數字電視領域微波傳輸技術的應用

張 斌

（山西廣播電視無線管理中心1125臺，山西 太原 030000）

0 引 言

數字電視的功能更多、性能更好，受到了人們的關注和認可。但是人們對電視的實際觀看需求在不斷變化，以往只需要為觀眾提供相應電視節目，而現在更加注重感官體驗。將微波傳輸技術應用在數字電視中能提高數字電視功能，滿足人們的欣賞要求。

1 數字電視微波傳輸技術概述

微波傳輸技術是在微波頻段通過地面視距進行信息傳輸的一種無線通信技術，具有傳輸量大、通信穩定、建設投資少、維護管理便捷等優勢。最初的微波傳輸系統主要采用模擬制式，和傳統同軸電纜載波傳輸系統一樣，是各領域主要的通信傳輸方式。隨著現代通信技術的進一步發展，尤其是同步數字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）在通信傳輸領域得到大量應用，一種N×155 Mb/s 的SDH大容量數字微波系統出現，在以數字電視為代表的多個領域中得到重要應用。在實際應用中，還融入了無損切換、高速多狀態及交叉極化傳輸的自適應編碼調制解調技術，進一步促進了微波傳輸技術在數字電視等領域中的應用升級。

數字電視領域微波技術中“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，用于通信的主要設備是拋物面式天線，該類天線增益和波長的平方成反比關系，可以制成高增益天線系統，其方向性很強。微波傳輸技術中微波的通信容量較大，意味著相關設備的通頻帶寬很寬，在實際應用中可以分割成多個載波頻點。另外，基于微波傳輸技術的中繼通信方式有較好的應用價值，具體表現為在微波線路設施施工安裝時，會設置多個中繼站，進而以接力的方式傳輸信息。

數字電視微波傳輸技術的主要特點包括以下幾個方面。

（1）穩定性高。針對數字電視而言，出現雜波很正常，但是在連續出現后就會影響正常使用。而微波傳輸技術的最大特點就是能夠實現對信號的科學升級，并且利用電平來表示。因此，在對微波傳輸技術雜波處理上，只需要保證雜波波動幅度不會高于某一電平即可。而且還能夠利用數字信號重生的方法及時清理雜波，即使在具體傳輸中出現雜波，也不會出現過多的問題[1]。此外，在處理模擬信號上，因為每一次都能夠引入全新雜波，所以為了保證雜波處于完善的情況下，通常會利用不同的設備來對其進行處理。在傳輸中并不會出現更多噪聲，基礎的信噪比不會發生過多改變。

（2）系統開發建造周期短，成本低。由于微波傳輸系統構造簡單，同時使用大量固態化、集成化的設施，各類設備設施的占地面積小，可以很大程度上縮短建造安裝周期，同時也給后期維護管理帶來了極大便利。

2 數字電視微波傳輸設備結構及功能

2.1 數字微波發信設備

數字微波發信設備屬于數字電視微波傳輸設備中最為常見的設備，往往能夠對數字信號明確處理，形成相應載波，然后在保證微波信號穩定的情況下傳輸[2]。因為微波站各不相同，所以導致發信設備的類型也各不相同，在數字電視領域中，微波發射技術涉及到的發信設備可以分為直接調制式和中頻調制式發信機，分別適用于中小容量及中大容量的數字微波設備。

2.2 數字微波收信設備

在數字電視微波系統中，收信系統由解調設備和收信機構成，比較常用的為外差式收信方案，該方案主要由射頻系統、中頻系統、解調系統組成。當微波信號被天線接收，經過饋線、微波濾波器及微波放大器進行混頻處理，轉為中頻信號，再通過中頻放大器進行放大處理，經濾波后傳輸到解調系統進行解碼。

3 微波傳輸技術在數字電視信號傳輸中的應用

3.1 無線攝像機信號傳輸

對于部分廣播電視節目來說，滿足觀眾的視覺和聽覺需求極為重要。通常情況下，廣播電視節目是利用無線攝影機進行實時拍攝錄制，然后通過數字調制和數字壓縮后形成數字電視信號，在數字電視接收后進行解碼處理向觀眾播放清晰、高效的電視節目。例如，在2022年北京冬季奧運會的轉播和直播過程中，利用無線攝影機信號傳輸技術，可以優化數字電視信號傳輸模式，同時通過無線攝影機和有線攝影機的有序推進，結合電視節目的直播需求，利用信號傳輸技術設置相應的視頻矩陣，可以更好地更換和采集現場畫面[3]。

在無線攝影機信號傳輸技術應用過程中，為保證無線攝影設備能夠更好地在復雜的環境中采集畫面和提高信號傳輸質量，需在節目錄制完成后，對采集的信號進行進一步的處理和分析。在信號分析過程中可以利用20 MHz帶寬來提高數字編碼效率。

3.2 ATPC及大功率放大器技術的應用

微波傳輸技術在數字電視領域中的應用，可以根據應用要求，構建相應的微波信號傳輸網絡系統，以此來保證數字電視網絡體系的完整性，并充分發揮出數字電視信號傳播的效能和優勢。大功率放大器技術的應用可以提高數字電視信號傳輸的準確性，同時也能夠解決網絡線性系數惡化的問題。例如，利用放大器技術制定信號輸出回退方案、前饋方案等，能夠有效提高數字電視傳輸效率和質量，同時避免影響因素帶來的負面作用。在數字電視傳輸網絡發射機中應用ATPC技術，能夠進一步發揮出放大器技術的效果，同時也能夠為放大器技術的應用提供幫助。

3.3 改進和優化傳輸網絡

微波傳輸技術在數字電視信號傳輸中的應用可以進一步改進和優化傳統的信號傳輸系統。由于數字微波傳輸系統是基于傳統的星型網絡和樹型網絡進行構建的，因此可以利用微波傳輸技術對傳統的信號傳輸系統進行更新和優化，以此來提高數字電視信號傳輸效率和傳輸質量。此外，微波傳輸技術也能夠進一步拓展數字信號傳輸容量，對數字信號傳輸系統具有改進和優化的作用。在數字電視信號傳輸過程中，利用信號傳輸系統能夠提高信號傳輸效率和質量，同時通過配置相應的電器設備，可以進一步提高信號傳輸系統的運行效率。例如，在信號傳輸系統中配置跳線端口，可以提高信號傳輸系統應對網絡入侵的能力[4]。

3.4 利用微波傳輸技術監控數字電視傳輸信號

封閉性是數字電視信號傳輸系統的一大特點，在傳輸系統中應用微波傳輸技術對信號傳輸過程進行實時監控，可以幫助管理人員及時發現存在的問題，以此來保證數字電視傳輸質量，避免出現播出事故等情況。利用微波傳輸技術可以對信號傳輸系統中的聲光熱和信號運行情況進行實時監控，并將收集的數字進行存儲，以便于管理人員的調取。微波傳輸技術的應用，不僅確保了數字電視信號傳輸中質量低的問題，而且也有利于幫助管理人員監管信息犯罪等問題，從而進一步優化數字網絡環境，為數字電視領域的健康發展提供有利保障。此外，針對微波傳輸技術對數字信號傳輸系統進行監管，有利于推動和引導管理人員精準地判斷和識別有害信息，同時對違法人員進行嚴厲的懲處，從而為數字電視領域的持續發展創造良好、有序的環境[5]。

4 電視領域數字微波技術未來發展前景

微波傳輸技術不僅打破了傳統電視領域傳輸技術的范疇，而且在網絡寬帶方面也有著良好的發展前景。未來電視領域微波傳輸技術將會向著以下幾個方向發展。

（1）更大容量、更快速。未來數字微波傳輸技術將會以正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技術為基礎，進一步提高微波傳輸技術的速度和容量?；贠FDM的微波傳輸技術能夠形成更完善、更全面的無線網絡發展環境，而這也意味著，未來將會體驗到速度更快的物聯網傳輸網絡[6-8]。

（2）高頻段。從無線傳輸領域的頻段概念上來看，微波傳輸技術僅使用了電磁波頻段的一部分，正是這一部分的應用，為數據的傳輸和技術的發展提供了便利。尤其是互聯網時代背景下，微波傳輸技術將會向更高頻段方向發展，并打破傳統頻段對網絡傳輸速度的遲滯性。另外，我國5G技術發展相對成熟，各個微波傳輸設備制造商已經調整發展方向，向著更高傳輸速度邁進。

（3）微型化、集成化。微波傳輸設備相比于傳統傳輸設備而言，在體積方面已經有了極大的縮減，但隨著我國生產技術的飛速發展，輕型化、小型化設備更能滿足大部分對便攜性的要求，這也使得微波傳輸設備必將會朝著微型化方向發展。屆時微波傳輸設備也將會開發出微型集成電路以及數字集成電路，以滿足微波傳輸設備體積小、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，微波傳輸技術已經在安裝維護成本低方面有了一定成效，但這種優勢還無法支撐微波技術實現可持續發展的目標。隨著互聯網技術的飛速發展，智能化已經成為了網絡技術發展的主流趨勢，微波傳輸技術作為紐帶也必將向著智能化方向不斷發展。由此可見，未來微波傳輸技術必將擁有更加廣闊的應用前景和發展空間。