广播电视微波数字化设备的关键技术论文

2021-05-21 论文

　　摘要：广播电视节目的重要传输手段主要包括微波、卫星、网络三大通讯。在进一步应用和推广同步数字体系数字微波传递接力系统的过程中，具有不同功率的调制设备渐渐被融入到微波通讯行业，10 bit /Hz 级别的频谱效率也变成了现实。在同步可复用的基础上，映射结构灵活的模式可使高阶分路与低阶分路的支路信号实现直接插接。基于设备实现简单化的结构的目的，避免逐级分、复接过程，同步数字体系系统实现了开销字节的大量开发，提高了网络整体运行的能力，不论是涉及网络操作，还是管理或维护等。人们普遍认为微波通讯中频谱的不真实是由多种路径衰减导致的，因此，采取合适的手段降低多种路径的衰减是当前需要解决的关键问题。能实现空间分集并接收与具有自动适应均衡特性的设备就可作为基本设备运用到微波通讯系统中去。下面就从所涉及的发射机、收信机及天线反馈系统入手, 介绍其功能和作用。

　　关键词：广播电视微波数字化设备

　　1发射机关键技术

　　针对发射机的功能，其主要组成是调制设备、中频放大设备、混频设备、边带选择设备、功率放大设备、发射机输出滤波器、分路网络设备等。其中混频设备主要通过本地振荡设备来完成。下面就其中几个设备的技术要点分别阐述。

　　1.1调制元件

　　数字调制的过程是复杂的，其含义是丰富的。如何将二进制序列进行优化处理并转换为中频信号和射频信号是数字调制的目的。数字调制首先要进行的是信号处理，接下来是频谱形成，最后是信号的映射和信号的调制。纵观同步数字体系历史，通过对冗余比特实现进入多状态信号的空座中，编码调制的技术是运用范围最广的同时能实现编码和调制合成的技术，特别能降低功率与频谱的耗散比，因为它能对一些近距离符号点取得比普通技术更好的效果。

　　1.2中频信号放大元件

　　在调制器件的基础上，信号已经完成调制。在完成调制的基础上，为了后续设备的顺利处理，需要放大器件的先行工作。

　　1.3振荡器元件

　　本地振荡器产生一定射频范围内的的振荡信号在中频信号混频器进行混频，进一步产生的微波信号，这些信号用来发送。本地振荡器对低噪声的稳定频率的要求高于基本的功率电平。因此针对同步数字微波系统中，比较常用的是频率合成器或媒体稳定的锁相振荡器。针对混频发射器，为防止本地振荡泄露或者杂散的出现，通常宜考虑选用一个平衡混合器，以实现其后面进一步选用的边带滤波器可以产生协助处理作用。

　　1.4功率放大元件

　　因为混频发送器输出的信号普遍较弱，为了达到所需的电平，必须将这些信号利用功率放大元件进行进一步放大。常用的FET放大元件主要针对射频功率而其作用。同步数字体系系统高状态调制模式的特点，要求放大元件的线性度较好，为达到线性度的较高水平，预失真方式一种较常用的补偿方法。在转播过程非异常的情况下，具有自动发信特性的功率控制技术仍然能够控制好输出功率，由于微波功率得到了放大，天线可以把微波射频信号传输出去，流入下一站的处理过程。

　　1.5具有自动发信特性的功率控制关键技术

　　微波接力系统在该种关键技术的帮助下能够较好完各项成工作，但如果固定条件的情况与微波发射机相反，其输出的工作频率具有变化的特征，表现为具有最大最小值以及正常值。在绝大多数工作中，发射机发射工作的输出频率一般是正常值，而当信号衰弱出现在远端的信号接收机时，发射机发射工作的输出频率会进入到最大值的工况。对反馈配置中的发射机，可以通过控制来自于反向通信业务信息，再分析接收机的中频部分电压以获得信号之间的差异性，比较这些差异化信号与与基准电压的区别，从而建立此基准和自动发信功率控制技术门限的直接关联。而对于场效应管放大设备的输出功率电平，可以通过自发射侧经过处理的误差信号进行控制。该技术的利用，可以充分有效降低高功率放大元件的功率耗散，缩短FET功放的失效时间均值，消除接收机上可能出现的信号减弱，改善邻近波道之间不必要的干扰。具有自动发信特性的功率控制技术通常分为两种，一种是渐变型，是指接收电平在两个门限之间，发信机的功率是逐渐发生变化的；另一种是突变型，是指在接收机设备上设置的启动门限阀值会影响发射设备的输出功率。当接收机所获取的信号电平低于阀值时，会促发发射设备的输出的功率处于较高水平，而而当接收机的信号电平再次上升至某设定的阀值时，发信机的输出功率则会重新下降至在低电平状态。

　　2接信机关键技术

　　2.1数字化元件

　　数字化设备在广播电视转播体系中占据了绝对的主导地位。对于天线接收到的微波信号，一般由微波接收机实现处理工作，即利用滤波器进行滤波过程而后剔除无效的信号数据，让有效的信号数据进入放大元件进行前置射频放大处理。在混频器件的作用下，将本地振荡信号与从天线传输来的信号实现差频变化，其结果是中频信号，再将这些中频信号通过具有增益调整功能的放大器放大，这种情况下，即使在信号数据有衰弱的情况下，输出电平功率的.有效性仍然可以得到保证。

　　2.2解调元件

　　为了实现载波恢复循环解调的效果，需要用到作为广播微波数字化设备的核心器件——解调元件。压控振荡器和鉴相器作为两大部件组成了解调设备，两者的配合工作不仅可以产生相干解调所需的载波，还可以对相差体现正交特性的载波进行循环解调。

　　2.3具有自适应特性的均衡性元件

　　在广播电视微波系统中，往往需要对多路径衰弱引起的信号不真实现象进行有效补偿，或者需要缩短信号的中断时间，这些工作由具有自适应特性的均衡性元件来完成。均衡性元件有不同的工作频率，常用的有两种。一种是带通均衡元件，该种元件一般在接收机频率中等的工况下工作，充当频域均衡器，以实现信道传递函数的控制；另一种是基带均衡元件，在时域工况下运行，直接减少因为不理想传递函数产生的符号间干扰。

　　3天线系统关键技术

　　高在线效率、低旁瓣电平、高交叉极化鉴别率、低电压驻波比和宽工作频带是微波系统对天线的基本要求。天线与微波收信机、发信机的可靠连接通过馈线来实现，在4～15 GHz 频段范围内，鉴于馈线布局和安装的便利性，现今广泛选用椭圆软波道为馈线，椭圆波导、椭矩变换、密封节、充气波道段四个方面组成整个系统。同时需要注意的是为，馈线中必须充满干燥空气，以保护馈线。

　　在同步数字体系微波系统中，影响系统性能最核心的因素是多径传播引起的频率选择性衰落，它直接对接收电平产生降低影响，从而使得载噪比例和载波干扰比例也出现降低。此外，频谱的不真实性直接带来脉冲波形的不真实性，由此产生的码间干扰，最终使得所恢复的载波相位之差和定时相位的抖动。

　　分集接收是有效降低多径衰落不利影响的关键手段之一，即有效提高微波的传输质量。为获得良好的信号数据，分集关键技术对特性不同的信号进行切换或者合成。分集关键技术根据使用天线、路由、时间等因素分为多种，如空间分集、路由分集、时间分集等。下面简要叙述空间分集和频率分集技术。

　　3.1空间分集

　　基于两个或多个垂直间隔分布的天线的辅助下进行接收，是该技术的特点。需要说明的是，只有保证天线之间拥有足够的空间距离，才能凸显因多路径衰衰减引起的信号的不同操作间的不相关性。接收天线间的电波传播路径往往不一致，因此衰弱不会给信号带来明显的影响，空间分集的这一特性，对于接受功率减弱以及信号不真实性的弊端，可以得到有效改善。

　　3.2频率分集

　　基于不同的频率出现的衰弱的不相关性，该项技术同时选用两个或者多个具有差异的频率对同一个信号进行传输，而在接收端进行甄选，处理较好的信号，这种分集技术对整个系统的改善作用是十分有效的。

　　在技术升级和改造的基础上，微波数字设备已被广泛运用到广播电视系统，鉴于这些设备技术性能的优异特性，完整的广播电视直播系统可在数字处理技术的辅助下实现构建，并且其播放的质量和信号传输可以得到保证。

　　参考文献

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