淺談數(shù)字多路微波天饋線系統(tǒng)的技術(shù)改造

摘 要：簡要闡述了多路微波全向天線改造方案的論證和技術(shù)設(shè)計(jì)，以及天饋線的安裝調(diào)測，并收到了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：多路微波 縫隙 損耗 波導(dǎo) 傾角 增益 載噪比

中圖分類號：G229.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（b）-0032-01

1 解決方案

（1）東寧縣是一個(gè)地廣人稀的山區(qū)縣，按照國家有線數(shù)字電視“村村通”和“戶戶通”的工作目標(biāo)，采用有線電視光纜傳輸有30%的自然村無法實(shí)現(xiàn)信號全覆蓋，衛(wèi)星直播方式不僅不利于維護(hù)管理，而且收看不到地方電視節(jié)目，群眾不愿意接受。為了有利于有線廣播電視的維護(hù)管理和播出安全，采用數(shù)字多路微波完成這30%自然村的有線電視全覆蓋任務(wù)是最快捷、最經(jīng)濟(jì)、最有效、最科學(xué)的解決方案。

（2）我們原來使用的天線是國產(chǎn)的喇叭型天線，四只十字交叉組合實(shí)現(xiàn)全向多點(diǎn)信號覆蓋。由于喇叭型天線方向性強(qiáng)，場形主瓣有效覆蓋面有限，場形為近似梅花形，在其有效覆蓋范圍以外存在陰影區(qū)，在陰影區(qū)內(nèi)無法正常接收信號，只能采用直放中繼或再建前端解決。另外，由于天線副瓣場形疊加，合成場形復(fù)雜，在小范圍內(nèi)信號場強(qiáng)變化非常大，給信號接收選點(diǎn)帶來困難，造成信號利用率低，并給農(nóng)村有線電視網(wǎng)的建設(shè)、維護(hù)和管理增加了難度，而且技術(shù)投入大，經(jīng)濟(jì)效益不高。因此，我們選擇縫隙式全向天線，其場形圖為近似圓形無死角，完全滿足電視信號全覆蓋的技術(shù)要求。

（3）我們使用的國產(chǎn)矩形波導(dǎo)，由于技術(shù)和制造工藝的原因，無法滿足數(shù)字多路微波的技術(shù)要求。主要表現(xiàn)在，波導(dǎo)法蘭盤接口封閉不嚴(yán)密，內(nèi)壁接口處不光滑，平整度較低，信號損耗較大。特別是在雨季的時(shí)候經(jīng)常進(jìn)水，氣溫底時(shí)波導(dǎo)內(nèi)積水，氣溫高時(shí)水變成了蒸汽，信號損耗特別大。在冬季，由于室內(nèi)外溫差特別大，封閉不嚴(yán)的波導(dǎo)進(jìn)入潮濕的空氣，在機(jī)房與室外交接處波導(dǎo)內(nèi)部經(jīng)常掛霜，造成信號損耗增加，使其信號無法正常傳輸，經(jīng)常造成電視信號的劣傳或電視信號停傳事故的發(fā)生。因此，我們選擇采用橢圓形充氣軟波導(dǎo)。徹底解決波導(dǎo)封閉不嚴(yán)的問題。

2 全向天線的技術(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)我縣的地理環(huán)境和村屯分布的實(shí)際，選擇了二十五個(gè)信號接收地點(diǎn)進(jìn)行勘測，通過反復(fù)論證，認(rèn)真分析計(jì)算，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)全向天線的技術(shù)參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)最佳的接收質(zhì)量。微波站建在縣域地理分布的中心位置，海拔1102 m的高山上，冬季氣候條件非常惡劣，天線的物理機(jī)構(gòu)要求必須堅(jiān)固，風(fēng)阻要小，要耐得住12級大風(fēng)的阻力。為了設(shè)計(jì)天線傾角，我們選擇了具有代表性的四個(gè)信號接收端，一是海拔最低點(diǎn)（東寧、海拔268 m）；二是海拔最高點(diǎn)（老黑山、海拔675 m）；三是距離微波站最近點(diǎn)（新曙光、直線距離5.6 cm）；四是距離微波站最遠(yuǎn)點(diǎn)（黃泥河、直線距離65 cm）。通過反復(fù)論證計(jì)算，新曙光點(diǎn)的傾角最大為6.25°，其它點(diǎn)的傾角都小于或等于5°，由于2.5 GHz微波信號具有一定的衍射能力，近距離的信號場強(qiáng)有較高，通過增加接收天線增益完全能夠達(dá)到微波接收信號電平等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求。最后設(shè)計(jì)天線的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)值為：

（1）傾角Q=5°。

（2）自由空間衰落。

（3）Ld=92.4+20lgf+20lgd=132.4 dB。

上式中按：d=50 km、f=2.5 GHz計(jì)算

每一個(gè)接收端在計(jì)算自由空間衰落時(shí)d按實(shí)際發(fā)射與接收兩點(diǎn)之間的距離計(jì)算。f是我們微波實(shí)際使用的頻率2.5～2.7 GHz帶寬、計(jì)算時(shí)f取值在此范圍內(nèi)即可。

（1）路徑衰落。

電磁波在空間傳播受地理環(huán)境、氣候因素等的影響，按經(jīng)驗(yàn)信號衰落值應(yīng)留有余量。

取：△L=4 dB

（2）發(fā)信功率電平。

Pt=10lgP/1mw=41.7 dBm

（3）收信最小輸入電平。

Pr=C/N+N+Nf=-58dB （載噪比C/N=46 dB；噪聲系數(shù)Nf=2.4 dB；噪聲電平N=-106.4 dBm）

（4）雜損。

Lf=4.3 dB（合路損耗3 dB加上插入損耗等1.3 dB）

（5）發(fā)信天線增益。

Gt=13 dB

（6）接收天線增益。

Gr=Ld+Lf+△L+Pr-Pt-Gt

例如：以50 km處的接收天線增益為例

Gr=Ld+Lf+△L+Pr-Pt-Gt=132.4-104.4=28 dB

（7）降頻器輸出場強(qiáng)。

Pv=20LgV/1uv=84dBuv

我們按照以上的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)參數(shù)，委托美國安德魯公司專門為我們生產(chǎn)了多路微波全向縫隙天線。

3 天線的安裝調(diào)測

（1）在吊裝天饋線系統(tǒng)的時(shí)候，特別要注意做好保護(hù)天線和波導(dǎo)，若要造成變形或損壞直接導(dǎo)致信號損耗的增加，給信號的接收帶來困難。天饋線系統(tǒng)要安裝牢固，連接可靠，然后進(jìn)行調(diào)試和多點(diǎn)測試，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)經(jīng)過測試達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)即可投入使用。

（2）測試結(jié)果：（表1）。

（3）經(jīng)過實(shí)際測試，全向縫隙天線各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，安裝合格，完全能夠滿足我縣有線電視網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求，達(dá)到了理想的接收效果。天饋線系統(tǒng)改造升級后，徹底改善了有線電視信號的質(zhì)量，增加了覆蓋范圍，提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行安全和可靠性，并收到了較好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過兩年多的使用，再?zèng)]有發(fā)生過有線電視信號劣播和停播事故的發(fā)生。為我縣廣播電視事業(yè)的健康發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保障。