ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ПЕРЕДАТЧИК ЦИФРОВОГО ВЕЩАНИЯ

Полезная модель относится к технике связи, а именно к цифровым передатчикам цифрового вещания в стандарте DVB-T/H или DVB-T2 [H04N 7/04].
Из существующего уровня техники известен передатчик для цифрового телевидения [журнал «Broadcasting. Телевидение и радиовещание», №8, 2006 год], содержащий последовательно соединенные, модулятор, возбудитель, усилитель мощности, полосовой фильтр и антенно-фидерное устройство (АФУ).
Основным недостатком известного передатчика является невозможность удаленного управления параметрами работы передатчика, а также низкая стабильность работы, обусловленная отсутствием системы охлаждения или отвода тепла от усилителя мощности.
Наиболее близким по технической сущности является телевизионный передатчик «Полярис ТВЦ» от ООО «НПП Триада-ТВ», состоящий из формирователя сигнала выполненного с возможностью кодировки, модуляции и преобразовании несущей частоты сигнала, а также усилителя мощности, блока удаленного управления и полосового фильтра, которые адаптированы для размещения в 19" серверной стойке. Для охлаждения воздуха в непосредственной близости от стойки устанавливается система охлаждения.
Недостатком прототипа является невозможность дистанционного управления и контроля работы без включения дополнительной системы мониторинга, увеличивающая габаритные размеры передатчика, снижающая его надежность и затраты на изготовление в целом. Также к недостатку можно отнести высокое тепловыделение, обусловленное тем, что функциональные узлы выполнены в виде отдельных блоков с большой суммарной потребляемой мощностью, что приводит к повышению температуры воздуха в рабочем помещении и отрицательно влияет на стабильность работы и срок службы. Указанные недостатки обусловлены несовершенством конструкции телевизионного передатчика.
Цель полезной модели состоит в усовершенствовании конструкции передатчика.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в улучшении эксплуатационных показателей, уменьшении габаритов передатчика и повышении стабильности работы.
Технический результат заключается за счет того, что телевизионный передатчик, содержащий формирователь сигнала, усилитель мощности, блок удаленного управления и полосовой фильтр, отличающийся тем, что формирователь имеет вход демодулятора, информационный вход и служебные входы синхронизации, питания и управления, сигнальный выход формирователя подключен к входу полосового фильтра, а контрольный выход подключен к входу демодулятора, к которому подключен выход полосового фильтра и выход антенно-фидерного устройства; формирователь выполнен в виде блока, который содержит блок модулятора, сигнальный выход которого подключен к входу блока усилителя мощности, сигнальный выход которого является сигнальным выходом формирователя, а информационный выход блока модулятора имеет обратную связь с интерфейсом ввода и представления данных, блок модулятора и блок усилителя мощности имеют обратную связь с платой автоматики, кроме того, выходы платы автоматики подключены к соответствующим входам блоков питания модулятора и усилителя мощности, выходы блоков питания подключены к соответствующим входам блока модулятора и блока усилителя мощности; передатчик содержит блок управления, выполненный в виде одноплатной микроЭВМ. Блок модулятора содержит блок удаленного управления, выполненный в виде одноплатной микроЭВМ.
В частности, ЭВМ блока модулятора оснащена двумя Ethernet-контроллерами, портами USB, COM, VGA для подключения дополнительных внешних устройств. ПО ЭВМ находится на внутреннем flash-накопителе, представляет собой набор программ на языках высокого уровня, работающие под ОС Linux. Имеется возможность оперативного обновления ПО, как с накопителя так и удаленно.
В частности, блок усилителя мощности содержит два вентилятора, выполненные с возможностью отвода выделяемого тепла.
В частности, на передней панели формирователя выполнена панель светодиодной индикации, которая соединена с платой автоматики.
В частности, плата автоматики выполнена с возможностью управления и контроля работой формирователя.
В частности, интерфейс ввода и представления данных (формирователя) передатчика выполнен в виде сенсорного дисплея.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена структурная схема телевизионного передатчика.
На фиг. 2 представлена функциональная схема формирователя.
На фиг. 3 представлена структурная схема блока модулятора.
На фиг. 4 представлена структурная схема усилителя мощности по 1-му варианту реализации.
На фиг. 5 представлена структурная схема усилителя мощности по 2-му варианту реализации.
На фиг. 6 представлена структурная схема усилителя мощности по 3-му варианту реализации.
На фиг. 7 представлено взаимное расположение блоков телевизионного передатчика.
На фиг. 8а представлен внешний вид опытного образца телевизионного передатчика.
На фиг. 8б представлен внешний вид задней панели формирователя.
На фиг. 9 представлено расположение функциональных узлов и блоков формирователя.
Осуществление полезной модели
Телевизионный передатчик цифрового вещания (фиг. 1) состоит из последовательно соединенного формирователя 1, полосового фильтра 3 и АФУ 3. Формирователь 1 имеет вход демодулятора D, информационный вход I, а также служебные входы синхронизации - С, управления - Ε и питания А. Сигнальный выход S подключен к входу фильтра. К входу D формирователя 1 подключен его контрольный выход К, выход фильтра 2 и выход АФУ 3.
Формирователь 1 (фиг. 2) содержит блок модулятора 4 сигнальный выход которого подключен к входу блока усилителя мощности 5 сигнальный выход которого является сигнальным выходом формирователя 1. Информационный выход блока модулятора 4 имеет обратную связь с интерфейсом ввода и представления данных 6. Блок модулятора 4 и блок усилителя мощности 5 имеют обратную связь с платой автоматики 7. Кроме того, питающие выходы платы 7 подключены к соответствующим входам блоков питания модулятора 8 и питания усилителя мощности 9. Выходы блоков питания 8, 9 подключены к соответствующим питающим входам блока 4 и блока 5.
Формирователь 1 имеет разъемы ASI1/ASI2, IP1/IP2, 10М, 1PPS, ГЛОНАСС, LAN1/LAN2, USB0/USB1, Демодулятор и Контроль, которые подключены к соответствующим входам блока 4. Для подключения внутреннего монитора (на чертеже не показан) к выходу разъема VGA OUT предусмотрен разъем VGA IN соединенный с входом интерфейса 6. Разъемы VGA вынесены для предоставления пользователю возможности подключения внешнего монитора. Также пользователь может подключить мышь и клаву по USB, GPRS-модем или накопитель. На входной разъем Сеть соединенный с платой 7 подключена электрическая сеть 220 В. На передней панели формирователя 1 выполнена панель индикации 10 (фиг. 7) с возможностью контроля режимов работы формирователя 1.
Блок модулятора 4 (фиг. 3) содержит модулятор 11, сигнальный выход которого подключен к кросс-плате 12 сигнальный выход которой является сигнальным выходом блока модулятора 4. Питающий выход кросс-платы 12 соединен с соответствующим питающим входом кросс-платы 13, к питающим выходам которой подключены входы питания модулятора 11, демодулятора 14 и ЭВМ 15. Кроме того, кросс-плата 13 имеет обратную связь по интерфейсу стандарта RS-232 и универсальной последовательной шиной с модулятором 11 и ЭВМ 15, и только по интерфейсу универсальной последовательной шиной с демодулятором 14. Кросс-плата 13 может применяться только для удобства коммутации, функционально не обеспечивает достижение указанного технического результата. ЭВМ обменивается с модулятором по RS-232 и с демодулятором по USB, остальные порты (1*RS-232, 2*USB, 2* Ethernet) зарезервированы для внешних устройств пользователя.
Блок модулятора 4 содержит вентилятор 16 выполненный с возможностью отвода тепла от блока модулятора 11 и ЭВМ 15
Блок усилителя 5 по первому варианту реализации (фиг. 4) содержит переходную плату 17, питающий вход которой соединен с соответствующим питающим выходом блока питания 9, а питающие и сигнальные выходы с соответствующими входами переменного аттенюатора 18, предварительного усилителя 19 и выходного усилителя 20, соединенных между собой последовательно. Кроме того, сигнальные выходы платы 17 соединены с панелью индикации 10 формирователя 1.
Блок усилителя 5 по второму варианту реализации (фиг. 5) в дополнение к первому варианту реализации содержит усилительный каскад 21, сигнальный вход которого соединен с предварительным усилителем 19, а выход с соответствующим входом усилителя 20. Кроме того блок 5 содержит плату управления вентиляторами 22 питающие и сигнальные входы которой соединены с соответствующими выходами платы 17. Питающие входы вентиляторов 23 соединены с соответствующими выходами платы 22.
Блок усилителя 5 по третьему варианту реализации (фиг. 6) в отличие от реализации по второму варианту вместо выходного усилителя 20 содержит выходной каскад 24, содержащий в себе квадратурный усилитель мощности, два усилителя мощности и квадратурный сумматор мощности (на чертеже не указаны).
Информационный вход I формирователя 1 выполнен с возможностью ввода транспортного потока.
Формирователь 1 может быть выполнен в виде блока, соответствующего 19-и дюймовому стоечному стандарту высотой 3U с возможностью размещения в шкафу 19".
Интерфейс ввода и представления данных 6 выполнен в виде сенсорной панели с возможностью управления и контроля работы формирователя 1.
ЭВМ 15 выполнена с возможностью изменения режимов и параметров модулятора 4, режимов работы блока 5 через универсальную последовательную шину USB4, организации местного и удаленного контроля и управления по интерфейсным входам LAN1/LAN2 и/или USB0/USB1 модулятора 4, обслуживания интерфейса 6 через шину USB5, также вывода информации на внешний VGA монитор через выход VGA OUT.
Плата автоматики 7 выполнена с возможностью включения/выключения формирователя 1 с соответствующим светодиодным отображением его состояния на панели индикации 10, контроля напряжений и токов потребления напряжения, организации обмена с ЭВМ 15 и управления вентиляторами охлаждения 23 блока 5.
В качестве программного обеспечения формирователя 1 можно использовать программу «TeamCast».
Демодулятор 14 выполнен с возможностью измерения и контроля основных характеристик формирователя 1 с выводом информации на интерфейс 6.
Полосовой фильтр 2 выполнен с возможностью подавления внеполосных излучений (помех).
Полосовой фильтр 2 может быть установлен в непосредственной близости от формирователя 1 и соединяется с выходом формирователя 1 штатной перемычкой.
К выходу фильтра 2 подключено АФУ 3 (эквивалент антенны).
Устройство работает следующим образом.
Включение формирователя
После включения формирователя 1 выключателем «Сеть» на задней стенке (статус формирователя - выключен) напряжение сети поступает на плату 7 и на панели 10 красным цветом включается светодиод, который показывает, что формирователь 1 находиться в состоянии выключен (статус - выключен).
После нажатия кнопки (кнопку необходимо удерживать в течении 2 сек) на панели 10 начнет мигать красный светодиод, т.е. установиться статус формирователя - включен. Если в течении 3 сек напряжение сети в норме (180 В < Сеть < 242 В), то на панели 10 начнет мигать зеленый светодиод и напряжение сети с платы 7 поступает на блоки питания 8, 9.
Напряжение 12 В с блока питания 8 поступает в блок 4 на кросс-плату 13, далее на вентилятор 16 и на кросс-плату 12. С кросс-платы 12 питание 12 В поступает на модулятор 11, демодулятор 14 и ЭВМ 15. Модулятор имеет свою энергонезависимую память, где хранит настройки предыдущего запуска с которыми он стартует, не дожидаясь загрузки ЭВМ.
Напряжение 26/42/50 В с блока 9 поступает в блок 5. Также с блока 9 через плату 7 в случае применения 2-го и 3-го варианта исполнения усилителя в блок 5 поступает напряжение 50 В.
Если все напряжения в норме, то включается блок 5. Примерно через 15 секунд после включения блока 8 с блока 4 подается высокочастотный сигнал на блок 5, после чего происходит плавный подъем выходной мощности формирователя 1 до номинального уровня.
Через 1,5 мин после включения блока 8 в блоке 4 загружается ЭВМ 15, которая производит опрос платы 7. Если опрос платы 7 произведен корректно, то на панели 10 включится зеленый светодиод и на интерфейсе 6 (либо на внешнем дисплее) появится приглашение к работе.
Работа телевизионного передатчика.
Сформированный транспортный поток TS и сигналы синхронизации подают на входы формирователя 1, где формируется высокочастотный цифровой сигнал на выбранном телевизионном канале нужной выходной мощности, который поступает на фильтр 2 и, далее, на АФУ 3.
На блок 4 поступает сформированный транспортный поток на входы ASI1/ASI2 либо IP1/1P2, а также, если необходимо, сигналы синхронизации 10M/1PPS либо ГЛОНАСС. Сформированный цифровой телевизионный радиосигнал на выбранном телевизионном канале через кросс-плату 13 поступает на блок 5.
Управление модулятором 4 осуществляется через интерфейс RS-232.
На демодулятор 14 поступает внешний радиосигнал для измерения:
- спектра излучений в полосе до 100 МГц с шагом 0,125 МГц;
- параметров на выбранном цифровом телевизионном канале (MER, BER).
Плата автоматики 7 контролирует мощность тепловыделения блока усилителя мощности 5 и для регулирования температуры воздуха регулирует скорость вращения вентиляторов 23 блока 5.
Изменения режимов работы блока 5 осуществляется через шину USB4 блока 4. Сигнал управления с USB4 поступает с кросс-плату 13 на адаптер USB/СОМ, с которого сигналы управления RX и ТХ через кросс-плату 12 поступают на плату 7, которая изменяет режимы блока 5.
При помощи информации, отображаемой на интерфейсе 6, и светодиодной индикации панели 10 осуществляется непрерывный контроль работы передатчика.
Отвод воздуха (показан стрелками на фиг. 7) может быть обеспечен через фальш-панель формирователя 1 и через систему воздуховодов, сообщающихся с вентиляторами 23.
Теплый воздух может быть выведен в другое помещение или наружу посредством внешних воздуховодов (на чертеже не показаны). Удаленное управление формирователем.
Удаленное управление формирователем необходимо обслуживающему персоналу для оперативной настройки телевизионного передатчика и мониторинга параметров вещания.
ПО блока ЭВМ предоставляет пользователю два варианта удаленного управления: через web-интерфейс и по протоколу SNMP. ЭВМ поддерживает любые имеющиеся каналы связи Ethernet, GPRS, ADSL. Уровень защищенности ОС Linux позволяет также работать через общедоступные сети и INTERNET.
Промышленная применимость полезной модели обусловлена тем, что в 2013 году заявитель изготовил опытный образец (фиг. 8, фиг. 9) телевизионного передатчика и его испытания практически подтвердили достигаемые положительные эффекты.
Полезными техническими эффектами от использования полезной модели являются:
конструктивное упрощение телевизионного передатчика, которое заключается в том, что передатчик состоит из двух отдельных блоков формирователя и полосового фильтра, которые обеспечивают кодировку, модуляцию, преобразование несущей частоты сигнала, усиления мощности, удаленное управление передатчиком и подавление вне полосовых помех;
увеличение срока службы по сравнению с прототипом, за счет того, что система охлаждения установлена непосредственно в блоке формирователя и ее использование исключает перегрев составных блоков формирователя;
уменьшение массо-габаритных размеров за счет того, что основные функциональные элементы помещены в единый блок;
упрощение поиска и локализации неисправностей, повышение надежности системы, за счет того, что в формирователе реализована возможность контроля режимов работы и управления всеми системами с единой панели индикации и интерфейса
повышение удобства эксплуатации за счет обеспечения непрерывного контроля и управления передатчиком с помощью удаленного доступа.
В качестве дополнительного положительного эффекта можно выделить уменьшение затрат при эксплуатации передатчика и упрощение конструкции за счет применения местной системы охлаждения и отказом от дополнительных систем воздушного и водяного охлаждения.