地面数字电视发射机原理及故障分析_付瑞.pdf

2022年第46卷第12期83Network MultimediA网 络 多 媒 体网 络 多 媒 体文献引用格式：付瑞.地面数字电视发射机原理及故障分析 J.电声技术，2022，46（12）：83-86.FU R.Principle and fault analysis of terrestrial digital TV transmitterJ.Audio Engineering，2022，46（12）：83-86.中图分类号：TN838 文献标识码：A DOI：10.16311/j.audioe.2022.12.020地面数字电视发射机原理及故障分析付 瑞（江西广播电视台，江西 南昌 330046）摘要：地面数字电视传输覆盖是广播电视公共服务体系的重要组成部分。介绍地面数字电视发射机的基本原理，阐述发射机的例行维护内容，结合发射机经常出现的问题，给出相应的解决办法。关键词：地面数字电视；发射机；检查维护；故障处理Principle and Fault Analysis of Terrestrial Digital TV TransmitterFU Rui(Jiangxi Radio and TV Station,Nanchang 330046,China)Abstract:Terrestrial digital television transmission coverage is an important component of the public service system of broadcasting and television.This article introduces the basic principle of terrestrial digital TV transmitters,expounds the routine maintenance content of the transmitters,and provides corresponding solutions in combination with the frequent problems encountered by the transmitters.Keywords:terrestrial digital television;transmitter;inspection and maintenance;troubleshooting1 我国地面数字电视发展现状我国于 2006 年推出具有自主知识产权的地面数字电视广播传输系统标准 数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制（GB 206002006）。该标准支持多载波和单载波两种载波方式。多载波采用时域同步正交频分复用技术（Time Domain Synchronous OFDM，TDSOFDM）调 制，在具有良好单载波高频谱利用率的基础上，兼具多载波的抗干扰、移动接收以及单频组网的优秀性能1。近年来，随着国家广电政策的推广落地，国内各数字电视发射机设备厂商技术不断发展，为市场提供了形式多样且符合我国地面数字多媒体广播（Digital Terrestrial Multimedia Broadcasting，DTMB）标准的数字化激励器以及整机播出等广播电视设备。2020 年 6 月，国家广播电视总局下发关于按规划关停地面模拟电视有关工作安排的通知，决定自2020年6月15日起，启动关停中央、省、市、县地面模拟电视信号。全国各地全面进入地面数字电视广播新时代。2 地面数字电视发射机的基本组成及原理地面数字电视发射机是以激励器设备为核心，由前置放大单元、末级放大单元、合成器、带通滤波器、显示和监测控制单元、电源单元以及授时器系统等构成，它的基本原理2如图 1 所示。2.1 激励器激励器是数字电视发射机的核心。它输入的不是普通的音频和视频信号，而是基于 MPEG、AVS 等编码标准先将音频、视频信号进行编码、压缩后与其他业务数据进行打包产生复用的TS流（传输码流）。传输码流是激励器的输入信号，也是发射机整机的信号源。2.2 前置放大单元前置放大单元以激励器切换为主，由自动增益作者简介：付 瑞（1990），男，大专，助理工程师，研究方向为广播电视节目无线信号传输与发射、广播电视设备日常检修与维护。2022年第46卷第12期84网 络 多 媒 体网 络 多 媒 体etwork MultimediaN控制（Automatic Gain Control，AGC）单元、S 板偏置电路、放大器、数据采集和控制、分配板和其他零件构成。显控单元作为发射机最前端设备，其功能是否完善直接影响到整个电视发射机系统能否稳定运行。它主要用于对激励器发出的弱小信号进行放大，使输入电平满足末级功放的需要，即将前级推放的输出信号经功率分配器提供到末级功放，然后放大信号，还可以实现 AGC 的自动增益控制管理。2.3 末级功放单元末级功放单元一般由 2 4 路相同的末级放大模块组成，通过功率放大模块将功率放大后再将多路输出功率合成，输出额定功率。其功能是将前置放大单元输出的小功率信号进一步放大至额定功率输出，以实现功率的终极放大输出，从而进行广播电视信号覆盖。2.4 功率合成器及滤波器功率合成器的主要作用是实现对末级功放输出的各路同相功率进行合成一路功率并输出。滤波器的主要作用是过滤信号中不需要的成分或者增强所需成分。2.5 显示与监测控制单元监控单元用于检测功放单元输出功率、反射功率、工作电流、工作电压和实际温度。与此同时，监督管理控制单元能够对整套机器设备的额定输出有效功率和额定发射有效功率展开实时监控3。显控单元的主要功能是对发射机额定功率、电压、电流和其他基本参数等进行直观显示。确保监控和显示单元正常运行，是地面数字电视发射机日常维护的最主要任务之一。2.6 电源系统地面数字电视发射机电源一般使用三相工作电源模式，经过交流接触控制器设备，先供应风机设备，后供应末级功放。末级功放供电系统由24个开关电源模块构成。为了达到避雷的效果，在地面数字电视发射机电源进线输入端设置浪涌避雷器较为合适4。2.7 冷却系统地面数字电视发射机冷却处理系统一般使用内部安装的风机产生压迫风来实现冷却。所有功放基本单元通过底端离心处理风机产生的强风作用，实现减温的主要目的。离心处理机实现热转换以后，热风会由机顶或者后方和机箱板热风口部位流出。3 地面数字电视发射机的常规维护3.1 开机运行前的检查维护地面数字电视发射机在整机上电启动工作之前，首先要查看天线连接是否正确，避免整机工作时天馈线系统的搬动和调节。若出现功率异常增大、信号中断等现象，需及时检查分析并排除故障。在输出功率骤减，整机无报警发生的情况下，末级模块的状态参数可以通过显示窗口界面中的“工作流程查询”等按钮来查询，查找故障单元，并对故障已排除的单元进行确认，之后可以再次通电试机。3.2 开机运行后的检查维护整机开机运行后，需紧密关注整套机器设备的总额定输出有效功率，以及激励器设备的自动输出有效功率。针对整套机器设备总额定输出有效功率展开测试的时候，如果激励器设备的额定输出有XG913G01DTMB 激励器XGPA10D前置功放XGPA120D功放单元XGPA120D功放单元XGPA120D功放单元RFRFRFLEVELRF+50 V+50 V+50 V+5 VRS-485切换器三功分器三合成器带通滤波器温度计XGPA10D前置功放风机单元2 轴 流风机电源单元CP2725显控单元LCD显示屏采集保护单元检流单元TS 入TS 入220 V220 VXG913G01DTMB 激励器图 1 地面数字电视广播发射机工作原理图2022年第46卷第12期85Network MultimediA网 络 多 媒 体网 络 多 媒 体效功率和其他参考指标与设备出厂时提供的数据信息有非常大的差异，应当立刻暂停发射机运行工作并对其进行检修。发射机运行时，应重视天馈线系统的运行，尤其是在霜雪、大风天气和雷雨季节等，要经常观测驻波比值随天馈系统变化的情况，检查天线是否有破损，室外馈线的馈管是否断裂。天馈设备正常运行后，应定期进行检修维护。例如，打开馈管充气口，观察有无水分渗出，通常采用天馈专用充气机，往馈管内部充满干燥空气5。3.3 日常检查维护管理3.3.1 制定定期检查维护计划定期检查维护就是对发射机设备的定期检查。应制定定期检修计划，使发射机能够随时保持最佳性能状态。根据时间周期划分，地面数字发射机的定期检查维护计划常分为周检维护、月检维护、季度检查维护以及年度检查维护。3.3.2 配置必要的备品备件对于不同的分类、机型，数字电视发射机应常备耗损件和关键部件的备件。由于各类型发射机都有自己独特的特点，因此，对其备件的要求也不尽相同，必须根据实际情况制定出合理可行的管理方案，才能有效提高设备利用率，降低维修成本。地面数字电视机的备品备件有音视频线缆、各类接头、功分器、高频头、开关电源及功放模块等。备品备件应当置于规定地点或者专用备品柜中，设立醒目标志。每一次对发射机进行维修，还必须对备品备件性能状况、储存数量等方面进行考察，确保备品备件有足够的数量和较好的性能表现，以备不测。4 地面数字电视发射机典型故障现象及排除方法发射机发生故障后，技术人员要看实时监控数据信息，同时按照说明书及个人实践经验，检查故障形成原因并及时处理。如果不能排除故障，则要进行检查维修，必要时更换损坏部件。在大修前，首先要了解机器的原理，切勿盲目作业、扩大故障范围。如果发现有异常情况，应当立即停机检查，避免造成更大事故。设备故障排除，应根据具体情况，采取不同的方法进行检查分析6。常见的处理方法有替代法、排除法、试验法等。4.1 整机无功率输出对于发射机整机无功率输出故障，主要采用排除法和替代法进行排查，重点检查公共通道，检查激励器输出指示、视频信号等是否正常（激励器无视频信号输入时将封锁高频），检查功分器、合路器、滤波器及输出馈管等部件和连接头的情况。4.2 激励器无输出对于激励器无输出的情况，应检查激励器各插件或高频连线是否松动，是否连接正常。4.3 功放基本单元无自动输出功放工作电源正常工作时（工作电压指令正常），激励器设备正常自动输出。当总额定有效功率输出降低，可以按照下面的程序进行检查：检查发射机是否处于保护状态（功放单元过电流，温度过高，驻波保护灯点亮）7；如果自动输入、自动输出匹配环路不正常，可做适当的检查维修维护与调整（检测功放板上元设备是不是损毁、检测功放管输出控制终端的额定有效功率合成器设备是否正常，检测有效输出功率传输控制电缆是不是断路）。4.4 整机反射功率大对于整机反射功率大故障，主要采用试验法和排除法进行排查。试验法：发射机输出接假负载观察，若正常，则是天馈系统故障，反之可能为指示电路问题。排除法：用随机配置的测量小盒测量各功放状态监测口的反射电压，若在假负载状态下正常，则是天馈系统故障，反之可能为指示电路问题；在天线正常状态下，若各功放反射指示正常，则可能为指示电路故障，若各功放反射指示不正常，则可能为天馈系统故障。4.5 功放管检查在故障排除及检修过程中，应重视对功放管的检查，判断功放电路有无短路故障。如有故障，应及时排除故障，否则会导致输出功率下降甚至烧毁功放。所有功放模块的栅极静态偏压，都能用万能检测设备测试到。缺失偏压或者偏压太大、功放管损毁时，应该进行调换8。5 结 语地面数字电视信号传输覆盖是向广大受众提供广播电视公共服务的重要技术手段。为了确保地面数字发射机能够满足使用要求，并随时保持良好的工作状态，对发射机进行日常检查、维护管理2022年第46卷第12期86网 络 多 媒 体网 络 多 媒 体etwork MultimediaN非常必要。维护人员必须掌握必要的发射机维护检修技术，合理配置必要的备品备件，对常见的发射机故障应能做到规避应对，才能保证广播电视信号的稳定播出。参考文献：1 陈景东.地面数字电视发射机技术特点及日常维护 J.西部广播电视，2020