电视发射机 , 调频发射机的现状及未来发展趋势

电视发射机 , 调频发射机的现状及未来发展趋势

1 电视发射机的现状• 1.1 自 70 年代以来电视发射机的主要技术进步

– 全固态化程度不断提高– 控制﹑监测系统智能化– 失真校正系统的不断完善及自动化– 残留边带采用 SAWF, 本振采用锁相环频率合成器 .

• 1.2 国产电视发射机的全固态化水平

– 1KW 以下已全部固态化– 10KW 功率级，主要厂家（如吉兆公司）已固态化

1

• 1.3 全固态发射机的主要优点

– 理论寿命无限，不必定期更换电子管。– 无直流高压，工作安全。– 并联冗余工作方式，降低停播率。– 功放模块及其供电单元标准化，便于备份。– 采用直流开关电源，调整率好。– 利于改善低频信杂比。

2

• 1.4 全固态发射机的关键技术

– 大功率功放模块– 大功率功率合成– 晶体管的快速保护– 智能化的监控监测技术

3

• 1.5 全固态发射机整机构成

– 激励器– 功放单元– 无源部件（功率分配器，功率合成器， BPF ，

定向耦合器）– 直流开关电源– 供电控制及显示单元– 风冷系统– 计算机监控系统

4

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

四合成

四合成四

合成

四合成

二合成

四分配

四分配

四分配

四分配

二分配

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A

PA1

PA4

PA29

PA32

微处理控制和显示单元风冷开关电源开关电源1 16

PA1~PA32

电源分配

A

B

C

O

RS-485

RF 出

10KW UHF 电视发射机方框图

32V

5

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

四合成

四合成

四合成

四分配

四分配

四分配

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA16

电源分配

A

B

C

O

RS-485


PA1

PA16

RF 出

32V

6

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

四合成

四合成

二合成

四分配

四分配

二分配

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA8

电源分配

A

B

C

O

RS-485


PA1

PA8

RF 出

32V

7

定向耦合器

定向耦合器

带外陷波器

三合成

三分配

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA3

电源分配

A

B

C

O

RS-485


PA1

PA3

RF 出

32V

8

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

十二合成

二合成

二分配

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA24

电源分配

A

B

C

O

RS-485

10KW VHF- Ⅲ 电视发射机方框图

PA1

PA24

RF 出

50V

十二分配

十二分配

十二合成

PA12

PA13

9

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

八合成

二合成

二分配

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA16

电源分配

A

B

C

O

RS-485

10KW VHF- Ⅰ 电视发射机方框图

PA1

PA16

RF 出

50V

八分配

八分配

八合成

PA8

PA9

10

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

十二合成

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA12

电源分配

A

B

C

O

RS-485

5KW VHF- Ⅲ 电视发射机方框图

PA1

RF 出

50V

十二分配

PA12

11

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

八合成

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA8

电源分配

A

B

C

O

RS-485

5KW VHF- Ⅰ 电视发射机方框图

PA1

RF 出

50V

八分配

PA8

12

定向耦合器

定向耦合器

带通滤波器

六合成

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1~PA6

电源分配

A

B

C

O

RS-485

3KW VHF 电视发射机方框图

PA1

RF 出

50V

六分配

PA6

13

定向耦合器

定向耦合器

带外陷波器

二合成

主备切换

主激励器

备激励器

V

V

A

A


PA1 、 PA2

电源分配

A

B

C

O

RS-485

1KW VHF 电视发射机方框图

PA1

RF 出

50V

二分配

PA2

14

• 1.6 激励器的构成 ( 采用 SAWF 、 PLL 等新技术 )

– 图象中频调制器– 伴音中频调制器– GD 校正– DP, ICPM 校正– DG 校正– IM 校正– 本振变频单元– 功放单元– 控制及显示单元

15

图像调制 DG 校正 DP, ICPM 校正

IM 校正 GD 校正

伴音调制上变频本振功放单元

V

A

数据采集控制及显示

RS-485RS-485

RF 出

激励器原理方框图

主备切换

16

• 1.7 功放单元

– VHF- 800WⅠ– VHF- 600WⅢ– UHF 450W

17

功放控制

BLF278*4 50

100

50

50

50

反射电压

100

VHF- 800W Ⅰ 功放原理图

过热接点

MRF148A

过激励信号

控制电压

RF 出

RF 入

18

功放控制

BLF278*4 50

100

50

50

50RF 入

反射电压

100

VHF- 600W Ⅲ 功放原理图

过热接点

RF 出

BLF278MRF148A

过激励信号

控制电压

19

功放控制

BLF1046*2

BLF861A*4 50

100

50

50

50

50

50

RF 入

反射电压

100RF 出

BLF861A

UHF 450W 功放原理图

过热接点

过激励信号

控制电压

20

• 1.8 功率合成（分配）器

– 同相二等分功率分配（合成）器– 3dB 定向耦合器（正交电桥）– Gysel 多路同相功率合成（分配）器

21

Z-Match Z-Match

输出 2

输出 1

50 欧50 欧

50 欧输入

同相二等分功率分配（合成）器原理图

Z-Match = 70.7 欧

R-100 欧

22

1

2

3

4

三分贝定向耦合器（正交电桥）原理图

作合成器

1 、输入 V; 90°

2 、输入 V; 0°

3 、输出 √ 2.V

4 、隔离端

作分配器

3 、输入 V

4 、隔离端

1 、输出 V/√2; 0°

2 、输出 V/√2; 90°

R-50 欧

23

Z-50 欧 Z-50 欧 Z-match1



R-50 欧

In1

In2

Inn

Z-match2输出

Gysel 多路同相功率合成（分配）器

R-50 欧

24

• 1.9 带通滤波器（ BPF ）

– 采用六腔切比雪夫模式，带内纹波相等，并具有陡峭的边沿衰减特性。

– 在结构上考虑了温度补偿，保证良好的热稳定性。

– 主要技术指标：• 带内（ 8MHz ） S21 < 0.25dB• 带内（ 8MHz ） S11 < -26dB• 带内（ 8MHz ） GD < ±130nS

• 带外衰减 ( 通带边缘 6MHz ） >50dB

25

• 1.10 智能化的控制﹑监视系统

– 收集，存储发射机的有关数据：如输出功率， VSWR ，各功放模块的电流，各直流开关电源的电流，风压，工作温度，平衡功率。

– 显示和调阅数据– 绘制发射机的状态参数随时间变化的曲线– 监控发射机的运行状态，并生成数据报表– 故障自动记录，越限报警– 对激励器前面板进行调整，控制：如视频音频调

制度，激励功率，主备切换– 大环 ALC﹑小环 ALC﹑安全模式﹑状态自动

转换

26

发射机主控单元 RS-485

RS-485

本地 PC 机

主激励器测控板

备激励器测控板

功放 1数据采集

功放 n数据采集

机架测控模块

RS-485

功放电源 1 功放电源 n

发射机自身测控系统框图

27

• 1.11 发射机主控单元

– 硬件组成：

• 两个 RS-485 接口，一个用于与各单元测控模块通讯，另一个用于与 PC 机通讯。

• 一个 32K 存储器• 一个实时时钟• 一个模拟开关及 A/D 变换器• 一个 16位单行液晶显示器• 一个 5按键小键盘，可实现简单的人机对话• 一个看门狗，确保单片机不死机

28

多路开关

液晶显示

面板按键

存储器

看门狗

缺相监视

实时时钟

RS-485

RS-485

ABC

模拟量

各单元测控模块

上级 PC 机

单

片

机

主控单元结构框图

（激励器，功放，机架测控）

29

• 1.12 激励器测控板，功放数据采集板，机架测控模块。

30

多路开关

看门狗

RS-485

主备通信接口

待测参

量

发射机主控单元单

片

机

激励器测控板结构框图

键盘 / 显示控制器

键盘

面板显示

受控 / 安全切换电路

主备切换控制电路另一激励器

状态指示参量

31

本机地址

单

片

机

功放数据采集板结构框图

RS-485

看门狗

多路开关

多路开关状态量

模拟量

发射机主控单元

32

整机开关

RS-485

风机开关

发射机主控单元

单

片

机

机架测控模块结构框图

电源测控板 1

RS-485

看门狗

面板按键

模数转换

风压检测

33

电源测控板 2

电源测控板 n

• 1.13 关于单通道（图像伴音共同放大）电视发射机

– 优点• 无伴音功放• 无双工器• 组成简单• 与数字发射机易过渡

– 缺点• 功放数量增多，成本上升 (∑PV+A≈ 1.7 PV)• 会产生 IM, CM 等失真• 解决方法：校正 + BPF

34

2 电视发射机的未来发展趋势——数字化

• 2.1 信息时代的主要媒体– 通信– 计算机– 广播电视

• 2.2 数字电视的主要优点– 信号可经多次复制、翻录，质量不下降– 数字信号便于处理，易于实现自动控制、自动校正– 易于添加、扩展综合服务功能（码流打包、分段）

35

– 便于存储，易集成化– 能够和计算机相连（ RS-232, RS-485) ，藉助计算

机的强大功能– 开路广播可使用较低的发射功率– 信杂比的要求比模拟电视低很多（美国 ATSC 标

准，载噪比门限为 14.9dB ）

36

3 调频发射机• 3.1 几种使用过的调制方法

– 晶体振荡器直接调频 FMQ – 脉冲调相高次倍频– LC 振荡器变容二极管直接调频

• 3.2 调频发射机的主要技术进步

– 锁相环频率合成器的采用

37

– 变容二极管直接调频– 全固态化程度不断提高– 控制﹑监测系统智能化– SCA 及 RDS 功能的扩展– 单频同步网的采用及扩展

38

• 3.3 FM 全固态发射机整机构成

– 激励器– 功放单元– 无源部件（功率分配器，功率合成器， LPF ，定向

耦合器）– 直流开关电源– 供电控制及显示单元– 风冷系统– 计算机监控系统

39

定向耦合器

低通滤波器

十合成

十合成

二合成

十分配

十分配

二分配

主备切换

主激励器

备激励器

A

A

PA1

PA20


PA1~PA20

电源分配

A

B

C

O

RS-485

10KW FM 发射机方框图

48V

PA3

PA19

PA2

PA4

40

定向耦合器

低通滤波器

十合成

十分配

主备切换

主激励器

备激励器

A

A

PA1

PA10


PA1~PA10

电源分配

A

B

C

O

RS-485


48V

PA2

PA3

PA8

PA9

41

定向耦合器

低通滤波器

六合成

六分配

主备切换

主激励器

备激励器

A

A

PA1

PA6


PA1~PA6

电源分配

A

B

C

O

RS-485


48V

PA2

PA3

PA4

PA5

42

定向耦合器

低通滤波器

二合成

二分配

主备切换

主激励器

备激励器

A

A

微处理控制和显示单元风冷开关电源

1

PA1~PA2

电源分配

A

B

C

O

RS-485


48V

PA1

PA2

43

功放控制

MRF151Gx25050

反射电压

FM 650W 功放原理图

过热接点

MRF148A

过激励信号

控制电压

RF 入定向耦合器

44

• 3.4 RVR 调频激励器的主要构成– 音频处理单元及接口板– 立体声编码器– 锁相环频率合成器及调制器– 射频功率放大器– 智能监控单元– 直流开关电源

45

音频多工立体声

编码器

PLL&

调制器射频功放 LPF

音频处理单元

直流开关电源

智能监控单元

RF 输出

RDS/SCA1

SCA2

SCA3

L

R

~220V

RVR 调频激励器方框图

46

• 3.5 智能化的控制﹑监视系统

– 收集，存储发射机的有关数据：如输出功率， VSWR ，各功放模块的电流，各直流开关电源的电流，风压，工作温度，平衡功率。

– 显示和调阅数据– 绘制发射机的状态参数随时间变化的曲线– 监控发射机的运行状态，并生成数据报表– 故障自动记录，越限报警– 对调频发射机进行开关控制

47

发射机主控单元 RS-485

RS-485

本地 PC 机

功放 1数据采集

功放 n数据采集

电控测控模块

RS-485

功放电源 1 功放电源 n

发射机自身测控系统框图

激励器管理模块

RVR主激励器

RVR备激励器

48

• 3.6 发射机主控单元

– 硬件组成：• 两个 RS-485 接口，一个用于与各单元测控模块通讯，另一个用于与 PC 机通讯。

• 一个 32K 存储器• 一个实时时钟• 一个模拟开关及 A/D 变换器• 一个 16位单行液晶显示器• 一个 5按键小键盘，可实现简单的人机对话• 一个看门狗，确保单片机不死机

49

多路开关

液晶显示

面板按键

存储器

看门狗

缺相监视

实时时钟

RS-485

RS-485

ABC

模拟量

各单元测控模块

上级 PC 机

单

片

机

主控单元结构框图

( 激励器管理 , 功放 , 机架测控 )

50

• 3.7 各单元测控模块– 激励器管理模块– 功放数据采集模块– 机架测控模块

51

单

片

机

数据存储器

通信指示

看门狗

4 8 5 接口

4 8 5 接口

4 8 5 接口

RVR 主激励器

RVR 备激励器

主控单元

激励器管理模块结构图

52

本机地址

单

片

机

功放数据采集板结构框图

RS-485

看门狗

多路开关

多路开关状态量

模拟量

工作状态指示

主控单元

53

整机开关

RS-485

风机开关

主控单元

单

片

机

机架测控模块结构框图

电源测控板 1

RS-485

看门狗

面板按键

模数转换

风压检测

54

电源测控板 2

电源测控板 n

• 3.8 关于数字调频发射机– 用 32-bit 数字控制振荡器 (NCO), 在数字域

内直接产生调频信号– 采用标准的 AES/EBU 接口 ,可与数字微波设备直接相连

– 不需要附加的 D/A (或 A/D ) 转换 , 直接构成数字信号传输链

– 没有调制特性的飘移问题

55

– 在极低的音频范围内仍然保证良好的立体声分离度

– 调制线性及调制频偏与载波无关 , 发射机改换频率后不需要重调技术指标

– 优良的电气性能• FM 信杂比可达 96dB ( 理论值 )

• 谐波失真可达 0.0016% ( 理论值 )

56

附录—功放管的主要参数• 1. BLV 861A

• 2. BLV 278

• 3. BLV 1046

• 4. MRF 151G

• 5. MRF 148A

• 6. MRF 9030

谢谢大家

欢迎提出宝贵意见

目录1 电视发射机的现状 1.1 自 70年代以来电视发射机的主要技术进步… … … … … … … … 1

1.2 国产电视发射机的全固态化水平… … … … … … … … … … … 1

1.3 全固态发射机的主要优点 … … … … … … … … … … … … … 2

1.4 全固态发射机的关键技术 … … … … … … … … … … … … … 3

1.5 全固态发射机整机构成 … … … … … … … … … … … … … … 41.6 激励器的构成… … … … … … … … … … … … … … … … … 15

1.7 功放单元 … … … … … … … … … … … … … … … … … … 17

1.8 功率合成（分配）器 … … … … … … … … … … … … … … 21

1.9 带通滤波器（ BPF ） … … … … … … … … … … … … … … 25

1.10 智能化的控制﹑监视系统 … … … … … … … … … … … … 26

1.11 发射机主控单元 … … … … … … … … … … … … … 28

1.12 激励器测控板，功放数据采集板，机架测控模块 … … … 30

1.13 关于单通道（图像伴音共同放大）电视发射机 … … … … 342 电视发射机的未来发展趋势——数字化2.1 信息时代的主要媒体… … … … … … … … … … … … 35

2.2 数字电视的主要优点… … … … … … … … … … … … 353 调频发射机3.1 几种使用过的调制方法 … … … … … … … … … … … 37

3.2 调频发射机的主要技术进步… … … … … … … … … … 37

3.3 FM 全固态发射机整机构成 … … … … … … … … … … 39

3.4 RVR 调频激励器的主要构成 … … … … … … … … … 45

3.5 智能化的控制、监视系统 … … … … … … … … … … 47

3.6 发射机主控单元 … … … … … … … … … … … … … 49

3.7 各单元测试模块 … … … … … … … … … … … … … 51

3.8 关于数字调频发射机 … … … … … … … … … … … 55

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电视发射机 , 调频发射机的现状及未来发展趋势