【内容摘要】 为降低电视发射停播率，首先选用两台发射机实现主/备发射机互为备份，同时应用手动控制/自动控制切换技术，其次在发射机系统的各个环节上，采用冗余设计和自动切换技术，从而从根本上保证零停播的实现。
【关键词】 电视发射 全固态 冗余 零停播
一. 引言
近几年，湖南卫视凭借自己的特色和丰富多彩的节目内容，赢得了全国广大电视观众的喜爱，特别是去年的“超级女生”栏目更是红遍了大江南北。湖南卫视的电视信号传输是采用卫星发送、无线发射和有线网络三种方式全方位同时传送，基本上能够覆盖全国的大部分地区，满足广大观众的需求。
与卫星发送设备和有线网络设备相比，湖南电视台各个频道的无线发射设备则相对落后，一直沿用过时的老式电子管发射机和速调管发射机，这些设备由于运行年限长（最长的多达三十年），机器的故障率高，发射的电视画面质量和音质较差，要达到甲级发射指标都是一件很困难的事，更谈不上“零停播”。
显然，陈旧的无线发射设备无法保证和满足各方面的要求，也不符合湖南卫视全方位参与竞争、引领电视潮流的的发展战略。在这种情况下，传送部立即组织电视工程技术人员进行考察和论证，先后与北京广播电视设备厂和北京吉兆电子有限公司的工程师们合作，在引进新设备的同时，又充分利用了原有的旧设备，成功地开发和改造了整个发射系统，取得了良好的经济效益和社会效益。
二. 发射系统的冗余设计
发射系统采用主/备两台发射机互为备份、手动控制/自动控制切换的技术来实现。湖南卫视频道选用北京吉兆电子有限公司生产的GME1053 5kw全固态发射机作为主发射机，采用该频道原有的电子管发射机作为备机；湖南娱乐频道选用北京广播电视设备厂生产的10kw全固态发射机作为主发射机，采用该频道原有的电子管发射机作为备机；湖南影视频道同样选用北京广播电视设备厂生产的10kW全固态发射机作为主发射机，采用该频道原有的电子管发射机作为备机。
正常情况下，在主发射机播出的同时，备用发射机加灯丝待机，如果主发射机发生故障，安装在主机、机柜上的无线自动倒换开关可以实现自动倒换，即使自动倒换失灵，也可以直接拨动倒换开关，倒换至备用发射机。
实现电视发射“零停播率”一直是发射机房技术人员对无线发射设备的追求，主/备两台发射机互为备份、手动控制/自动控制切换的技术是实现“零停播率”的技术基础，而在主发射机整机系统中的所有有源部件进行冗余设计，则为实现“零停播率”提供强有力多重保障。
选作主发射机的全固态电视发射机由六大部分组成：激励器、功率放大器、RF输出单元、电源、监控和冷却系统。除RF输出单元外，其余五部分均为有源部分。下面我们就发射机有源部件的冗余备份设计逐一讨论。
激励器
激励单元的备份冗余，最新设计一般采用双激励器一主一备，可自动切换互为备份。通过单片机监测单元，实时监测主备激励器工作状态，当主激励器出现故障，自动切换到备份激励器工作。彻底消除以往因发射机单激励器工作，出现故障造成停播的现象。
功率放大器
以往的电视发射机均为串联型放大形式，采用电子管或速调管将输出功率放大到要求的功率等级，如1kw、10kw电子管发射机，设置了50W的中间级推动功放，而且末级是单管工作，这些都是发生故障的潜在因素，一旦功放链中任何一个环节出现故障，都可能造成发射机的停播。
功率放大器的冗余设计，主要基于两点考虑：首先，消除发射机中间功放环节，实现发射机功放单元的无单故障点；其次，采用模块化设计、多组功放并联的积木结构，发射机功率的大小完全取决于功放模块使用的多少。万一某个功放出现故障，其它功放还可正常工作。只是整机功率稍有降低而已，但可确保不停播。如果在功放设计时，考虑功放的一致性，做到功放的互换性强，只需冷备份一个功放单元，发射机在功放出现故障时，根本不用降低功率使用，只需换上备份功放即可恢复正常工作。采用的北京吉兆GME1053 5kw发射机可同时使用12个功放模块，可以从根本上避免以往因功放故障而造成停播事故的发生。
电源
电源部分的冗余设计，在技术上实现相对简单。我们的发射机系统，采用多个开关电源并联供电，电源之间采用并联均流技术，有效防止了因单个电源的故障而造成供电故障的停播发生。而国外发射机系统的供电，有时采用变压器降压后整流供电，虽然节省了不少材料成本，但变压器部分是其设备单故障点之一，一旦变压器出现致命故障，发射机系统必然停播，因此此方法并不可靠。
冷却系统
冷却系统的备份冗余设计，发射机的冷却方式主要有水冷和风冷两种。水冷方式，目前国内的加工工艺难以与发射机配套，在维护方面也较风冷复杂。因此，国内基本上没有将水冷系统用在发射机的备份冗余设计上，在此不做详细介绍。发射机风冷方式的备份冗余设计，无论是采用集中供风方式还是分散供风方式，实现起来都特别简单。风机的自动切换，多个风机并联供风，都可实现风冷方式的备份冗余。
发射机控制系统
发射机控制系统设有自动控制和手动控制两种方式。通常情况下，发射机的自动控制系统均能正常工作，一旦自动控制系统出现故障，立即启动手动系统，同时关闭自动控制系统。
北京吉兆发射机控制系统是基于RS485标准建立的分级式智能化控制系统，控制原理如下图。
主控单元是发射机整机的中央控制单元，提供与外部的通信接口，与激励器管理单元、电控单元和功放测控模块1－n组成第一级测控系统；激励器管理单元与激励器主、备机构成第二级的激励器测控子系统；电控单元和电源测控模块1－n构成第二级的电源及冷却测控子系统。同一级系统各测控单元采用RS485总线作为信息通道，采用“轮讯”方式交换信息。
激励器是发射机的核心，是它控制着整个发射机的运行。传统激励器的控制电路完全是采用模拟硬件电路实现的，具有难调整难，稳定性差、逻辑和保护功能不健全等致命弱点。北京吉兆公司生产的智能激励器用微处理器完成其控制功能，具有调试简单，稳定性好，实现功能方便，并易于功能修改扩充等优点。采用的主/备两台智能激励器，有三种工作状态：大环自动稳幅状态、小环自动稳幅状态和安全状态。在原有功能的基础上，实现了上电自检、主备自动切换、工作状态自动切换、数据采集传送、故障检测、分析以及相应的处理和保护功能。主/备激励器自动切换功能区别于其它发射机厂商采用第三方监控单元的设计，采用主备互为备份，备机半功率待机方式，将停播的时间缩短到<0.5S。
本台在监控计算机上安装了“发射机监控系统计算机监控软件”，实现通过计算机对电视发射机进行同步监测和控制。
三. 结论
湖南电视台已有三个电视频道采用以上技术进行更新和改造，从改造后几个月的实际情况来看，新的发射系统运行良好，从未出现任何异常情况和停播事故，而且画面质量高，覆盖范围更广，得到了广大观众和局台领导的认可和好评。同时，全固态发射机是采用宽频带滤波，将来根据需要，