中波廣播信號源系統研究

陳卓

關鍵詞：衛星；微波；光纖

陽泉中波臺現有5部lOkwDAM發射機和1部3kwPDM發射機，主要負責廣播中央臺、山西臺、農村臺、陽泉臺四套節目。這些節目均實現了多路不同信號接人和信號故障自動切換的功能。在日常維護中，陽泉中波臺技術人員通過不斷測試并總結經驗，形成了一套針對信號源故障的處理方法和多路信號接人的設計方案，有效解決了由于信號源故障引起的節目中斷的問題。

1不同信號源的特點

中波廣播行業由于其特殊性，對信號安全要求較高，目前通用的信號源主要有微波信號、衛星信號、光纖信號三種。下文介紹了不同信號的傳輸原理和特點，并闡述了不同信號源的適用場景[1]。

1.1微波信號

微波信號使用微波作為載波，攜帶信息，并傳輸廣播信號。由于微波頻率較高（微波通信主要使用3—40GHz）．微波波長較短，繞射和穿透能力很差，在地球表面傳輸衰減較大，因此，只能短距離直線傳播，傳輸距離只有幾十千米至一百千米，若要遠距離傳播只能使用中繼站“接力”傳播。陽泉中波臺使用的微波信號來自于獅腦山微波站，它是山西微波干線上的一個接收站，向陽泉中波臺傳送中央臺、山西臺、農村臺三套節目。微波傳輸的優勢有很多，首先，其傳輸容量大、頻帶寬、傳素效率高，在同一方向同一頻段可以有六收六發信號同時工作，并通過信號復用技術，傳素速率可以達到2.4Gbit/s。其次，微波傳輸具有良好的抗災特性，在水災、風災以及地震等自然災害中，微波傳輸一般不會受到影響。再次，微波傳輸只需要建設收發端設備，省去中間線路建設費用，相比光纖通信成本要低得多。但是，微波傳輸也容易受到傳輸路徑上同頻率電磁波和障礙物的干擾，所以微波通道的建設需要提前規劃[2]。

1.2衛星信號

衛星信號接收同步衛星中的廣播信號，并作為廣播信號源的一種方式。陽泉中波臺接收的衛星信號有中星6B、亞太6、中星9號三種。其中，中星6B是C頻段，亞太6、中星9號是Ku頻段。由于C頻段頻率低、增益低，接收天線要求口徑較大，因此，陽泉中波臺中星6B使用的是直徑為3米的接收天線。由于Ku頻段頻率高，衛星轉發器功率大，天線接收效率高，接收天線要求口徑較小，因此，陽泉中波臺亞太6、中星9號均采用直徑為1米的接收天線。衛星信號還具有微波信號使用靈活、建設成本低等優點。但是，衛星距地球表面較遠，衛星信號抗干擾能力較差，C頻段容易受到地面微波和同頻段電磁波的干擾，Ku頻段由于最大波長和雨滴、雪花線度接近，容易受到降雨、雪的影響，雨雪越大，衰減越大。此外，衛星信號還容易受到日凌影響，造成節目中斷。

1.3光纖信號

光纖信號是以光作為信號的傳播載體，通過光纜把廣播信號傳送到臺站。光纖通信可以傳輸模擬信號和數字信號，具有傳輸距離遠、速率高、誤碼率低、保密性高等優點。但是，中波臺站往往建在遠離市中心的區域，周邊沒有光纜覆蓋，單獨建設光纜費用較高、周期長，且光纜抗災性能較差，還容易受周邊環境和人為破壞的影響。

2陽泉中波臺信號源的設計思路

通過對以上三種信號源的分析可知，衛星信號容易受日凌、雨、雪天氣和周邊電磁信號的影響，而光纖信號抗災能力較差，恢復信號時間長。這兩種信號由于不可抗拒的因素均無法成為廣播信號的主要信號源。而微波信號具有傳輸容量大、速率高、抗自然災害能力強等優點，雖然在傳輸通道上也容易受到障礙物和電磁波的干擾，但是通過合理的規劃可以明顯降低干擾風險，穩定性較高?；谏鲜鲈?，陽泉中波臺廣播的中央臺、山西臺、農村臺三套節目均采用微波信號作為主信號源。中央臺節目信號源設計如圖1所示。

中央臺有四路信號源，第一路是微波信號，第二路是中星9號，第三路是中星6B，第四路是亞太6；山西臺有三路信號源，第一路是微波信號，第二路是中星9號，第三路是中星6B;農村臺只有一路信號源，即微波信號；陽泉臺有兩路信號源，第一路是光纖信號，第二路是調頻信號。陽泉中波臺信號源系統設計以信號切換器為核心，將所有信號匯聚至信號切換器，信號切換器根據需要自動或手段選擇一路信號輸出。通過對不同節目信號的開關機時間設定，信號切換器可以完整地監測所有節目的播出，避免發生漏報警。信號切換器輸出信號至音頻處理器，音頻處理器再通過壓縮信號動態范圍來提高信號平均調幅度，最終將信號輸入發射機。為了防止信號傳輸鏈路中設備故障造成信號間斷，陽泉中波臺的ODU、音頻解碼器、衛星接收機、音頻處理器、信號切換器等設備均實現了“1+1”熱備份，保證其不間斷正常運行。

3信號源故障處理流程

在日常維護中，信號會出現各種故障。尤其是日凌、暴雨、暴雪、雷電等極端惡劣天氣，容易導致信號出現中斷，甚至會引起發射機過流導致掉高壓，這就格外需要注意。下文分情況介紹信號故障處理過程。

3.1微波設備故障

微波設備主要由室內單元（IDU）、室外單元（ODU）、中頻電纜和天線構成。其工作原理是：天線接收獅腦山微波站傳來的電磁波，將其轉換成射頻信號，射頻信號通過ODU轉換為中頻信號，再通過電纜傳送至IDU，IDU把接收到的微波信號進行解調和數字化處理，最后通過2M線把信號串聯到所有的音頻解碼器。當微波信號發生故障時，首先需要查看音頻解碼器、IDU設備面板狀態是否正常，對故障原因做出初步判斷，接著登錄IDU設備進一步查看設備運行狀態并確定故障原因。下文介紹幾種常見的故障。

3.1.1輸出節目內容不符、輸出信號強度低

這類故障一般顯示為微波輸出信號不是本臺節目，或信號切換器由于信號低報警。此時，查看音頻解碼器和IDU設備面板，顯示狀態一切正常，故障原因可能是音頻解碼器輸出信號有誤。解決方法為長按音頻解碼器MENU/ENTER鍵三秒后松開，前面板進入解鎖狀態CO01-L．在此狀態下，可以通過上下方向鍵來選擇信道，從而選擇不同節目，以及通過左右方向鍵來增減音量，從而提高輸出音頻強度。

3.1.2所有音頻解碼器均無信號輸出

這類故障一般顯示為中央臺、山西臺、農村臺信號切換器主路信號報警，所有音頻解碼器前面板顯示POOI-，表明音頻解碼器無有效信號輸入（如果只有某臺音頻解碼器前面板顯示PO01-，其余設備正常，由于所有解碼器信號來源相同，則可以判定是該臺解碼器故障，無法鎖定節目）。接著，需要查看IDU設備，如果Alarm燈亮，表明無微波信號輸入，需要登陸IDU進一步查看故障原因。陽泉中波臺使用的微波設備是NEC IPASOLNK200，設備檢測時，首先通過設備LCT端口登人設備，接著通過主菜單下CurrentMetering查看ODU接收電平信息，如圖2所示。

如圖2所示，Radio圖標中TX Power顯示的是ODU的發射功率；RX level是ODU的接收電頻信號；ODU Power Supply是ODU供電電壓；BER是測試的無碼率。當TX Power，ODU Power Supply數據為空，表明本端ODU設備故障，沒有數據發出。當RX level為空或者BER數據較大時（在正常情況下，BER數值為0. OE-10），表明設備接收數據異常，可能是對端ODU設備故障，需要聯系微波信號發送端處理。除此之外，還可以通過主菜單下Current Status點擊ActiveAlarm查看設備告警信息，以此來分析故障原因。

3.2衛星接收設備故障

衛星接收系統由拋物面天線、饋源、高頻頭、衛星接收機組成。其工作原理是：拋物面天線接收衛星發射的電磁波信號，將其反射匯聚至饋源；饋源收集電磁波信號，變成信號電壓供給高頻頭；高頻頭對信號進行降噪和放大傳送至衛星接收機：衛星接收機對信號進行解調，解調出廣播信號[3]。

衛星信號由于抗干擾能力低，經常會出現故障。具體表現在信號切換器由于某路衛星信號強度低而突然報警。常見故障如下。

3.2.1短時間報警，短時間內恢復

如果某路衛星信號出現短時間報警且很快恢復的現象，很可能是衛星信號突然受到周邊自然環境或者電磁信號干擾導致信號強度降低，短時間內便會恢復。此時，故障一般不需要處理。尤其是雷雨、暴雪等天氣引起的故障頻發，天氣轉晴后即可恢復，如果降雪較多，天線被大雪覆蓋導致信號強度較低，需要及時處理天線上的積雪。

3.2.2長時間信號強度低報警

如果某路衛星信號出現長時間強度低報警，則需要進一步查看故障原因。首先查看衛星接收機面板狀態，若接收機信號強度低，可能是由于設備長時間運行導致死機，一般重啟設備即可恢復。若故障仍不能解決，則需要登陸衛星接收機查看信號強度和信號質量。下文以山西臺中心6B信號故障為例進行具體介紹。

首先，通過衛星接收機音頻輸出口和視頻輸出口，把配置界面接入電視。其次，登陸衛星接收機，選擇相應衛星——中心6B;配置下行頻——3846;符號率——5950;激化方式——垂直。此時，界面會顯示衛星信號強度和信號質量，如果信號強度較低（一般60db以下），可能是高頻頭故障或者天線位置發生變動，可以微調天線或者更換高頻頭：如果信號強度很高，信號質量較低（一般60db以下），可能是衛星接收機發生故障，可以更換接收機。如果故障仍然不能解除，可能是周邊電磁環境發生變化，導致干擾增強。陽泉中波臺中心6B衛星信號曾經發生此類故障，最后查明是運營商5G信號干擾所致，通過在高頻頭前加裝SG頻段的濾波器，此故障才得以解決。

3.3光纖設備故障

光纖設備主要由光纜和光端機構成，光端機把光纖傳輸的光信號轉化為電信號，然后解調出廣播信號。光纖設備的故障處理較為簡單。當光纖信號發生故障時，陽泉臺主路信號報警，此日寸需要查看光端機link燈是否亮。如果燈滅，測試光纖信號強度，當光纖強度低于- 20dB時，光纖信號衰減較大，需要聯系運營商處理光路。當光路正常，仍無廣播信號輸出，可能是光端機掉死或者損壞，可以重啟或更換光端機測試，最終確定故障原因[4]。

4結束語

信號系統是廣播傳播的重要系統，其高質量和高穩定性是實現中波廣播安全播出的重要條件。對信號源加工處理和不同信號源之間合理有效的配合不僅可以減少節目中斷故障的發生，還可以提高節目質量，防止信號失真，保障發射機正常運行。本文總結了陽泉中波臺多年來處理信號故障的經驗，目的是將其分享給相關從業者，以期共同進步。