电视发射机,调频发射机的现状及未来发展趋势王伟璋授.ppt

电视发射机,调频发射机的现状及未来发展趋势,主讲：教授级高级工程师 王伟璋 清华同方 鞍山吉兆电子有限公司 2005年8月,用户培训讲稿题纲 AJZ 02-2005,1 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,PA1PA32,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,8,PA1PA16,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,5KW UHF 电视发射机方框图,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,4,PA1PA8,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,3KW UHF 电视发射机方框图,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,3,PA1PA3,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,1KW UHF 电视发射机方框图,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,15,PA1PA24,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,10KW VHF- 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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,12,PA1PA16,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,10KW VHF- 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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,7,PA1PA12,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,5KW VHF- 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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,7,PA1PA8,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,5KW VHF- 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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,4,PA1PA6,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,2,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-485,RS-485,RF出,激励器原理方框图,主备切换,16,1.7 功放单元 VHF- 800W VHF- 600W UHF 450W,17,功放控制,BLF278*4,50,100,50,50,50,反射电压,100,VHF- 800W 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*4,50,100,50,50,50,RF 入,反射电压,100,VHF- 600W 功放原理图,过热接点,RF出,BLF278,MRF148A,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,100,RF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,Z-50 欧,Z-50 欧,Z-match1,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 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,A,B,C,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,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,8,PA1PA20,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,4,PA1PA10,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,5KW FM 发射机方框图,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,微处理控制和显示单元,风冷,开关电源,开关电源,1,3,PA1PA6,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,3KW FM 发射机方框图,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,PA1PA2,电 源 分 配,A,B,C,O,RS-485,1KW FM 发射机方框图,48V,PA1,PA2,43,功放控制,MRF151Gx2,50,50,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,A,B,C,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