基于广播电视微波数字化设备的技术探讨

秦 伟

（山西广播电视无线管理中心，山西 太原 030001）

0 引 言

近年来，我国现代通信技术的水平在不断提升，而且在各个不同技术领域得到了广泛应用，推动着广播电视发射传输技术不断向前发展。目前，广播电视信号无线传输主要利用卫星和微波等传播手段将多样化的节目传输到发射单位，然后通过发射机进行发射播出，将其呈现在大众眼前。微波传输中使用了诸多旧技术，且新技术受多种因素的影响得不到广泛应用，尚无法满足大众的要求。因此，分析探讨当前使用的技术，促进新技术和旧技术的融合发展，提高传输的质量和容量，最终解决限制当前广播电视技术发展的问题，以提高信号传输的有效性、稳定性以及可靠性，确保安全传输。

1 数字微波收信技术分析

实际使用微波收信关键技术的过程中，需要通过研究分析当前国家广播电视总局对微波设备制定的各项技术标准要求，制定出合理的管理维护机制，以提高安全传输的各项技术指标。

1.1 数字滤波技术

数字滤波技术是微波通信中的关键技术。它的好坏直接关系着微波设备和整个通信系统的性能。数字滤波技术主要应用于微波传输信号接收。现阶段，微波天线一般是全向天线，对于某一个通信信道来说频率是单一且固定的，因此需要对收到的信号进行滤波。对微波设备来说，同一设备不同系统的频率也各不相同，因此需进行带通滤波。

目前，随着5G基站的不断开工建设及民航等无线通信设备的升级换代，微波通信也面临着极大挑战，频率也存在随时被干扰的可能，因此滤波技术显得尤为重要。目前，一些具有带内平坦度和线性相位的数字滤波器不断涌现，对微波通信的发展具有极大的促进作用[1]。

1.2 自适应均衡技术

微波是一种电磁波，具有波粒二象性，在传输过程中会发生反射、折射以及散射，会造成微波信号到达同一接收天线的路径有多条。因此，多径干扰是微波通信中不得不面对的问题，多径干扰的示意图如图1所示。这种干扰通过加大发信功率无法解决，而自适应均衡技术是解决多径干扰的一种手段，在微波通信系统中得到了广泛应用，并取得了良好的效果。

多径干扰会造成频率选择性衰落，其实是在某一个频率上会产生衰落而在其他频率不发生衰落。自适应均衡器就是为它量身定做的，通过训练学习信道的特征自动调整抽头的参数，产生与信道相反的特性，对存在衰落频率的信号进行补偿均衡，有效克服多径干扰带来的时延拓展和电平的快速衰落[2]。

人们对滤波器最早的探索灵感来自于天文学。在观测星体的运动轨迹时，为使结果更加准确，开始了对均衡理论的探究。在20世纪50年代末期，涌现大量的研究人员研究自适应滤波器。这项技术最早应用在电话信道，由于生产技术的限制，均衡器的参数需要人们手动调整，不能很好地适应外界信道的变化，所以只适合特定的场合。

过去普遍使用的无线通信系统中，绝大多数均衡器需要通过采用特定的硬件才能生产，且器件的内部结构一旦成形无法调整和改变，很大程度上限制了其应用。目前，集成电路芯片的制造工艺和软件无线电技术以超乎人们想象的速度迅猛发展，数字信号处理器的性能得到了长足提升，应用场景也变得多样化。用数字信号处理器设计自适应均衡器功耗更小，实现起来非常简单，更便于集成模块化，运行速度更快，收敛性和鲁棒性更好，且可以使用针对性的算法适应不同的信道环境。由于集成电路的工艺水平和技术性能爆炸式发展，中央处理器处理的运算速度和精准度不断突破壁垒，为自适应均衡器提供了坚强的保障。

目前，随着电子元器件制作工艺和处理器性能的不断提升，自适应均衡技术得到了快速发展，但目前微波传输的信道面临着极大挑战。城市里高楼耸立，5G基站的建立等都对微波传输带来了极大挑战。因此，相关技术维护人员在掌握现代先进科学技术的同时，也要思考目前面临的挑战，对现有的短板和不足提出有效合理的解决办法，确保广播电视信号安全传输。

1.3 分集技术

微波电路实际运行中因为存在多径干扰，会产生频率选择性衰落，进而出现时延拓展和快衰落现象，或出现BBE（背景块误码）和SES（严重误码秒），严重时会发生OFS（帧丢失），而采用频率分集和空间分集能有效克服这些问题。

频率分集技术主要是利用两个或两个以上具有一定间隔的微波频率同时发送或接收同一个信号，最后进行挑选合成。这要求分集信号不相关或相关性非常小，避免分集信号和主用信号同时发生深衰落。频率分集技术一般可分为同频段分集和跨频段分集。例如，在6 GHz和11 GHz微波频率中，选择11 GHz作为主用工作频段，6 GHz作为分集频段，能有效避免多径衰落和雨水造成的衰落。

空间分集技术主要是合理运用两个或多个垂直高度的接收天线，同时接收一个发射天线的微波传输信号，然后从中挑选一个较好的信号。因为不同天线收到的各个信号路径不同，所以存在时延，在初次安装调试微波设备时需要调整设置时延参数。采用两个固定天线进行接收同一信号，合理选择两个天线间的高度差，使得两个天线可以互补，从而克服多径衰落带来的影响。

在微波通信技术发展和技术水平提升的背景下，高性能及高质量信号调制技术不断涌现，从而能有效缓解信号受到多径干扰带来的影响，提高分集技术的效果，为提升信道质量和传输的可靠性打下良好基础，从而应用于微波数字化设备，满足广播电视安全传输对微波通信提出的技术要求[3]。

2 数字微波发信技术分析

2.1 数字调制技术

数字调制技术较传统的模拟调制有众多的优越性，如保密性好、可进行差错控制以及便于集成等，因此在微波通信中得到了广泛应用。QAM（正交幅度调制）是在SDH（同步数字体系）中采用最多的调制方式。针对微波通信设备维护管理来讲，维护管理人员必须要熟悉调制器的工作原理，通过网管系统分析传送信号的接收情况，及时发现信号受干扰和衰落等影响无法准确接收信号的情况并进行相应的处理。主管站通过网络管理软件观察分析各数字调制解调模块是否工作正常，查看收发信电平指标是否处于正常范围，确保设备可靠运行。

2.2 中频放大器

中频放大器在数字微波通信设备中处在承上启下的位置。信号频率应处于基带信号和射频信号中间。受电子工艺限制，频率不能过高，一般为140 MHz，主要作用是放大中频信号。日常维护过程中，需注重中频放大器的维护与检修工作，可以使用万用电表直流电压档位对测试点进行测试，检测其是否工作正常[4]。

2.3 功率放大器

微波信号在传输过程中容易受多种因素影响导致信号衰落，严重影响性能的发挥。因此，需合理运用功率放大器有效放大信号，从而满足微波电路的技术指标需求。信号在大气中传输会受天气等影响导致信号衰落，甚至会出现信号中断的现象，这在微波通信中是不能容忍的。加大发信功率，提高衰落储备，发挥功率放大器的功效，才能保障信号在恶劣环境下正常传输，且不影响传输效果。功率放大器的调制方法需严格遵守放大器的线性特性。另外，受信道环境影响造成对端收信电平降低，收到的传输信号误码严重，甚至出现帧丢失等现象时，技术维护人员可通过网管提高发信端发信功率或选择使用自动发信功率控制技术，克服天气等环境造成的空间衰落，充分发挥功率放大器的作用，提高信号传输的可靠性和有效性。

2.4 自动发信功率控制

数字微波设备在运行时，为降低功耗且保证达到电路可靠稳定运行的技术指标，可根据收信电平指标的大小自动选择发信功率的大小。这样既能保障微波电路正常运行，又能灵活调整微波发信机所输出的功率，提升微波设备的运行效率。此外，自动发信功率控制能确保微波发信模块在设定的最大值和最小值间正常工作，避免受恶劣环境影响而导致信号中断。

3 同步网技术分析

数字微波设备在运行时，信号之间在频率或相位上必须保持同步。如果不同步，将会对传输业务造成影响：对于语言业务，偶尔会发出咔咔声；对于数据业务，会导致丢帧或数据重传；对于图像业务，会造成图像定格或黑屏。

对数字微波来说，一般会采用分布式多基准时钟。一般把时钟分成3个等级，分别对应网络核心层、汇聚层以及接入层。一级时钟又叫主参考时钟，一般为铯钟。由于工艺水平的限制、采购的难度以及设备寿命的影响，运营商选择在5个城市布置铯钟，配备在省中心局。为提高系统可靠性，通常还会在省内另选一个枢纽楼配备同样的时钟形成主备关系。二级时钟由机房定时供给系统（BITS）提供，通常应用在有着大量数字设备的中心局，负责跟踪一级时钟并给物理节点的数字设备输出定时时钟。三级时钟为同步设备时钟（SEC），广泛应用于传输网的大量的网元设备。

同步方式有准同步、主从同步以及混合同步3种。准同步是在网络的每个局点设置高级别时钟，每个时钟连接自己的业务设备，具有漂移低和组网简单灵活的特点，但存在可靠性低和不可消除的周期性滑动等缺点。主从同步采用分级网络结构，在同步网中设置1～2个主时钟，其他时钟通过时钟链路同步于主时钟，可靠性高，投资较少，但存在定时同步环路的缺点。混合同步结合了两者的优势，把网络划分为不同的同步区间，在同一个同步区间采用主从同步，安全性高，稳定性好，一般运营商都采用这种方式。

4 结 论

当前广播电视面临着新兴媒体的冲击和挑战，需要高度重视高新技术在实际工程中的应用。因此，分析目前微波数字化设备的使用情况及存在的不足，通过技术改良与优化，确保能在关键技术领域取得较大突破，提高广播电视信号微波传输的效果，提高传输的有效性、可靠性以及稳定性，积极发挥自身作用，确保能够及时传达党中央的政策方针，从而充分满足人们的生活需要。