孫劍峰

【摘要】為了提高應急新聞采編播能力，內蒙古廣播電視臺利用現(xiàn)有豐田越野車改造為高清衛(wèi)星轉播車。該衛(wèi)星車包括視音頻系統(tǒng)、衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)和監(jiān)視監(jiān)聽系統(tǒng)，具備高清HD/SD-SDI信號編碼和傳輸能力，衛(wèi)星上行系統(tǒng)按雙鏈路配置，具備新聞現(xiàn)場采集、錄制、傳送和直播功能。本文結合設計集成衛(wèi)星轉播車的經驗，詳細介紹了整車的設計與構建。

【關鍵詞】衛(wèi)星轉播車 高標清衛(wèi)星系統(tǒng) 視音頻系統(tǒng) 車體改造

引言

為了提升電視媒體在的知名度和影響力，需要在新聞的時效性和準確性上有一個質的突破。為滿足在應急狀態(tài)下的新聞制作及重大活動的宣傳報道需求，內蒙古廣播電視臺利用現(xiàn)有的豐田越野車，改造為一輛具有道路通過性強，多功能的高標清衛(wèi)星轉播車。

一.衛(wèi)星系統(tǒng)設計

按照國家廣電總局廣播電視安全播出的管理規(guī)定，在衛(wèi)星上行系統(tǒng)鏈路中，采用1：1冗余備份的傳輸方式。在衛(wèi)星系統(tǒng)設計中采用主備編碼調制器、主備功放和相應主備鏈路倒換的系統(tǒng)架構，保證上行系統(tǒng)無單潰點的設計思路?？紤]到系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，在衛(wèi)星天線和高功放以及編碼調制器的設備選型上進行了分析和探討。

1.衛(wèi)星天線波段的選擇

Ku波段衛(wèi)星單轉發(fā)器功率一般比較大，多采用賦形波束覆蓋，衛(wèi)星EIRP較大，加上Ku波段接收天線效率高于C波段接收天線，因此接收Ku波段衛(wèi)星節(jié)目的天線口徑遠小于C波段，方便車載接收；C波段衛(wèi)星廣播受地面微波等干擾源的同頻干擾比較嚴重，而Ku波段的衛(wèi)星廣播受地面干擾較小，對接收環(huán)境的要求相對較低；但是K u波段衛(wèi)星廣播受降雨影響較大，其上下行信號降雨衰耗遠大于C波段，暴雨情況下Ku波段上行或下行鏈路瞬間雨衰量可超過20dB，而C波段最大雨衰量一般不超過1dB。

內蒙古自治區(qū)位于祖國北方，雨水較南方地區(qū)較少，每年的降水時間也集中在7、8月份，暴雨很少，雨衰影響很小。由于采用豐m4500越野車，天線口徑的大小也受到相應限制，即不能超過1.97米車寬，雖然C波段天線在抗雨衰方面的表現(xiàn)力極為優(yōu)越，但是受限于以上條件，Ku波段1.5米天線無疑是最好的選擇。

2.天線主體的選型

天線系統(tǒng)采用ND Satcom公司的skyRAY MAS 1500Ku頻段車載天線和與之相配套的天線控制器。該天線控制系統(tǒng)能夠對天線的極化角、方位角、俯仰角等進行精確控制，具備自動水平、自動定位、極化可轉換、自動和手動控制天線展開和收藏等功能。

該天線可用于支持VSAT通信、高速數(shù)據(jù)和視頻傳輸，以及大功率SNG新聞采集等應用。外形是款極具特色的菱形天線，跟傳統(tǒng)橢圓形天線相比，菱形反射面以犧牲一小部分增益為代價，壓制天線的旁瓣特性，從而獲得了優(yōu)異的低旁瓣特性和交叉極化性能，抗干擾能力強，作用距離遠，非常適合及其惡劣的電磁波環(huán)境。同時，精良的三軸驅動裝置還能支持天線的全方位旋轉和極化調整，并保持附仰和方位上的零回隙，提供優(yōu)越的射頻性能。

3.基于DVB載波對星的實際應用

SkyRAY MAS 1500 Ku天線支持多種對星方式。由于衛(wèi)星上的信標信號通常都相當微弱，車載站上的天線尺寸又相對較小，且經常有可能被派遣到衛(wèi)星覆蓋較差或不可預知的偏遠地帶，難以保證有效接收到足夠強的信標，所以采用信標方式并不總能作為可靠的、有效的參考信號用于車載站天線對星。相比之下接收DVB方式能夠在不需信標接收機和頻譜分析儀的情況下做到精準對星，更為優(yōu)越。在選擇目標信號時，既可以利用目標衛(wèi)星上已有的寬帶信號/電視節(jié)目，也可以使用本地主站所發(fā)射的載波信號，還可以直接請求衛(wèi)星公司發(fā)射一路數(shù)字電視信號。

首先，SkyRAY天線利用衛(wèi)星的位置信息，輔之以由GPS和羅盤所獲得的車載站地理位置信息，對方位、俯仰等角度進行調整，使其自動對準衛(wèi)星所在方向；然后，整個系統(tǒng)再利用接收所在衛(wèi)星已知DVB信號，將天線調整至信號最強的方向。由于本系統(tǒng)所配高頻頭為NORSAT 1108HB，具有鎖相環(huán)功能，可以做到精確對準任何衛(wèi)星上的任一DVB信號。確保任何時候都能以DVB信號作為參考實現(xiàn)自動對星。

4.高功率放大器的選擇

這次我們選擇行波管高功放做為這輛高清衛(wèi)星車的功率放大器。行波管具有特殊設計的慢波系統(tǒng)，沿此慢波系統(tǒng)傳輸?shù)妮斎肷漕l電磁波減緩了其軸向運動的相位速度，與由加熱陰極釋放并被陽極電場加速的電子運動速度相近，射頻行波與高密度電子柬之間發(fā)生連續(xù)性的相互作用，形成與輸人射頻波形一致的電子簇。在管子輸出端電子簇產生的高能電磁場感生出與輸入射頻信號具有一樣變化規(guī)律的波形，此信號能量將大大高于輸人射頻信號，從而實現(xiàn)了功率放大作用。電子束剩余能量將在行進管子末端轟擊收集極問壁轉化為熱量散失。

因此，行波管高功放具有寬帶功率放大特性，可覆蓋Ku波段800M H z帶寬，增益約為40d B至60d B。行波管功率放大器可以實現(xiàn)幾瓦至數(shù)千瓦的輸出功率，適用范圍很廣，不僅運用于固定及移動衛(wèi)星上行，而且還常常被用于衛(wèi)星轉發(fā)器的功率放大器使用。行波管功率放大器技術成熟，平均無故障時間長，單載波工作下，高功放的飽和輸出效率約為25%。

但是行波管的劣勢也是較為明顯的，多載波工作時，在保證相同的互調指標情況下，固態(tài)高功放輔出功率只需從額定輸出功率點（1dB壓縮點）回退2～3dB，而行波管高功放輸出功率則需從額定輸出功率點（飽和點）回退6dB左右，比固態(tài)高功放的輸出功率回退量多3dB左右。例如多載波工作時若實際所需最大輸出功率為50w，可選用額定功率為100W的固態(tài)高功放或200W的行波管高功放。

現(xiàn)在行波管高功放中可以通過增加線性器，可以有效地補償行被管在接近飽和點的增益下降和相位滯后，增大行波管高功放的線性范圍，輸出回退量可減少至3dB左右。此情況下保證相同的互調指標時，行波管高功放可與固態(tài)高功放選擇相同的額定輸出功率。endprint

5.衛(wèi)星系統(tǒng)鏈路設計

高清衛(wèi)星車傳輸如圖1所示，來自視音頻系統(tǒng)的主備信號進入2臺Ericsson公司的AVP3000編碼調制器進行MPEG2 HD/SD 4：2：0/4：2：2或者H.264 HD/SD 4：2：0/4：2：2編碼。編碼器調制器配置BISS加擾功能，可以對傳輸?shù)男盘栠M行簡單的密鑰加擾，以保證傳輸信號的產權不被侵犯。編碼器輸出L波段中頻信號，符號率在1Msym/s-45Msym/s連續(xù)可調。

通過Quintech公司的DEVl951 L波段倒換開關輸出的一路L-Band信號，經過功分器分配后，分別送給2臺室外型主備400W行波管高功放。功放采用內置有BUC（上變頻模塊）的高功率放大器，其中頻輸入為L頻段，可以直接接入高功率放大器。兩臺高功按照1：1配置，高功放的控制單元安裝在車內，功放控制單元除了能夠設定倒換開關在功放出現(xiàn)故障時，自動或手動切換將故障功放切換到假負載外，還可實時調整、監(jiān)看高功放發(fā)射功率以及報警信息。另外配置2個14GHz LNB，在L-頻段測試面板和相應內部連接電纜及跳接端子，可以提供對HPA射頻的閉環(huán)測試功能。

下行鏈路由具有PLL鎖相環(huán)功能的LNB輸出L-Band信號，經與2個14GHz LNB閉環(huán)測試輸出的L Band信號進行合路，再通過功分器，分別送給頻譜分析儀和衛(wèi)星接收機。

6.L-頻段測試單元和面板

量身定制專門的為測試和監(jiān)視所需的單元面板（LBand Description&Patch Panel）。其作用是：

（1）在接收支路，在面板提供從LNB向電視接收機和頻譜儀的L頻段分路器、內部連接電纜和跳接端子；

（2）為LNB提供直流電源；為HPA及LNB提供10MHz參考信號；

（3）在發(fā)射支路，為HPA連接到車內控制單元提供L頻段合路器、內部連接電纜和跳接端子；

（4）將所有功分器、合路器內置在面板機箱內，提供發(fā)射支路和接收支路所需的合路、分路器和內部跳接電纜，簡化系統(tǒng)；

（5）可以提供對視音頻編解碼器（Encoder/Decoder）交叉切換的跳接；

通過定制的面板，很好的解決了L-Band跳線盤選型的問題，使整個系統(tǒng)更加簡潔，易于系統(tǒng)的使用。

二.視音頻系統(tǒng)設計

視頻系統(tǒng)以高清處理為內核，有完善的4：3和16：9的節(jié)目制作環(huán)境，可以根據(jù)節(jié)目的需要輸出高清或標清節(jié)目信號，并且具有完善的監(jiān)視功能。

1.視音頻系統(tǒng)

視音頻系統(tǒng)以SONY MCS-8M視音頻一體切換臺為核心，通過攝像機外拍，將信號傳至切換臺，輸出最終的PGM視音頻信號進行播出和監(jiān)聽，同時將播出信號返送至錄像機進行錄制采集及給主備衛(wèi)星編碼器進行衛(wèi)星鏈路傳輸。

根據(jù)我臺節(jié)目制作形式，在對視音頻系統(tǒng)設計時，針對不同轉播任務，對該系統(tǒng)進行了不同的功能定位。

在常態(tài)情況下，該車會做為傳輸車，輔助我臺高清轉播車一同進行直播，負責將高清轉播車輸出的主備路PGM信號，通過衛(wèi)星傳輸回電視臺總控中心。因此，我們將PGM末級主備視分以常態(tài)的形式前置，連接在車的外接口板上。主備視分均帶BYPASS功能，將視分的BYPASS輸出口接入主備編碼器。這樣的接法，使高清轉播車的主備PGM信號不經過衛(wèi)星車的系統(tǒng)直接輸出，保證直播時候的安全性。

在有突發(fā)新聞報道情況下，該車會做為轉播車，使用自己的系統(tǒng)進行信號采集和制作，通過跳線，將切換臺的PGM輸出跳至前置的主備PGM視分上，在通過衛(wèi)星鏈路將素材傳回到電視臺總控中心，進行收錄和播出。

2.監(jiān)視、監(jiān)聽系統(tǒng)

系統(tǒng)的信號監(jiān)視采用1臺17英寸抽屜式液晶顯示器做多畫面監(jiān)看，信號的輸入源來自于SONY的MCS-8M切換臺的多畫面輸出，可以對所有進入切換臺的信號源和切換臺的PGM、PVW輸出進行統(tǒng)一監(jiān)看。同時配置了1臺奧視數(shù)碼公司的10英寸機架式雙聯(lián)監(jiān)視器做末級主備PGM視分輸出的監(jiān)看。

監(jiān)聽系統(tǒng)采用監(jiān)聽音箱和音頻監(jiān)聽儀做最終PGM信號監(jiān)聽。

3.通話系統(tǒng)

通話系統(tǒng)主要實現(xiàn)車內導演與攝像員、記者之間的有線通話。主要由通話主站、無線對講機組成。選用Telex公司的MCE-325 4通道兩線Party-line通話主站為核心，接入一臺Motorola的無線對講系統(tǒng)，實現(xiàn)導演與主持人及攝像員問的通話。

4.同步系統(tǒng)

采用切換臺內同步方式，切換臺每路輸入均就有幀同步功能，可以直接接入不同的信號源。同時切換臺具有1路模擬黑場同步信號輸出，可以鎖相其他設備。

5.時鐘系統(tǒng)

時鐘系統(tǒng)由1臺GPS自動校時母鐘和1臺單聯(lián)19英寸子鐘組成。

6.TALLY系統(tǒng)

切換臺自帶的畫面分割器中帶有源名顯示和TALLY提示。

通過這樣的衛(wèi)星系統(tǒng)和視音頻系統(tǒng)設計，這輛高清衛(wèi)星轉播車既具備了可靠的高清電視節(jié)目信號傳輸能力，同時還具備了應急情況下新聞采集制作能力，極大地提高了設備使用率。在我臺投入使用以后，參加了歷年全國“兩會”新聞制作和傳輸、自治區(qū)各類大型活動的電視直播等工作任務，得到了節(jié)目制作人員的認可和好評。endprint