无线数字电视发射机（700 MHz）移频通用改造方案

李 萍

（作者单位：汉中广播电视转播台）

1 广电行业700 MHz移频项目背景

随着广电5G通信技术的推动，2016年5月，工信部正式向中国广电发放电信基础业务牌照，允许中国广电基于700 MHz频率开展业务试点。

2017年，由中国广电和中国中信集团有限公司合资组建的中广移动网络有限公司正式注册成立，而此时的700 MHz频率迁移工作将对推动5G建设发展具有重要意义。2019年，国家广播电视总局已正式下发了《国家广播电视总局办公厅关于开展移动数字电视清理整顿工作的通知》，计划投入大量资金进行广电700 MHz的移频工作。

2020年3月31日，国家广播电视总局召开了全国地面数字电视700 MHz频率迁移工作领导小组第一次工作会议。国家广播电视总局副局长朱咏雷指出，推动广电5G建设是深入贯彻落实习近平总书记重要指示精神和中央决策部署的重要举措，把这项工作作为重要政治任务，高标准高质量做实做细做好。

2021年中央节目的清频改造工作已经启动，但各地市自办节目的改造还需自行开展，本文提供一种清频改造方案以供参考。

2 地面数字电视广播发射系统改频遵守的标准

地面数字电视广播发射系统改频遵守以下标准：《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》（GB20600-2006）；《地面数字电视广播传输系统实施指南》（GB/T 26666-2011）；《地面数字电视广播激励器技术要求和测量方法》（GB/T 28436-2012）；《地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法》（GB/T 28435-2012）；《基于卫星传输的地面数字电视单频网适配器技术要求和测量方法》（GD/J 066-2015）；《基于卫星传输的地面数字电视单频网激励器技术要求和测量方法》（GD/J 067-2015）；《地面数字电视广播单频网适配器技术要求和测量方法》（GB/T 28434-2012）；《电视和调频广播发射(转播)台(站)设计规范》（GY 5062-1998）；《电视和调频广播发射天馈线系统技术指标及测量方法》（GY/T 5088-2013）；《电视、调频广播场强测量方法》（GB/T14109-1993）；《通信电源设备安装工程设计规范》（YD/T 5040—2005）；《低压配电设计规范》（GB 50054-2011）；《广播电视工程工艺接地技术规范》（GY/T 5084-2011）。

3 地面数字电视广播发射系统改频实施思路

本次方案将针对地面数字广播无线发射系统项目主要供应商的各型号各功率等级发射机提出改造意见。涉及50、100、300、500、1000 W不同功率等级、不同频率波段的发射机设备。

图1所示的地面数字电视广播发射机由两台数字自适应预校正激励器、双激励切换器、2个650 W功放模块、3个开关电源、带通滤波器、分配合成器、避雷器、风冷系统和系统控制器等组成。主机监控单元负责发射机和各功能组件的集中管理，承担主备激励器的切换，实现与功放、主备激励器和远程计算机等的通信。

图1 地面数字电视广播发射机构架框图

地面数字电视广播发射机具体改造内容及步骤（见图2）应遵循先易后难、先硬件后软件的原则进行改造，以便于在改造中抓重点和主线。

图2 地面数字电视广播发射机改造框图

4 国标地面数字电视广播发射机具体改造方案

4.1 改频注意事项

不同厂家及不同功率等级的发射机在部件结构、硬件连接及射频接线端口上存在较大差异，一致性较差、缺乏通用性、模块不能直接整体替换，但是在发射机功能模块上却都是大同小异，所以对不同品牌的发射机改频是可实施的，在改造时应尽量利用原始硬件结构，对电路板进行重新调试或功放板更换。

各品牌发射机在整机逻辑监控上也存在较大差异，在控制方式和通信协议上也各不相同。如果原发射机监控环节能正常使用，在设备改频时将不对监控环节处理。整机监控如不能正常使用，可以协调原厂家进行维修，也可使用专业公司提供的整套逻辑监控单元替换原控制单元。

4.2 激励器单元改造

激励器是整个发射系统的核心部分，承载着数字信号调制、变频、放大和驱动等功能。市场上国标激励器均具备捷变频存储功能，频率均可调。激励器在结构上分为含外置中间推动级和激励器内置推动级两种。在改频时需对推动级功放单元进行阻抗匹配调试，以及功放管的静态偏置电压调整，以保证其线性增益指标。

4.3 功率分配器改造

功率分配器（见图3）主要功能是将激励器RF信号同相位、等幅度地分配到末级功放模块单元。一般均采用威尔金森设计。设备不同，分配比也各不相同，射频连接端口型号也大多不同。在改频时应将功分器重新调试或更换，以满足隔离度、插损及电压驻波比（Voltage Standing Wave Ratio，VSWR）等指标的要求。

图3 1 kW发射机1∶2功率分配器

可根据需要，提供不同分配比、同相或3 dB耦合方式分配，各型射频端口的高指标功分器来满足整机改造的技术要求。

4.4 末级功放插件单元改造

CTTB1 kW发射机功率放大器是一个独立的插件，包含前级放大器、末级放大器、分配器、合成器、采样电路和监控电路等（见图4）。各单元电路均安装在一块散热基板上。使用的场效应管有BLF888A、BLF888B、BLF888D、MRF6V3090、BLF884P等型号。功率等级不同，使用的场效应管数量和型号也有区别。

图4 CTTB1 kW发射机功放内部

末级功放改频是本次发射机改造项目的重中之重，其技术指标可以影响整机工作的稳定性、可靠性以及整机的技术参数。在改频时需对各厂家功放板电路板进行重新调试或更换，如栅偏压的调整、匹配电路的调整、耦合电路的调整。如遇跨波段只能更换整个功放板。功放改频其难点在于，不同生产厂家在功放数据采集、监控或通信上没有通用性和兼容性。在改频时应尽量使用功放原有控制电路，只针对功放板进行更换。

4.5 功率合成器改造

合成器（见图5）主要功能是将各末级功放输出功率进行叠加，在频率更改后需对其进行阻抗匹配、插损，回波损耗、频响等指标进行调试或更换。可以提供各波段、各种功率等级以及各型射频连接端口的高指标功率合成器，满足改频需要。

图5 合成器

4.6 整机输出滤波器改造

在数字发射机输出端口均配置滤波器（见图6）单元，其主要作用为提高带外谐波抑制能力，避免带外谐波干扰。

图6 1kW发射机输出滤波器

一般使用带通腔体滤波器，在改频时应对各腔体重新调试，如果改频频率超过滤波器设计带宽，只能更换处理。

滤波器指标如图7所示：

图7 滤波器指标

插入损耗：f0≤0.4 dB；f0±3.8 MHz≤0.7 dB；f0±4.2 MHz≥ 4 dB；f0±6 MHz≥ 35 dB；f0±12 MHz≥ 40 dB。

驻波比：＜1.1。

4.7 耦合单元改造

耦合单元（见图8）分为内置和外置两种，一般小功率发射机（50 W、100 W）为内置型，位于末级功放单元输出端；外置型（300 W、500 W、1 kW）位于整机输出口和滤波器输入端口之间。无论内置和外置型其作用都是为整机提供正反向检波电压、大环AGC控制电压、激励器校正所需的反馈射频信号及检测射频信号。频率的改变会引起耦合量的变化，导致检波电压、AGC电压和反馈信号的变化，所以在改频后需对其进行耦合量的调整，以便真实地反映发射机的工作状态。

图8 耦合器

4.8 监控单元改造

对发射机进行改造时，根据实际改造情况，监控系统的改造方案可分为如下三种。

4.8.1 利用原有监控

适用条件：对外厂制造的发射机进行功放单元、合成器、分配器等单元在不增加数量的前提下进行替换改造。

改造方案：只需要对监测量（电流、输出功率、反射功率等）进行校准调试。

4.8.2 替换部分监控

适用条件：第一，对外厂制造的发射机在改造时，对功放单元或功放插件数量上进行增加或减少；第二，具有被改造发射机的通信协议时。

改造方案：对被改造单元的监控板进行替换，监控板的监控协议可做到与改造前一致。

4.8.3 替换全部监控

适用条件：第一，当原监控系统损坏无法工作，且原厂无法维修时；第二，当无法向原厂获得被改造发射机的协议时；第三，当发射机整机改造程度过大时。

改造方案：对整个发射机的监控单元进行整体替换。

4.9 改频后新增频点天馈系统建设

改频后的地面数字电视发射机发射，可新建一套天馈系统或利用已有天馈采取扩多工器的两种方式。

新建天馈适用条件：台站现有天馈工作带宽、承载功率或其他技术参数不能满足发射要求，可新增天馈系统。

当发射塔有足够的安装位置时可考虑使用四偶极板发射天线，如安装位置紧张可考虑使用缝隙天线或一体化天线。

扩工方式适用条件：天馈工作带宽和承载功率满足发射要求时，可采用新购多工器或采用扩工方式（双工器扩成三工器、三工器扩成四工器等）以共用天馈方式发射。

在扩工时，新旧多工器组合后需进行联调作业，如图9所示。

图9 多工器组合示意图

5 结语

国家广电总局已明确要求要做到零停播或尽可能做到减少停播时间。为满足这一要求，在改频时将根据原发射机型号、功放插件数量、功放管型号、出厂时间等信息，生产出需要更换的配件，如整机功放插件、整机分配合成器等部件，现场直接更换处理。此方式将大大缩短现场改频时间。做到整个改频项目工程的时间可控，稳步推进，才能保质保量完成国家广电总局700 MHz清频任务，为广电5G建设铺平道路。