廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備的技術(shù)要點(diǎn)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(shí)代的發(fā)展，中國(guó)電視普及率已經(jīng)越來(lái)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(guò)這3個(gè)重要傳輸方法，千家萬(wàn)戶也能收到好看的電視節(jié)目。

當(dāng)然，這3個(gè)傳輸方法也是在不斷改革進(jìn)步的，近幾年，SDH數(shù)字微波接力系統(tǒng)問(wèn)世，為了提高頻譜效率，傳輸信號(hào)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(shí)。

所謂的SDH系統(tǒng)是指Synchronous Digital Hierarchy，是一種在近幾年以來(lái)由美國(guó)的貝爾通信技研究所提出來(lái)的同步光網(wǎng)絡(luò)，這種同步數(shù)字系列光端機(jī)容量很大，通常能達(dá)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(hào)，有效避免了逐級(jí)分復(fù)接過(guò)程，通過(guò)這一系統(tǒng)，使得整個(gè)廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備都得到了大大的簡(jiǎn)化，而且SDH系統(tǒng)中還安排了大量的開(kāi)銷(xiāo)字節(jié)，使得網(wǎng)絡(luò)的操作﹑管理﹑維護(hù)的配置能力能夠大大加強(qiáng)。

在數(shù)字微波系統(tǒng)的運(yùn)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(duì)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(jī)及天饋系統(tǒng)人手，介紹其功能和作用。

1 微波發(fā)射機(jī)方框圖及功能分析

發(fā)射機(jī)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(dòng)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(guò)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(jìn)制數(shù)字序列轉(zhuǎn)變?yōu)檫m當(dāng)?shù)闹蓄l或者射頻信號(hào)，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意調(diào)制器信息的接收，防止出現(xiàn)斷號(hào)。

除了信號(hào)的轉(zhuǎn)變以外，還有數(shù)字信號(hào)的有效處理﹑頻譜成型﹑信號(hào)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(xiàng)技術(shù)能夠?qū)⑷哂嗟谋忍亓坎暹M(jìn)多狀態(tài)的一些傳輸信號(hào)的空座中，尤其是那些距離最近的符號(hào)點(diǎn)，才能取得更好的功率，而頻譜的利用率也會(huì)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(hào)進(jìn)行放大，不但有利于信號(hào)的再處理，也方便對(duì)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(hào)，與已經(jīng)調(diào)制并且放大后的中頻信號(hào)進(jìn)行有效混頻以后，在最短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生所要發(fā)射的微波信號(hào)。

對(duì)于本地振蕩的因素，除了要達(dá)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(duì)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(huì)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(hào)放大到所需要的信號(hào)量，在傳輸過(guò)程中，經(jīng)常由于空氣中細(xì)微的電磁波的影響，使得輸出的微弱信號(hào)丟失，通過(guò)功率放大器，可以信號(hào)放大，以免在傳輸過(guò)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?yàn)镾DH系統(tǒng)通常都采用高狀態(tài)調(diào)制方式，對(duì)放大器的線性要求非常高，所以通常都會(huì)采取預(yù)失真來(lái)應(yīng)對(duì)放大器的殘余非線性信號(hào)進(jìn)行輸出后的補(bǔ)償。在正常傳輸條件下，還能夠采用自動(dòng)發(fā)信功率控制（ATPC）技術(shù)來(lái)有效降低輸出功率，使得輸出效率更好更節(jié)省。

1.5 自動(dòng)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(gè)重要的實(shí)用措施，自動(dòng)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(jī)工作時(shí)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(shí)間內(nèi)，發(fā)射機(jī)的工作功率工作于Pnom，只有當(dāng)遠(yuǎn)端接收機(jī)檢測(cè)到不利衰落條件時(shí)，才會(huì)將功率調(diào)整到最大功率。

2 微波收信機(jī)

1）在廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備中，微波接收機(jī)完成的任務(wù)是將天線接收來(lái)的微弱的微波信號(hào)經(jīng)過(guò)分波道濾波器后選出本波道信號(hào)，進(jìn)入低噪音放大器進(jìn)行射頻前置的放大，用混頻器將從天線通過(guò)分路濾波器組件來(lái)的射頻信號(hào)與本振信號(hào)進(jìn)行差頻變換為中頻信號(hào)，用可以變化的增益放大器進(jìn)行中頻信號(hào)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(dòng)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(lái)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(bǔ)償由多徑衰落產(chǎn)生信號(hào)失真和減少中斷時(shí)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(jī)中頻級(jí)進(jìn)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(shí)域工作，直接減少由于傳遞函數(shù)不理想而產(chǎn)生的符號(hào)間干擾，常稱為時(shí)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?yàn)轭l譜嚴(yán)重失真會(huì)造成脈沖波形大量失真，從而產(chǎn)生碼間干擾會(huì)產(chǎn)生載波相位誤差和定時(shí)的相位抖動(dòng)。分集接收是對(duì)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(shí)使用兩個(gè)或者多個(gè)不同視頻發(fā)射同種信號(hào)，通常這種情況會(huì)出現(xiàn)在兩個(gè)頻率上同時(shí)發(fā)生瞬斷的低概率的情況下，當(dāng)信號(hào)機(jī)在接收端選出傳輸質(zhì)量比較好的信號(hào)，而能接收的頻率分集對(duì)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(gè)或多個(gè)垂直間隔某段距離的接收天線，使各個(gè)信號(hào)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(shí)天線之間的距離要求要足夠大，以便各個(gè)信號(hào)之間不會(huì)相互產(chǎn)生影響，也不會(huì)由于多徑衰弱使得信號(hào)丟失。接收到的天線電波是通過(guò)不同的路徑進(jìn)行傳輸?shù)?，它們不可能同時(shí)受到衰落的影響，空間分集對(duì)接收功率降低和信號(hào)失真都有相當(dāng)大的改善。

近幾年以來(lái)，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(hào)調(diào)制調(diào)解技術(shù)已經(jīng)相繼出現(xiàn)，同時(shí)像自適應(yīng)交叉極化干擾抵消（XPIC）技術(shù)﹑前向糾錯(cuò)技術(shù)﹑專(zhuān)用大規(guī)模集成電路（ASIC）設(shè)計(jì)仿真技術(shù)這些高新技術(shù)也都越來(lái)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(duì)廣播電視微波數(shù)字化設(shè)備的使用情況來(lái)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(lái)的數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定，所以通過(guò)這個(gè)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(lái)只能傳送一個(gè)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(gè)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(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)效益

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