廣播電視微波數字化設備的關鍵技術論文

2021-05-21 論文

　　摘要：廣播電視節目的重要傳輸手段主要包括微波、衛星、網絡三大通訊。在進一步應用和推廣同步數字體系數字微波傳遞接力系統的過程中，具有不同功率的調制設備漸漸被融入到微波通訊行業，10 bit /Hz 級別的頻譜效率也變成了現實。在同步可復用的基礎上，映射結構靈活的模式可使高階分路與低階分路的支路信號實現直接插接。基于設備實現簡單化的結構的目的，避免逐級分、復接過程，同步數字體系系統實現了開銷字節的大量開發，提高了網絡整體運行的能力，不論是涉及網絡操作，還是管理或維護等。人們普遍認為微波通訊中頻譜的不真實是由多種路徑衰減導致的，因此，采取合適的手段降低多種路徑的衰減是當前需要解決的關鍵問題。能實現空間分集并接收與具有自動適應均衡特性的設備就可作為基本設備運用到微波通訊系統中去。下面就從所涉及的發射機、收信機及天線反饋系統入手, 介紹其功能和作用。

　　關鍵詞：廣播電視微波數字化設備

　　1發射機關鍵技術

　　針對發射機的功能，其主要組成是調制設備、中頻放大設備、混頻設備、邊帶選擇設備、功率放大設備、發射機輸出濾波器、分路網絡設備等。其中混頻設備主要通過本地振蕩設備來完成。下面就其中幾個設備的技術要點分別闡述。

　　1.1調制元件

　　數字調制的過程是復雜的，其含義是豐富的。如何將二進制序列進行優化處理并轉換為中頻信號和射頻信號是數字調制的目的。數字調制首先要進行的是信號處理，接下來是頻譜形成，最后是信號的映射和信號的調制。縱觀同步數字體系歷史，通過對冗余比特實現進入多狀態信號的空座中，編碼調制的技術是運用范圍最廣的同時能實現編碼和調制合成的技術，特別能降低功率與頻譜的耗散比，因為它能對一些近距離符號點取得比普通技術更好的效果。

　　1.2中頻信號放大元件

　　在調制器件的基礎上，信號已經完成調制。在完成調制的基礎上，為了后續設備的順利處理，需要放大器件的先行工作。

　　1.3振蕩器元件

　　本地振蕩器產生一定射頻范圍內的的振蕩信號在中頻信號混頻器進行混頻，進一步產生的微波信號，這些信號用來發送。本地振蕩器對低噪聲的穩定頻率的要求高于基本的功率電平。因此針對同步數字微波系統中，比較常用的是頻率合成器或媒體穩定的鎖相振蕩器。針對混頻發射器，為防止本地振蕩泄露或者雜散的出現，通常宜考慮選用一個平衡混合器，以實現其后面進一步選用的邊帶濾波器可以產生協助處理作用。

　　1.4功率放大元件

　　因為混頻發送器輸出的信號普遍較弱，為了達到所需的電平，必須將這些信號利用功率放大元件進行進一步放大。常用的FET放大元件主要針對射頻功率而其作用。同步數字體系系統高狀態調制模式的特點，要求放大元件的線性度較好，為達到線性度的較高水平，預失真方式一種較常用的補償方法。在轉播過程非異常的情況下，具有自動發信特性的功率控制技術仍然能夠控制好輸出功率，由于微波功率得到了放大，天線可以把微波射頻信號傳輸出去，流入下一站的處理過程。

　　1.5具有自動發信特性的功率控制關鍵技術

　　微波接力系統在該種關鍵技術的幫助下能夠較好完各項成工作，但如果固定條件的情況與微波發射機相反，其輸出的工作頻率具有變化的特征，表現為具有最大最小值以及正常值。在絕大多數工作中，發射機發射工作的輸出頻率一般是正常值，而當信號衰弱出現在遠端的信號接收機時，發射機發射工作的輸出頻率會進入到最大值的工況。對反饋配置中的發射機，可以通過控制來自于反向通信業務信息，再分析接收機的中頻部分電壓以獲得信號之間的差異性，比較這些差異化信號與與基準電壓的區別，從而建立此基準和自動發信功率控制技術門限的直接關聯。而對于場效應管放大設備的輸出功率電平，可以通過自發射側經過處理的誤差信號進行控制。該技術的利用，可以充分有效降低高功率放大元件的功率耗散，縮短FET功放的失效時間均值，消除接收機上可能出現的信號減弱，改善鄰近波道之間不必要的干擾。具有自動發信特性的功率控制技術通常分為兩種，一種是漸變型，是指接收電平在兩個門限之間，發信機的功率是逐漸發生變化的；另一種是突變型，是指在接收機設備上設置的啟動門限閥值會影響發射設備的輸出功率。當接收機所獲取的信號電平低于閥值時，會促發發射設備的輸出的功率處于較高水平，而而當接收機的信號電平再次上升至某設定的閥值時，發信機的輸出功率則會重新下降至在低電平狀態。

　　2接信機關鍵技術

　　2.1數字化元件

　　數字化設備在廣播電視轉播體系中占據了絕對的主導地位。對于天線接收到的微波信號，一般由微波接收機實現處理工作，即利用濾波器進行濾波過程而后剔除無效的信號數據，讓有效的信號數據進入放大元件進行前置射頻放大處理。在混頻器件的作用下，將本地振蕩信號與從天線傳輸來的信號實現差頻變化，其結果是中頻信號，再將這些中頻信號通過具有增益調整功能的放大器放大，這種情況下，即使在信號數據有衰弱的情況下，輸出電平功率的.有效性仍然可以得到保證。

　　2.2解調元件

　　為了實現載波恢復循環解調的效果，需要用到作為廣播微波數字化設備的核心器件——解調元件。壓控振蕩器和鑒相器作為兩大部件組成了解調設備，兩者的配合工作不僅可以產生相干解調所需的載波，還可以對相差體現正交特性的載波進行循環解調。

　　2.3具有自適應特性的均衡性元件

　　在廣播電視微波系統中，往往需要對多路徑衰弱引起的信號不真實現象進行有效補償，或者需要縮短信號的中斷時間，這些工作由具有自適應特性的均衡性元件來完成。均衡性元件有不同的工作頻率，常用的有兩種。一種是帶通均衡元件，該種元件一般在接收機頻率中等的工況下工作，充當頻域均衡器，以實現信道傳遞函數的控制；另一種是基帶均衡元件，在時域工況下運行，直接減少因為不理想傳遞函數產生的符號間干擾。

　　3天線系統關鍵技術

　　高在線效率、低旁瓣電平、高交叉極化鑒別率、低電壓駐波比和寬工作頻帶是微波系統對天線的基本要求。天線與微波收信機、發信機的可靠連接通過饋線來實現，在4～15 GHz 頻段范圍內，鑒于饋線布局和安裝的便利性，現今廣泛選用橢圓軟波道為饋線，橢圓波導、橢矩變換、密封節、充氣波道段四個方面組成整個系統。同時需要注意的是為，饋線中必須充滿干燥空氣，以保護饋線。

　　在同步數字體系微波系統中，影響系統性能最核心的因素是多徑傳播引起的頻率選擇性衰落，它直接對接收電平產生降低影響，從而使得載噪比例和載波干擾比例也出現降低。此外，頻譜的不真實性直接帶來脈沖波形的不真實性，由此產生的碼間干擾，最終使得所恢復的載波相位之差和定時相位的抖動。

　　分集接收是有效降低多徑衰落不利影響的關鍵手段之一，即有效提高微波的傳輸質量。為獲得良好的信號數據，分集關鍵技術對特性不同的信號進行切換或者合成。分集關鍵技術根據使用天線、路由、時間等因素分為多種，如空間分集、路由分集、時間分集等。下面簡要敘述空間分集和頻率分集技術。

　　3.1空間分集

　　基于兩個或多個垂直間隔分布的天線的輔助下進行接收，是該技術的特點。需要說明的是，只有保證天線之間擁有足夠的空間距離，才能凸顯因多路徑衰衰減引起的信號的不同操作間的不相關性。接收天線間的電波傳播路徑往往不一致，因此衰弱不會給信號帶來明顯的影響，空間分集的這一特性，對于接受功率減弱以及信號不真實性的弊端，可以得到有效改善。

　　3.2頻率分集

　　基于不同的頻率出現的衰弱的不相關性，該項技術同時選用兩個或者多個具有差異的頻率對同一個信號進行傳輸，而在接收端進行甄選，處理較好的信號，這種分集技術對整個系統的改善作用是十分有效的。

　　在技術升級和改造的基礎上，微波數字設備已被廣泛運用到廣播電視系統，鑒于這些設備技術性能的優異特性，完整的廣播電視直播系統可在數字處理技術的輔助下實現構建，并且其播放的質量和信號傳輸可以得到保證。

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