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甘肃广电总台DSNG卫星车系统构成及应用实例

2009-11-03 贾国庆 马文渊(甘肃广电总台) 《传播与制作》


     甘肃广电总台DSNG卫星车于2008年5月在北京完成总装,回甘肃后经过测试、验收,立即投入使用(同时购买一套Flyaway便携箱载系统)。至今已完成2008年奥运火炬甘肃传递、多次陇南地震灾区灾后重建报道、与央视及深圳卫视合作“温暖灾区行”等大型直播,并赴京进行了2009年“两会”的异地直播,累计出车30余次,显示了极高的社会和经济效益。
     该项目得到了甘肃省委、省政府的巨大支持,甘肃广电极为重视数字卫星车的建设,本着安全、可靠、节约、实用的原则,在立项、调研、设计程序上,广征卓见、博采众长、严密论证、科学决策,在设备采购、系统集成督造,整车测试验收等环节,分批派出精兵强将,层层把关,确保了实现预期目标。
卫星车涵盖了车体、视音频系统、卫星系统等子系统。

一. 车体
     甘肃台DSNG卫星车以IVECO越野车为车体,整车体积不大,但功能齐全、灵活机动,不仅具有通过卫星传送视音频信号的链路功能,还具有一定的实时制作能力,为地形复杂地区的新闻突发事件的报道提供了有力的技术后盾。从车头到车尾依次为驾驶舱、工作舱、设备机柜、发电机及电缆盘舱(简称后舱),车身右侧有侧开门,尾部有后开门,顶部设车顶平台。为与卫星天线配合,车体配备电动液压支撑腿,以保证车体的平稳,并降低长期停放时设备重量对底盘的损耗。
     该车可接交流380V或220V外电,经隔离变压器为整车供电。工作舱配备一台6KVA功率等级的UPS,车内所有机柜设备的用电均通过UPS提供,在无外电输入情况下,整车技术系统(含卫星系统)可以工作30分钟以上。后舱安装了一台10KW雅马哈汽油发电机,该发电机加隔音罩以使噪音做到最小,专用油箱加满可供六小时发电,在紧急或没有条件提供市电的情况下仍可实现现场应急报道。其他空调、照明等系统不再一一赘述。

甘肃广电总台DSNG卫星车系统构成及应用实例

二. 视音频系统
     为使有限的资金实现最有效的利用,在不增加成本的情况下,视音频系统经过精心的设计,赋予了该车更多的功能。
     卫星车进行新闻直播时最多可接4个模拟讯道,考虑到设备的使用效率和成本,本车没有配备专用的摄像机,而是直接利用新闻记者的ENG设备,从摄像机的VIDEO OUT接口输出视频、AUDIO OUT口输出音频,通过后舱电缆盘上的100米视音频电缆将信号送入位于后舱的接口板进入系统,经分配后,视频一路送切换开关TL5423A,与本车VTR1、VTR2的模拟输出共计6路信号进行切换;另一路经A/D变换为SDI信号经跳线送数字切换器TL2021,与TL5423A互为备份,音频信号则接入调音台。作为突发事件的新闻直播,该信号质量完全可满足播出要求。
     当传送信号时,通过后舱的接口板还可以接受2路外来SDI信号和2路数字音频AES/EBU信号,SDI信号与本车VTR1、VTR2的SDI输出一起接入切换器TL2021,一路输出送SE4000编码调制器,另一路输出送往综合测试仪VTM3100进行技术监测,VTM3100还可检测接收机TDR4022的数字、模拟视音频信号及输入到SE4000主、备编码调制器的模拟信号。
     系统采用了两台松下公司的录像机AJ-965作为记录设备,可作对编,也可作两路信号源,还可记录卫星接收机接收回的信号,作为后期编辑的素材或资料保存。
     系统配置了两台瑞歌三联液晶彩色监视器作为讯道监视器,分别监看CAM1-3、VTR1、VTR2以及PGM信号。
     车上音频系统采用德国百灵达RX1202FX机架式模拟调音台,可以输入12路模拟音频信号,完全可以满足现场使用。监听音箱采用雅马哈MSP3,精致小巧,节省空间。
     该系统没有采用成本较高的视音频矩阵,而是设置了丰富的跳线接口,视音频信号通过跳线排可以灵活调度,所以要求技术人员对系统要相当的熟悉,同时要有完善的应急预案。

甘肃广电总台DSNG卫星车系统构成及应用实例

三. 卫星系统
     该车卫星系统包括天线单元、两台CPI的室外型Ku频段200W高功率放大器、高功放控制器、两台Radyne Comstream SE4000编码调制器、TDR4022接收机等下行及监测设备。
     该车天线系统采用的是AVL公司的1612K直径1.6米Ku频段卫星车载天线及Tracstar天线控制器(ACU)。Ku频段有着频率高、波长短、抗干扰好的特点,适用于小口径天线,满足小型车载的要求。天线的收藏高度较小,提高了车辆行进中尤其是强风条件下天线整体的牢固性。碳纤维材料的天线反射面和铝合金材料支架和底座,具有强度高,质量轻,耐腐蚀的特点;采用ROTO-LOK驱动系统,保证了天线优良的指向精度以及极强的抗风性能,提高了工作中天线的稳定性。

甘肃广电总台DSNG卫星车系统构成及应用实例


     目前传统的天线跟踪都利用卫星信标作为跟踪信号,但由于信标接收机价格昂贵,在DSNG中一般不使用。本系统具有“一键寻星”功能,其原理为:电源每次加电时,天线都会自动校准各个传感器的安装斜度,特别是指南针的安装斜度,在全自动捕获卫星时,天线控制器控制天线旋转以消除地磁干扰,校准电子罗盘以找到地磁北。然后通过GPS获得本地地理位置,接着天线被驱动到预先定义好的参考卫星上,利用ACU中的卫星接收机进行跟踪保证天线对准参考卫星,误差不超过0.02度。以参考星为基准,业务卫星的指向角度通过基座倾斜角、机械指向与射频指向角度差、方位偏仰轴的正交性,以及由于极化旋转引起的射频波束的偏差等一系列因素进行计算,天线再次被驱动对准目标卫星,其误差也在0.02度以内。
     功放T02U0采用行波管形式(TWTA),其相对于固态高功放(SSPA)具有更高能量转换效率,更小的体积和重量。基于对安全可靠性的要求,卫星上行链路关键设备我们做了双路热备设计,其中上变频器和高功放采用1:1热备份工作模式,其中一路经功率放大后通过天线发射,另一路则加载在假负载上随时等候高功放控制器控制主备切换。
     卫星系统工作流程:由音视频系统送来的信号进入SE4000编码调制器,通过设置SE4000,选择正确的视音频源(数字、模拟、嵌入等)和传输音频的数量。视频编码采用MPEG-2 4:2:2@ML或4:2:0@ML编码方式、音频编码采用MPEG-2标准,总压缩码率可调。视音频信号经过数字压缩编码后形成ASI流,然后通过SE4000内置的调制器进行QPSK调制,以L波段信号输出到L波段倒换开关上。L波段倒换开关将主用编码调制器的输出送到CPI 1:1 Ku频段200W功率放大器T02U0中,T02U0含有L波段-Ku的上变频器模块(BUC),将L波段信号变频为Ku波段信号,然后进行功率放大,通过波导倒换开关输出至车载天线1612K,最后发送到卫星上。

甘肃广电总台DSNG卫星车系统构成及应用实例

四. 应用实例及经验总结
     一年来,两套卫星系统(卫星车和Flyaway箱载系统)已执行多次直播任务,系统运行基本正常,现仅将遇到问题的几次实例展示于此,以供同行参考。

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     1.Flyaway箱载系统2008年赴敦煌进行奥运火炬接力现场直播(如图4),在莫高窟下寻找事先预定的亚洲4号卫星时屡次失败,天控器显示“No Xponder”,后将目标星改为鑫诺一号,寻星成功。经分析,虽然以视觉判断卫星方向并无遮挡物,但敦煌地区本身纬度较高,由于偏馈天线对准卫星时,其仰角是在天线主瓣轴线仰角的基础上再减去偏馈角,而该flyaway系统的天线仰角受安装底座的限制,已不能再小,故始终无法寻到位置相对较低的亚洲4号卫星。由此可以看到目标卫星选择的重要性,虽然仰角只有几度的差别,但相对遥远的卫星来说,真是“差之毫厘,谬以千里”呀。
     2.2008年底甘肃省纪念改革开放三十周年晚会在兰州市内某剧场举办,我台卫星车负责直播回传。该剧场外楼群密集,卫星车位置经几次调整,终于在楼群缝隙中找到卫星,并且白天的演练回传十分顺利,出于安全的考虑,演练后将天线收下,谁知到晚上正式直播前,在同一位置寻星时,天控器停在“WAIT GPS”处长时间不动,后紧急改为手动寻星才没有耽误播出。事后分析,出现该问题与GPS卫星的运行周期有关,由于GPS卫星并非地球同步卫星,而是有自己的运行周期,进行定位时必须有三颗以上的卫星锁定,在遮挡物比较多的地方能够参与定位的卫星数量会受到影响,所以会出现白天正常而晚上GPS无法定位的情况。
     3.在多次赴陇南地震灾区进行现场报道的过程中,该车能够适应当地山大沟深、坡陡弯急的复杂路况,按时到达直播现场,显示了较好的越野性能,但较差的路况对车上设备的牢固程度是一个考验。2009年初,在从陇南回来后的一次例行检查中,发现遥控单元提示高功放2的状态不对,经检查发现是高功放2出口的一根波导管断裂(如图5),系由于高功放安装底板部分螺丝脱落,造成底板变形使波导管受力导致断裂,所幸不是在去的路上发生问题,联系厂家后,迅速寄来了新的波导管进行了替换。由此可看出加强随时对设备进行检查的必要性。

甘肃广电总台DSNG卫星车系统构成及应用实例

     4. 卫星车在2009年春节前后曾出现自动寻星过程中电子罗盘报错(compass error),自动寻星无法进行现象,一般将天线收藏后重新寻星又会恢复正常,由于是偶尔出现,开始还怀疑是受干扰或停车位置的问题,但在北京进行“两会”报道期间,这种现象开始频繁出现,甚至找到卫星后,天控器显示的方位角也与实际卫星参数不符,严重影响工作效率。经详细排查,最后确定是固定在馈源支架上的方位传感器接触不良,经过调换,问题解决。
     经过多次实战的洗礼,我台DSNG车的状态日趋稳定,为进一步完善其功能,我们计划为之配备数字移动微波(OFDM)设备,这样就可以在复杂环境下提供比定点采集更大的信息量,使新闻直播报道的视野从一个点拓展成一个面,有效地解决DSNG单打独斗的瓶颈,避免DSNG车受周边地形因素影响无法接近新闻现场而造成的的缺憾。另外,再配一套简易的卫星接收系统,以便在进行两地或三地直播连线时,看到正在播出的自家电视台播出信号或第三地基站发射的回传卫星信号,帮助本地卫星连线提前做好准备。
     总之,卫星传输是目前实现实时高效传输的重要手段,对卫星车来说要快速反应、机动灵活,并随时处于战备状态,要做到这一点,就要求:一要经常做好例检、周检,保证设备始终保持良好状态;二要做好备品备件以防不时之需;三要有严格的操作流程,这样才能做到在突发事件现场忙而不乱,安全高效的完成任务。

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