Схемное решение модернизации аналогового ТВ передатчика для передачи цифрового ТВ сигнала
advertisement
Elmi əsərlər -Ученые записки - Scientific works, №4, 2019 İSSN 1815-1779 Telekommunikasiya-Телекоммуникация-Telecommunication УДК 004.7:621; 39(075.8) Схемное Решение Модернизации Аналогового Телевизионного Передатчика Для Передачи Цифрового Телевизионного Сигнала М.А.Джабборова ГУП «UNICON.UZ», г. Ташкент, Узбекистан E-mail: m.djabbarova@unicon.uz Аннотация: В статье приведены основные технические требования и схемное решение модернизации мощного аналогового телевизионного передатчика для передачи цифрового телевизионного сигнала в стандарте DVB-T2. Ключевые слова: аналоговый телевизионный передатчик, модернизация, технические требования, цифровой телевизионный сигнал, усилитель, возбудитель. Введение. Развитие наземного цифрового телевизионного вещания определило подходы к решению основных вопросов создания, укрепления и расширения наземных цифровых сетей радиовещательной службы (телевизионного и звукового вещания) в Узбекистане, которые в перспективе заменили существующие аналоговые сети. Такой подход позволил значительно повысить качество оказываемых услуг телевизионного вещания и увеличить количество телевизионных программ в рамках имеющегося частотного ресурса. Внедрение наземного цифрового телевизионного вещания предполагало замену парка аналоговых телевизионных передающих и приемных средств. Демонтаж и утилизация имеющихся аналоговых телевизионных передатчиков экономически убыточен [1]. Однако аналоговый телевизионный передатчик может быть модернизирован и использован для передач наземного цифрового телевизионного вещания. Использование законсервированных аналоговых телевизионных передатчиков в тех же полосах частот, в которых они работали, снизит эксплуатационные затраты вещателей при расширении сети наземного цифрового телевизионного вещания. Цель исследования. 5 декабря 2018 года Республика Узбекистан полностью отключила аналоговое и перешла на цифровое телевизионное вещание. С целью эффективного использования средств, вложенных в аналоговое телевизионное вещание было проведено исследование аналоговых телевизионных передатчиков дециметрового диапазона для возможности передачи цифрового пакета в стандарте DVB-T2 [1]. Схемное решение модернизации. Практически аналоговые телевизионные передатчики построены на основе одновременной обработки двух сигналов – входного видеосигнала и входного сигнала звукового сопровождения телепрограммы с последующим их объединением и подачей на антенно-фидерный тракт [2]. Тракт передачи аналоговых телевизионных передатчиков (участок от входа усилителей до передающей антенны) имеет много различных устройств и технических решений, направленных на обеспечение линейности амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик, что несомненно дает возможность их использования для передачи цифровых телевизионных сигналов. Одним из важных показателей работы телевизионных передатчиков являются параметры мощного выходного усилителя, в том числе коэффициент усиления по мощности, который в установившимся режиме определяется соотношением [3]: P K P вых , Pвх где Рвых, Рвх – мощности выходного и входного сигналов. Причина, по которой этот показатель является важным, вытекает из того, что чем выше 99 М.А.Джабборова Elmi əsərlər -Ученые записки - Scientific works, №4, 2019 İSSN 1815-1779 Telekommunikasiya-Телекоммуникация-Telecommunication излучаемая мощность телевизионного передатчика, тем больше будет зона покрытия и зона уверенного приема, а это и есть основная цель применения телевизионных передатчиков. Введение каких-либо изменений в структуру аналогового телевизионного передатчика различной мощности требует выполнение следующих основных технических требований: - включение новых элементов и узлов в структуру аналогового телевизионного передатчика не должно изменять энергетический режим работы остальных элементов и узлов; - новые элементы и узлы с точки зрения электропитания должны иметь собственный блок электропитания, или включаться в общую систему электропитания телевизионного передатчика при условии, что действующий блок питания телевизионного передатчика не будет перегружен; - следует обеспечить согласование новых элементов и узлов с другими узлами и элементами телевизионного передатчика по такому важному параметру, как активное и волновое сопротивление в рабочем диапазоне частот; - минимальные дополнительные настройки нового элемента или узла после аварийного выключения и дальнейшего включения в работу телевизионного передатчика в целом. Оптимальным является сохранение параметров и характеристик нового элемента или узла после повторного включения телевизионного передатчика в работу, т.е. отсутствие повторной настройки; - возможность дистанционного управления режимами работы модернизированного аналогового телевизионного передатчика в цифровом формате; - отсутствие влияния обратных связей нового элемента или узла с другими устройствами аналогового телевизионного передатчика в процессе работы системы в целом, т.к. цифровой возбудитель имеет общую обратную связь по выходному сигналу (сигнал берется с выхода передатчика и входа антенно-фидерного тракта телевизионного передатчика). С учетом вышеизложенных требований рассмотрим техническую возможность реализации схемного решения модернизации мощного аналогового телевизионного передатчика. На рис. 1 приведена обобщенная структурная схема мощного аналогового телевизионного передатчика. В его состав входят следующие основные элементы и узлы: - плата ввода видеосигнала – обеспечивает ввод входного видеосигнала для его коррекции, усиления и распределения на несколько выходов; - плата ввода аудиосигнала – обеспечивает ввод входного аудиосигнала для его коррекции, усиления и распределения на несколько выходов; - два комплекта (идентичных) аналоговых возбудителей – обеспечивают формирование высокочастотного телевизионного сигнала с разделенным по частоте сигналов видео и аудио (звукового сопровождения). Два комплекта необходимы для 100 % резервирования; - контроллер работы телевизионного передатчика – один из основных элементов управления нормальной работы телевизионного передатчика и выполняет основную функцию – резервирование возбудителей и управление их работой, контроль за состоянием основных узлов и элементов, включая и цепи обратной связи; - комплекс усилителей мощности тракта видеосигнала и тракта аудиосигнала, при этом обеспечивается параллельная работа усилителей в видео и аудио трактах, что дает определенное резервирование, т.к. выход из строя одного усилителя приводит только к некоторому (допустимому) уменьшению выходной мощности аналогового телевизионного передатчика; - канальный фильтр – это принципиально необходимый узел, который формирует необходимую частотную полосу телеканала и приводит к минимуму влияние на соседние телеканалы. Это очень важно при модернизации аналогового телевизионного передатчика в цифровой формат работы; - система мониторинга передатчика обеспечивает контроль показателей и характеристик выходных сигналов, выделение контрольных сигналов и сигналов обратной связи для поддержания в оптимальном балансе работы основных узлов; 100 М.А.Джабборова Риc. 1. Обобщенная структурная схема аналогового телевизионного передатчика Elmi əsərlər -Ученые записки - Scientific works, №4, 2019 İSSN 1815-1779 Telekommunikasiya-Телекоммуникация-Telecommunication 101 М.А.Джабборова Elmi əsərlər -Ученые записки - Scientific works, №4, 2019 İSSN 1815-1779 Telekommunikasiya-Телекоммуникация-Telecommunication - выходное согласующее устройство служит для подачи сформированного аналогового (в последующем и цифрового) телевизионного сигнала на антенно-фидерную систему с предварительной фильтрацией и коррекцией. При необходимости согласующее устройство обеспечивает работу телевизионного передатчика на эквивалент нагрузки (при тестировании и выполнении измерительно-настроечных работ); - система энергоснабжения обеспечивает электропитанием всех узлов и блоков передатчика; - система воздушного или жидкостного охлаждения мощных выходных усилителей обеспечивает необходимый температурный режим работы передатчика. Из рис. 1 видно, что схема мощного аналогового телевизионного передатчика построена таким образом, что позволяет производить замену отдельных узлов и элементов для модернизации и усовершенствования всей системы телевизионного передатчика в целом. Необходимо напомнить, что нормальная работа мощного аналогового телевизионного передатчика обеспечивается при соблюдении диаграммы уровней тракта передачи. Пример такой диаграммы уровней приведен на рис. 2, которые наглядно показаны изменения уровней сигнала при переходе из одного блока к другому. Рис. 2. Диаграмма уровней для выходной части аналогового телевизионного передатчика Эти изменения являются нормированными и поддерживаются в процессе эксплуатации и выполнения настроечных работ. При модернизации аналогового телевизионного передатчика необходимо учитывать особенности внутренней диаграммы уровней и не нарушать его. 102 М.А.Джабборова Рис. 3. Схема модернизации аналогового телевизионного передатчика с использованием цифрового возбудителя Elmi əsərlər -Ученые записки - Scientific works, №4, 2019 İSSN 1815-1779 Telekommunikasiya-Телекоммуникация-Telecommunication 103 М.А.Джабборова Elmi əsərlər -Ученые записки - Scientific works, №4, 2019 İSSN 1815-1779 Telekommunikasiya-Телекоммуникация-Telecommunication Основным элементом, который используется при модернизации аналогового телевизионного передатчика для работы в цифровом формате, является цифровой возбудитель. В современных цифровых телевизионных передатчиках стандарта DVB-T2 применяется цифровой возбудитель, обладающий важнейшими функциями COFDM (кодированное ортогональное частотное мультиплексирование) модуляции, преобразованием с повышением частоты, адаптивной коррекцией, поддерживающий режимы MFN (многочастотный режим сети) и SFN (одночастотный режим сети), полосы пропускания канала 8 MГц, 7 MГц, 6 MГц, 5 MГц или 1,7 MГц. Цифровой возбудитель вставляет нулевые пакеты в передаваемый транспортный поток для соответствия скорости передачи транспортного потока и типа модуляции, а также может использоваться для передачи низкоскоростных и высокоскоростных входных цифровых сигналов [4]. С учетом требований, рассмотренных выше, на рисунке 3 приведено схемное решение опытного образца, модернизированного мощного аналогового телевизионного передатчика с точками включения цифрового возбудителя в схему аналогового телевизионного передатчика. Как видно из рис. 3 сформированный сигнал цифрового потока в стандарте DVB-T2 с модуляцией транспортного потока COFDM поступает в усилительную часть аналогового телевизионного передатчика. С выхода модернизированного передатчика (выход передатчика – вход антенно-фидерного тракта) снимается сигнал обратной связи, который подается на цифровой возбудитель, где производится динамическая коррекция амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик всего тракта. Заключение. Анализируя проведенное исследование можно сделать вывод, что модернизация аналогового телевизионного передатчика возможна с минимальными затратами с учетом его технических возможностей. В ходе исследования были проанализированы особенности аналоговых телевизионных передатчиков и предложено схемное решение модернизации мощных аналоговых телевизионных передатчиков для работы в цифровом формате стандарта DVB-T2. Анализ работы показывает целесообразность проведения модернизации аналоговых телевизионных передатчиков для работы в цифровом формате стандарта DVB-T2 и техническую возможность дальнейшего расширения сети наземного цифрового телевизионного вещания республики за счет отключенных аналоговых телевизионных передатчиков, которые в настоящее время находятся на консервации. Литература [1]. М. Джабборова, З. Хусанов. Эффективное использование отключенных аналоговых телевизионных передатчиков в сети наземного цифрового телевизионного вещания АК: ТТЕ № 3 (47), 2018. [2]. М. Джабборова, З. Хусанов, Б. Абидов, Р. Шамсутдинов. Модернизация аналогового телевизионного передатчика для работы на сети наземного цифрового телевизионного вещания Республики Узбекистан. Мухаммад ал-Хоразмий авлодлари, № 3 (9), 2019. [3]. У. Томаси. Электронные системы связи. Москва: Техносфера, 2007, 1360 с. [4]. Oʻz DSt EN 302 755:2015 Цифровое телевизионное вещание. Система наземного цифрового телевизионного вещания DVB-Т2. Структура цикловой синхронизации, канальное кодирование и модуляция. 104 М.А.Джабборова Elmi əsərlər -Ученые записки - Scientific works, №4, 2019 İSSN 1815-1779 Telekommunikasiya-Телекоммуникация-Telecommunication Rəqəmsal televiziya siqnalının ötürülməsi üçün analoq televiziya ötürücüsünün modernləşdirməsinin sxem həlli M.Ə.Cabborova «UNICON.UZ» DUK, Özbəkistan, Daşkənd Xülasə: Məqalədə DVB-T2 standartında rəqəmsal televiziya siqnalını ötürmək üçün güclü analoq televiziya ötürücüsünün modernləşdirilməsi üçün əsas texniki tələblər və sxem həlli təklif olunmuşdur. Açar sözlər: analoq televiziya ötürücü, modernləşdirmə, texniki tələblər, rəqəmsal televiziya siqnalı, gücləndirici, həyəcanlandırıcı. Circuit solution for modernization an analog television transmitter for transmitting a digital television signal М.А.Djabborova SUE «UNICON.UZ», Tashkent, Uzbekistan Abstract: The article presents the main technical requirements and circuit solution for the modernization of a powerful analog television transmitter for transmitting a digital television signal in the DVB-T2 standard. Keywords: analog television transmitter, modernization, technical requirements, digital television signal, amplifier, exciter. Daxil olub: 27.11.2019 Rəyçi: t.e.d., professor İ.R.Məmmədov 105 М.А.Джабборова
