袋鼠精真的有用吗:吉林电视台数字卫星车

吉林电视台　刘操 王贺

【关键词】DSNG 奔驰VARIO 515 车体设计 天线 卫星传输系统 天线控制系统 编码器 接收机

如今新闻媒体之间的竞争愈加激烈，特别是与报纸、网络等媒体进行竞争，电视台要不断提高本身竞争力，其中重要的一方面就是要不断提高自己的节目制作和传输的手段。为增加我台的节目传输能力，我台决定利用日元贷款项目建造一辆卫星车。

技术办根据全台节目制作的需求，提出了此卫星车既要有卫星传送功能，将来又要能实现简单新闻类节目的实时制作和传输。整车设计应具有安全、稳定、灵活、机动的特点，尽可能做到不受气候、温度、湿度、场地、供电等外界条件的限制，卫星数据信号传输必须具备加密功能。

我台卫星传输链路采用Ku波段，视频编码采用MPEG-2 4:2:2@ML 和（或4:2:0@ML）编码方式，音频编码采用MPEG-2 II 标准，总压缩码率可调，采用DVB-S国际标准。容量为1路视频、4 路音频（ 4路单声道或2路立体声）及辅助数据链路，视频信号可为625/PAL制式模拟复合信号和SDI串行数字分量信号，音频信号可为模拟平衡输入信号和嵌入SDI信号中传输的数字音频信号。合理配备视频、音频信号监看监听、信号分配设备，并提供合理的车外I/O接口。在系统运行的可靠性方面，采用上行链路的主用设备完全实现1:1 热备份自动倒换，保障系统运行的可靠性。并且我们做了科学的、严谨的、周密的链路计算，即使在考虑到大雨时的雨衰（9.3dB 衰减），我们提供的系统也可以保证3dB以上的余量，同时系统的可用度高达99.95%，完全满足我台的DSNG 应用需求。

我们将该DSNG划分成上行链路、接收及监测系统、视音频系统和车体改造四部分，下面我主要介绍一下我台卫星车的上行链路、接收及监测链路。DSNG系统框图如下。

上行链路

该部分是DSNG 的主要部分，它承担完成DSNG系统的业务功能。上行子系统包括1.5米车载卫星天线、1:1 互为热备份的Ku 频段400W 行波管放大器、1:1 互为热备份的Ku 上变频器、1:1 互为热备份的DSNG 编码器调制器等上行链路设备。

视音频信号经数字视频矩阵和模拟音频调音台送入编码器后进行编码，通过内置于编码器中DVB 调制器进行QPSK 调制，输出70MHz 中频信号进入Ku频段上变频器，变频至14GHz射频信号，经高功放输出至便携天线，发送电视信号到卫星(Ku 波段)。经卫星转发，实现卫星广播。

车载天线

高功放自动倒换开关输出的射频信号通过波导进入车载天线发射上星。整个车载天线系统由天馈系统、天线伺服系统、天线控制系统组成。

我台采用的是 Gigasat 公司的车载式DA-150 1.5 米Ku 天线，反射面采用碳纤维复合材料，该天线具有尺寸小、重量轻和增益高、抗风能力强、使用耐久性好、收藏展开灵活轻便、收藏后紧贴车体、发送和接收频带宽等优点。天线的底座是一个封闭的设备舱。

Gigasat STC-100天线控制器带有GPS 定位功能，能自动计算卫星指向参数。天线控制器可以实时显示天线角度等参数，对天线的极化角、方位角、俯仰角进行精确控制，通过简单方便的前面板操作即可自动控制天线的展开和收拢。该天线系统可以在前面板上手动操作天线， 存储10个卫星位置和极化数据。

STC-100通过基于用户界面的操作菜单非常简单。以下简单介绍一下天线控制器的工作过程。

在接通电源后，指向罗盘和GPS 接收机进行初始化，并开始提供数据。自动找星 在“找星”模式下，可以依据车的经纬度、朝向及所选择的卫星自动计算方位角及俯仰角。车的经纬度可以从GPS 中自动获得或从预先确定位置清单中找出或人工键入，朝向可以从指向罗盘自动获得或人工输入。操作人员选择某一卫星可以从预先设定的定义表中或者手动输入卫星数据来设定天线位置。STC-100将检查指向是否在托架转动的范围之内，并自动确定天线位置。

读取存储的卫星 操作人员可以通过“读取模式”在曾经存储的卫星间快速而准确地移动。自动天线收藏 在“收藏模式”下，用户可以使天线自动移动到收藏位置上。

编码调制

来自车内外视音频信号（无论是模拟的还是数字的）经数字矩阵切换、调音台进入编码调制一体机中进行编码和调制。内置有符合DVB-S 标准的QPSK 调制器，该调制器能够将编码器输出的DVB-ASI 码率进行信道编码和QPSK 调制，输出一个L 波段的中频信号，同时提供监视输出接口。

该部分包含：Radyne SE4000-ENC422编码调制一体机，并内置QPSK 调制器 SE4000-MOD100和SE4000-BISS加扰、中频1：1倒换开关 Radyne XTC-114D等。

Radyne SE4000-ENC422编码调制一体机是专门为DSNG新闻采集业务需求而设计的，它拥有当今尖端的技术水平，结构紧凑，在仅占1U 的空间的机箱内集成了最先进的MPEG-2 编码系统及QPSK 调制系统。能够实时将输入的视音频信号进行MPEG-2 4:2:2P@ML 或4:2:0 MP@ML编码为DVB ASI 码流，该码流速率在1.5Mbps~50Mbps 连续可调，其中编码器配置了BISS 功能，可以对传输的信号进行简单的7 位密钥加挠，以保证传输信号的产权不被侵犯。

当系统中的一台编码调制一体机出现故障中频1：1倒换开关可以将中频信号自动倒换到另一台编码调制一体机上。

上变频器

来自编码调制器的L 波段信号被送入上变频器中，上变频器能够将中频L 波段信号变频到Ku 波段（13.75~14.8GHz）上某个指定的频率，通常该频率根据用户租用卫星转发器的频率而定，经过分支器送给主备高功放。

上变频器采用Radyne SFC1450A-E上变频器，它具有是高性能，低成本的特点。谱纯度和稳定度完全满足国际和区域商用卫星网络的需求，并且内置倒换开关模块Radyne SFCXXXX-INST-SERIIES SW，当空间效率和经济性成为最主要考虑因素时，此设备为最理想的选择。

每一个Radyne SFC1450A-E 配有可分离的RF/IF 连接头模块，包括SMA 头(RF)和(IF)的50 或75欧姆的BNC 头。对于内置倒换开关模块的变频器，RF/IF 模块被发射切换模块(TSM)替代，它包括了链接RF和IF 信号路径上的接头，切换连接。模块放在变频器的后部空间里，不需要额外的外部空间。 由于有很小的机架高度(1.75 英寸) 和省去了1+N 备份所支付的开关机箱的空间，提供了最紧凑和经济的子系统。

高功放

高功放能够将输入的射频信号进行功率放大，直到发射功率达到可以维持整个卫星链路正常工作，高功放的实际使用功率根据实际应用和环境而定。

采用美国 Radyne XTRD-400K的400W 行波管高功放，其产品的可靠性高技术先进。行波管高功放相对于固态功放具有更高的能量转换效率，更小的体积和重量。CPI Ku 频段400W 行波管功率放大器专为卫星地面站、DSNG 卫星新闻采集系统而设计，它体积小，重量轻，相位噪声低，可以持续有效地工作在13.75-14.50GHz(AC) 频段。功放内置微处理控制系统，简化了设备的遥控和检测过程。

该分系统除了包含两台400W 行波管放大器之外还使用了Radyne XTC-114D 1:1 热备份倒换开关，倒换开关是由一个1RU 高的机箱构成，内部包含了带有波导同轴倒换开关的波导网络、假负载和倒换开关控制器。倒换开关有两种工作方式：手动工作方式和自动工作方式。在手动工作方式下，操作人员可以通过保护倒换开关前面板对主用功放和备用功放进行切换；在自动工作方式下，保护倒换开关能够识别功放的故障告警信号，并自动将故障功放倒换到假负载上，使备用功放倒换到在线工作状态。

接收及监测系统

DSNG 系统的接收及监测系统主要实现对传输节目的监看以及帮助进行系统故障检测功能，其设备包括为测试转发器（含L 波段下变频模块）、低噪声锁相环放大下变频器LNB、专业级综合接收解码器（IRD）、和跳线板以及频谱分析仪。

由于卫星车内空间小，设备安装紧凑，没有足够的设备维护空间，系统的设计应考虑到主要通信设备都应能够实现方便地进行检测的功能，因此系统方案中采用了一套带频段测试变频器、L 频段功分器的上行/下行链路设备跳线板。它能为上行/下行每一个通路环节提供了检测取样口。

测试转发器采用了美国 Gigasat DCL-140测试转发器，它是将Ku 卫星上行频段（14~14.5GHz）直接变频到L 频段，这样既可以满足L 频段测试频谱仪的输入信号的频率范围又可以满足DSNG 综合解码器的信号输入频率范围。

我们将调制器输出的L 频段测试信号连接到跳线板上，通过跳线与卫星DSNG 综合解码器相连形成中频自环测试通路。

通过Ku 频段测试转发器实现上行链路射频信号自环检测测试转发器的输入端连接到跳线板上，通过测试电缆可选择与上变频器的耦合输出接口及功放的耦合输出接口相连接，将上变频器或功放输出的射频信号变频至L 频段信号输出，并连接至跳线板上，通过L 频段跳线与卫星DSNG 综合解码器相连形成射频自环测试通路。同时该L 波段信号也可通过测试电缆与L 频段测试频谱仪连用，使我们具备了监测射频系统的载波工作状态的功能。

通过LNB 实现卫星下行链路射频信号自环检测LNB 完成对卫星下行信号的放大并变频成L 波段的信号，经过1：4 功分器将下行的L 频段信号连接到跳线板上，供卫星DSNG 综合解码器及频谱仪使用。

通过传输链路中的中频信号自环检测、射频信号自环检测及卫星下行信号的自环检测，这三种测试手段，我们就可以非常简单的监视链路传输过程中的电视信号，并且在出现故障的时候非常容易的进行故障判断。

低噪声锁相环放大下变频器LNB

来自天线微弱的信号如需传输到卫星接收机等接收设备，需要利用LNB 进行变频、放大，系统中采用 Norsat 1207H 低噪声放大器确保为接收设备提供一个高稳定、高质量的信号。LNB 的输出的L 波段信号进入一个1:4 功分器输出的4 路完全相同的信号，送入专为本系统设计的RF 跳线排中，方便用于系统信号的调度和监看。

Norsat 1207H 低噪声放大器，它具有低噪声温度和高频率稳定度的优点。对于LNB 供电，我们采用了独立的直流电源通过1：4 功分器的直流耦合口供电。这样避免了将环路监测信号接入接收机时，忘了关掉直流电源输出而烧毁设备的危险因素。

专业级综合接收解码器（IRD）

为了监看上行系统发射的信号，系统中配置了一台TANDBERG TT1260专业级综合接收解码器（IRD），该卫星接收机功能极其强大，能够接收来自LNB 的L 波段信号，对该信号进行变频、解调、解复用、解码，同时输出SDI 数字视频、模拟视频、ASI 码流、数字音频、模拟音频。支持4:2:2@ML 和4:2:0@ML 视频格式，并支持2路立体声或4 路单声道。同时该编码器具备国际通用的BISS 加扰功能，能够充分的保障了SNG系统传输的新闻素材的保密性。

频谱分析仪

为了便于寻星和对系统中中频信号和L 波段信号的监看，我们在系统中配置了一台在国内射频系统中广泛使用的Agilent E4411B频谱分析仪。这种频谱分析已具有极高的性价比，具有工作频带宽(9KHz-1.5GHz)、频谱稳定度高。

Agilent E4411B 能通过上行/下行链路设备跳线板对所有IF、L-Band、Ku-Band 信号进行测试，判断各个通路环节的设备性能及工作状态，并可监测DSNG 系统发射到卫星转发器的载波信号。

视音频系统部分

视音频系统包括：数字视频模拟音频切换矩阵、录像机、时钟、监视器、视频测试设备、音频监听设备、周边设备、输入输出端子板以及组成系统所需的各种附件及电缆等。

视音频系统最大限度地使用矩阵进行信号调度，信号流程视频采用SDI信号、音频采用模拟信号，周边设备采用视音频通用机箱插板结构，车外端子板视音频信号（除嵌入音频的SDI信号）进入切换矩阵进行调度后，送给编码调制器。所有视音频信号的输入、输出均应通过视频跳线接入和接出系统。系统图见附表。

车体及车体改造

车体采用奔驰515D

为了适合卫星车的使用，我们对该车体进行了改造，车体改造包含：车体加固、机械结构、车体附件、电源系统、空调系统。车体改造关键设备均采用进口设备，发电机采用的是德国熊猫超静音发电机，在7米/3米/1米距离所测声音噪声水平仅为57/67/71dB；支撑采用的是2个美国HWH公司剪式电动支撑腿，可遥控；改装后车体牢固、配重合理。

结束语

卫星车到达长春后，很快投入了使用。我们认为通过卫星车传送的电视图像清晰度高，画面细腻、色彩还原正确，声音清晰饱满，并且系统安全稳定，为我台信号传输提供了新的传输手段。