數(shù)字微波在中波廣播發(fā)射臺站的應(yīng)用

王晉杰

(山西省廣播電視局中波臺管理中心，山西 沁縣046400)

0 引言

近年來，由于數(shù)字微波傳輸設(shè)備自身的優(yōu)越性，其做為信號源在廣播系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越多。為了滿足臺站對廣播節(jié)目安全播出的要求，由廠家和臺站技術(shù)骨干共同完成了NEC IPASLINK 200(1+0)8 GHz數(shù)字微波安裝工程。目前，該設(shè)備主要做為中央、省、市三套人民廣播發(fā)射機的信號源。數(shù)字微波設(shè)備的安裝可為以沁縣為中心，覆蓋面積約4000 km2、約80萬人口更好地服務(wù),滿足廣大人民群眾的文化生活需要。

1 數(shù)字微波系統(tǒng)的工作模式

1.1 數(shù)字微波系統(tǒng)的頻率配置

圖1 數(shù)字微波頻率配置(二頻制)

1.2 數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)及構(gòu)成

微波傳輸線路的組成形式可以是一條主干線，中間有若干分支，也可以是一個樞紐站向若干方向分支。但不論是哪種形式它都是由終端和中繼站構(gòu)成。終端站是將電臺、電視臺送來的廣播、電視信號和數(shù)據(jù)信息調(diào)制到微波頻率上發(fā)射出去。另一方面，將收到的微波信號解調(diào)出廣播、電視信號和數(shù)據(jù)信息送往電臺、電視臺。中繼站的任務(wù)是完成微波信號的轉(zhuǎn)發(fā)和分路。

1.3 數(shù)字微波系統(tǒng)的設(shè)備組成及作用

一般數(shù)字微波系統(tǒng)主要由節(jié)目編解碼器、復(fù)用器、調(diào)制解調(diào)器、微波收發(fā)信機、天饋系統(tǒng)以及電源設(shè)備組成。數(shù)字微波系統(tǒng)的一個鏈路包括兩個端站，每一個端站包括一個室內(nèi)單元(IDU)、一個室外單元(ODU)、一面微波天線和若干音頻編解碼器。通常，室內(nèi)單元被安裝在機架里，室外單元和天線裝在鐵塔或屋頂上。室內(nèi)單元和室外單元之間通過一根同軸電纜相連，天線可以直接和室外單元相連。如圖2所示。

圖2 數(shù)字微波系統(tǒng)設(shè)備方框圖

1) 節(jié)目編解碼器就是信源編解碼，即通過對信源數(shù)據(jù)率的壓縮，力求用最少的數(shù)碼傳遞最大的信息量的過程，或逆過程。該設(shè)備采用ACS1260E1音頻解碼器。它可以接收標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2壓縮編碼的TS流音頻信號，具有E1輸入和環(huán)路輸出功能。

2) 節(jié)目復(fù)用器就是將多路編碼器或其它網(wǎng)絡(luò)傳輸來的廣播電視節(jié)目傳輸碼流合為一路多節(jié)目傳輸碼流(MPTS)。該功能由IDU實現(xiàn)。

3) 網(wǎng)絡(luò)適配器就是把多節(jié)目傳輸碼流轉(zhuǎn)換為適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備，或者是逆過程。該功能由IDU實現(xiàn)，采用了2 Mbit/s(E1)接口。

4) 微波復(fù)用設(shè)備是指將各種速率的PDH信號和IP信號復(fù)用到STM-1過程，或逆過程。該功能由IDU實現(xiàn)。

5) 調(diào)制/解調(diào)是把比特率為R的二進制數(shù)字序列變換為適當(dāng)?shù)闹蓄l或射頻信號的所有處理過程，或者逆過程。其中包括信道編碼和采用四相移相鍵控調(diào)制(QPSK)或正交幅度調(diào)制(QAM)產(chǎn)生一路140 MHz的中頻信號。信道編碼是按照一定的規(guī)則，在信源編碼后的數(shù)據(jù)流中，人為加進冗余，即補充差錯保護。該功能由IDU實現(xiàn)，采用了128QAM調(diào)制。

6) 收發(fā)信單元是將已調(diào)中頻信號與本振信號進行變頻，變換成微波信號，經(jīng)濾波器濾除無用信號，送入功率放大器輸入端，經(jīng)饋線由天線發(fā)送出去的過程，或逆過程。該功能由ODU實現(xiàn)。

在國立北平圖書館的編纂群體中，有一批出生于1900年代前后、入館及任職編纂時年齡在18至35歲之間的青年編纂（見表4），他們是從事文獻整理、編輯與出版事務(wù)的主力軍。同時，他們憑借圖書館豐富的藏書和自身文獻整理的業(yè)務(wù)經(jīng)驗，逐漸成長為某一知識領(lǐng)域的專家、學(xué)者。正如曾是青年編纂群體一員的謝國楨所說：“余與向兄服務(wù)于北平圖書館時，是時同館供職者有趙萬里、賀昌群、劉節(jié)、王重民諸君，朝夕相處，頗不寂寞。同以編纂之名義，而各治其學(xué)之所長，在當(dāng)時或以為曠職，孰意其后一二十年之皆有所成就，殆所謂百年樹人者歟?！保?］

7) 微波的電源和蓄電池分別采用了脈沖寬度調(diào)制型PWM高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源和固定型閥控密封式鉛酸蓄電池。

2 數(shù)字微波系統(tǒng)的方案設(shè)計

2.1 方案概況

本方案的設(shè)計規(guī)劃：在借用原有模擬微波傳輸路由規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從老頂山發(fā)射臺發(fā)射三套微波數(shù)字廣播節(jié)目經(jīng)中繼站轉(zhuǎn)發(fā)至沁縣中波臺接收站，做為備用信號源。本方案設(shè)計前，經(jīng)現(xiàn)場測試，原有的傳輸路由是可行的。最終經(jīng)綜合考慮傳輸節(jié)目的套數(shù)、傳輸信號質(zhì)量及性價比等因素，將建設(shè)2跳微波設(shè)備：沁縣中波臺(端站)-合尖(中繼站)、合尖(中繼站)-老頂山發(fā)射臺(端站)，2跳電路采用L8G 1+0數(shù)字微波設(shè)備，系統(tǒng)調(diào)制采用128正交幅度調(diào)制(QAM)，波道帶寬為28 MHz。

2.2 頻率分配

本系統(tǒng)微波電路頻率規(guī)劃在不干擾的前提下按照L8GHz中的頻點規(guī)劃。2跳微波充分考慮了系統(tǒng)的頻率和極化安排，盡可能降低系統(tǒng)內(nèi)前后干擾、分支干擾、越站干擾、隔波道干擾等各種干擾，兼顧今后擴容的頻率需求的情況下，采用L8G頻率CH8波道，收發(fā)信頻率分別為7955.25 MHz、8266.57 MHz。2跳微波鏈路天線都采用垂直極化方向。

2.3 微波鏈路性能設(shè)計分析

根據(jù)GPS定位各站點的坐標(biāo)、海拔及原有各站點的天線掛高信息，通過微波鏈路仿真軟件計算的鏈路性能和斷面分析圖，得出的各跳數(shù)據(jù)滿足傳輸要求，斷面視通，路徑余隙滿足設(shè)計要求，以及得出各跳微波設(shè)備的參數(shù)。如表1所示。

表1 微波鏈路性能匯總表

2.4 設(shè)備配置及規(guī)劃

本系統(tǒng)整套微波設(shè)備分別架設(shè)于3個不同地方，即老頂山發(fā)射臺、合尖中繼站、沁縣中波臺。每個地方設(shè)備分為室內(nèi)單元(IDU)、室外單元(ODU)、微波天線、電源等。具體配置及規(guī)劃情況見表2所示[1]。

表2 設(shè)備配置及規(guī)劃表

3 數(shù)字微波的安裝與調(diào)試

3.1 設(shè)備的安裝

在對微波設(shè)備及天線安裝前要對設(shè)備進行核對、確認(rèn)，對開箱后的設(shè)備做外觀檢查，并準(zhǔn)備好必要的施工工具和儀表。

3.1.1 天線和室外單元(ODU)的安裝

在安裝天線時，要穿戴安全繩和安全帽，對現(xiàn)場環(huán)境進行清理，以防止高空墜物。按照設(shè)計方案確認(rèn)天線的極化方式。ODU安裝時需要托架和軟波導(dǎo)，安裝在天線的旁邊。在安裝天線的過程中，須按照設(shè)計圖紙的方位安裝，同時注意天線的極化方式。在天線完成安裝后，需要用斜拉桿進行加固，以防止大風(fēng)雷雨天氣的影響導(dǎo)致天線偏向。在安裝ODU時必須注意設(shè)備的接地線連接，需要有專用的接地卡來接地。安裝固定ODU后，對接頭處進行防水處理，用防水自融膠帶密封。

3.1.2 微波饋線的走線布置

做饋線接頭時，要防止接頭里面短路或者開路造成設(shè)備損壞。饋線頭分N/L兩種外形，N形饋線頭是室外單元(ODU)接頭，L形是室內(nèi)單元(IDU)接頭，在做法上沒有區(qū)別，用同一種做法就可以做兩種外形的饋線接頭。安裝中頻饋線時，間隔1～1.5 m用扎帶或饋線卡固定一次，綁扎應(yīng)整齊，間隔均勻，松緊適度,不得損傷電纜外皮。在連接ODU處，中頻饋線需繞一個直徑約1 m的圓圈，保證有一定的富裕量，中頻饋線進機房前，在進線墻外留滴水彎。

3.1.3 微波室內(nèi)單元(IDU)的安裝

接電源線前，先用萬用表測試電源開關(guān)電壓、電流是否在設(shè)備要求范圍內(nèi)。接電時電源線一定要與IDU斷開，電源線要從-48 V開關(guān)電源(額定電流10 A)提供的空開上接電，嚴(yán)禁并線接電。安裝完設(shè)備后要給微波設(shè)備的電源線和信號線、接地線貼上標(biāo)簽。

3.1.4 接地與防雷

天線塔必須裝有避雷針，并有良好的防雷接地系統(tǒng)。微波站必須可靠接地，工作接地系統(tǒng)、保護接地系統(tǒng)和防雷接地系統(tǒng)應(yīng)分設(shè)接地體再將3個體匯接成一個總接地系統(tǒng)。在中頻饋線進機房之后，需要安裝避雷器，并將避雷器就近接地。通常地線的安裝要求盡量短且直。

3.2 設(shè)備的設(shè)置與調(diào)試

3.2.1 IDU/ODU的設(shè)置

在設(shè)備調(diào)試前要對IDU進行相應(yīng)的設(shè)置，利用網(wǎng)線與IDU的LCT(本地維護終端)口相連，通過IE進設(shè)備，登錄本地設(shè)備IP，配置每個站的IP地址。因為設(shè)置了LCT端口可以遠程訪問網(wǎng)絡(luò)單元，所以利用網(wǎng)線與本地IDU的LCT口相連，通過IE進本地或者遠程設(shè)備，輸入設(shè)置好的相應(yīng)IDU的IP地址，就可以了。接著配置每個站的發(fā)信頻率、收信頻率、信道帶寬、調(diào)制方式、E1口數(shù)量及發(fā)射功率控制方式。最后配置每個站的ODU MTPC Tx Power的范圍值，這個范圍值是ODU生產(chǎn)自帶的值，一般我們輸入最大值就可以了。而Rx Threshold的值也是一個范圍值，可以自己輸入，但一般系統(tǒng)會默認(rèn)一個值，一般不需要管它。這樣基本就配置完成了，通過查看選擇Metering，選擇Current Metering 就可以查看ODU的狀態(tài)值是否正常。

3.2.2 設(shè)備的調(diào)試

微波端站與中繼站兩端均準(zhǔn)備通話設(shè)施、萬用表(或筆記本電腦)。調(diào)試微波天線時，一邊轉(zhuǎn)動天線，一邊查看數(shù)字萬用表上電壓值，該數(shù)字萬用表撥到直流電壓20 V檔測ODU上的Rx level口的電壓值或者通過查看Current Metering接收電平Rx level(dBm)，查看BER值。先調(diào)端站對中繼站方向天線水平方向、調(diào)俯仰到接收電平最大值，再調(diào)整中繼站對端站方向天線水平方向、調(diào)俯仰到接收電平最大值。依照上面的步驟反復(fù)幾次使接收電平達到設(shè)計要求(接收電平Rx level(dBm)應(yīng)在-38 dBm左右，BER是0.0E-10)。然后緊固天線螺絲，緊固時，要用萬用表檢測收信電壓，不可使電壓在緊固時下降[2]。

4 結(jié)束語

在本數(shù)字微波系統(tǒng)中合尖中繼站采用了單一流程的TS碼流，使用一臺IDU就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)，不需要轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，簡潔、可靠性高。具體是IDU的IF1 modem1口與ODU1相連，IF2 modem2口與ODU2相連，合尖中繼站對老頂山發(fā)射臺使用modem1，合尖中繼站對沁縣中波臺使用modem2。本系統(tǒng)是做為傳輸備份信號源而設(shè)計的，這一系統(tǒng)的運行將對臺站的安全播出發(fā)揮重要作用。