【內(nèi)容摘要】 為降低電視發(fā)射停播率，首先選用兩臺發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)主/備發(fā)射機(jī)互為備份，同時(shí)應(yīng)用手動控制/自動控制切換技術(shù)，其次在發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上，采用冗余設(shè)計(jì)和自動切換技術(shù)，從而從根本上保證零停播的實(shí)現(xiàn)。
【關(guān)鍵詞】 電視發(fā)射 全固態(tài) 冗余 零停播
一. 引言
近幾年，湖南衛(wèi)視憑借自己的特色和豐富多彩的節(jié)目內(nèi)容，贏得了全國廣大電視觀眾的喜愛，特別是去年的“超級女生”欄目更是紅遍了大江南北。湖南衛(wèi)視的電視信號傳輸是采用衛(wèi)星發(fā)送、無線發(fā)射和有線網(wǎng)絡(luò)三種方式全方位同時(shí)傳送，基本上能夠覆蓋全國的大部分地區(qū)，滿足廣大觀眾的需求。
與衛(wèi)星發(fā)送設(shè)備和有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相比，湖南電視臺各個頻道的無線發(fā)射設(shè)備則相對落后，一直沿用過時(shí)的老式電子管發(fā)射機(jī)和速調(diào)管發(fā)射機(jī)，這些設(shè)備由于運(yùn)行年限長（最長的多達(dá)三十年），機(jī)器的故障率高，發(fā)射的電視畫面質(zhì)量和音質(zhì)較差，要達(dá)到甲級發(fā)射指標(biāo)都是一件很困難的事，更談不上“零停播”。
顯然，陳舊的無線發(fā)射設(shè)備無法保證和滿足各方面的要求，也不符合湖南衛(wèi)視全方位參與競爭、引領(lǐng)電視潮流的的發(fā)展戰(zhàn)略。在這種情況下，傳送部立即組織電視工程技術(shù)人員進(jìn)行考察和論證，先后與北京廣播電視設(shè)備廠和北京吉兆電子有限公司的工程師們合作，在引進(jìn)新設(shè)備的同時(shí)，又充分利用了原有的舊設(shè)備，成功地開發(fā)和改造了整個發(fā)射系統(tǒng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
二. 發(fā)射系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)
發(fā)射系統(tǒng)采用主/備兩臺發(fā)射機(jī)互為備份、手動控制/自動控制切換的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。湖南衛(wèi)視頻道選用北京吉兆電子有限公司生產(chǎn)的GME1053 5kw全固態(tài)發(fā)射機(jī)作為主發(fā)射機(jī)，采用該頻道原有的電子管發(fā)射機(jī)作為備機(jī)；湖南娛樂頻道選用北京廣播電視設(shè)備廠生產(chǎn)的10kw全固態(tài)發(fā)射機(jī)作為主發(fā)射機(jī)，采用該頻道原有的電子管發(fā)射機(jī)作為備機(jī)；湖南影視頻道同樣選用北京廣播電視設(shè)備廠生產(chǎn)的10kW全固態(tài)發(fā)射機(jī)作為主發(fā)射機(jī)，采用該頻道原有的電子管發(fā)射機(jī)作為備機(jī)。
正常情況下，在主發(fā)射機(jī)播出的同時(shí)，備用發(fā)射機(jī)加燈絲待機(jī)，如果主發(fā)射機(jī)發(fā)生故障，安裝在主機(jī)、機(jī)柜上的無線自動倒換開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)自動倒換，即使自動倒換失靈，也可以直接撥動倒換開關(guān)，倒換至備用發(fā)射機(jī)。
實(shí)現(xiàn)電視發(fā)射“零停播率”一直是發(fā)射機(jī)房技術(shù)人員對無線發(fā)射設(shè)備的追求，主/備兩臺發(fā)射機(jī)互為備份、手動控制/自動控制切換的技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“零停播率”的技術(shù)基礎(chǔ)，而在主發(fā)射機(jī)整機(jī)系統(tǒng)中的所有有源部件進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，則為實(shí)現(xiàn)“零停播率”提供強(qiáng)有力多重保障。
選作主發(fā)射機(jī)的全固態(tài)電視發(fā)射機(jī)由六大部分組成：激勵器、功率放大器、RF輸出單元、電源、監(jiān)控和冷卻系統(tǒng)。除RF輸出單元外，其余五部分均為有源部分。下面我們就發(fā)射機(jī)有源部件的冗余備份設(shè)計(jì)逐一討論。
激勵器
激勵單元的備份冗余，最新設(shè)計(jì)一般采用雙激勵器一主一備，可自動切換互為備份。通過單片機(jī)監(jiān)測單元，實(shí)時(shí)監(jiān)測主備激勵器工作狀態(tài)，當(dāng)主激勵器出現(xiàn)故障，自動切換到備份激勵器工作。徹底消除以往因發(fā)射機(jī)單激勵器工作，出現(xiàn)故障造成停播的現(xiàn)象。
功率放大器
以往的電視發(fā)射機(jī)均為串聯(lián)型放大形式，采用電子管或速調(diào)管將輸出功率放大到要求的功率等級，如1kw、10kw電子管發(fā)射機(jī)，設(shè)置了50W的中間級推動功放，而且末級是單管工作，這些都是發(fā)生故障的潛在因素，一旦功放鏈中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都可能造成發(fā)射機(jī)的停播。
功率放大器的冗余設(shè)計(jì)，主要基于兩點(diǎn)考慮：首先，消除發(fā)射機(jī)中間功放環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)功放單元的無單故障點(diǎn)；其次，采用模塊化設(shè)計(jì)、多組功放并聯(lián)的積木結(jié)構(gòu)，發(fā)射機(jī)功率的大小完全取決于功放模塊使用的多少。萬一某個功放出現(xiàn)故障，其它功放還可正常工作。只是整機(jī)功率稍有降低而已，但可確保不停播。如果在功放設(shè)計(jì)時(shí)，考慮功放的一致性，做到功放的互換性強(qiáng)，只需冷備份一個功放單元，發(fā)射機(jī)在功放出現(xiàn)故障時(shí)，根本不用降低功率使用，只需換上備份功放即可恢復(fù)正常工作。采用的北京吉兆GME1053 5kw發(fā)射機(jī)可同時(shí)使用12個功放模塊，可以從根本上避免以往因功放故障而造成停播事故的發(fā)生。
電源
電源部分的冗余設(shè)計(jì)，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)相對簡單。我們的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，采用多個開關(guān)電源并聯(lián)供電，電源之間采用并聯(lián)均流技術(shù)，有效防止了因單個電源的故障而造成供電故障的停播發(fā)生。而國外發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的供電，有時(shí)采用變壓器降壓后整流供電，雖然節(jié)省了不少材料成本，但變壓器部分是其設(shè)備單故障點(diǎn)之一，一旦變壓器出現(xiàn)致命故障，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)必然停播，因此此方法并不可靠。
冷卻系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)的備份冗余設(shè)計(jì)，發(fā)射機(jī)的冷卻方式主要有水冷和風(fēng)冷兩種。水冷方式，目前國內(nèi)的加工工藝難以與發(fā)射機(jī)配套，在維護(hù)方面也較風(fēng)冷復(fù)雜。因此，國內(nèi)基本上沒有將水冷系統(tǒng)用在發(fā)射機(jī)的備份冗余設(shè)計(jì)上，在此不做詳細(xì)介紹。發(fā)射機(jī)風(fēng)冷方式的備份冗余設(shè)計(jì)，無論是采用集中供風(fēng)方式還是分散供風(fēng)方式，實(shí)現(xiàn)起來都特別簡單。風(fēng)機(jī)的自動切換，多個風(fēng)機(jī)并聯(lián)供風(fēng)，都可實(shí)現(xiàn)風(fēng)冷方式的備份冗余。
發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)
發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)有自動控制和手動控制兩種方式。通常情況下，發(fā)射機(jī)的自動控制系統(tǒng)均能正常工作，一旦自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，立即啟動手動系統(tǒng)，同時(shí)關(guān)閉自動控制系統(tǒng)。
北京吉兆發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)是基于RS485標(biāo)準(zhǔn)建立的分級式智能化控制系統(tǒng)，控制原理如下圖。
主控單元是發(fā)射機(jī)整機(jī)的中央控制單元，提供與外部的通信接口，與激勵器管理單元、電控單元和功放測控模塊1－n組成第一級測控系統(tǒng)；激勵器管理單元與激勵器主、備機(jī)構(gòu)成第二級的激勵器測控子系統(tǒng)；電控單元和電源測控模塊1－n構(gòu)成第二級的電源及冷卻測控子系統(tǒng)。同一級系統(tǒng)各測控單元采用RS485總線作為信息通道，采用“輪訊”方式交換信息。
激勵器是發(fā)射機(jī)的核心，是它控制著整個發(fā)射機(jī)的運(yùn)行。傳統(tǒng)激勵器的控制電路完全是采用模擬硬件電路實(shí)現(xiàn)的，具有難調(diào)整難，穩(wěn)定性差、邏輯和保護(hù)功能不健全等致命弱點(diǎn)。北京吉兆公司生產(chǎn)的智能激勵器用微處理器完成其控制功能，具有調(diào)試簡單，穩(wěn)定性好，實(shí)現(xiàn)功能方便，并易于功能修改擴(kuò)充等優(yōu)點(diǎn)。采用的主/備兩臺智能激勵器，有三種工作狀態(tài)：大環(huán)自動穩(wěn)幅狀態(tài)、小環(huán)自動穩(wěn)幅狀態(tài)和安全狀態(tài)。在原有功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了上電自檢、主備自動切換、工作狀態(tài)自動切換、數(shù)據(jù)采集傳送、故障檢測、分析以及相應(yīng)的處理和保護(hù)功能。主/備激勵器自動切換功能區(qū)別于其它發(fā)射機(jī)廠商采用第三方監(jiān)控單元的設(shè)計(jì)，采用主備互為備份，備機(jī)半功率待機(jī)方式，將停播的時(shí)間縮短到<0.5S。
本臺在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝了“發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件”，實(shí)現(xiàn)通過計(jì)算機(jī)對電視發(fā)射機(jī)進(jìn)行同步監(jiān)測和控制。
三. 結(jié)論
湖南電視臺已有三個電視頻道采用以上技術(shù)進(jìn)行更新和改造，從改造后幾個月的實(shí)際情況來看，新的發(fā)射系統(tǒng)運(yùn)行良好，從未出現(xiàn)任何異常情況和停播事故，而且畫面質(zhì)量高，覆蓋范圍更廣，得到了廣大觀眾和局臺領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可和好評。同時(shí)，全固態(tài)發(fā)射機(jī)是采用寬頻帶濾波，將來根據(jù)需要，