中小型高清卫星直播车的设计与应用

李寿水

（1.龙岩市融媒体中心，福建 龙岩 364000；2.边坝县融媒体中心，西藏 边坝 855500）

新闻现场制作能力是衡量电视台综合实力的重要标志之一。为了保持竞争优势，提高新闻的时效性，同时在技术上能与中央（省）台对接，当前很多市级电视台都装备了卫星直播车。为了既能实现新闻的快速直播，又能完成中型综艺节目的录制与直播，龙岩电视台于2014年开始设计中小型高清卫星直播车，并于2015年交付使用。该台的高清卫星直播车为多功能卫星直播车，不仅可以实现新闻快速直播的目标以及承担突发新闻的直播，还可以实现中小型晚会、访谈类节目的录制和直播等。本文主要介绍高清卫星直播车的车体布局、视频系统、音频系统和通话系统的设计。

1 卫星直播车车体布局

详细比对了诸多车型，通过空间、搭载的设备、载重量的测算，最终选择了福建奔驰厢货车FA5051XXY。该车总长7.345m、宽1.993m、高2.710 m，车体紧凑，全车密封，只需对骨架进行改造、加固以适合安装卫星天线、机柜机架等。车厢内采用 “L” 型布局（见图1）。[1]

图1 高清电视卫星直播车布局图

1.1 电源系统

直播车的电源系统分为主供电系统和应急供电系统。主供电系统为市电三相交流电380 V、单相220 V交流电供电，辅助供电系统为柴油发电机供电，应急供电为山特6KVA在线式UPS供电，配备标准电池包；由市电、隔离变压器、UPS、配电控制柜、照明系统组成。在市电稳定充足的情况下由市电供电，先进入隔离变压器后再进入UPS，由UPS向用电设备供电。

1.2 空调系统

安装2台单相顶装式冷、暖一体式空调。制冷量3 500 W、制热量2 000 W。空调系统有冷热送风道、回风道等；工作区采用可调节式出风口；设备机柜后部采用管式出风口，对设备降温。2台空调既可同时使用，也可单独使用，互为备份。

1.3 车内布局

为充分考虑车体配重，车内配置3组19英寸机柜与工作台面及监视墙，机柜与工作台呈 “L” 型放置，3个机柜及UPS电源的电池放在轮轴上，以减轻对底盘的压力。车后面配置机架及摄像机放置柜（可放置4台摄像机），并安装电缆盘用于缠绕摄像机光纤电缆、供电电缆及视音频线。

2 卫星直播车视频系统

视频系统采用切换台加矩阵的主备模式，主要由切换台、摄像机、矩阵、交叉变换器、字幕机、录像机、分配、监视等设备组成，采用主、辅两大通道方式（见图 2）。

图2 龙岩电视台高清电视卫星直播车视频系统框架图

2.1 主视频通道

主视频通道以高清切换台为中心。切换台的输入信号源为4路摄像机信号，4路经由矩阵返送而来的外来信号（2路高清信号、1路标清信号、1路模拟信号），2路矩阵过来的返送信号、2路字幕机信号、2路录像机信号，1路卫星接收信号和1路测试信号。切换台PGM1信号直接送往监视器，内置的多画面分割器，使信号的监看更加方便。1路AUX信号预留到接口板，1路AUX信号输入矩阵，PGM第2个输出接口作为视频系统的主输出，经二选一后送往音频加嵌器。音频加嵌器的音源来自音频系统，输出数字信号进入带时钟重整的视频分配器，从分配器出来的信号分别送往交叉格式变换器、车尾接口板输出、矩阵输入、卫星编码器、录像机、字幕机、CCU等设备。通过交叉格式变换器出来的有1路高清PGM信号，直接输出到接口板；2路标清数字信号,1路直接输出到接口板，1路经过分配放大后输入2个标清录像机、接口板。主通道的输入/输出都先经过数字视频跳线盘再接入目标端，以便于灵活调配信号和检测。

2.2 辅视频通道

辅视频通道以16×16的广播级视频矩阵为中心。矩阵输入信号源除了进入切换台的所有信号源，还有切换台的AUX信号，矩阵为整个系统所有的信号作了完整的备份，使得整个卫星车视频信号的调度和检测变得极其方便。视频矩阵的16个输出通道也都得到充分利用：1路作为应急信号输出通道，6路返送给切换台主要用于调度信号，4路作为外来信号输出至技术区监看，4路通过视频跳线盘输出到接口板。并且在导演区配置1个矩阵控制面板，当需要矩阵作为切换设备使用时，导播就可以很方便地用矩阵切换信号。辅通道输入/输出端信号同样都经过数字视频跳线盘，以便于灵活调配信号和检测。视频矩阵的使用为整个系统进一步扩展提供了可能。[2]

2.3 视频监看系统

视频监看系统主要监看摄像机信号、录像机信号、外来视频信号、卫星收发信号、PGM和PVW信号等。导演区采用两块大屏的布局方式，其中1块大屏的信号监看源自切换台的多画面输出，另1块源自二选一应急切换开关输出后的PGM信号。技术区的监看采用机架式专业液晶监视器实现，并且配备了1台Leader LV5381示波器，便于技术人员调光和信号监看。[3]

2.4 主切换台

主切换台采用松下高清切换台AV-HS450，主机只有2RU高，设计紧凑，能进行多种输入与输出信号选择。内置双监视器具多画面显示功能，可在2块屏幕上显示高达20幅图像，每路输入都有内置的10bit帧同步器。这些性能可减少系统配备大量的帧同步器和多画面分割器，大大简化了系统的规模，非常适合在小型转播车使用。其包含：1级M/E，16路SDI输入，外加2路SDI输入卡，每路带帧同步功能、支持4路的上变换功能；6路SDI输出；2路DVI-D输出。与备份的16×16数字矩阵配合使用，使系统更加完整和灵活，为和其他转播车及现场制作系统级联或临时扩展讯道提供了必不可少的准备。

2.5 摄像机

摄像机采用4套松下高清演播室摄像机AKHS2500，其2/3英寸220万像素的3CCD，具有在同等级别摄像机中最高的标准灵敏度F12（50Hz时），高达60dB的S/N创造了低噪点和低垂直拖尾的高画质影像。这款CCD采用了松下公司独立开发的单通道传输和像素偏置技术，提高了高频信号的调制频率，大大提高了图像的高分辨率，同时也降低了摩尔干扰。摄像机控制单元AK-HCU200MC含有丰富的接口，每个控制器有4路SDI输出，可同时将高清视频信号送到切换台、矩阵、技监、接口板，不需配备高清视分即可满足系统设计的需要。它与摄像机之间采用光纤传输，可实现1 000m的远距离传送，满足各种环境下的信号传输需求。当其与其他系统级联时，作为主车能够接受3路高清、1路标清/模拟视频信号（可按照需求分配），以及模拟和数字音频信号，并相应提供Tally指示和内部通话的连接；与外系统连接时，作为从车能够提供4路高/标清摄像机信号、2路录像机信号、多路高/标清PGM信号，以及相应的模拟和数字音频信号，并接受主系统的Tally指示（GPI）和内部通话（4线）的连接。

3 卫星直播车音频系统和通话系统

3.1 音频系统

卫星直播车音频系统要求能同时满足单声道、立体声及多声道节目的现场制作和传输需要。转播车的调音，就是将节目现场的录音合成或分轨音频送到车上调音台进行调整分配放大，再与视频信号送到录像机或传送回台里播出。调音台是整个卫星车音频系统的核心设备，其音频处理能力决定了整个音频系统的处理能力，调音台的安全性是整个音频系统安全的关键，因此采用了性能可靠的YAMAHA 01V96i。在经典机型01V96VCM的功能基础上，01V96i新增了通过USB2.0传输方式的多轨录音功能，进一步提升了音质，是能够胜任包括工程安装、音频制作以及现场扩声工作的新一代全能型数字调音台。而且其体积小巧，非常适合在小型转播上使用。根据卫星车的用途，音频系统的设计较为简单，环节较少。核心是调音台，调音台的立体声主输出，通过音频跳线盘输出到音频分配放大器，然后再输出，分别送往监听音箱、卫星编码器、车尾接口板等。输入信号分别来自录像机、解嵌、GSM电话桥、卫星接收和外来信号等。[4]

3.2 通话系统

本车配备Clear-com通话系统，并配置GSM电话桥，可以实现市话通话。导播区配备MS-704四通道通话主站，通道B、C连接车尾端子板，便于日后系统的扩展；通道A连接技术区的通话分站，通过通话分站的通道B连接至车尾端子板，通道A连接至4线接口，可以实现与有线摄像机讯道摄像师的实时沟通；GSM电话桥的信号通过音频系统进入通话系统，可以实现电话拨号。在系统设计时，预留有足够的通话端，以保证通话系统的完美级联。

4 卫星直播车卫星通信系统

卫星通信系统配备1台高标清兼容编码调制一体机，1台高标清卫星接收解码器，1台400W高功放。为了满足系统的灵活性和扩展性，系统设计时采用编码调制器1:1备份，高功放1:1备份的设计，车内预留足够的空间和线路为日后扩充使用。高功放内置上变频器，高功放与上变频器为同一品牌，以保证卫星传输的安全性。且卫星传输系统中的编解码器和高功放均采用国际知名品牌，能够保证信号传输的质量和传输的稳定性。

4.1 卫星天线

由于龙岩地处南方，雨季较长，决定选用全包型天线，通过对比选择了日立PALs天线。PALs PDA-150 1.5mKu天线是专门为车载DSNG设计的，其重量轻、增益高、抗风能力强、使用耐久性好，发送和接收频带宽，特别适合中小型卫星直播车使用。它的全包围设计，闭合状态下能将大部分户外设备置入天线包围仓内，以提供足够的防护。此外，天线的空气动力学设计，可有效消除了车辆高速行驶时的风阻问题。

4.2 上行链路

本车的卫星上行链路的编码调制器采用哈雷Ellipse2000H编码调制一体机，符合DVB-S/S2标准的QPSK、8PSK调制器，避免了编码器和调制器2种设备的复杂设置，且更具安全性。Ellipse2000H具有BISS加扰，支持高标清MPEG-2 4:2:0编码和H.264 4:2:0&4:2:2编码。这种配置能够满足中央台租用地方卫星车时的要求。并且采用主备编码调制器加倒换器的设计，充分保证了系统的应急安全，保证在特殊情况下系统的正常使用。该调制器能够将输入的数字视音频信号进行编码和调制，输出L波段信号，并提供L波段监视输出接口。[5]

编码调制器输出的L波段信号被送入编码调制倒换器，倒换器通过对2个编码调制器的状态和输出信号的检测，自动或手动进行信号倒换。输出信号经过一分二功分器后送入2台XICOM的400W高功放，XICOM高功放内置的BUC对中频信号进行频谱搬移，将L波段信号变频到Ku波段 （13.75~14.5GHz）上某个指定的频率。高功放再将输入的低功率Ku波段射频信号进行功率放大，使其发射功率达到可以维持整个卫星链路正常工作。[6]

高功放输出的Ku波段射频信号通过波导进入功放开关套件，功放自动倒换器通过检测2个高功放的工作状态，给开关套件发出切换指令，进行波导信号的自动倒换，也可以通过开关套件上的切换开关进行手动切换，开关套件的输出信号经车载天线系统发射上星。

4.3 下行链路

天线系统将天线接收到的微弱信号经低噪声放大器（LNB）进行变频、放大，为接收设备提供一个高稳定、高质量的信号。同时，系统中配置了Harmonic Proview7000综合接收解码器，用于接收本车的上行卫星信号或其他用户发出的卫星信号。它将来自LNB的L波段信号进行变频、解调、解复用、解码（支持MPEG-2 SD/HD 4:2:0和ATSC等广播级解码）后，输出SDI数字视频、模拟视频、ASI码流、数字音频、模拟音频和数据，音视频信号进入音视频系统进行相关应用和用于信号监测。[7-8]

4.4 监测系统

卫星车配置1套频谱仪式，对调制器的L波段监测信号、LNB接收后下变频出的L波段信号进行监看和频谱监测，并进行信号调配。

5 结论

高清卫星直播车投入使用后，充分发挥了车身小巧、结构紧凑、功能强大的特点，能够在很多大型直播车到不了的农村及偏远地方进行直播。使用至今，已完成了2015年全国青运会火炬接力赛、2016年《连城诀》博击赛等各种体育赛事及2021年《今日中国》福建篇的多点连线直播、省重点项目开工仪式等二百多场次的录播直播任务，受到各方的好评。