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甘肅廣電總臺DSNG衛星車系統構成及應用實例

2009-11-03 賈國慶 馬文淵(甘肅廣電總臺) 《傳播與制作》


     甘肅廣電總臺DSNG衛星車于2008年5月在北京完成總裝,回甘肅后經過測試、驗收,立即投入使用(同時購買一套Flyaway便攜箱載系統)。至今已完成2008年奧運火炬甘肅傳遞、多次隴南地震災區災后重建報道、與央視及深圳衛視合作“溫暖災區行”等大型直播,并赴京進行了2009年“兩會”的異地直播,累計出車30余次,顯示了極高的社會和經濟效益。
     該項目得到了甘肅省委、省政府的巨大支持,甘肅廣電極為重視數字衛星車的建設,本著安全、可靠、節約、實用的原則,在立項、調研、設計程序上,廣征卓見、博采眾長、嚴密論證、科學決策,在設備采購、系統集成督造,整車測試驗收等環節,分批派出精兵強將,層層把關,確保了實現預期目標。
衛星車涵蓋了車體、視音頻系統、衛星系統等子系統。

一. 車體
     甘肅臺DSNG衛星車以IVECO越野車為車體,整車體積不大,但功能齊全、靈活機動,不僅具有通過衛星傳送視音頻信號的鏈路功能,還具有一定的實時制作能力,為地形復雜地區的新聞突發事件的報道提供了有力的技術后盾。從車頭到車尾依次為駕駛艙、工作艙、設備機柜、發電機及電纜盤艙(簡稱后艙),車身右側有側開門,尾部有后開門,頂部設車頂平臺。為與衛星天線配合,車體配備電動液壓支撐腿,以保證車體的平穩,并降低長期停放時設備重量對底盤的損耗。
     該車可接交流380V或220V外電,經隔離變壓器為整車供電。工作艙配備一臺6KVA功率等級的UPS,車內所有機柜設備的用電均通過UPS提供,在無外電輸入情況下,整車技術系統(含衛星系統)可以工作30分鐘以上。后艙安裝了一臺10KW雅馬哈汽油發電機,該發電機加隔音罩以使噪音做到最小,專用油箱加滿可供六小時發電,在緊急或沒有條件提供市電的情況下仍可實現現場應急報道。其他空調、照明等系統不再一一贅述。

甘肅廣電總臺DSNG衛星車系統構成及應用實例

二. 視音頻系統
     為使有限的資金實現最有效的利用,在不增加成本的情況下,視音頻系統經過精心的設計,賦予了該車更多的功能。
     衛星車進行新聞直播時最多可接4個模擬訊道,考慮到設備的使用效率和成本,本車沒有配備專用的攝像機,而是直接利用新聞記者的ENG設備,從攝像機的VIDEO OUT接口輸出視頻、AUDIO OUT口輸出音頻,通過后艙電纜盤上的100米視音頻電纜將信號送入位于后艙的接口板進入系統,經分配后,視頻一路送切換開關TL5423A,與本車VTR1、VTR2的模擬輸出共計6路信號進行切換;另一路經A/D變換為SDI信號經跳線送數字切換器TL2021,與TL5423A互為備份,音頻信號則接入調音臺。作為突發事件的新聞直播,該信號質量完全可滿足播出要求。
     當傳送信號時,通過后艙的接口板還可以接受2路外來SDI信號和2路數字音頻AES/EBU信號,SDI信號與本車VTR1、VTR2的SDI輸出一起接入切換器TL2021,一路輸出送SE4000編碼調制器,另一路輸出送往綜合測試儀VTM3100進行技術監測,VTM3100還可檢測接收機TDR4022的數字、模擬視音頻信號及輸入到SE4000主、備編碼調制器的模擬信號。
     系統采用了兩臺松下公司的錄像機AJ-965作為記錄設備,可作對編,也可作兩路信號源,還可記錄衛星接收機接收回的信號,作為后期編輯的素材或資料保存。
     系統配置了兩臺瑞歌三聯液晶彩色監視器作為訊道監視器,分別監看CAM1-3、VTR1、VTR2以及PGM信號。
     車上音頻系統采用德國百靈達RX1202FX機架式模擬調音臺,可以輸入12路模擬音頻信號,完全可以滿足現場使用。監聽音箱采用雅馬哈MSP3,精致小巧,節省空間。
     該系統沒有采用成本較高的視音頻矩陣,而是設置了豐富的跳線接口,視音頻信號通過跳線排可以靈活調度,所以要求技術人員對系統要相當的熟悉,同時要有完善的應急預案。

甘肅廣電總臺DSNG衛星車系統構成及應用實例

三. 衛星系統
     該車衛星系統包括天線單元、兩臺CPI的室外型Ku頻段200W高功率放大器、高功放控制器、兩臺Radyne Comstream SE4000編碼調制器、TDR4022接收機等下行及監測設備。
     該車天線系統采用的是AVL公司的1612K直徑1.6米Ku頻段衛星車載天線及Tracstar天線控制器(ACU)。Ku頻段有著頻率高、波長短、抗干擾好的特點,適用于小口徑天線,滿足小型車載的要求。天線的收藏高度較小,提高了車輛行進中尤其是強風條件下天線整體的牢固性。碳纖維材料的天線反射面和鋁合金材料支架和底座,具有強度高,質量輕,耐腐蝕的特點;采用ROTO-LOK驅動系統,保證了天線優良的指向精度以及極強的抗風性能,提高了工作中天線的穩定性。

甘肅廣電總臺DSNG衛星車系統構成及應用實例


     目前傳統的天線跟蹤都利用衛星信標作為跟蹤信號,但由于信標接收機價格昂貴,在DSNG中一般不使用。本系統具有“一鍵尋星”功能,其原理為:電源每次加電時,天線都會自動校準各個傳感器的安裝斜度,特別是指南針的安裝斜度,在全自動捕獲衛星時,天線控制器控制天線旋轉以消除地磁干擾,校準電子羅盤以找到地磁北。然后通過GPS獲得本地地理位置,接著天線被驅動到預先定義好的參考衛星上,利用ACU中的衛星接收機進行跟蹤保證天線對準參考衛星,誤差不超過0.02度。以參考星為基準,業務衛星的指向角度通過基座傾斜角、機械指向與射頻指向角度差、方位偏仰軸的正交性,以及由于極化旋轉引起的射頻波束的偏差等一系列因素進行計算,天線再次被驅動對準目標衛星,其誤差也在0.02度以內。
     功放T02U0采用行波管形式(TWTA),其相對于固態高功放(SSPA)具有更高能量轉換效率,更小的體積和重量。基于對安全可靠性的要求,衛星上行鏈路關鍵設備我們做了雙路熱備設計,其中上變頻器和高功放采用1:1熱備份工作模式,其中一路經功率放大后通過天線發射,另一路則加載在假負載上隨時等候高功放控制器控制主備切換。
     衛星系統工作流程:由音視頻系統送來的信號進入SE4000編碼調制器,通過設置SE4000,選擇正確的視音頻源(數字、模擬、嵌入等)和傳輸音頻的數量。視頻編碼采用MPEG-2 4:2:2@ML或4:2:0@ML編碼方式、音頻編碼采用MPEG-2標準,總壓縮碼率可調。視音頻信號經過數字壓縮編碼后形成ASI流,然后通過SE4000內置的調制器進行QPSK調制,以L波段信號輸出到L波段倒換開關上。L波段倒換開關將主用編碼調制器的輸出送到CPI 1:1 Ku頻段200W功率放大器T02U0中,T02U0含有L波段-Ku的上變頻器模塊(BUC),將L波段信號變頻為Ku波段信號,然后進行功率放大,通過波導倒換開關輸出至車載天線1612K,最后發送到衛星上。

甘肅廣電總臺DSNG衛星車系統構成及應用實例

四. 應用實例及經驗總結
     一年來,兩套衛星系統(衛星車和Flyaway箱載系統)已執行多次直播任務,系統運行基本正常,現僅將遇到問題的幾次實例展示于此,以供同行參考。

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     1.Flyaway箱載系統2008年赴敦煌進行奧運火炬接力現場直播(如圖4),在莫高窟下尋找事先預定的亞洲4號衛星時屢次失敗,天控器顯示“No Xponder”,后將目標星改為鑫諾一號,尋星成功。經分析,雖然以視覺判斷衛星方向并無遮擋物,但敦煌地區本身緯度較高,由于偏饋天線對準衛星時,其仰角是在天線主瓣軸線仰角的基礎上再減去偏饋角,而該flyaway系統的天線仰角受安裝底座的限制,已不能再小,故始終無法尋到位置相對較低的亞洲4號衛星。由此可以看到目標衛星選擇的重要性,雖然仰角只有幾度的差別,但相對遙遠的衛星來說,真是“差之毫厘,謬以千里”呀。
     2.2008年底甘肅省紀念改革開放三十周年晚會在蘭州市內某劇場舉辦,我臺衛星車負責直播回傳。該劇場外樓群密集,衛星車位置經幾次調整,終于在樓群縫隙中找到衛星,并且白天的演練回傳十分順利,出于安全的考慮,演練后將天線收下,誰知到晚上正式直播前,在同一位置尋星時,天控器停在“WAIT GPS”處長時間不動,后緊急改為手動尋星才沒有耽誤播出。事后分析,出現該問題與GPS衛星的運行周期有關,由于GPS衛星并非地球同步衛星,而是有自己的運行周期,進行定位時必須有三顆以上的衛星鎖定,在遮擋物比較多的地方能夠參與定位的衛星數量會受到影響,所以會出現白天正常而晚上GPS無法定位的情況。
     3.在多次赴隴南地震災區進行現場報道的過程中,該車能夠適應當地山大溝深、坡陡彎急的復雜路況,按時到達直播現場,顯示了較好的越野性能,但較差的路況對車上設備的牢固程度是一個考驗。2009年初,在從隴南回來后的一次例行檢查中,發現遙控單元提示高功放2的狀態不對,經檢查發現是高功放2出口的一根波導管斷裂(如圖5),系由于高功放安裝底板部分螺絲脫落,造成底板變形使波導管受力導致斷裂,所幸不是在去的路上發生問題,聯系廠家后,迅速寄來了新的波導管進行了替換。由此可看出加強隨時對設備進行檢查的必要性。

甘肅廣電總臺DSNG衛星車系統構成及應用實例

     4. 衛星車在2009年春節前后曾出現自動尋星過程中電子羅盤報錯(compass error),自動尋星無法進行現象,一般將天線收藏后重新尋星又會恢復正常,由于是偶爾出現,開始還懷疑是受干擾或停車位置的問題,但在北京進行“兩會”報道期間,這種現象開始頻繁出現,甚至找到衛星后,天控器顯示的方位角也與實際衛星參數不符,嚴重影響工作效率。經詳細排查,最后確定是固定在饋源支架上的方位傳感器接觸不良,經過調換,問題解決。
     經過多次實戰的洗禮,我臺DSNG車的狀態日趨穩定,為進一步完善其功能,我們計劃為之配備數字移動微波(OFDM)設備,這樣就可以在復雜環境下提供比定點采集更大的信息量,使新聞直播報道的視野從一個點拓展成一個面,有效地解決DSNG單打獨斗的瓶頸,避免DSNG車受周邊地形因素影響無法接近新聞現場而造成的的缺憾。另外,再配一套簡易的衛星接收系統,以便在進行兩地或三地直播連線時,看到正在播出的自家電視臺播出信號或第三地基站發射的回傳衛星信號,幫助本地衛星連線提前做好準備。
     總之,衛星傳輸是目前實現實時高效傳輸的重要手段,對衛星車來說要快速反應、機動靈活,并隨時處于戰備狀態,要做到這一點,就要求:一要經常做好例檢、周檢,保證設備始終保持良好狀態;二要做好備品備件以防不時之需;三要有嚴格的操作流程,這樣才能做到在突發事件現場忙而不亂,安全高效的完成任務。

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