廣播電視微波數字化設備的技術要點探析

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

隨著時代的發展，中國電視普及率已經越來越高，相應，有了電視，就要讓老百姓看到節目，而目前，微波﹑衛星和光纖是當前廣播電視節目的三大傳輸手段，通過這3個重要傳輸方法，千家萬戶也能收到好看的電視節目。

當然，這3個傳輸方法也是在不斷改革進步的，近幾年，SDH數字微波接力系統問世，為了提高頻譜效率，傳輸信號也出現了64QAM﹑128QAM﹑512QAM等高狀態調制方式，頻譜效率提高到lO比特小時。

所謂的SDH系統是指Synchronous Digital Hierarchy，是一種在近幾年以來由美國的貝爾通信技研究所提出來的同步光網絡，這種同步數字系列光端機容量很大，通常能達到16M～4032M。在廣播電視微波數字化的應用中，SDH是一種將復接﹑線路傳輸及交換功能融為一體﹑并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡。

SDH系統采取了同步復用和靈活映射的結構，從高階支路可以直接分插低階支路信號，有效避免了逐級分復接過程，通過這一系統，使得整個廣播電視微波數字化設備都得到了大大的簡化，而且SDH系統中還安排了大量的開銷字節，使得網絡的操作﹑管理﹑維護的配置能力能夠大大加強。

在數字微波系統的運行中，多徑衰落是導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抗多徑衰落的措施與有效方法，在數字微波系統中自適應均衡和空間分集接收成了不可缺少的設備。下面就從數字微波收發信機及天饋系統人手，介紹其功能和作用。

1 微波發射機方框圖及功能分析

發射機主要由調制器﹑中頻放大器﹑本地振蕩器﹑功率放大器和自動發信功率控制部分組成。

1.1 調制器

在數字的調制過程中，應當遵循調制的基本原理，就是把比特率為R（bit/s）的二進制數字序列轉變為適當的中頻或者射頻信號，在轉變過程中，應當注意調制器信息的接收，防止出現斷號。

除了信號的轉變以外，還有數字信號的有效處理﹑頻譜成型﹑信號映射和調制調解等工作。在SDH微波系統中，目前最為業界廣泛采用的是將編碼和調制合成技術，即編碼調制技術。這項技術能夠將冗余的比特量插進多狀態的一些傳輸信號的空座中，尤其是那些距離最近的符號點，才能取得更好的功率，而頻譜的利用率也會隨之增大。

1.2 中頻放大器

中頻放大器的作用就是將已經調制好的中頻信號進行放大，不但有利于信號的再處理，也方便對調制信息的檢查。

1.3 本地振蕩器

本地振蕩器的作用是產生適當的射頻頻段內的本地振蕩信號，與已經調制并且放大后的中頻信號進行有效混頻以后，在最短時間內產生所要發射的微波信號。

對于本地振蕩的因素，除了要達到一定的功率水準，以滿足混頻發射器所以需要振蕩程度以外，還要求頻率穩定度高和相位噪聲低。所以，在SDH微波系統中常采用介質穩定的鎖相振蕩器或者高質量的頻率綜合器。對于發射混頻器，為了有效抑制本振泄露和雜散的產物，通常都會優先采用平衡混合器。

1.4 功率放大器

功率放大器的重要作用就是將發射混頻器輸出的微弱信號放大到所需要的信號量，在傳輸過程中，經常由于空氣中細微的電磁波的影響，使得輸出的微弱信號丟失，通過功率放大器，可以信號放大，以免在傳輸過程中丟失。

通常使用的射頻功率放大器都是砷化鎵FET的器件，因為SDH系統通常都采用高狀態調制方式，對放大器的線性要求非常高，所以通常都會采取預失真來應對放大器的殘余非線性信號進行輸出后的補償。在正常傳輸條件下，還能夠采用自動發信功率控制（ATPC）技術來有效降低輸出功率，使得輸出效率更好更節省。

1.5 自動發信功率控制（ATPC）

ATPC是能夠給微波接力系統提供諸多好處的一個重要的實用措施，自動發信功率控制是能夠在固定工作條件相反的情況下，調整微波發射機工作時輸出功率，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，在絕大多數的時間內，發射機的工作功率工作于Pnom，只有當遠端接收機檢測到不利衰落條件時，才會將功率調整到最大功率。

2 微波收信機

1）在廣播電視微波數字化設備中，微波接收機完成的任務是將天線接收來的微弱的微波信號經過分波道濾波器后選出本波道信號，進入低噪音放大器進行射頻前置的放大，用混頻器將從天線通過分路濾波器組件來的射頻信號與本振信號進行差頻變換為中頻信號，用可以變化的增益放大器進行中頻信號的放大，以使得在存在衰落變化的情況下，保持輸出電平的不變。下面著重介紹自動增益控制和解調器以及自適應均衡。

2）在廣播微波數字化設備解調器載波恢復環是解調器的核心部件，它是由壓控振蕩器（vco）和鑒相器兩者組成，是用來產生相干解調所必須的載波。所恢復的載波被分成相位差90度的兩正交載波。

3）自適應均衡。在數字微波系統中，為了補償由多徑衰落產生信號失真和減少中斷時間，廣泛采用自適應均衡。根據不同的工作頻率，可將均衡器分為帶通均衡和基帶均衡。帶通均衡在接收機中頻級進行和頻域工作，用以控制信道的傳遞函數，常稱為頻域均衡器（AFE），后一種均衡器在時域工作，直接減少由于傳遞函數不理想而產生的符號間干擾，常稱為時域均衡器（ATE）。

3 天饋線系統

在SDH的微波系統中，多徑傳輸引起的頻率選擇性衰落是影響系統性能的最重要的因素之一。它導致接收電平迅速下降，從而使廣播電視微波數字化設備的載噪比和載波干擾比下降。

但是因為頻譜嚴重失真會造成脈沖波形大量失真，從而產生碼間干擾會產生載波相位誤差和定時的相位抖動。分集接收是對抗多徑衰落﹑提高數字微波傳輸質量的重要手段之一。

3.1 頻率分集

頻率分集技術是利用不同的頻率上出現衰落的不相關性，同時使用兩個或者多個不同視頻發射同種信號，通常這種情況會出現在兩個頻率上同時發生瞬斷的低概率的情況下，當信號機在接收端選出傳輸質量比較好的信號，而能接收的頻率分集對數字微波系統的改善比模擬系統要大的多。

3.2 空間分集

空間分集技術是采用兩個或多個垂直間隔某段距離的接收天線，使各個信號中由多徑衰落引起的各種操作之間顯現出足夠的不相關性，在空間分集時天線之間的距離要求要足夠大，以便各個信號之間不會相互產生影響，也不會由于多徑衰弱使得信號丟失。接收到的天線電波是通過不同的路徑進行傳輸的，它們不可能同時受到衰落的影響，空間分集對接收功率降低和信號失真都有相當大的改善。

近幾年以來，伴隨著微波通信技術的不斷發展，高性能高質量高速度多狀態信號調制調解技術已經相繼出現，同時像自適應交叉極化干擾抵消（XPIC）技術﹑前向糾錯技術﹑專用大規模集成電路（ASIC）設計仿真技術這些高新技術也都越來越多的應用到SDH數字微波通信中，大大的提高了微波通信的容量和可靠性。

4 結論

從目前對廣播電視微波數字化設備的使用情況來看，由于改造后的數字微波收發信設備性能良好，而其它數字編解碼設備也都能夠高效工作，微波數字調制解調設備以及相應的由分復接設備組建起來的數字微波傳輸系統運行十分穩定，所以通過這個方法傳輸的節目質量非常的好，傳輸速率大大提高，傳輸容量也由原來只能傳送一個波道或者傳送一套電視節目和三套單聲道廣播節目，迅速提升到4-5個波道或者可以傳送8～10套電視節目，如果利用接口傳送，還可以再增加單聲道廣播節目，容量大為提高。系統的改造可產生巨大的社會效益和可觀的經濟效益

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