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电视载频精密偏置技术白皮书
北京工田电子科技发展有限公司
美国伊力特电子有限公司
1．
电视精密载频偏置技术原理
根据GB/T
14433-93国家标准《彩色电视广播覆盖网技术规定》以及ITU-R BT.655-4建议书，同频道工作的电视发射台之间
，图像载频无特殊频率控制情况下（频率偏差容限为�1000Hz），其同频道射频保护率为45dB（超视距对流层干扰）和52dB（视距内连续稳定干扰）。
实施同频台之间的图像载频偏差控制，且当频差与电视的行/场扫描频率构建起特定的相关性时，其同频道保护率会得到极大的改善。频率控制准确度优于�500Hz时，称之为非精密载频偏置（Non-Precision
Offset）。频率控制准确度优于�1Hz时，则为精密载频偏置（Precision
Offset）。
非精密载频偏置的最佳偏置频点为6/12行频，其同频道射频保护率为27dB（超视距对流层干扰）/33dB（视距内连续稳定干扰）。精密载频偏置的最佳偏置频点为4/12和8/12行频，其同频道射频保护率为22dB（超视距对流层干扰）/27dB（视距内连续稳定干扰）。载频偏差与同频道保护率的函数规律在�36/12行频周期内具有相同的延展性。依据国际电联ITU-R
BT.655-4建议书规定，精密载频偏置频点的选择，还必须权衡考虑电视帧扫描频率的相关性条件：fp=15625m�25(2n+1)和fp=15625�25(2n+1)+K。载频频差小于6/12行频的偏置频点，是电视帧频的整数倍。载频频差大于6/12行频的偏置频点，是电视场频的整数倍。6/12行频的偏置频点，帧频和场频的整数倍皆可。
在实际的工程组网中，就每部电视发射机而言，可能使用的精密载频偏置频点见下表：
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标称载频偏置量
（行频） |
精密偏置频点
（Hz） |
标称载频偏置量
（行频） |
精密偏置频点
（Hz） |
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0/12 |
25 |
18/12 |
23450 |
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1/12 |
1325 |
19/12 |
24750 |
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2/12 |
2625 |
20/12 |
26050 |
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3/12 |
3925 |
21/12 |
27350 |
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4/12 |
5225 |
22/12 |
28650 |
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5/12 |
6525 |
23/12 |
29950 |
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6/12（A） |
7800 |
24/12 |
31250 |
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6/12（B） |
7825 |
25/12 |
32550 |
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7/12 |
9100 |
26/12 |
33850 |
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8/12 |
10400 |
27/12 |
35150 |
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9/12 |
11700 |
28/12 |
36450 |
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10/12 |
13000 |
29/12 |
37750 |
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11/12 |
14300 |
30/12 |
39050 |
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12/12 |
15650 |
31/12 |
40350 |
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13/12 |
16950 |
32/12 |
41650 |
|
14/12 |
18250 |
33/12 |
42950 |
|
15/12 |
19550 |
34/12 |
44250 |
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16/12 |
20850 |
35/12 |
45550 |
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17/12 |
22150 |
36/12 |
46900 |
2．
Synchro-TVcasting 2008 XP
系统解决放案
电视发射机要实现载频偏置控制，必须对电视调制器中的图像中频和上变频本振进行精确锁定和偏置控制。通过对上变频本振的参考基准频率作微步距的精密偏置控制，即可实现发射载频的精密频率偏置控制。
电视载频偏置激励器根据频率规划部门指配的发射机标称图像载频ｆVC和标称载频偏置量ｆOFFSET（�0/12行频～�36/12行频），以及电视激励器的图像中频ｆVIF（37MHz/38MHz
/38.9MHz）和上变频本振的标称基准源频率ｆLO�REF（4MHz/10MHz/Customer），自动计算出具有精密频率偏置修正量δ的上变频本振基准源频率，并驱动相应的超精细频率合成器输出精度极高的图像中频和上变频本振基准频率。
电视载频偏置激励器内置炉控高稳晶体振荡器，独立工作时可实现非精密载频偏置（Carrier
Non-Precision Offset）激励。当其与精密频率基准源接驳，可进行电视精密载频偏置（Carrier
Precision Offset）激励，甚至实现电视精密同步广播（Precision
Synchronous Broadcasting）。
本技术方案通过数字直接频率合成技术进行精确微步距地控制发射机本振合成器的基准参考频率，实现了图像发射载频的精密频率偏置控制，具有如下突出的技术优势：
a.采用单锁相环构成本振频率合成器，较之双锁相环本振频率合成器方案，极大地改善了图像载波的相位噪声指标。
b.由于本方案是在射频本振频率上进行频率偏置控制，较之中频偏置方案，可实现宽达�36/12行频的频率偏置范围，同时能够保证与多种伴音中频方案的通用性。
c.微步距数字直接频率合成技术，确保了在VHF和UHF全部电视广播波段的载频设置偏差优于�0.0002Hz。
d.优异的整机相位噪声指标和超精细的频率设置步距，不仅完全满足了电视精密载频偏置的技术要求，同时具备了实现电视精密同步广播（载波同步部分）的技术条件。
3．
Synchro-TVcasting
2008XP 电视精密载频偏置设备描述
电视精密载频偏置系统，由ET7508EX电视载频偏置控制器和ET7509TFR精密时间频率基准源构成。ET7508EX独立工作，可完成非精密载频偏置激励。ET7508EX和ET7509TFR联合工作，可实现精密载频偏置或电视精密同步广播。
A.
ET7508EX 电视载频偏置控制器
电视载频偏置控制器是实现非精密载频偏置和精密载频偏置电视覆盖的核心设备。为确保设备具有最大的通用性，能够与各种主流的电视激励器接驳使用，其图像中频和上变频本振基准源频率分别由高精度（48位频率控制字 12位D/A变换
最高300MHz内部时钟）数字直接频率合成器（Digital
Direct Synthesizer）芯片产生，具有极高的频率控制分辨率。在内置计算机的控制下，依据发射机指配的工作参数：工作频道（DS-1至DS-68），标称载频偏置量（�0/12fline至�36/12fline）
，以及激励器的技术参数（图像中频频率/上变频本振源基准频率），自动输出图像中频和上变频本振源基准频率，实现了图像载频偏置的现场捷变设置。
图像中频频率合成器的DDS内部时钟频率为120MHz，频率设置的分辨率可达0.000000426Hz。可以连续覆盖DC~55MHz频率范围。上变频本振基准频率合成器的内部时钟为40MHz，频率设置分辨率为0.000000142Hz。由于上变频本振锁相环的最高倍频次数约为1000MHz（最高频道的本振频率）�4MHz（最低的本振基准源频率）=
250，则发射载频的最大设置步距为0.000000142Hz �250 = 0.000036Hz，完全满足精密载频偏置和电视精密同步广播对频率设置精度的要求。
电视载频偏置控制器内置频率偏差容限优于5X10-8炉控高稳定晶体振荡器和2路外基准频率输入端口，冗余甄别切换电路对其进行选择控制。当没有外接基准源输入时，内置的炉控高稳定晶体振荡器足以保证非精密载频偏置（载频偏差容限�500Hz）工作所需的频率精确度。当外接精密频率基准源时，可满足电视精密载频偏置（载频偏差容限�1Hz）或电视精密同步广播（载频偏差容限�0.1Hz）的技术要求。
图像中频和上变频本振基准频率的短期频率稳定度是影响发射机输出载频相位噪声的关键因素，它直接关系到精密载频偏置和电视精密同步广播的覆盖质量。本系统采取一系列独特的措施贯穿于设计之中，使得图像中频与本振基准频率的激励输出具有杰出的相位噪声表现。
B. ET7509TFR精密时间频率基准源
精密时间频率基准源是保证精密载频偏置和电视精密同步广播运行达标的关键设备。精密频率基准源的基本构成是智能可驯服晶体振荡器组件和溯源同步模块。智能可驯服晶体振荡器组件内置德国FOQ
Piezo Technik高稳定双层炉控晶体振荡器。在Elite�人工智能同步引擎芯片的测控下，可与授时溯源系统接驳，进行实时的动态溯源同步。溯源跟踪状态下，晶振的同步精度可达5�10-12/day。当溯源中断的情况下，同步引擎能够根据高稳定炉控晶体振荡器既往的同步修正历史记录，自动推算出近期的晶振自身老化漂移规律，并继续进行非溯源延展修正。非溯源延展修正稳频技术可以将自身老化漂移5�10-10/day的晶振，提高至1�10-10/day量级。工程实践中，即意味着因某种原因溯源中断10天，而发射机的载频（DS-68）漂移不大于�1Hz。
为满足电视精密同步广播和未来地面数字电视发展的需求，本基准源还提供高精度的UTC国际标准秒脉冲（1PPS）输出。连续溯源跟踪时，同步粘滞于溯源信号，GPS系统溯源的授时准确度优于30nS,CNNS北斗系统的授时准确度优于10nS。溯源中断时，由内置高稳晶振分频提供1PPS，其准确度由非溯源延展修正后的晶振指标保证。
ET7509TFR精密基准源标准配置的溯源模块是GPS系统，在本基准源的AI同步引擎中驻留了高性能的数字处理程序，可有效地抑制美国军方的SA控制和加扰，对GPS数据的有效性进行实时监测分析。一旦发生GPS数据不可用的情况，系统还可以通过冗余溯源接口（1PPS输入）选择其它的溯源途径。如：CNNS（中国北斗卫星定位系统）、CAPS（中国区域性卫星定位系统）、GLONASS（俄罗斯）、Galileo（中国参与的国际合作项目:伽利略系统）以及E1同步序列再生等其它授时同步系统。如果没有连接其他的冗余溯源途径，则系统自动进入非溯源延展修正稳频状态。
4．
Synchro-TVcasting
2008XP
电视精密载频偏置系统技术指标
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ET7508EX电视载频偏置激励器 |
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图像中频频率合成范围 |
VIF = 500KHz up to
55MHz |
主流配置：37
/ 38 / 38.9 (MHz) |
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图像中频频率设定分辨率 |
≤0.000000426Hz/Step |
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图像中频频率单边带相位噪声 |
≤-138dBc/Hz@1KHz
offset |
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本振基准频率合成范围 |
fLO.REF.
= 500KHz up to 20MHz |
主流配置：4
/ 10 (MHz) |
|
本振基准频率设定分辨率 |
≤0.000000142Hz/Step |
|
|
本振基准频率单边带相位噪声 |
≤-142dBc/Hz@1KHz
offset |
|
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发射机载频控制分辨率 |
≤0.000036Hz/Step
( fLO.=1000MHz ) |
根据本振环路最大倍频系数计算 |
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内置10MHz基准源温度稳定性 |
�0.05ppM |
-10℃
up to +60℃ |
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内置10MHz基准源老化漂移率 |
�0.1ppM/Year |
First Year |
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图像中频输出接口特性 |
Sine Wave / 3Vp-p /
50Ω/
BNC |
3频率�2路输出端口
3频率�1路测试端口 |
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本振基准输出接口特性 |
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10MHz基准频率输出接口特性 |
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10MHz外基准输入接口特性 |
Ui≥100mVp-p
/ 10KΩ/BNC |
冗余：外
= 1 \* GB3
①→外
= 2 \* GB3
②→内基准 |
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ET7509TFR精密时间频率基准源 |
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标称基准频率输出 |
10.000000MHz |
SINE WAVE |
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基准频率输出接口特性 |
Sine Wave / 3Vp-p /
50Ω/
BNC |
4路输出端口+1路测试端口 |
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短期频率稳定度 |
≤2.0Exp(-11)/1S |
1σ2（τ）
阿伦方差值 |
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GPS溯源状态频率准确度 |
≤5.0Exp(-12)/24Hr
avg. |
24小时平均频率准确度。 |
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非溯源状态频率准确度 |
≤1.0Exp(-10)
（t=1
day）
≤1.0Exp(-7)
（t=1
year）
≤4.0Exp(-7)
（t=10
year） |
连续溯源30天后中断溯源
进入延展修正稳频状态 |
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内置OCXO冷启动时间 |
≤60分钟（精度达到5X10-6） |
开机特性 |
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授时系统 |
UTC |
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授时输出接口特性 |
1PPS / TTL / 50Ω/
BNC |
4路输出端口+1路测试端口 |
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GPS溯源状态授时准确度 |
≤�30nS |
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GPS系统接收通道 |
并行12通道 |
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GPS系统跟踪灵敏度 |
≤-185dBw |
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GPS系统捕获灵敏度 |
≤-185dBw |
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GPS系统冷启动捕捉时间 |
≤45S |
|
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GPS系统失锁重捕时间 |
≤500mS |
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冗余溯源接口特性 |
1PPS / TTL / 10KΩ/
BNC |
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ET7508EX / ET7509TFR通用技术条件 |
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电源电压 |
90～264VAC
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自适应全电压系统 |
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工作温度范围 |
-40℃～+75℃
|
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相对湿度范围 |
≤95%
（非凝结） |
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工作气压范围 |
86～106Kpa |
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平均无故障时间（MTBF） |
≥10,000Hrs |
@40℃ |
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单机外形尺寸 |
1U�280mm(D) |
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ET7506GA GPS授时接收天线 |
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频率范围 |
1575.42�10MHz |
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极化方式 |
右旋圆极化
RHCP |
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增益 |
≥30dB�2dB |
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驻波比（VSWR） |
1.5:1 |
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噪声系数 |
≤1.6dB |
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干扰抑制 |
≥25dB |
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输出阻抗 |
50Ω |
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供电电压 |
+5V�15% |
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供电电流 |
≤30mA |
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驱动能力 |
≥30米（ф5mm射频电缆） |
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抗电击保护 |
直流接地 |
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工作温度范围 |
-55℃～+85℃ |
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适用海拔高度 |
≤1,6000m |
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5．
电视精密载频偏置工程案例
工程项目：中央广播电视节目农村无线覆盖试点工程（江西）
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