廣播電視工程技術中的微波信號保護研究

張 俊

（安慶市新聞傳媒中心，安徽 安慶 246000）

0 引 言

當前，微波信號遠距離傳輸?shù)臈l件要求較高，要滿足特定的傳輸信號通道要求，而城市的發(fā)展、高層建筑的增多，在一定程度上影響了微波信號的傳輸。基于此，做好廣播電視微波信號傳輸保護方案研究，確保微波信號能夠被清晰穩(wěn)定地有效傳送，是廣播電視工程需要重視的核心內(nèi)容之一。基于此，本文探討了廣播電視工程中微波信號的傳輸阻礙問題，并且構(gòu)建了微波信號傳輸保障方案，針對這一方案進行了有效性評估。希望通過這些研究，能夠有效推動廣播電視工程技術中的微波信號保護能力增強。

1 廣播電視工程技術中的微波信號傳輸阻礙

目前，在廣播電視工程技術中，微波信號的傳輸條件要求仍然相對較高，特定的微波信號傳輸必須符合一定的傳輸通道空間要求，保證信號傳播通道內(nèi)部沒有障礙物的阻擋，使微波信號具有穩(wěn)定的視通能力，以便于廣播電視信號能夠正常穩(wěn)定地傳播[1]。然而，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設不斷推進，城市高層建筑不斷出現(xiàn)，這就使得一些廣播電視微波信號傳輸通道被高層建筑物所阻擋，在一定程度上影響了廣播電視微波信號的傳輸[2]。

2 構(gòu)建廣播電視工程技術中的微波信號傳輸保障方案

2.1 拓寬微波信號傳輸保護的菲涅爾區(qū)域

一般而言，廣播電視微波信號傳輸過程需要符合特定的微波傳輸空間參數(shù)。這些參數(shù)指的是微波信號傳輸時，其軸線平行距離與傳輸通道所遇到的障礙物之間的長度。如果廣播電視微波信號在傳輸過程中遇到許多高層建筑物，將會使微波信號的傳輸空間和傳輸參數(shù)發(fā)生變化，從而影響廣播電視微波信號的穩(wěn)定傳輸。此外，高山、丘陵等復雜地形狀況也會給廣播電視微波信號的傳輸帶來一定的阻礙，甚至導致信號出現(xiàn)反射等現(xiàn)象[3]。

基于此，要保障廣播電視工程中的微波信號的遠距離平穩(wěn)傳輸，就需要對影響微波信號傳輸?shù)淖璧K因素進行全面分析，建立有效的微波信號傳輸保障方案，解決阻礙物對廣播電視微波信號的遠距離傳播可能產(chǎn)生的阻礙問題[4]。

首先，基于當前的微波信號傳輸解決方案，需要引入微波信號傳輸保護菲涅爾區(qū)域概念。所謂菲涅耳區(qū)域，指的是無線信號通過信號發(fā)射裝置進行傳輸?shù)淖畲蟾采w面積。一般在廣播電視微波信號由信號發(fā)射裝置發(fā)射出來之后，其信號會以扇形傳播的模式，形成一個橢圓形信號覆蓋區(qū)域，這一區(qū)域被稱為廣播電視微波信號的菲涅爾區(qū)域。如果在廣播電視信號傳輸過程中，菲涅爾區(qū)域被高大的建筑物或山體所阻隔，就會導致這一區(qū)域內(nèi)廣播電視微波信號傳輸能力下降，傳輸信號的能量值減弱，甚至微波信號直接丟失。因此，要保證微波信號能夠穩(wěn)定有效地遠距離傳輸，就必須保證廣播電視微波信號傳輸過程的菲涅耳區(qū)域沒有障礙物阻隔。基于此，可以通過全面拓寬廣播電視微波信號的菲涅耳區(qū)域，來提高廣播電視微波信號的遠距離傳輸能力[5]。

不同的信號發(fā)射端和信號接收端之間存在著一個最大的菲涅耳區(qū)域直徑，這一最大的菲涅耳區(qū)域直徑可以隨著廣播電視信號發(fā)射裝置和接收裝置的變化而產(chǎn)生不同的變化。這樣確定了微波信號的菲涅耳區(qū)域最大直徑之后，就可以在菲涅耳區(qū)域內(nèi)部尋找阻礙信號傳輸?shù)淖璧K物，如高層建筑或高大山體等。在這些高層建筑或高大山體之上設置廣播電視信號接收裝置，從而使整個無線傳輸菲涅耳區(qū)域能夠形成連續(xù)化的區(qū)域分布，從而保障廣播電視微波信號的傳輸能力，如圖1所示。

圖1 菲涅爾區(qū)域的設置

2.2 構(gòu)建同步數(shù)字體系（SDH）多元傳輸架構(gòu)

在構(gòu)建廣播電視工程基礎的微波信號傳輸保障方案時，通過建立同步數(shù)字體系（SDH）多元傳輸架構(gòu)也可以有效地實現(xiàn)廣播電視微波信號的安全、順暢傳播。同步數(shù)字體系是為構(gòu)建不同速率的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)提供不同等級的信息結(jié)構(gòu)而設置的一種數(shù)字體系。

一般廣播電視機構(gòu)可以利用廣播電視信號機房來設置同步數(shù)字體系網(wǎng)元和同步數(shù)字板卡。通過設備的設置，構(gòu)建同步數(shù)字體系多元傳輸模式。這種模式建立之后，可以與單路由體系中的廣播電視網(wǎng)絡信號形成互聯(lián)傳輸環(huán)狀網(wǎng)絡架構(gòu)。

由于同步數(shù)字體系是一種多元傳輸和自動保護功能十分強大的路由系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)可以通過自主授權(quán)來實現(xiàn)對廣播電視傳輸信號和傳輸通路的全面管理和保障。

一般而言，構(gòu)建同步數(shù)字體系多元傳輸架構(gòu)所使用的設備主要有光纜光纖、接續(xù)盒、LC適配器、面板耦合器以及網(wǎng)絡機柜等機器設備。光纜需要用18～20芯的光纜，光纖接續(xù)盒按照地埋的方式進行接續(xù)，耦合器可以使用單模LC雙工耦合器。

通過以上同步數(shù)字體系多元傳輸架構(gòu)設備參數(shù)的選取和設備的全面鋪設，可以實現(xiàn)廣播電視發(fā)射裝置與光纖網(wǎng)絡裝置的互聯(lián)互通，實現(xiàn)多元網(wǎng)絡的一致化管理，從而構(gòu)建了同步數(shù)字體系，進而實現(xiàn)不同廣播電視微波信號的同速率傳播和有效管理。借助于設備互聯(lián)傳輸模式，實現(xiàn)了多元化的廣播電視微波信號多通路傳輸，有效地解決了廣播電視微波信號傳輸中的信號阻礙問題。

2.3 分散全面收集微波信號

廣播電視信號在傳輸中受到各種阻礙物的影響和其他因素的干擾，可能導致廣播電視信號傳輸過程中信號能量弱化，信號傳輸面積縮小，信號傳輸能力不足。為了解決這個問題，可以在廣播電視微波信號傳輸系統(tǒng)中設置信號傳輸均衡器，從而通過減少廣播電視微波信號傳輸時間、提高廣播電視微波信號傳輸通道能量的方式，來分散化地進行信號傳輸。在信號接收端，設置廣播電視微波信號收集器，對廣播電視微波信號進行收集合成，全面加工，最終強化廣播電視信號的接收。

在廣播電視微波信號分散化傳輸和集中接收時，微波信號接收器應當選取垂直方向上的微波信號進行接收，采用交叉極化的方式，完成信號的全面收集。

由于廣播電視微波信號的傳輸是一個一體化、連續(xù)性的傳輸體系，某一個信號傳輸點出現(xiàn)問題，將導致整個廣播電視微波信號傳輸體系產(chǎn)生嚴重的信號弱化，影響整個信號傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定開展，因此要實施分散化的、全面型的廣播電視微波信號收集，盡量采用環(huán)狀微波信號傳輸模式，建立有效的環(huán)狀微波信號網(wǎng)絡架構(gòu)，以應對某個單一傳輸節(jié)點失效時的信號傳輸問題。

完成廣播電視微波傳輸信號分散全面收集之后，還要加強廣播電視微波傳輸信號的實時監(jiān)測，要對接收到的一系列廣播電視微波信號進行全面的分析研究，實時檢查廣播電視微波信號的傳輸速率和傳輸失真狀況。同時還要將廣播電視微波信號傳輸通道的保護，作為一個整體性的方案框架，嵌入到城市的規(guī)劃建設發(fā)展中，確保廣播電視微波信號傳輸能夠有效規(guī)避建筑物的阻擋。

3 對廣播電視工程技術中的微波信號傳輸保障方案的有效性進行評估

以上本文基于廣播電視工程技術的微波信號傳輸模式，設定了廣播電視微波信號的傳輸通道保障方案，通過拓寬微波信號傳輸保護的菲涅爾區(qū)域，構(gòu)建同步數(shù)字體系、多元傳輸結(jié)構(gòu)、分散全面收集微波信號等三個方面，來全面保障廣播電視微波信號傳輸通道和傳輸過程的安全穩(wěn)定性。

下面為驗證這一整套廣播電視微波信號傳輸保障方案的有效性，本文基于創(chuàng)新后的廣播電視微波信號傳輸保障方案與傳統(tǒng)的廣播電視信道保護技術進行實驗對比分析。研究二者之間的PRBS檢測流通性效率。

首先通過將傳統(tǒng)的廣播電視微波信號傳輸通道作為對照組，將新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案作為實驗組，進行實驗測試，測試這兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式的下的比特率。比特率又稱“二進制位速率”，俗稱“碼率”，表示單位時間內(nèi)傳送的比特數(shù)目，用于衡量波流、信息流的傳送速度。這里使用上海精密儀器儀表有限公司的PCM信道測試儀，接入兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式下的電路，進行比特率大小測試，得出兩種模式下的比特率大小進行對比。比特率大的代表廣播電視微波信號傳輸速率大，信號傳輸通道更通暢。

其次，測試兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式下，廣播電視微波傳輸信號的PRBS值。PRBS檢測是利用PRBS技術產(chǎn)生PRBS碼流即偽隨機碼，通過統(tǒng)計PRBS碼流的錯誤比特數(shù)和總的比特數(shù)，計算出信號通道的誤碼率，表征信號的連通性。該數(shù)值越大代表信號的連通性越好，誤碼率越小。本文使用PRBS發(fā)射機接入兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式下的電路進行檢測，得出兩種模式下的PRBS大小進行對比。

本文通過構(gòu)建廣播電視信號傳輸通道電路，設置特定的時間狀態(tài)內(nèi)置信號接口，將不同的信號使用PCM信道測試儀、PRBS發(fā)射機對廣播電視微波電視信號輸入輸出的強度進行對比測試，結(jié)果如表1所示。

表1 廣播電視信道保護技術實驗對比分析

從結(jié)果可知，實驗組新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案，其比特率為2 068 kb·s-1，而對照組傳統(tǒng)的廣播電視微波信號傳輸通道的比特率為1 054 kb·s-1，表明新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案信號傳輸速率大，信號傳輸通道更通暢。

實驗組新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案，其PRBS測試值為45×10-6，而對照組傳統(tǒng)的廣播電視微波信號傳輸通道其PRBS測試值為38×10-6，表明新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案廣播電視微波信號連通性越好，誤碼率越小。

可見，本文提出的新型微波信號傳輸保障模式，將會更好地促進廣播電視工程技術中的微波信號通道保護。

4 結(jié) 語

新時期，廣播電視工程技術中的微波信號保護是一個系統(tǒng)性工程。隨著技術的進步，有更多的新型廣播電視微波信號傳輸通道保障技術不斷加入到微波信號保障體系中來。通過綜合的微波信號傳輸通道保障策略和保障方法，能夠使得廣播電視微波信號傳輸通道的保障能力持續(xù)加強。今后也會有更全面的保障方案得以建立。只有構(gòu)建這種持續(xù)化改進思維，才能不斷促進廣播電視工程技術中的微波信號保護能力越來越強，提高廣播電視工程中的微波信號傳輸穩(wěn)定性、安全性。