廣播電視微波數字化設備的關(guān)鍵技術(shù)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(wǎng)絡(luò )三大通訊。在進(jìn)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(guò)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(yè)，10 bit /Hz 級別的頻譜效率也變成了現實(shí)。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(shí)現直接插接�；�于設備實(shí)現簡(jiǎn)單化的結構的目的，避免逐級分、復接過(guò)程，同步數字體系系統實(shí)現了開(kāi)銷(xiāo)字節的大量開(kāi)發(fā)，提高了網(wǎng)絡(luò )整體運行的能力，不論是涉及網(wǎng)絡(luò )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(shí)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(guān)鍵問(wèn)題。能實(shí)現空間分集并接收與具有自動(dòng)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(fā)射機、收信機及天線(xiàn)反饋系統入手, 介紹其功能和作用。

　　關(guān)鍵詞：廣播電視 微波 數字化設備

　　1發(fā)射機關(guān)鍵技術(shù)

　　針對發(fā)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(fā)射機輸出濾波器、分路網(wǎng)絡(luò )設備等。其中混頻設備主要通過(guò)本地振蕩設備來(lái)完成。下面就其中幾個(gè)設備的技術(shù)要點(diǎn)分別闡述。

　　1.1調制元件

　　數字調制的過(guò)程是復雜的，其含義是豐富的。如何將二進(jìn)制序列進(jìn)行優(yōu)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(jìn)行的是信號處理，接下來(lái)是頻譜形成，最后是信號的映射和信號的調制�？v觀(guān)同步數字體系歷史，通過(guò)對冗余比特實(shí)現進(jìn)入多狀態(tài)信號的空座中，編碼調制的技術(shù)是運用范圍最廣的同時(shí)能實(shí)現編碼和調制合成的技術(shù)，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(diǎn)取得比普通技術(shù)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(jīng)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(chǎn)生一定射頻范圍內的的振蕩信號在中頻信號混頻器進(jìn)行混頻，進(jìn)一步產(chǎn)生的微波信號，這些信號用來(lái)發(fā)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(fā)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(gè)平衡混合器，以實(shí)現其后面進(jìn)一步選用的邊帶濾波器可以產(chǎn)生協(xié)助處理作用。

　　1.4功率放大元件

　　因為混頻發(fā)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(jìn)行進(jìn)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(tài)調制模式的特點(diǎn)，要求放大元件的線(xiàn)性度較好，為達到線(xiàn)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(guò)程非異常的情況下，具有自動(dòng)發(fā)信特性的功率控制技術(shù)仍然能夠控制好輸出功率，由于微波功率得到了放大，天線(xiàn)可以把微波射頻信號傳輸出去，流入下一站的處理過(guò)程。

　　1.5具有自動(dòng)發(fā)信特性的功率控制關(guān)鍵技術(shù)

　　微波接力系統在該種關(guān)鍵技術(shù)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(fā)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(fā)射機發(fā)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(shí)，發(fā)射機發(fā)射工作的輸出頻率會(huì )進(jìn)入到最大值的工況。對反饋配置中的發(fā)射機，可以通過(guò)控制來(lái)自于反向通信業(yè)務(wù)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(dòng)發(fā)信功率控制技術(shù)門(mén)限的直接關(guān)聯(lián)。而對于場(chǎng)效應管放大設備的輸出功率電平，可以通過(guò)自發(fā)射側經(jīng)過(guò)處理的誤差信號進(jìn)行控制。該技術(shù)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(shí)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(dòng)發(fā)信特性的功率控制技術(shù)通常分為兩種，一種是漸變型，是指接收電平在兩個(gè)門(mén)限之間，發(fā)信機的功率是逐漸發(fā)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(dòng)門(mén)限閥值會(huì )影響發(fā)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(shí)，會(huì )促發(fā)發(fā)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(shí)，發(fā)信機的輸出功率則會(huì )重新下降至在低電平狀態(tài)。

　　2接信機關(guān)鍵技術(shù)

　　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(xiàn)接收到的微波信號，一般由微波接收機實(shí)現處理工作，即利用濾波器進(jìn)行濾波過(guò)程而后剔除無(wú)效的信號數據，讓有效的信號數據進(jìn)入放大元件進(jìn)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(xiàn)傳輸來(lái)的信號實(shí)現差頻變化，其結果是中頻信號，再將這些中頻信號通過(guò)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(shí)現載波恢復循環(huán)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(chǎn)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(jìn)行循環(huán)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(shí)現象進(jìn)行有效補償，或者需要縮短信號的中斷時(shí)間，這些工作由具有自適應特性的均衡性元件來(lái)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(shí)現信道傳遞函數的控制；另一種是基帶均衡元件，在時(shí)域工況下運行，直接減少因為不理想傳遞函數產(chǎn)生的符號間干擾。

　　3天線(xiàn)系統關(guān)鍵技術(shù)

　　高在線(xiàn)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(xiàn)的基本要求。天線(xiàn)與微波收信機、發(fā)信機的可靠連接通過(guò)饋線(xiàn)來(lái)實(shí)現，在4～15 GHz 頻段范圍內，鑒于饋線(xiàn)布局和安裝的便利性，現今廣泛選用橢圓軟波道為饋線(xiàn)，橢圓波導、橢矩變換、密封節、充氣波道段四個(gè)方面組成整個(gè)系統。同時(shí)需要注意的是為，饋線(xiàn)中必須充滿(mǎn)干燥空氣，以保護饋線(xiàn)。

　　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(chǎn)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(shí)性直接帶來(lái)脈沖波形的不真實(shí)性，由此產(chǎn)生的碼間干擾，最終使得所恢復的載波相位之差和定時(shí)相位的抖動(dòng)。

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

　　3.1空間分集

　　基于兩個(gè)或多個(gè)垂直間隔分布的天線(xiàn)的輔助下進(jìn)行接收，是該技術(shù)的特點(diǎn)。需要說(shuō)明的是，只有保證天線(xiàn)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(guān)性。接收天線(xiàn)間的電波傳播路徑往往不一致，因此衰弱不會(huì )給信號帶來(lái)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(shí)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(guān)性，該項技術(shù)同時(shí)選用兩個(gè)或者多個(gè)具有差異的頻率對同一個(gè)信號進(jìn)行傳輸，而在接收端進(jìn)行甄選，處理較好的信號，這種分集技術(shù)對整個(gè)系統的改善作用是十分有效的。

　　在技術(shù)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(shù)性能的優(yōu)異特性，完整的廣播電視直播系統可在數字處理技術(shù)的輔助下實(shí)現構建，并且其播放的質(zhì)量和信號傳輸可以得到保證。

　　參考文獻

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