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摘要：數字電視是基于數字化技術發展起來的一種利用二進制數字流實現信號傳播的電視類型，也可以稱其為數碼電視或數位電視，相比傳統的模擬電視，數字電視信號傳播過程中，信號質量損失更小，節能空間更大。地面數字電視相關產業的完善，是地面數字電視普及的重要奠基石。在當今“融媒體”時代，研究高效、環保、低能耗的數字電視發射機，對于地面數字電視網絡建設和運營意義重大，同時也是行業未來的創新方向。

關鍵詞：數字電視發射機；地面數字電視網絡；建設；運營

在廣播電視數字化發展進程中，有線網絡數字電視在大中型城市已經實現了全面覆蓋，而地面數字電視網絡建設和運營方興未艾，如何保證數字電視發射機高效運行，實現節能降耗，是相關部門、行業重點研究的課題。地面數字電視發射機是整個覆蓋網絡的核心設備，其電能的消耗占據了全部網絡設備能耗的90%，甚至更高，提高數字電視發射機的發射效率、提高穩定性、降低其運行能耗，對于運營單位乃至廣播電視宣傳系統的社會效益與經濟效益極其巨大。

1地面數字電視的優特點

地面數字電視與模擬電視發射機性能比較如表1所示。與模擬電視不同，數字電視無論是節目采集、節目制作還是節目傳輸，對于信號的處理都是采用數字方式，屬于一種端到端的系統，配合相應的用戶管理技術，可以顯著提升電視節目的質量，為用戶提供更豐富的節目選擇以及更高質量的節目效果。隨著廣播電視制作的全面數字化，及高頻發射調制采用多進制數字調制技術（QSPK四相相移鍵控、QAM正交幅度調制、VSB殘留邊帶調制），提高了高頻發射頻帶的使用率；通過數字電視以下技術要點，賦予廣播電視無線覆蓋網絡新的功能，新的創新方向：（1）以半導體存儲器為支撐，實現對多幀電視信號的有效存儲，實現幀同步或者制式轉換處理，以此來獲取新的電視圖像特技效果；（2）能夠與計算機設備實現相互配合，完成對于設備的自動調整和控制；（3）差錯接收的存在，能夠令用戶接收到的電視圖像和聲音極其接近演播室質量；（4）借助同步轉移模式的通信網絡，能夠完成多種業務的動態組合，使電視節目的檔次、綜合質量更高，內容更豐富[1]。雖然地面數字電視網絡發展潛能巨大，但“電源功耗”仍是其發展的一大“阻梗”。

2提高數字電視發射機效率的意義

在可持續發展背景下，節能環保成為一項基本國策，地面數字電視網絡的建設同樣應該在關注效率和質量的前提下，實現節能環保。對當前已經建成的地面數字電視網絡進行分析，數字電視發射機的數量達到了數萬臺，假定所有發射機的功率均為1kW，則單臺發射機在運行中的電耗為7～10kW，換言之，每天單單是數字電視發射臺運行所需的電耗，就達到數十億度，甚至這個數字還沒有將各種配套設施的能耗考慮在內。從維持地面數字電視網絡正常運行的角度，如果能夠采取有效措施，將每臺數字電視發射機的效率提高10%，則其電耗至少可以降低50%，每天可以節約十幾億度電，經濟效益和社會效益十分顯著。在全面決勝建成小康社會的新時期，以經濟的快速發展為支撐，我國全面啟動了地面數字電視網絡工程，數字電視網絡的建設速度一再加快，在很多農村地區也已經實現了有效覆蓋，考慮到不少邊遠地區電能供應問題，想要對數字電視進行普及，需要重點關注數字電視發射機的能耗問題。另外，從保證數字電視發射機穩定可靠運行，減少外部環境影響的角度，需要建設相應發射機房，其同樣需要消耗成本，甚至如果發射機本身效率不高，在運行過程中會出現比較嚴重的發熱問題，為保證其運行穩定性和安全性，還需要在機房內設置相應的通風降溫設施，導致地面數字電視網絡建設成本進一步增加。運營環節，地面數字電視網絡同樣需要消耗大量的資金，而基本上，每年的運營成本有相當一部分是電費，經過大致估算，如果一臺數字電視發射機的功率為1kW，加上附屬設施如降溫、通風設備等的能耗，每年的運營成本接近10萬之數，而想要完成一個中小型區域的數字電視網絡覆蓋，需要的發射機數量至少為3～5臺，數10萬的電費消耗對于地方廣播電視部門而言是難以接受的。通過提高數字電視發射機運行效率，降低其能耗的方法早在數字電視網絡建設的初期就已經得到了技術人員的關注，不過受各種因素的影響，高效數字電視發射機的研究進展緩慢，雖然伴隨著數字電視網絡的建設，發射機數量越來越多，但其中的絕大部分都是低效高耗能設備，高效數字電視發射機的研發并沒有得到生產廠商的重視。對比通信領域，通信技術的飛速發展對通信設備的運行效率提出了越發嚴苛的要求，通信運營上必須擁有高效的通信設備，才有參與市場競爭的資格，在這樣的環境下，所有的通信設備生產廠商都開始重視設備效率的提升，因此，在極短的時間內使我國通信行業水平得到了顯著提升。數字電視市場實際上有著同樣的要求，從企業角度分析，在經營過程中應將市場需求放在首位，若市場對于高效發射機提出了需求，企業就應做好研發來滿足市場需求。創新必然存在一定的代價，即必須適當加大資金投入，而這樣顯然會給企業帶來一定的風險。針對當前不少企業對創新重視不足的問題，政府部門應在知識產權和市場運作方面做出適當傾斜，相比單純的資金支持，能夠取得更好的效果。同時，有關部門還應在數字電視網絡建設中，為創新企業提供更多支持。必須認識到，數字電視發射機本身存在一定的壽命周期，如果繼續在地面數字電視網絡建設中使用低效數字電視發射機，則至少在未來的5～10年內，數字電視網絡的想要達到理想狀態難度較大[2]。因此，優化和完善地面數字電視廣播系統迫在眉睫，任重道遠。在粵港澳大灣區建設中，珠海市關于完善港珠澳大橋觀景點的配置，優化數字電視無線覆蓋網絡，加強廣播電視主流媒體宣傳作用，是整個觀景點項目的重中之重。結合珠海市地域遍布的特殊性，同時考慮位于中心城區舊塔（海拔140m）在覆蓋方面至多不足，擬遷建于珠海鳳凰山觀景點（海拔400m），如圖1所示：框點為新建塔點，其無線網絡覆蓋方向為東面是諸多海島，西南面作扇形狀覆蓋陸地區域。圖1中箭頭所示，到西部城區最遠的距離60km，要實現完整覆蓋，需要采用“小功率、多布點”來布局組網，及考慮海島生產條件的局限性及海島的資源短缺，更加凸顯了對高效率、高穩定性發射機的渴求，同時，一套高效率、高穩定性、環保低耗的地面數字電視覆蓋系統，在保障廣播電視安全播出的同時，也為廣播電視行業運營單位提供了極大的營利空間。 

3相關研究進展

在不斷發展的過程中，很多廣播電視設備企業都已經認識到了創新的重要性，也開始致力于高效數字電視發射機的研發工作，甚至已經取得了較顯著的成果，系列產品的持續投放受到了用戶的一致好評，設備運行效率也已經達到了國際領先水平。通過對發射機進行全面剖析，可以明確：功率放大器導致了設備90%的能耗，其功率也會直接決定發射機效率。在某企業生產的數字電視發射機中，引入了多級導體功率放大器技術，其不僅能夠更好地適應數字電視信號傳輸特點，而且具備高效率、超線性的優勢，調試簡單，穩定性強，能夠實現規模化生產，以地面數字電視信號放大為例，功率發達器的效率提升超過40%。為對其實際應用效果進行分析，在地面數字電視網中投入了數十臺功率在500W和1kW的高效數字電視發射機，試運行半年后，發現其狀態穩定，能耗減少66%。與傳統功率發達器相比，多級導體功率放大器有著相當明顯的優勢，一是設備提效超過30%，在降低運行電耗的同時，可以節約網絡建設及運營成本；二是能夠解決數字電視大功率發射機存在的高效功放問題，從自主標準的CMMB和DTMB數字發射機應用情況看，效率提升在18%左右，在國內外同類型產品中居于首位；三是可以解決高效功率放大器的產業化瓶頸問題，電路一致性較好，調試也相對簡單，能夠為高效功率放大器的規模化生產奠定堅實基礎[3]。

4結語

總而言之，面對新的發展環境，數字電視產業發展迅速，也暴露出能耗偏高的問題。為對這個問題進行解決，相關運營商應進一步加快對高效數字電視發射機的研發速度，降低地面數字電視網絡的建設和運營成本，提高資金利用率，以此來推動數字電視行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]張國紅.地面數字電視發射機N+1自動化控制系統設計與實現[J].廣播電視信息,2018(11):79-81.

[2]黃俊.淺談地面數字電視發射機的維護與檢修[J].西部廣播電視,2018(18):211,213.

[3]張巍.無線地面數字電視網絡覆蓋方案分析[J].科學技術創新,2018(15):78-79.

作者：黃岳華 單位：珠海廣播電視臺