多路微波老舊設備系統(tǒng)化改造思路

馬興軍，張樹春，羅曉梅

（寧夏廣播電視臺，銀川 750001）

多路微波老舊設備系統(tǒng)化改造思路

馬興軍，張樹春，羅曉梅

（寧夏廣播電視臺，銀川 750001）

羅山MMDS8+1系統(tǒng)由羅山轉播臺組織本臺技術人員自主設計，自主安裝，自主調(diào)試完成，自使用以來系統(tǒng)性能穩(wěn)定、操作簡便，主備機的倒機時間也由改造前3～5分鐘縮短到改造后的2秒，本文詳細闡述了改造后MMDS系統(tǒng)設備的工作原理。

多路微波；定向耦合器；同軸檢波器；控制器

1 MMDS概述

MMDS（多路微波分配系統(tǒng)）技術是一種無線通信技術，它最顯著的特點就是各個降頻器本振點可以不同，由用戶自選頻點，即多點本振。各降頻器變頻后的信號，分別落在電視標準頻道及增補的的各個頻段上。MMDS主站單個頻點的發(fā)射功率一般為10～50W，覆蓋半徑30～100km，可同時傳輸多套電視節(jié)目。比起一般的有線電視需要架設電纜來，較為方便和經(jīng)濟，因此，2000年前后寧夏將其作為無線覆蓋和“村村通”的一種主要方式進行過集中推廣。

MMDS調(diào)制器將模擬電視信號采用同模擬電視發(fā)射機同樣的中頻調(diào)制方式，調(diào)制到8M帶寬的傳輸通道中，通過發(fā)射機上變頻到2.5～2.6GHz的微波波段后用全向天線發(fā)射，用戶使用較小尺寸天線將接收到的微波信號直接下變頻到電視機的標準頻道。前端信源數(shù)字化后，若采用H.264的壓縮技術，一個8M帶寬的傳輸通道可容納8～12套DVD級電視節(jié)目，用戶只需在接收端加解碼器。若在前端加上加擾系統(tǒng)，便能同有線電視一樣實現(xiàn)可尋址收費系統(tǒng)及計算機用戶管理系統(tǒng)。

2 羅山臺模擬MMDS系統(tǒng)的技術現(xiàn)狀

如圖1所示，羅山臺現(xiàn)有8套模擬MMDS發(fā)射設備，分別播出CCTV1/2/7/12/13/14以及寧夏公共和吳忠公共，每套設備均由一臺調(diào)制器及一臺發(fā)射機構成。調(diào)制器將輸入的兩路信源手動切換，切換后的圖像和伴音信號分別進入圖像調(diào)制器和伴音調(diào)制器進行中頻調(diào)制（37MHz），調(diào)制后的圖像信號再經(jīng)殘留邊帶濾波器、校正電路到中頻雙工器與伴音調(diào)制器信號合成，合成信號經(jīng)互調(diào)校正電路后上變頻到設定頻道，利用內(nèi)置寬帶放大器放大到規(guī)定電平去推動對應的MMDS發(fā)射機工作。發(fā)射機將輸入信號上變頻到射頻頻點，放大到額定功率（50W）后送功率合成器進行功率合成。為方便設備更換，羅山臺模擬MMDS系統(tǒng)采用寬帶調(diào)制器和寬帶發(fā)射機，但每次的設備更換時間少則3～5分鐘，多則10分鐘以上。為確保安全播出，降低停播時間，針對羅山臺8套模擬MMDS系統(tǒng)設計并建設一個操作簡便，功能完善的倒備系統(tǒng)就顯得十分必要和緊迫。

3 模擬MMDS8+1系統(tǒng)改造思路

本次模擬MMDS8+1控制系統(tǒng)的改造目標為：完成模擬MMDS 8+1系統(tǒng)建設，當主用設備故障時可手動快速切換至備用設備；完成對8路模擬MMDS發(fā)射機輸出功率監(jiān)測，當無輸出功率或輸出功率低于某設定值時自動告警；完成對8路模擬MMDS視音頻信號在發(fā)射末端和接收端的監(jiān)測，無視音頻時自動告警。

圖1 羅山臺模擬MMDS系統(tǒng)圖

（1）備用調(diào)制器8路輸入信源的切換思路及變頻思路。由于備用發(fā)射機為寬帶發(fā)射機，8套節(jié)目中任何一路射頻信號送入發(fā)射機，都能夠完成功率放大。若備用調(diào)制器選用一臺帶數(shù)字調(diào)諧的調(diào)制器，則需要增加一臺8通道的信源切換器，一臺頻率變換器，從經(jīng)濟角度考慮，信源切換器、頻率變換器及帶數(shù)字調(diào)諧的調(diào)制器，定制和購買費用最少2.5萬元。若備用調(diào)制器選用固定頻道調(diào)制器，八路信源可以直接接入調(diào)制器，頻道在調(diào)制器購買時定制，調(diào)制器輸出通過八路合成器合成后送給發(fā)射機，訂購調(diào)制器、線纜、合成器的費用0.7萬元。綜合分析前后兩種方案的技術難度及費用比較，決定選擇使用固定頻率調(diào)制器作為備用調(diào)制器。

（2）8臺主用、8臺備用調(diào)制器及一臺備用發(fā)射機的控制思路。主備發(fā)射機若帶載切換，將對同軸切換開關和發(fā)射機造成直接損壞，封閉發(fā)射機功率輸出是切換的先決條件。由于現(xiàn)有和新購調(diào)制器、發(fā)射機都沒有控制協(xié)議，需要對其電源進行控制以實現(xiàn)倒機功能。假如模擬MMDS8+1系統(tǒng)的某一路需要進行故障或測試切換，需先將主用調(diào)制器關機，該路發(fā)射機無激勵信號輸入，輸出功率為0時相應同軸切換開關動作，完成主備發(fā)射機切換；之后備用調(diào)制器開機，備用發(fā)射機正常功率輸出，節(jié)目恢復播出。鑒于8臺主用、8臺備用調(diào)制器的工作電流不到0.5A，遠低于發(fā)射機的工作電流，對其電源的控制方案穩(wěn)定可行，備用發(fā)射機只在主用設備故障或測試時使用，不需要全天候工作，對其電源也進行必要控制。

（3）發(fā)射機輸出功率的監(jiān)測思路。由于發(fā)射機沒有通信端口，無法直接讀取發(fā)射機末機輸出功率，只能在發(fā)射機后加定向耦合器和同軸檢波器。若加在切換開關之前，隨著主備用發(fā)射機切換，通道輸出就由備用發(fā)射機替代，此時耦合功率代表發(fā)射機功率，不代表傳輸通道或單個頻點的監(jiān)測功率。若加在切換開關之后功率合成器之前，主備用發(fā)射機切換不影響對傳輸通道或單個頻點的功率監(jiān)測。

圖2 羅山臺模擬MMDS8+1系統(tǒng)圖

（4）發(fā)射末端和接收端視音頻信號的監(jiān)測思路。8路功率合成器至天線的饋線輸出口，設置40dB定向耦合器，耦合器輸出經(jīng)下變頻器送8路解調(diào)器，解出8路模擬的視頻、音頻信號，與同軸檢波器輸出的8路模擬功率信號（總計24路）一同送入24路模擬音頻報警器。通過模擬音頻報警器設置每套節(jié)目的音頻、視頻及功率報警門限及其他參數(shù)。發(fā)射天線發(fā)出的射頻信號經(jīng)接收天線接收，再送入另外一臺8路解調(diào)器，解出8套模擬的視頻音頻信號送九畫面監(jiān)視器，監(jiān)視用的計算機可在圖像丟失或黑場時報警。

4 模擬MMDS8+1系統(tǒng)控制器操作方法

根據(jù)改造前的羅山臺模擬MMDS系統(tǒng)圖（圖1），結合改造思路和建設目標，形成改造后的羅山臺模擬MMDS8+1系統(tǒng)圖（圖2）?？刂破魇悄MMMDS8+1系統(tǒng)的操作核心。

圖3 模擬MMDS8+1系統(tǒng)控制器前后面板

模擬MMDS8+1系統(tǒng)控制器基于FPGA設計的硬件控制方式，全過程化控制，同步狀態(tài)實時監(jiān)測，保證發(fā)射機操作準確無誤?？蓪崿F(xiàn)主備發(fā)射機一鍵倒換，主備發(fā)射機開關機控制，異態(tài)檢測，N+1互鎖控制。配遙控顯示面板，與主機面板并行控制。

如圖3所示，前面板從左到右18個按鍵，分兩組，分別對應8＋1主備發(fā)射機的一鍵倒換功能和開關機功能。K1～K8按鍵實現(xiàn)本機倒備機和備機倒主機操作，K9按鍵實現(xiàn)備機倒主機的操作，K10～K17按鍵實現(xiàn)主機開關機操作，K18按鍵實現(xiàn)備機開關機操作，RESET復位按鍵實現(xiàn)全部主備機關機和所有同軸倒換到主機位置操作。后面板有17個DB9接口和2個DB25接口，DB25接口L1，L2為本機與遙控面板連接口，DB9接口C1～C8為8主、8備調(diào)制器電源控制繼電器與控制器連接口，8路對應的主備路都接著一個DB9接口；C9為備用發(fā)射機電源控制繼電器與控制器連接口；S1～S8為8個同軸切換開關與控制器連接口。

（1）按鍵顏色狀態(tài)說明。①某一同軸切換開關處于主機位置時，對應的K1～K8按鍵亮。②同軸切換開關1～8中任意一個處于備機位置時，K9按鍵亮；任一時刻只允許一個同軸切換開關在備機位置，若兩個以上的同軸切換開關在備機位，K9按鍵閃爍，面板所有K1～K9失效且對應位置的開關機按鍵失效。③主機開機K10～K17亮；備機開機，K18亮。④同軸切換開關發(fā)生主備機同時到位的檢測錯誤時，對應K1～K8按鍵閃爍；兩個以上的同軸切換開關同時在備機位置時K9按鍵閃爍。⑤K10～K17按鍵閃爍，接假負載的備機等待選擇某一頻率的調(diào)制器開機。

（2）操作說明。①當主機開機時，按下K10～K17對應按鍵保持1秒，對應主機開機；當主機關機時，按下K10～K17對應按鍵保持1秒，對應主機關機。②所有同軸切換開關處于主機位置，當備機關機時，按下K18按鍵保持1秒，K10～K17按鍵閃爍，此時若按K10～K17對應按鍵，對應位置的備調(diào)制器和備發(fā)射機同時開機，若按K18則不執(zhí)行任何動作，K10～K17按鍵不再閃爍；當備機開機時，按下K18按鍵保持1秒，所有備調(diào)制器和備發(fā)射機同時關機。③某一同軸切換開關處于備機位置，當備機關機時，按下K18按鍵保持1秒，對應位置的備調(diào)制器和備發(fā)射機同時開機；當備機開機時，按下K18按鍵保持1秒，所有備調(diào)制器和備發(fā)射機同時關機。④當同軸切換開關處于主機位置時，按下K1～K8對應按鍵保持1秒，控制器按順序執(zhí)行關主備機、倒同軸切換開關到備機位置，開備機的操作。⑤當某一同軸切換開關處于備機位置時，按下K9按鍵保持1秒或按下K1～K8對應按鍵（對應按鍵燈滅，指示此同軸在備機位置）保持1秒，控制器按順序執(zhí)行關主備機、倒同軸切換開關到主機位置，開主機的操作。

（3）異態(tài)封鎖。①由于是8＋1模式，因此每次只能有一個同軸切換開關可倒換到備機位置。當多于兩個同軸切換開關在備機位置時，K9閃爍，相關按鍵失效。②當檢測到某一個同軸開關既在主機位置又在備機位置時，對應的K1～K8閃爍，相關按鍵失效。③所有倒機操作嚴格按順序執(zhí)行。每步執(zhí)行過程必須滿足操作條件，若條件不滿足，程序會在下一步操作前中止。④出現(xiàn)所有的異態(tài)，可通過人工直接操作發(fā)射機和同軸切換開關使其狀態(tài)恢復正常，或按RESET按鈕強行復位。復位時全部主備機關機以及所有同軸開關倒換到主機位置。

MMDS Old Equipment System Reforming Ideas

Ma Xingjun, Zhang shuchun, Luo Xiaomei
(Ningxia Radio and TV Station, Yinchuan, 750001)

The design, installation and commissioning of the Luoshan MMDS8+1 system was finished bytechnicians of the Luoshan Radio and TV Signal Relay Station autonomously. The system has feature of simple- operating and stable function since putting into operation. The fail-over time was shorten to 2 seconds from5minutes. This article is to introduce the operating principle of the MMDS system.

MMDS; Directional coupler; Coaxial detector; Controlle

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.10.007

TN927

B

1672-7274（2014）10-0022-04