廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備的技術(shù)要點探析

張洪偉，張宏幫

吉林省東豐縣廣播電影電視局，吉林 遼源 136300

0 引言

隨著時代的發(fā)展，中國電視普及率已經(jīng)越來越高，相應(yīng)，有了電視，就要讓老百姓看到節(jié)目，而目前，微波﹑衛(wèi)星和光纖是當(dāng)前廣播電視節(jié)目的三大傳輸手段，通過這3個重要傳輸方法，千家萬戶也能收到好看的電視節(jié)目。

當(dāng)然，這3個傳輸方法也是在不斷改革進步的，近幾年，SDH數(shù)字微波接力系統(tǒng)問世，為了提高頻譜效率，傳輸信號也出現(xiàn)了64QAM﹑128QAM﹑512QAM等高狀態(tài)調(diào)制方式，頻譜效率提高到lO比特小時。

所謂的SDH系統(tǒng)是指Synchronous Digital Hierarchy，是一種在近幾年以來由美國的貝爾通信技研究所提出來的同步光網(wǎng)絡(luò)，這種同步數(shù)字系列光端機容量很大，通常能達到16M～4032M。在廣播電視微波數(shù)字化的應(yīng)用中，SDH是一種將復(fù)接﹑線路傳輸及交換功能融為一體﹑并由統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)操作的綜合信息傳送網(wǎng)絡(luò)。

SDH系統(tǒng)采取了同步復(fù)用和靈活映射的結(jié)構(gòu)，從高階支路可以直接分插低階支路信號，有效避免了逐級分復(fù)接過程，通過這一系統(tǒng)，使得整個廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備都得到了大大的簡化，而且SDH系統(tǒng)中還安排了大量的開銷字節(jié)，使得網(wǎng)絡(luò)的操作﹑管理﹑維護的配置能力能夠大大加強。

在數(shù)字微波系統(tǒng)的運行中，多徑衰落是導(dǎo)致微波信道中頻譜失真的主要原因之一，所以需要各種各樣的對抗多徑衰落的措施與有效方法，在數(shù)字微波系統(tǒng)中自適應(yīng)均衡和空間分集接收成了不可缺少的設(shè)備。下面就從數(shù)字微波收發(fā)信機及天饋系統(tǒng)人手，介紹其功能和作用。

1 微波發(fā)射機方框圖及功能分析

發(fā)射機主要由調(diào)制器﹑中頻放大器﹑本地振蕩器﹑功率放大器和自動發(fā)信功率控制部分組成。

1.1 調(diào)制器

在數(shù)字的調(diào)制過程中，應(yīng)當(dāng)遵循調(diào)制的基本原理，就是把比特率為R（bit/s）的二進制數(shù)字序列轉(zhuǎn)變?yōu)檫m當(dāng)?shù)闹蓄l或者射頻信號，在轉(zhuǎn)變過程中，應(yīng)當(dāng)注意調(diào)制器信息的接收，防止出現(xiàn)斷號。

除了信號的轉(zhuǎn)變以外，還有數(shù)字信號的有效處理﹑頻譜成型﹑信號映射和調(diào)制調(diào)解等工作。在SDH微波系統(tǒng)中，目前最為業(yè)界廣泛采用的是將編碼和調(diào)制合成技術(shù)，即編碼調(diào)制技術(shù)。這項技術(shù)能夠?qū)⑷哂嗟谋忍亓坎暹M多狀態(tài)的一些傳輸信號的空座中，尤其是那些距離最近的符號點，才能取得更好的功率，而頻譜的利用率也會隨之增大。

1.2 中頻放大器

中頻放大器的作用就是將已經(jīng)調(diào)制好的中頻信號進行放大，不但有利于信號的再處理，也方便對調(diào)制信息的檢查。

1.3 本地振蕩器

本地振蕩器的作用是產(chǎn)生適當(dāng)?shù)纳漕l頻段內(nèi)的本地振蕩信號，與已經(jīng)調(diào)制并且放大后的中頻信號進行有效混頻以后，在最短時間內(nèi)產(chǎn)生所要發(fā)射的微波信號。

對于本地振蕩的因素，除了要達到一定的功率水準(zhǔn)，以滿足混頻發(fā)射器所以需要振蕩程度以外，還要求頻率穩(wěn)定度高和相位噪聲低。所以，在SDH微波系統(tǒng)中常采用介質(zhì)穩(wěn)定的鎖相振蕩器或者高質(zhì)量的頻率綜合器。對于發(fā)射混頻器，為了有效抑制本振泄露和雜散的產(chǎn)物，通常都會優(yōu)先采用平衡混合器。

1.4 功率放大器

功率放大器的重要作用就是將發(fā)射混頻器輸出的微弱信號放大到所需要的信號量，在傳輸過程中，經(jīng)常由于空氣中細微的電磁波的影響，使得輸出的微弱信號丟失，通過功率放大器，可以信號放大，以免在傳輸過程中丟失。

通常使用的射頻功率放大器都是砷化鎵FET的器件，因為SDH系統(tǒng)通常都采用高狀態(tài)調(diào)制方式，對放大器的線性要求非常高，所以通常都會采取預(yù)失真來應(yīng)對放大器的殘余非線性信號進行輸出后的補償。在正常傳輸條件下，還能夠采用自動發(fā)信功率控制（ATPC）技術(shù)來有效降低輸出功率，使得輸出效率更好更節(jié)省。

1.5 自動發(fā)信功率控制（ATPC）

ATPC是能夠給微波接力系統(tǒng)提供諸多好處的一個重要的實用措施，自動發(fā)信功率控制是能夠在固定工作條件相反的情況下，調(diào)整微波發(fā)射機工作時輸出功率，通常情況功率的最大值為Pmax，而功率的最小值或者正常工作值為Pnom。所以，在絕大多數(shù)的時間內(nèi)，發(fā)射機的工作功率工作于Pnom，只有當(dāng)遠端接收機檢測到不利衰落條件時，才會將功率調(diào)整到最大功率。

2 微波收信機

1）在廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備中，微波接收機完成的任務(wù)是將天線接收來的微弱的微波信號經(jīng)過分波道濾波器后選出本波道信號，進入低噪音放大器進行射頻前置的放大，用混頻器將從天線通過分路濾波器組件來的射頻信號與本振信號進行差頻變換為中頻信號，用可以變化的增益放大器進行中頻信號的放大，以使得在存在衰落變化的情況下，保持輸出電平的不變。下面著重介紹自動增益控制和解調(diào)器以及自適應(yīng)均衡。

2）在廣播微波數(shù)字化設(shè)備解調(diào)器載波恢復(fù)環(huán)是解調(diào)器的核心部件，它是由壓控振蕩器（vco）和鑒相器兩者組成，是用來產(chǎn)生相干解調(diào)所必須的載波。所恢復(fù)的載波被分成相位差90度的兩正交載波。

3）自適應(yīng)均衡。在數(shù)字微波系統(tǒng)中，為了補償由多徑衰落產(chǎn)生信號失真和減少中斷時間，廣泛采用自適應(yīng)均衡。根據(jù)不同的工作頻率，可將均衡器分為帶通均衡和基帶均衡。帶通均衡在接收機中頻級進行和頻域工作，用以控制信道的傳遞函數(shù)，常稱為頻域均衡器（AFE），后一種均衡器在時域工作，直接減少由于傳遞函數(shù)不理想而產(chǎn)生的符號間干擾，常稱為時域均衡器（ATE）。

3 天饋線系統(tǒng)

在SDH的微波系統(tǒng)中，多徑傳輸引起的頻率選擇性衰落是影響系統(tǒng)性能的最重要的因素之一。它導(dǎo)致接收電平迅速下降，從而使廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備的載噪比和載波干擾比下降。

但是因為頻譜嚴(yán)重失真會造成脈沖波形大量失真，從而產(chǎn)生碼間干擾會產(chǎn)生載波相位誤差和定時的相位抖動。分集接收是對抗多徑衰落﹑提高數(shù)字微波傳輸質(zhì)量的重要手段之一。

3.1 頻率分集

頻率分集技術(shù)是利用不同的頻率上出現(xiàn)衰落的不相關(guān)性，同時使用兩個或者多個不同視頻發(fā)射同種信號，通常這種情況會出現(xiàn)在兩個頻率上同時發(fā)生瞬斷的低概率的情況下，當(dāng)信號機在接收端選出傳輸質(zhì)量比較好的信號，而能接收的頻率分集對數(shù)字微波系統(tǒng)的改善比模擬系統(tǒng)要大的多。

3.2 空間分集

空間分集技術(shù)是采用兩個或多個垂直間隔某段距離的接收天線，使各個信號中由多徑衰落引起的各種操作之間顯現(xiàn)出足夠的不相關(guān)性，在空間分集時天線之間的距離要求要足夠大，以便各個信號之間不會相互產(chǎn)生影響，也不會由于多徑衰弱使得信號丟失。接收到的天線電波是通過不同的路徑進行傳輸?shù)模鼈儾豢赡芡瑫r受到衰落的影響，空間分集對接收功率降低和信號失真都有相當(dāng)大的改善。

近幾年以來，伴隨著微波通信技術(shù)的不斷發(fā)展，高性能高質(zhì)量高速度多狀態(tài)信號調(diào)制調(diào)解技術(shù)已經(jīng)相繼出現(xiàn)，同時像自適應(yīng)交叉極化干擾抵消（XPIC）技術(shù)﹑前向糾錯技術(shù)﹑專用大規(guī)模集成電路（ASIC）設(shè)計仿真技術(shù)這些高新技術(shù)也都越來越多的應(yīng)用到SDH數(shù)字微波通信中，大大的提高了微波通信的容量和可靠性。

4 結(jié)論

從目前對廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備的使用情況來看，由于改造后的數(shù)字微波收發(fā)信設(shè)備性能良好，而其它數(shù)字編解碼設(shè)備也都能夠高效工作，微波數(shù)字調(diào)制解調(diào)設(shè)備以及相應(yīng)的由分復(fù)接設(shè)備組建起來的數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)運行十分穩(wěn)定，所以通過這個方法傳輸?shù)墓?jié)目質(zhì)量非常的好，傳輸速率大大提高，傳輸容量也由原來只能傳送一個波道或者傳送一套電視節(jié)目和三套單聲道廣播節(jié)目，迅速提升到4-5個波道或者可以傳送8～10套電視節(jié)目，如果利用接口傳送，還可以再增加單聲道廣播節(jié)目，容量大為提高。系統(tǒng)的改造可產(chǎn)生巨大的社會效益和可觀的經(jīng)濟效益

[1]舒剛，舒毅.廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備的技術(shù)探討與研究[J].甘肅科技，2010(3).

[2]劉偉.廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備的技術(shù)要點[J].山西電子技術(shù)，2008(6).

[3]周玉富.廣電模擬微波數(shù)字化改造方案淺析[J].西部廣播電視，2006(7).

[4]劉啟鋒.廣電系統(tǒng)微波電路數(shù)字化設(shè)備的技術(shù)要點[J].西部廣播電視. 2006(1).

[5]郭祥武.模擬微波數(shù)字化改造的經(jīng)驗探討[J].山西科技，2007(3).

[6]海洋，趙品勇.SDH微波通信系統(tǒng)[M]北京：人民郵電出版社，2002.

[7]姜秀華.數(shù)字電視原理與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2003.