數(shù)字電視領(lǐng)域微波傳輸技術(shù)的應(yīng)用

張 斌

（山西廣播電視無線管理中心1125臺(tái)，山西 太原 030000）

0 引 言

數(shù)字電視的功能更多、性能更好，受到了人們的關(guān)注和認(rèn)可。但是人們對(duì)電視的實(shí)際觀看需求在不斷變化，以往只需要為觀眾提供相應(yīng)電視節(jié)目，而現(xiàn)在更加注重感官體驗(yàn)。將微波傳輸技術(shù)應(yīng)用在數(shù)字電視中能提高數(shù)字電視功能，滿足人們的欣賞要求。

1 數(shù)字電視微波傳輸技術(shù)概述

微波傳輸技術(shù)是在微波頻段通過地面視距進(jìn)行信息傳輸?shù)囊环N無線通信技術(shù)，具有傳輸量大、通信穩(wěn)定、建設(shè)投資少、維護(hù)管理便捷等優(yōu)勢。最初的微波傳輸系統(tǒng)主要采用模擬制式，和傳統(tǒng)同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)一樣，是各領(lǐng)域主要的通信傳輸方式。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，尤其是同步數(shù)字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）在通信傳輸領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，一種N×155 Mb/s 的SDH大容量數(shù)字微波系統(tǒng)出現(xiàn)，在以數(shù)字電視為代表的多個(gè)領(lǐng)域中得到重要應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中，還融入了無損切換、高速多狀態(tài)及交叉極化傳輸?shù)淖赃m應(yīng)編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)，進(jìn)一步促進(jìn)了微波傳輸技術(shù)在數(shù)字電視等領(lǐng)域中的應(yīng)用升級(jí)。

數(shù)字電視領(lǐng)域微波技術(shù)中“微波”的波段頻率介于300 MHz～300 GHz，波長為1 m～1 mm，包括了毫米波、厘米波、分米波。基于微波的頻率及波長特點(diǎn)，用于通信的主要設(shè)備是拋物面式天線，該類天線增益和波長的平方成反比關(guān)系，可以制成高增益天線系統(tǒng)，其方向性很強(qiáng)。微波傳輸技術(shù)中微波的通信容量較大，意味著相關(guān)設(shè)備的通頻帶寬很寬，在實(shí)際應(yīng)用中可以分割成多個(gè)載波頻點(diǎn)。另外，基于微波傳輸技術(shù)的中繼通信方式有較好的應(yīng)用價(jià)值，具體表現(xiàn)為在微波線路設(shè)施施工安裝時(shí)，會(huì)設(shè)置多個(gè)中繼站，進(jìn)而以接力的方式傳輸信息。

數(shù)字電視微波傳輸技術(shù)的主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

（1）穩(wěn)定性高。針對(duì)數(shù)字電視而言，出現(xiàn)雜波很正常，但是在連續(xù)出現(xiàn)后就會(huì)影響正常使用。而微波傳輸技術(shù)的最大特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信號(hào)的科學(xué)升級(jí)，并且利用電平來表示。因此，在對(duì)微波傳輸技術(shù)雜波處理上，只需要保證雜波波動(dòng)幅度不會(huì)高于某一電平即可。而且還能夠利用數(shù)字信號(hào)重生的方法及時(shí)清理雜波，即使在具體傳輸中出現(xiàn)雜波，也不會(huì)出現(xiàn)過多的問題[1]。此外，在處理模擬信號(hào)上，因?yàn)槊恳淮味寄軌蛞肴码s波，所以為了保證雜波處于完善的情況下，通常會(huì)利用不同的設(shè)備來對(duì)其進(jìn)行處理。在傳輸中并不會(huì)出現(xiàn)更多噪聲，基礎(chǔ)的信噪比不會(huì)發(fā)生過多改變。

（2）系統(tǒng)開發(fā)建造周期短，成本低。由于微波傳輸系統(tǒng)構(gòu)造簡單，同時(shí)使用大量固態(tài)化、集成化的設(shè)施，各類設(shè)備設(shè)施的占地面積小，可以很大程度上縮短建造安裝周期，同時(shí)也給后期維護(hù)管理帶來了極大便利。

2 數(shù)字電視微波傳輸設(shè)備結(jié)構(gòu)及功能

2.1 數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備

數(shù)字微波發(fā)信設(shè)備屬于數(shù)字電視微波傳輸設(shè)備中最為常見的設(shè)備，往往能夠?qū)?shù)字信號(hào)明確處理，形成相應(yīng)載波，然后在保證微波信號(hào)穩(wěn)定的情況下傳輸[2]。因?yàn)槲⒉ㄕ靖鞑幌嗤?，所以?dǎo)致發(fā)信設(shè)備的類型也各不相同，在數(shù)字電視領(lǐng)域中，微波發(fā)射技術(shù)涉及到的發(fā)信設(shè)備可以分為直接調(diào)制式和中頻調(diào)制式發(fā)信機(jī)，分別適用于中小容量及中大容量的數(shù)字微波設(shè)備。

2.2 數(shù)字微波收信設(shè)備

在數(shù)字電視微波系統(tǒng)中，收信系統(tǒng)由解調(diào)設(shè)備和收信機(jī)構(gòu)成，比較常用的為外差式收信方案，該方案主要由射頻系統(tǒng)、中頻系統(tǒng)、解調(diào)系統(tǒng)組成。當(dāng)微波信號(hào)被天線接收，經(jīng)過饋線、微波濾波器及微波放大器進(jìn)行混頻處理，轉(zhuǎn)為中頻信號(hào)，再通過中頻放大器進(jìn)行放大處理，經(jīng)濾波后傳輸?shù)浇庹{(diào)系統(tǒng)進(jìn)行解碼。

3 微波傳輸技術(shù)在數(shù)字電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用

3.1 無線攝像機(jī)信號(hào)傳輸

對(duì)于部分廣播電視節(jié)目來說，滿足觀眾的視覺和聽覺需求極為重要。通常情況下，廣播電視節(jié)目是利用無線攝影機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)拍攝錄制，然后通過數(shù)字調(diào)制和數(shù)字壓縮后形成數(shù)字電視信號(hào)，在數(shù)字電視接收后進(jìn)行解碼處理向觀眾播放清晰、高效的電視節(jié)目。例如，在2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)的轉(zhuǎn)播和直播過程中，利用無線攝影機(jī)信號(hào)傳輸技術(shù)，可以優(yōu)化數(shù)字電視信號(hào)傳輸模式，同時(shí)通過無線攝影機(jī)和有線攝影機(jī)的有序推進(jìn)，結(jié)合電視節(jié)目的直播需求，利用信號(hào)傳輸技術(shù)設(shè)置相應(yīng)的視頻矩陣，可以更好地更換和采集現(xiàn)場畫面[3]。

在無線攝影機(jī)信號(hào)傳輸技術(shù)應(yīng)用過程中，為保證無線攝影設(shè)備能夠更好地在復(fù)雜的環(huán)境中采集畫面和提高信號(hào)傳輸質(zhì)量，需在節(jié)目錄制完成后，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析。在信號(hào)分析過程中可以利用20 MHz帶寬來提高數(shù)字編碼效率。

3.2 ATPC及大功率放大器技術(shù)的應(yīng)用

微波傳輸技術(shù)在數(shù)字電視領(lǐng)域中的應(yīng)用，可以根據(jù)應(yīng)用要求，構(gòu)建相應(yīng)的微波信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以此來保證數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)體系的完整性，并充分發(fā)揮出數(shù)字電視信號(hào)傳播的效能和優(yōu)勢。大功率放大器技術(shù)的應(yīng)用可以提高數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，同時(shí)也能夠解決網(wǎng)絡(luò)線性系數(shù)惡化的問題。例如，利用放大器技術(shù)制定信號(hào)輸出回退方案、前饋方案等，能夠有效提高數(shù)字電視傳輸效率和質(zhì)量，同時(shí)避免影響因素帶來的負(fù)面作用。在數(shù)字電視傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機(jī)中應(yīng)用ATPC技術(shù)，能夠進(jìn)一步發(fā)揮出放大器技術(shù)的效果，同時(shí)也能夠?yàn)榉糯笃骷夹g(shù)的應(yīng)用提供幫助。

3.3 改進(jìn)和優(yōu)化傳輸網(wǎng)絡(luò)

微波傳輸技術(shù)在數(shù)字電視信號(hào)傳輸中的應(yīng)用可以進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)。由于數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的星型網(wǎng)絡(luò)和樹型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行構(gòu)建的，因此可以利用微波傳輸技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行更新和優(yōu)化，以此來提高數(shù)字電視信號(hào)傳輸效率和傳輸質(zhì)量。此外，微波傳輸技術(shù)也能夠進(jìn)一步拓展數(shù)字信號(hào)傳輸容量，對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)具有改進(jìn)和優(yōu)化的作用。在數(shù)字電視信號(hào)傳輸過程中，利用信號(hào)傳輸系統(tǒng)能夠提高信號(hào)傳輸效率和質(zhì)量，同時(shí)通過配置相應(yīng)的電器設(shè)備，可以進(jìn)一步提高信號(hào)傳輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率。例如，在信號(hào)傳輸系統(tǒng)中配置跳線端口，可以提高信號(hào)傳輸系統(tǒng)應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)入侵的能力[4]。

3.4 利用微波傳輸技術(shù)監(jiān)控?cái)?shù)字電視傳輸信號(hào)

封閉性是數(shù)字電視信號(hào)傳輸系統(tǒng)的一大特點(diǎn)，在傳輸系統(tǒng)中應(yīng)用微波傳輸技術(shù)對(duì)信號(hào)傳輸過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以幫助管理人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，以此來保證數(shù)字電視傳輸質(zhì)量，避免出現(xiàn)播出事故等情況。利用微波傳輸技術(shù)可以對(duì)信號(hào)傳輸系統(tǒng)中的聲光熱和信號(hào)運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將收集的數(shù)字進(jìn)行存儲(chǔ)，以便于管理人員的調(diào)取。微波傳輸技術(shù)的應(yīng)用，不僅確保了數(shù)字電視信號(hào)傳輸中質(zhì)量低的問題，而且也有利于幫助管理人員監(jiān)管信息犯罪等問題，從而進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)字網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為數(shù)字電視領(lǐng)域的健康發(fā)展提供有利保障。此外，針對(duì)微波傳輸技術(shù)對(duì)數(shù)字信號(hào)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)管，有利于推動(dòng)和引導(dǎo)管理人員精準(zhǔn)地判斷和識(shí)別有害信息，同時(shí)對(duì)違法人員進(jìn)行嚴(yán)厲的懲處，從而為數(shù)字電視領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造良好、有序的環(huán)境[5]。

4 電視領(lǐng)域數(shù)字微波技術(shù)未來發(fā)展前景

微波傳輸技術(shù)不僅打破了傳統(tǒng)電視領(lǐng)域傳輸技術(shù)的范疇，而且在網(wǎng)絡(luò)寬帶方面也有著良好的發(fā)展前景。未來電視領(lǐng)域微波傳輸技術(shù)將會(huì)向著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

（1）更大容量、更快速。未來數(shù)字微波傳輸技術(shù)將會(huì)以正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步提高微波傳輸技術(shù)的速度和容量?；贠FDM的微波傳輸技術(shù)能夠形成更完善、更全面的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展環(huán)境，而這也意味著，未來將會(huì)體驗(yàn)到速度更快的物聯(lián)網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)[6-8]。

（2）高頻段。從無線傳輸領(lǐng)域的頻段概念上來看，微波傳輸技術(shù)僅使用了電磁波頻段的一部分，正是這一部分的應(yīng)用，為數(shù)據(jù)的傳輸和技術(shù)的發(fā)展提供了便利。尤其是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，微波傳輸技術(shù)將會(huì)向更高頻段方向發(fā)展，并打破傳統(tǒng)頻段對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的遲滯性。另外，我國5G技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟，各個(gè)微波傳輸設(shè)備制造商已經(jīng)調(diào)整發(fā)展方向，向著更高傳輸速度邁進(jìn)。

（3）微型化、集成化。微波傳輸設(shè)備相比于傳統(tǒng)傳輸設(shè)備而言，在體積方面已經(jīng)有了極大的縮減，但隨著我國生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，輕型化、小型化設(shè)備更能滿足大部分對(duì)便攜性的要求，這也使得微波傳輸設(shè)備必將會(huì)朝著微型化方向發(fā)展。屆時(shí)微波傳輸設(shè)備也將會(huì)開發(fā)出微型集成電路以及數(shù)字集成電路，以滿足微波傳輸設(shè)備體積小、重量輕、功率大、功耗低的要求。

（4）智能化、低成本。相比于光纖傳輸技術(shù)，微波傳輸技術(shù)已經(jīng)在安裝維護(hù)成本低方面有了一定成效，但這種優(yōu)勢還無法支撐微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的主流趨勢，微波傳輸技術(shù)作為紐帶也必將向著智能化方向不斷發(fā)展。由此可見，未來微波傳輸技術(shù)必將擁有更加廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。