。复用可以内置加扰器, 实现按要求条件接收。采用复用传输码流时要考虑比特率适配问题, 复用输出的比特率不能使QAM调制器溢出。

结语

今后几年将是我国地面数字电视快速普及的几年, 上述数字电视激励器的各种技术和方案将更加完善, 也会出现一些新的技术。对于电视技术的从业者来说, 熟练掌握激励器的技术原理和学习新的技术十分必要。

摘要：随着数字技术的快速发展, 数字地面电视的技术发展也日臻完善。激励器是数字电视发射机的核心, 本文分析了数字地面电视 (DVB-T) 发射机激励器的工作原理与技术特点。

关键词：COFDM,数字预校正,复用

参考文献

调频发射机数字激励器 篇6

数字激励器由下列模块组成:编码器、均衡器、调制器和合成器;这些模块通过一块母板相互连接,由一个开关电源供电;在数字激励器中同时也配置了先进技术的显示单元和微处理控制单元;激励器通过RS232接口与外部进行通讯联系,从而使电视发射机能够实现遥测遥控。

数字。激励器设计安装在一个专用的结构内,固定在发射机架的上边部分,该专用结构可容纳二部激励器。左边为主激励器,右边为备激励器、即双激励器的设计结构;激励器的模块都垂直地插在结构中并与旋紧在结构后面的母板紧插。结构下面是带有激励器电源的主备激励器的风机小盒。它们把空气朝上吹向激励器。空气是从激励器结构盒流向发射机架。风机的工作状态由在编码器上的取样电路进行监视。数字激励器的电源被安装在风扇盒子中,也由编码器进行监视。

数字激励器的编码器模块接受了一个模拟视频信号,由于视频编号是模拟的,它不仅在幅度取值上是连续的,而且在时间上也是连续的,要使模拟视频信号数字化并实现时分多路复用,首先要在时间上对模拟视频信号进行离散化处理。抽样把模拟视频变成了时间上离散的脉冲信号,但脉冲的幅度仍然是模拟的,还必须进行离散化处理,才能最终用数码来表示。这就要对幅值进行舍零取整的处理,这个过程为电视信号的量化处理。模拟视频信号经抽样、量化后,信号还不是数字信号,需要把它转换成数字编码脉冲,这一过程就是电视信号的编码。这样数字激励器的编码器模块首先就完成了模拟电视信号数字化的三个步骤:抽样、量化、编码处理,把模拟视频信号变换成数字编码处理的数字信号:这个数字信号按照选定的制式处理后,经HILBERT变换,变成二个正交视频基Q信号与视频基带I信号。在这个过程中,信号的残余边带特性同时形成。模拟音频信号同时也经数字化,按相同制式进行处理,得到的数据在二个伴音副载波上进行频率调制。数字化的视频和音频基带信号送到预校正器。编码器支持不同的视、音频制式。编码器还包含一个微处理器,它能驱动整个激励器,并与CCU进行通信。作为微控制器的外设,还有一个程序存储器,这就意味着,激励器所有的微程序和软件存放在一个地方,在不更动任何硬件的情况下,经过串行接口,进行技术指标的自动调整及软件升级。

在编码器的输入信号中,视频信号标称输入幅度既可以是0.7VPP/75Q,也可以是12VPP/75Q,这可以通过微处理器在显示器上进行操作选择;视频输入信号最大可容许的输入幅度和标称输入幅度之差为50%,如果输入幅度太低了,视频信号可能检测不出来,或者不能获得质量数据。这就意味着,信号的瞬间增益和相位是振幅的函数。因此必须要有ATV/DVB均衡器。编码器把经处理的复合时间信号加到均衡器后背的多芯母口连接器上,带有14-bit分辨率的四个通道用于ATV。由于为ATV和DVB-T使用了相同的电路,复合DVB-T信号使用了与复合视频信号使用相同的信号通道。输入时钟比率对ATV为27MHz,对DVB-T为18MHz (或一个通道的带宽为8MHz)。利用FIR控制FPGA (场一可编程门列),通过双倍的ATV和三倍DVB-T,一个源自内部时钟的54MHz系统时钟,该系统时钟同步信号传递到输入缓冲器。复合视频信号或DVB-T信号加到FPGA群时延均衡器。群时延均衡器为了这个目的,使用27MHz内同步系统时钟。关于DVB-T,在发射机输入端的频道滤波器能够通过全通滤波器补偿群时延失真。为了这个目的,群时延滤波器使用18MHz内同步系统时钟。在群时延均衡器输出端,信号使用54MHz开关时钟采样。