吉林電視臺(tái) 劉操 王賀
【關(guān)鍵詞】DSNG 奔馳VARIO 515 車體設(shè)計(jì) 天線 衛(wèi)星傳輸系統(tǒng) 天線控制系統(tǒng) 編碼器 接收機(jī)
如今新聞媒體之間的競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈,特別是與報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等媒體進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),電視臺(tái)要不斷提高本身競(jìng)爭(zhēng)力,其中重要的一方面就是要不斷提高自己的節(jié)目制作和傳輸?shù)氖侄巍樵黾游遗_(tái)的節(jié)目傳輸能力,我臺(tái)決定利用日元貸款項(xiàng)目建造一輛衛(wèi)星車。
技術(shù)辦根據(jù)全臺(tái)節(jié)目制作的需求,提出了此衛(wèi)星車既要有衛(wèi)星傳送功能,將來又要能實(shí)現(xiàn)簡單新聞?lì)惞?jié)目的實(shí)時(shí)制作和傳輸。整車設(shè)計(jì)應(yīng)具有安全、穩(wěn)定、靈活、機(jī)動(dòng)的特點(diǎn),盡可能做到不受氣候、溫度、濕度、場(chǎng)地、供電等外界條件的限制,衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸必須具備加密功能。
我臺(tái)衛(wèi)星傳輸鏈路采用Ku波段,視頻編碼采用MPEG-2 4:2:2@ML 和(或4:2:0@ML)編碼方式,音頻編碼采用MPEG-2 II 標(biāo)準(zhǔn),總壓縮碼率可調(diào),采用DVB-S國際標(biāo)準(zhǔn)。容量為1路視頻、4 路音頻( 4路單聲道或2路立體聲)及輔助數(shù)據(jù)鏈路,視頻信號(hào)可為625/PAL制式模擬復(fù)合信號(hào)和SDI串行數(shù)字分量信號(hào),音頻信號(hào)可為模擬平衡輸入信號(hào)和嵌入SDI信號(hào)中傳輸?shù)臄?shù)字音頻信號(hào)。合理配備視頻、音頻信號(hào)監(jiān)看監(jiān)聽、信號(hào)分配設(shè)備,并提供合理的車外I/O接口。在系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性方面,采用上行鏈路的主用設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)1:1 熱備份自動(dòng)倒換,保障系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。并且我們做了科學(xué)的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、周密的鏈路?jì)算,即使在考慮到大雨時(shí)的雨衰(9.3dB 衰減),我們提供的系統(tǒng)也可以保證3dB以上的余量,同時(shí)系統(tǒng)的可用度高達(dá)99.95%,完全滿足我臺(tái)的DSNG 應(yīng)用需求。
我們將該DSNG劃分成上行鏈路、接收及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視音頻系統(tǒng)和車體改造四部分,下面我主要介紹一下我臺(tái)衛(wèi)星車的上行鏈路、接收及監(jiān)測(cè)鏈路。DSNG系統(tǒng)框圖如下。
上行鏈路
該部分是DSNG 的主要部分,它承擔(dān)完成DSNG系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能。上行子系統(tǒng)包括1.5米車載衛(wèi)星天線、1:1 互為熱備份的Ku 頻段400W 行波管放大器、1:1 互為熱備份的Ku 上變頻器、1:1 互為熱備份的DSNG 編碼器調(diào)制器等上行鏈路設(shè)備。
視音頻信號(hào)經(jīng)數(shù)字視頻矩陣和模擬音頻調(diào)音臺(tái)送入編碼器后進(jìn)行編碼,通過內(nèi)置于編碼器中DVB 調(diào)制器進(jìn)行QPSK 調(diào)制,輸出70MHz 中頻信號(hào)進(jìn)入Ku頻段上變頻器,變頻至14GHz射頻信號(hào),經(jīng)高功放輸出至便攜天線,發(fā)送電視信號(hào)到衛(wèi)星(Ku 波段)。經(jīng)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā),實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星廣播。
車載天線
高功放自動(dòng)倒換開關(guān)輸出的射頻信號(hào)通過波導(dǎo)進(jìn)入車載天線發(fā)射上星。整個(gè)車載天線系統(tǒng)由天饋系統(tǒng)、天線伺服系統(tǒng)、天線控制系統(tǒng)組成。
我臺(tái)采用的是 Gigasat 公司的車載式DA-150 1.5 米Ku 天線,反射面采用碳纖維復(fù)合材料,該天線具有尺寸小、重量輕和增益高、抗風(fēng)能力強(qiáng)、使用耐久性好、收藏展開靈活輕便、收藏后緊貼車體、發(fā)送和接收頻帶寬等優(yōu)點(diǎn)。天線的底座是一個(gè)封閉的設(shè)備艙。
Gigasat STC-100天線控制器帶有GPS 定位功能,能自動(dòng)計(jì)算衛(wèi)星指向參數(shù)。天線控制器可以實(shí)時(shí)顯示天線角度等參數(shù),對(duì)天線的極化角、方位角、俯仰角進(jìn)行精確控制,通過簡單方便的前面板操作即可自動(dòng)控制天線的展開和收攏。該天線系統(tǒng)可以在前面板上手動(dòng)操作天線, 存儲(chǔ)10個(gè)衛(wèi)星位置和極化數(shù)據(jù)。
STC-100通過基于用戶界面的操作菜單非常簡單。以下簡單介紹一下天線控制器的工作過程。
在接通電源后,指向羅盤和GPS 接收機(jī)進(jìn)行初始化,并開始提供數(shù)據(jù)。自動(dòng)找星 在“找星”模式下,可以依據(jù)車的經(jīng)緯度、朝向及所選擇的衛(wèi)星自動(dòng)計(jì)算方位角及俯仰角。車的經(jīng)緯度可以從GPS 中自動(dòng)獲得或從預(yù)先確定位置清單中找出或人工鍵入,朝向可以從指向羅盤自動(dòng)獲得或人工輸入。操作人員選擇某一衛(wèi)星可以從預(yù)先設(shè)定的定義表中或者手動(dòng)輸入衛(wèi)星數(shù)據(jù)來設(shè)定天線位置。STC-100將檢查指向是否在托架轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍之內(nèi),并自動(dòng)確定天線位置。
讀取存儲(chǔ)的衛(wèi)星 操作人員可以通過“讀取模式”在曾經(jīng)存儲(chǔ)的衛(wèi)星間快速而準(zhǔn)確地移動(dòng)。自動(dòng)天線收藏 在“收藏模式”下,用戶可以使天線自動(dòng)移動(dòng)到收藏位置上。
編碼調(diào)制
來自車內(nèi)外視音頻信號(hào)(無論是模擬的還是數(shù)字的)經(jīng)數(shù)字矩陣切換、調(diào)音臺(tái)進(jìn)入編碼調(diào)制一體機(jī)中進(jìn)行編碼和調(diào)制。內(nèi)置有符合DVB-S 標(biāo)準(zhǔn)的QPSK 調(diào)制器,該調(diào)制器能夠?qū)⒕幋a器輸出的DVB-ASI 碼率進(jìn)行信道編碼和QPSK 調(diào)制,輸出一個(gè)L 波段的中頻信號(hào),同時(shí)提供監(jiān)視輸出接口。
該部分包含:Radyne SE4000-ENC422編碼調(diào)制一體機(jī),并內(nèi)置QPSK 調(diào)制器 SE4000-MOD100和SE4000-BISS加擾、中頻1:1倒換開關(guān) Radyne XTC-114D等。
Radyne SE4000-ENC422編碼調(diào)制一體機(jī)是專門為DSNG新聞采集業(yè)務(wù)需求而設(shè)計(jì)的,它擁有當(dāng)今尖端的技術(shù)水平,結(jié)構(gòu)緊湊,在僅占1U 的空間的機(jī)箱內(nèi)集成了最先進(jìn)的MPEG-2 編碼系統(tǒng)及QPSK 調(diào)制系統(tǒng)。能夠?qū)崟r(shí)將輸入的視音頻信號(hào)進(jìn)行MPEG-2 4:2:2P@ML 或4:2:0 MP@ML編碼為DVB ASI 碼流,該碼流速率在1.5Mbps~50Mbps 連續(xù)可調(diào),其中編碼器配置了BISS 功能,可以對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行簡單的7 位密鑰加撓,以保證傳輸信號(hào)的產(chǎn)權(quán)不被侵犯。
當(dāng)系統(tǒng)中的一臺(tái)編碼調(diào)制一體機(jī)出現(xiàn)故障中頻1:1倒換開關(guān)可以將中頻信號(hào)自動(dòng)倒換到另一臺(tái)編碼調(diào)制一體機(jī)上。
上變頻器
來自編碼調(diào)制器的L 波段信號(hào)被送入上變頻器中,上變頻器能夠?qū)⒅蓄lL 波段信號(hào)變頻到Ku 波段(13.75~14.8GHz)上某個(gè)指定的頻率,通常該頻率根據(jù)用戶租用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的頻率而定,經(jīng)過分支器送給主備高功放。
上變頻器采用Radyne SFC1450A-E上變頻器,它具有是高性能,低成本的特點(diǎn)。譜純度和穩(wěn)定度完全滿足國際和區(qū)域商用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的需求,并且內(nèi)置倒換開關(guān)模塊Radyne SFCXXXX-INST-SERIIES SW,當(dāng)空間效率和經(jīng)濟(jì)性成為最主要考慮因素時(shí),此設(shè)備為最理想的選擇。
每一個(gè)Radyne SFC1450A-E 配有可分離的RF/IF 連接頭模塊,包括SMA 頭(RF)和(IF)的50 或75歐姆的BNC 頭。對(duì)于內(nèi)置倒換開關(guān)模塊的變頻器,RF/IF 模塊被發(fā)射切換模塊(TSM)替代,它包括了鏈接RF和IF 信號(hào)路徑上的接頭,切換連接。模塊放在變頻器的后部空間里,不需要額外的外部空間。 由于有很小的機(jī)架高度(1.75 英寸) 和省去了1+N 備份所支付的開關(guān)機(jī)箱的空間,提供了最緊湊和經(jīng)濟(jì)的子系統(tǒng)。
高功放
高功放能夠?qū)⑤斎氲纳漕l信號(hào)進(jìn)行功率放大,直到發(fā)射功率達(dá)到可以維持整個(gè)衛(wèi)星鏈路正常工作,高功放的實(shí)際使用功率根據(jù)實(shí)際應(yīng)用和環(huán)境而定。
采用美國 Radyne XTRD-400K的400W 行波管高功放,其產(chǎn)品的可靠性高技術(shù)先進(jìn)。行波管高功放相對(duì)于固態(tài)功放具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率,更小的體積和重量。CPI Ku 頻段400W 行波管功率放大器專為衛(wèi)星地面站、DSNG 衛(wèi)星新聞采集系統(tǒng)而設(shè)計(jì),它體積小,重量輕,相位噪聲低,可以持續(xù)有效地工作在13.75-14.50GHz(AC) 頻段。功放內(nèi)置微處理控制系統(tǒng),簡化了設(shè)備的遙控和檢測(cè)過程。
該分系統(tǒng)除了包含兩臺(tái)400W 行波管放大器之外還使用了Radyne XTC-114D 1:1 熱備份倒換開關(guān),倒換開關(guān)是由一個(gè)1RU 高的機(jī)箱構(gòu)成,內(nèi)部包含了帶有波導(dǎo)同軸倒換開關(guān)的波導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)、假負(fù)載和倒換開關(guān)控制器。倒換開關(guān)有兩種工作方式:手動(dòng)工作方式和自動(dòng)工作方式。在手動(dòng)工作方式下,操作人員可以通過保護(hù)倒換開關(guān)前面板對(duì)主用功放和備用功放進(jìn)行切換;在自動(dòng)工作方式下,保護(hù)倒換開關(guān)能夠識(shí)別功放的故障告警信號(hào),并自動(dòng)將故障功放倒換到假負(fù)載上,使備用功放倒換到在線工作狀態(tài)。
接收及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
DSNG 系統(tǒng)的接收及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸節(jié)目的監(jiān)看以及幫助進(jìn)行系統(tǒng)故障檢測(cè)功能,其設(shè)備包括為測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)器(含L 波段下變頻模塊)、低噪聲鎖相環(huán)放大下變頻器LNB、專業(yè)級(jí)綜合接收解碼器(IRD)、和跳線板以及頻譜分析儀。
由于衛(wèi)星車內(nèi)空間小,設(shè)備安裝緊湊,沒有足夠的設(shè)備維護(hù)空間,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到主要通信設(shè)備都應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)方便地進(jìn)行檢測(cè)的功能,因此系統(tǒng)方案中采用了一套帶頻段測(cè)試變頻器、L 頻段功分器的上行/下行鏈路設(shè)備跳線板。它能為上行/下行每一個(gè)通路環(huán)節(jié)提供了檢測(cè)取樣口。
測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)器采用了美國 Gigasat DCL-140測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)器,它是將Ku 衛(wèi)星上行頻段(14~14.5GHz)直接變頻到L 頻段,這樣既可以滿足L 頻段測(cè)試頻譜儀的輸入信號(hào)的頻率范圍又可以滿足DSNG 綜合解碼器的信號(hào)輸入頻率范圍。
我們將調(diào)制器輸出的L 頻段測(cè)試信號(hào)連接到跳線板上,通過跳線與衛(wèi)星DSNG 綜合解碼器相連形成中頻自環(huán)測(cè)試通路。
通過Ku 頻段測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)現(xiàn)上行鏈路射頻信號(hào)自環(huán)檢測(cè)測(cè)試轉(zhuǎn)發(fā)器的輸入端連接到跳線板上,通過測(cè)試電纜可選擇與上變頻器的耦合輸出接口及功放的耦合輸出接口相連接,將上變頻器或功放輸出的射頻信號(hào)變頻至L 頻段信號(hào)輸出,并連接至跳線板上,通過L 頻段跳線與衛(wèi)星DSNG 綜合解碼器相連形成射頻自環(huán)測(cè)試通路。同時(shí)該L 波段信號(hào)也可通過測(cè)試電纜與L 頻段測(cè)試頻譜儀連用,使我們具備了監(jiān)測(cè)射頻系統(tǒng)的載波工作狀態(tài)的功能。
通過LNB 實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星下行鏈路射頻信號(hào)自環(huán)檢測(cè)LNB 完成對(duì)衛(wèi)星下行信號(hào)的放大并變頻成L 波段的信號(hào),經(jīng)過1:4 功分器將下行的L 頻段信號(hào)連接到跳線板上,供衛(wèi)星DSNG 綜合解碼器及頻譜儀使用。
通過傳輸鏈路中的中頻信號(hào)自環(huán)檢測(cè)、射頻信號(hào)自環(huán)檢測(cè)及衛(wèi)星下行信號(hào)的自環(huán)檢測(cè),這三種測(cè)試手段,我們就可以非常簡單的監(jiān)視鏈路傳輸過程中的電視信號(hào),并且在出現(xiàn)故障的時(shí)候非常容易的進(jìn)行故障判斷。
低噪聲鎖相環(huán)放大下變頻器LNB
來自天線微弱的信號(hào)如需傳輸?shù)叫l(wèi)星接收機(jī)等接收設(shè)備,需要利用LNB 進(jìn)行變頻、放大,系統(tǒng)中采用 Norsat 1207H 低噪聲放大器確保為接收設(shè)備提供一個(gè)高穩(wěn)定、高質(zhì)量的信號(hào)。LNB 的輸出的L 波段信號(hào)進(jìn)入一個(gè)1:4 功分器輸出的4 路完全相同的信號(hào),送入專為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的RF 跳線排中,方便用于系統(tǒng)信號(hào)的調(diào)度和監(jiān)看。
Norsat 1207H 低噪聲放大器,它具有低噪聲溫度和高頻率穩(wěn)定度的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于LNB 供電,我們采用了獨(dú)立的直流電源通過1:4 功分器的直流耦合口供電。這樣避免了將環(huán)路監(jiān)測(cè)信號(hào)接入接收機(jī)時(shí),忘了關(guān)掉直流電源輸出而燒毀設(shè)備的危險(xiǎn)因素。
專業(yè)級(jí)綜合接收解碼器(IRD)
為了監(jiān)看上行系統(tǒng)發(fā)射的信號(hào),系統(tǒng)中配置了一臺(tái)TANDBERG TT1260專業(yè)級(jí)綜合接收解碼器(IRD),該衛(wèi)星接收機(jī)功能極其強(qiáng)大,能夠接收來自LNB 的L 波段信號(hào),對(duì)該信號(hào)進(jìn)行變頻、解調(diào)、解復(fù)用、解碼,同時(shí)輸出SDI 數(shù)字視頻、模擬視頻、ASI 碼流、數(shù)字音頻、模擬音頻。支持4:2:2@ML 和4:2:0@ML 視頻格式,并支持2路立體聲或4 路單聲道。同時(shí)該編碼器具備國際通用的BISS 加擾功能,能夠充分的保障了SNG系統(tǒng)傳輸?shù)男侣勊夭牡谋C苄浴?p>頻譜分析儀
為了便于尋星和對(duì)系統(tǒng)中中頻信號(hào)和L 波段信號(hào)的監(jiān)看,我們?cè)谙到y(tǒng)中配置了一臺(tái)在國內(nèi)射頻系統(tǒng)中廣泛使用的Agilent E4411B頻譜分析儀。這種頻譜分析已具有極高的性價(jià)比,具有工作頻帶寬(9KHz-1.5GHz)、頻譜穩(wěn)定度高。
Agilent E4411B 能通過上行/下行鏈路設(shè)備跳線板對(duì)所有IF、L-Band、Ku-Band 信號(hào)進(jìn)行測(cè)試,判斷各個(gè)通路環(huán)節(jié)的設(shè)備性能及工作狀態(tài),并可監(jiān)測(cè)DSNG 系統(tǒng)發(fā)射到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的載波信號(hào)。
視音頻系統(tǒng)部分
視音頻系統(tǒng)包括:數(shù)字視頻模擬音頻切換矩陣、錄像機(jī)、時(shí)鐘、監(jiān)視器、視頻測(cè)試設(shè)備、音頻監(jiān)聽設(shè)備、周邊設(shè)備、輸入輸出端子板以及組成系統(tǒng)所需的各種附件及電纜等。
視音頻系統(tǒng)最大限度地使用矩陣進(jìn)行信號(hào)調(diào)度,信號(hào)流程視頻采用SDI信號(hào)、音頻采用模擬信號(hào),周邊設(shè)備采用視音頻通用機(jī)箱插板結(jié)構(gòu),車外端子板視音頻信號(hào)(除嵌入音頻的SDI信號(hào))進(jìn)入切換矩陣進(jìn)行調(diào)度后,送給編碼調(diào)制器。所有視音頻信號(hào)的輸入、輸出均應(yīng)通過視頻跳線接入和接出系統(tǒng)。系統(tǒng)圖見附表。
車體及車體改造
車體采用奔馳515D
為了適合衛(wèi)星車的使用,我們對(duì)該車體進(jìn)行了改造,車體改造包含:車體加固、機(jī)械結(jié)構(gòu)、車體附件、電源系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)。車體改造關(guān)鍵設(shè)備均采用進(jìn)口設(shè)備,發(fā)電機(jī)采用的是德國熊貓超靜音發(fā)電機(jī),在7米/3米/1米距離所測(cè)聲音噪聲水平僅為57/67/71dB;支撐采用的是2個(gè)美國HWH公司剪式電動(dòng)支撐腿,可遙控;改裝后車體牢固、配重合理。
結(jié)束語
衛(wèi)星車到達(dá)長春后,很快投入了使用。我們認(rèn)為通過衛(wèi)星車傳送的電視圖像清晰度高,畫面細(xì)膩、色彩還原正確,聲音清晰飽滿,并且系統(tǒng)安全穩(wěn)定,為我臺(tái)信號(hào)傳輸提供了新的傳輸手段。
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