01数字电视发射机测试技术讲解资料.docx
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01数字电视发射机测试技术讲解资料
数字电视发射机测试技术
数字电视发射机一般由激励器、功放、合成单元、输出滤波器、监控单元组成。
数字电视发射机的测试是以GB/T28435-2012《地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法》、GB/T28436-2012《地面数字电视广播激励器技术要求和测量方法》和GY/T229.4《地面数字电视广播发射机技术要求和测量方法》为依据，主要进行发射机功能和射频指标的测试。
数字电视发射机测试系统示意图见图1所示。
负载
滤波器
DTV发射机
码流发生器
测试接收机
功率计
频率计
频谱分析仪
图1数字电视发射机测试系统示意图
一基本术语
1.1激励器
将TS流输入信号按照GB20600的规定进行信道编码调制输出射频信号的设备。
1.2功率放大器
用于将激励器输出的射频小功率信号放大到发射机标称功率的设备。
一般分为预放、分配、放大模块、功率合成等几个部分。
1.3频谱模板
表征信号频谱容差范围的标准频谱曲线。
一般用具有典型意义的频点所对应的相对电平值表示。
1.4调制误差率
调制信号理想符号矢量幅度平方和与符号误差矢量幅度平方和的比值，单位为dB。
1.5带肩
偏离中心频率某一规定值的带外频率点平均功率相对于中心频率点的变化量，单位为dB。
1.6带内频谱不平坦度
带内信号各频点平均功率相对于中心频率的幅度变化量，单位为dB。
1.7带外杂散
带外泄漏信号功率与带内数字信号功率的比值，单位为dB。
二、数字电视发射机相关性能
2.1接口要求
数字电视发射机的TS流输入采用ASI格式，物理接口为BNC接头，阴型，输入阻抗为75Ω；10MHz时钟输入采用BNC接头，阴型，输入阻抗为50Ω（10MHz时钟为正弦波，规定峰峰值>600mV）；1pps输入采用BNC接头，阴型，TTL电平，输入阻抗为50Ω；监测输出采用SMA或BNC接头，阴型，输出阻抗为50Ω；发射机输出接口根据功率等级可以选择L16、L27、40、80、120等物理接口（优先选用GB/T12566中推荐的连接器型号），输出阻抗为50Ω；发射机应具有远程控制接口。
2.2功能要求
数字电视发射机要求支持GB20600规定的全部工作模式，可以根据不同的使用情况，确定工作模式和系统最大净码率。
优先推荐使用下类七种工作模式：
序号
工作参数
系统净码率（Mbps）
1
C=14QAM0.8PN=595720
10.396
2
C=116QAM0.8PN=595720
20.791
3
C=132QAM0.8PN=595720
25.989
4
C=378016QAM0.4PN=945720
9.626
5
C=378016QAM0.6PN=945720
14.438
6
C=378016QAM0.8PN=420720
21.658
7
C=378064QAM0.6PN=420720
24.365
数字电视发射机要求支持多频网（MFN）或单频网（SFN）组网方式。
以4QAM/0.8/420为例，计算各种模式组合的净码率。
数字地面电视的符号率为7.56MS/s，
4QAM调制：
每个符号上传输的信息比特为2，
FEC为0.4时，负荷信息与总信息的比为6016/7488，
420帧模式：
负荷信息为（3780－36）/（3780＋595）
则净码率：
7.56MS/s*2*（6016/7488）*（3744/4375）=10.395648Mb/s,
每个TS包含有188个字节（1504个bit），则这个组合包含6912TS包/秒。
对于16QAM/0.8/945，则净码率：
7.56MS/s*4*（6016/7488）*（3744/4725）=19.2512Mb/s
其他算法相同。
2.3性能要求
地面数字电视广播发射机性能要求见表1。
地面数字电视广播发射机性能要求
序号
项目
指标
1
工作频率
符合GB/T14433有关规定
2
单频网模式频率调节步长
1Hz
3
频率稳定度（3个月）
采用内部参考源时，频率稳定度≤110-7；
采用外接参考源时，频率稳定度≤110-10
4
频率准确度
对于MFN模式，频率准确度≤±100Hz；
对于SFN模式，频率准确度≤±1Hz
5
本振相位噪声
10Hz
<-60dBc/Hz
100Hz
<-75dBc/Hz
1kHz
<-85dBc/Hz
10kHz
<-95dBc/Hz
100kHz
<-110dBc/Hz
1MHz
<-115dBc/Hz
6
射频输出功率稳定度（在滤波器之后测量）
≤±0.5dB
7
输出负载的反射损耗（8MHz带内）
正常工作：
≥26dB
允许工作：
≥20dB
8
频谱模板
-12MHz
≤-100dB
-10.75MHz
≤-76.9dB
-9.75MHz
≤-76.9dB
-5.75MHz
≤-74.2dB
-4.94MHz
≤-69.9dB
-3.9MHz
≤-32.8dB
+3.9MHz
≤-32.8dB
+4.25MHz
≤-64.9dB
+5.25MHz
≤-76.9dB
+6.25MHz
≤-76.9dB
+10.25MHz
≤-76.9dB
+12MHz
≤-100dB
9
带肩（在偏离中心频率±4.2MHz处；在滤波器之前测量）
≤-36dB
10
带内不平坦度（fc±3.591MHz）
在±0.5dB以内
11
调制误差率（MER）
≥32dB
12
邻频道内的发射功率
邻频道内的发射功率与带内发射功率的比≤－45dB，满足邻频道内的发射功率≤13mW
13
邻频道外的发射功率
邻频道外的发射功率与带内发射功率的比≤－60dB，或满足邻频道外的发射功率≤13mW
在上述技术指标中，对于数字电视监测机构，下面几个参数是需要进行监测的。
a）工作频道
b）接收信号电平（或场强）：
c）带肩：
d）MER：
e）工作模式：
f）码流层/节目内容
三相关技术参数的测量方法
3.1工作模式测量
一般定义：
检查数字电视发射机的信道编码与调制处理技术是否符合GB20600的规定。
影响分析：
按照标准规定，应该测量在GB20600所含模式下系统能否正常工作，为了简化测量，主要检查推荐的7种工作模式能否正常工作。
这个检查的意义在于验证发射机的标准符合性，按照框图的测试要求进行测量，还应该选用市场上主流的地面数字电视接收机进行设备兼容性测量，测试发射机与已经认可的不同品牌型号接收机的兼容匹配性。
功能验证测量框图见图1。
图1功能验证测量框图
测量步骤：
1）按图1连接测量设备；
2）将被测发射机系统设置为需要的工作模式；
3）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测量码流；
4）设置测量用接收机的工作频率和模式与被测发射机一致；
5）观察误码分析仪误码率（BER）或监视器图像，判断接收机工作是否正常；
6）改变被测发射机工作模式，重复步骤b）~e），直至遍历GB20600-2006规定的所有工作模式。
7）要求在所有的工作模式下，误码分析仪的误码率在一分钟内读数为0。
采用测试图像序列，监视器输出图像无马赛克。
3.2本振频率调节步长测量框图见图2。
图2本振性能测量框图
测量步骤：
a）按图2连接测量设备；
b）将发射机的本振监测口（如果没有，则选射频监测口）连接到频率计或频谱仪；
c）测量并记录本振信号的频率；
d）按照最小调节步长调节一次本振信号频率；
e）测量并记录本振信号的频率；
f）两次测量的本振信号频率之差即为频率调节步长。
3.3本振频率的稳定度
测量步骤:
a）按图2连接测量设备；
b）将发射机的本振监测口连接到频率计或频谱仪；
c）三个月周期内每隔一周测量1次本振频率并记录；
d）在测量结果中选择最大和最小频率之差即为频率稳定度。
3.4本振频率的准确度
测量步骤:
a）按图2连接测量设备；
b）将发射机的本振监测口连接到频率计或者频谱仪；
c）测量并记录本振信号的频率；
d）标称频率与测量频率之差的绝对值即为频率误差。
3.5本振相位噪声
如频谱分析仪带相位噪声测量功能，采用测量方法一；频谱分析仪无相位噪声测量功能，采用测量方法二。
测量步骤:
测量方法一：
a）按图2连接测量设备；
b）设置被测发射机工作于GB20600规定的任一工作模式；
c）设置码流源发送伪随机序列或测试图像序列，码率略低于激励器此时工作模式下的最大净码率；
d）选择相位噪声测量功能，设置频谱分析仪中心频率为标称工作频率，测量带宽设置为2MHz，打印和保存本振相位噪声测量结果。
测量方法二：
a）按图2连接测量设备；
b）设置被测发射机工作于GB20600规定的任一工作模式；
c）设置码流发生器发送伪随机序列或测试图像序列，码率略低于激励器此时工作模式下的最大净码率；
d）设置频谱分析仪中心频率为标称工作频率，根据测量频率点位置不同，适当设置RBW，分别测量10Hz、100Hz、1kHz、10kHz、100kHz和1MHz频率处幅度相对标称工作频率处幅度的差值，记为：
Ap，并根据式
（1）换算得到各频率点相位噪声：
Np=Ap-10log（1.2RBW/1Hz）+2.5……………………
（1）
3.6频谱模板
测量框图见图3。
图3频谱特性测量框图
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用频谱仪进行测量；
b）将被测设备系统设置为需要的工作模式；
c）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测试码流；
d）将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪；
e）设置频谱仪的中心频率为输出射频信号的中心频率，设置频谱仪带宽24MHz，RBW＝4kHz，VBW＝100Hz，打开平均100次；
f）测量8MHz带宽内的总功率电平值，并以该值为频谱分析仪的0电平参考基准电平；
g）测量频谱被测频点的电平值与参考基准的差值，即可获得频谱模板。
3.7带内频谱不平坦度
测量框图见图3。
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用频谱仪进行测量；
b）将被测设备系统设置为需要的工作模式；
c）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测量码流；
d）设置频谱仪的中心频率为输出射频信号的中心频率，设置频谱仪带宽20MHz，RBW设置为3kHz，VBW设置为3kHz，测量中心频率处幅度记为AC；
测量带内最大和最小幅度值分别记为AMAX和AMIN，带内不平坦度为AMIN与AC的差到AMAX与AC的差。
3.8带肩
测量框图见图3。
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用频谱仪进行测量；
b）应在发射机输出滤波器之前进行取样；
c）将被测设备系统设置为需要的工作模式；
d）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测试码流；
e）设置频谱仪中心频率为输出射频信号的中心频率，测量信号中心频率fC处信号幅度；
f）分别测量fC±4.2MHz处信号幅度，信号带肩为fC处信号幅度与fC±4.2MHz处信号幅度的差值。
3.9调制误差率
测量框图见图3。
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用调制误差率测试仪进行测量；
b）将被测设备系统设置为需要的工作模式；
c）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测试码流；
d）将发射机的输出耦合信号连接到调制误差率测试仪。
测量并记录信号的星座图、MER。
3.10输出功率
测量框图见图3。
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用功率计进行测量；
b）应在发射机输出滤波器之后进行取样；
c）将发射机的输出耦合信号连接功率计，设置功率计的工作频率为测量信号的中心频率，设置带宽8MHz；耦合器的耦合量要预先测知。
d）将被测设备系统设置为需要的工作模式正常工作；
e）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测试码流；
f）等待发射机稳定工作10分钟后记录读数，根据耦合量计算信号的带内输出功率。
3.11邻频道内的无用发射功率
测量框图见图3。
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用功率计进行测量；
b）将发射机的输出耦合信号连接到功率计,设置功率计的工作频率为发射机标称工作频率的+8MHz，设置带宽8MHz；测量耦合器的耦合度。
c）将被测设备系统设置为需要的工作模式正常工作；
d）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测试码流；
e）等待发射机稳定工作10分钟后记录功率计读数，根据耦合度计算上邻频的带内功率；
f）设置功率计的工作频率为发射机标称工作频率－8MHz，设置带宽8MHz；
等待发射机稳定工作10分钟后记录功率计读数，根据耦合度计算下邻频的带内功率；
g）根据式
（2）计算出邻频道内的发射功率，上、下邻频道内的功率均应小于20mW。
Pi=10lg
……………………
（2）
Pi—邻频道内的发射功率；
Pb—上、下邻频道内功率的较大值；
Pn—带内发射功率。
3.12邻频道外的发射功率
测量框图见图3。
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用功率计进行测量；
b）将发射机的输出耦合信号连接到功率计，设置功率计的工作频率为发射机标称工作频率的+16MHz，设置带宽8MHz；测量耦合器的耦合度。
c）将被测设备系统设置为需要的工作模式正常工作；
d）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测试码流；
e）等待发射机稳定工作10分钟后记录功率计读数，根据耦合度计算出8MHz的带内功率；
f）分别设置功率计的工作频率为发射机标称工作频率－16MHz、±24MHz、±32MHz，设置带宽8MHz；记录上述频道内的功率；
g）计算带外发射总功率，带外发射总功率为上述各频率所测得功率的均方根值。
3.13整机效率
测量框图见图4。
图4整机效率测量框图
测量步骤:
a）按图4连接测量设备；
b）将发射机的输出耦合信号连接到功率计，设置功率计的工作频率为发射机标称工作频率，设置带宽8MHz；测量耦合器的耦合度。
c）将被测设备系统设置为需要的工作模式正常工作；
d）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测量码流；
e）调节发射机正常工作，等待10分钟后记录功率计读数，根据耦合度计算发射机带内发射功率；
f）记录交流电源功率计的功率；
g）按照式（3）计算出发射机整机效率
发射机整机效率为带内发射功率与交流电源功率计功率之比。
公式如下：
η=
×100％……………………（3）
η—整机效率；
Pn—带内发射功率；
Pa—交流电源功率计功率。
3.4滚降系数
测量框图见图3。
图3频谱特性测量框图
测量步骤:
a）按图3连接测量设备，用频谱仪进行测量；
b）将被测设备系统设置为需要的工作模式；
c）码流源发送码率不大于工作模式载荷速率的测试码流；
d）将发射机的输出耦合信号连接到频谱仪；
e）设置频谱仪的中心频率为输出射频信号的中心频率，设置频谱仪带宽24MHz，RBW＝4kHz，VBW＝100Hz，打开平均100次；
f）分别测量频谱的-30dB点和-3dB点带宽，两者之比即可获得滚降系数。
（资料性附录）
地面数字电视广播系统工作参数
地面数字电视广播系统最大净码率（8MHz带宽）见表B.1。
表B.18MHz带宽系统净码率（Mbps）
信号帧长度
信号帧长度4200个符号
FEC码率
0.4
0.6
0.8
映射
4QAM-NR
5.414
4QAM
5.414
8.122
10.829
16QAM
10.829
16.243
21.658
32QAM
27.072
64QAM
16.243
24.365
32.486
信号帧长度
信号帧长度4375个符号
FEC码率
0.4
0.6
0.8
映射
4QAM-NR
5.198
4QAM
5.198
7.797
10.396
16QAM
10.396
15.593
20.791
32QAM
25.989
64QAM
15.593
23.390
31.187
信号帧长度
信号帧长度4725个符号
FEC码率
0.4
0.6
0.8
映射
4QAM-NR
4.813
4QAM
4.813
7.219
9.626
16QAM
9.626
14.438
19.251
32QAM
24.064
64QAM
14.438
21.658
28.877
注：
表中斜线表示该模式组合不在本标准规范之内。
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