【內容摘要】 為降低電視發射停播率，首先選用兩臺發射機實現主/備發射機互為備份，同時應用手動控制/自動控制切換技術，其次在發射機系統的各個環節上，采用冗余設計和自動切換技術，從而從根本上保證零停播的實現。
【關鍵詞】 電視發射 全固態 冗余 零停播
一. 引言
近幾年，湖南衛視憑借自己的特色和豐富多彩的節目內容，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。湖南衛視的電視信號傳輸是采用衛星發送、無線發射和有線網絡三種方式全方位同時傳送，基本上能夠覆蓋全國的大部分地區，滿足廣大觀眾的需求。
與衛星發送設備和有線網絡設備相比，湖南電視臺各個頻道的無線發射設備則相對落后，一直沿用過時的老式電子管發射機和速調管發射機，這些設備由于運行年限長（最長的多達三十年），機器的故障率高，發射的電視畫面質量和音質較差，要達到甲級發射指標都是一件很困難的事，更談不上“零停播”。
顯然，陳舊的無線發射設備無法保證和滿足各方面的要求，也不符合湖南衛視全方位參與競爭、引領電視潮流的的發展戰略。在這種情況下，傳送部立即組織電視工程技術人員進行考察和論證，先后與北京廣播電視設備廠和北京吉兆電子有限公司的工程師們合作，在引進新設備的同時，又充分利用了原有的舊設備，成功地開發和改造了整個發射系統，取得了良好的經濟效益和社會效益。
二. 發射系統的冗余設計
發射系統采用主/備兩臺發射機互為備份、手動控制/自動控制切換的技術來實現。湖南衛視頻道選用北京吉兆電子有限公司生產的GME1053 5kw全固態發射機作為主發射機，采用該頻道原有的電子管發射機作為備機；湖南娛樂頻道選用北京廣播電視設備廠生產的10kw全固態發射機作為主發射機，采用該頻道原有的電子管發射機作為備機；湖南影視頻道同樣選用北京廣播電視設備廠生產的10kW全固態發射機作為主發射機，采用該頻道原有的電子管發射機作為備機。
正常情況下，在主發射機播出的同時，備用發射機加燈絲待機，如果主發射機發生故障，安裝在主機、機柜上的無線自動倒換開關可以實現自動倒換，即使自動倒換失靈，也可以直接撥動倒換開關，倒換至備用發射機。
實現電視發射“零停播率”一直是發射機房技術人員對無線發射設備的追求，主/備兩臺發射機互為備份、手動控制/自動控制切換的技術是實現“零停播率”的技術基礎，而在主發射機整機系統中的所有有源部件進行冗余設計，則為實現“零停播率”提供強有力多重保障。
選作主發射機的全固態電視發射機由六大部分組成：激勵器、功率放大器、RF輸出單元、電源、監控和冷卻系統。除RF輸出單元外，其余五部分均為有源部分。下面我們就發射機有源部件的冗余備份設計逐一討論。
激勵器
激勵單元的備份冗余，最新設計一般采用雙激勵器一主一備，可自動切換互為備份。通過單片機監測單元，實時監測主備激勵器工作狀態，當主激勵器出現故障，自動切換到備份激勵器工作。徹底消除以往因發射機單激勵器工作，出現故障造成停播的現象。
功率放大器
以往的電視發射機均為串聯型放大形式，采用電子管或速調管將輸出功率放大到要求的功率等級，如1kw、10kw電子管發射機，設置了50W的中間級推動功放，而且末級是單管工作，這些都是發生故障的潛在因素，一旦功放鏈中任何一個環節出現故障，都可能造成發射機的停播。
功率放大器的冗余設計，主要基于兩點考慮：首先，消除發射機中間功放環節，實現發射機功放單元的無單故障點；其次，采用模塊化設計、多組功放并聯的積木結構，發射機功率的大小完全取決于功放模塊使用的多少。萬一某個功放出現故障，其它功放還可正常工作。只是整機功率稍有降低而已，但可確保不停播。如果在功放設計時，考慮功放的一致性，做到功放的互換性強，只需冷備份一個功放單元，發射機在功放出現故障時，根本不用降低功率使用，只需換上備份功放即可恢復正常工作。采用的北京吉兆GME1053 5kw發射機可同時使用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生。
電源
電源部分的冗余設計，在技術上實現相對簡單。我們的發射機系統，采用多個開關電源并聯供電，電源之間采用并聯均流技術，有效防止了因單個電源的故障而造成供電故障的停播發生。而國外發射機系統的供電，有時采用變壓器降壓后整流供電，雖然節省了不少材料成本，但變壓器部分是其設備單故障點之一，一旦變壓器出現致命故障，發射機系統必然停播，因此此方法并不可靠。
冷卻系統
冷卻系統的備份冗余設計，發射機的冷卻方式主要有水冷和風冷兩種。水冷方式，目前國內的加工工藝難以與發射機配套，在維護方面也較風冷復雜。因此，國內基本上沒有將水冷系統用在發射機的備份冗余設計上，在此不做詳細介紹。發射機風冷方式的備份冗余設計，無論是采用集中供風方式還是分散供風方式，實現起來都特別簡單。風機的自動切換，多個風機并聯供風，都可實現風冷方式的備份冗余。
發射機控制系統
發射機控制系統設有自動控制和手動控制兩種方式。通常情況下，發射機的自動控制系統均能正常工作，一旦自動控制系統出現故障，立即啟動手動系統，同時關閉自動控制系統。
北京吉兆發射機控制系統是基于RS485標準建立的分級式智能化控制系統，控制原理如下圖。
主控單元是發射機整機的中央控制單元，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；激勵器管理單元與激勵器主、備機構成第二級的激勵器測控子系統；電控單元和電源測控模塊1－n構成第二級的電源及冷卻測控子系統。同一級系統各測控單元采用RS485總線作為信息通道，采用“輪訊”方式交換信息。
激勵器是發射機的核心，是它控制著整個發射機的運行。傳統激勵器的控制電路完全是采用模擬硬件電路實現的，具有難調整難，穩定性差、邏輯和保護功能不健全等致命弱點。北京吉兆公司生產的智能激勵器用微處理器完成其控制功能，具有調試簡單，穩定性好，實現功能方便，并易于功能修改擴充等優點。采用的主/備兩臺智能激勵器，有三種工作狀態：大環自動穩幅狀態、小環自動穩幅狀態和安全狀態。在原有功能的基礎上，實現了上電自檢、主備自動切換、工作狀態自動切換、數據采集傳送、故障檢測、分析以及相應的處理和保護功能。主/備激勵器自動切換功能區別于其它發射機廠商采用第三方監控單元的設計，采用主備互為備份，備機半功率待機方式，將停播的時間縮短到<0.5S。
本臺在監控計算機上安裝了“發射機監控系統計算機監控軟件”，實現通過計算機對電視發射機進行同步監測和控制。
三. 結論
湖南電視臺已有三個電視頻道采用以上技術進行更新和改造，從改造后幾個月的實際情況來看，新的發射系統運行良好，從未出現任何異常情況和停播事故，而且畫面質量高，覆蓋范圍更廣，得到了廣大觀眾和局臺領導的認可和好評。同時，全固態發射機是采用寬頻帶濾波，將來根據需要，