多路微波老舊設備系統(tǒng)化改造的工作原理

羅曉梅，張樹春，馬興軍

（寧夏廣播電視臺，銀川 750001）

多路微波老舊設備系統(tǒng)化改造的工作原理

羅曉梅，張樹春，馬興軍

（寧夏廣播電視臺，銀川 750001）

羅山MMDS8+1系統(tǒng)由羅山轉播臺組織本臺技術人員自主設計，自主安裝，自主調試完成，自使用以來系統(tǒng)性能穩(wěn)定、操作簡便，主備機的倒機時間也由改造前3～5分鐘縮短到改造后的2秒，本文詳細闡述了改造后MMDS系統(tǒng)設備的工作原理。

多路微波；定向耦合器；同軸檢波器；控制器

1 引言

改造后的MMDS系統(tǒng)除保留原系統(tǒng)的8臺主發(fā)射機，8臺主調制器，1臺8路解調器，1臺九畫面監(jiān)視器及功率合成器外，新購1臺24路模擬音頻報警器（多路微波報警系統(tǒng)），8個同軸檢波器，8個定向耦合器，8個同軸切換開關，8臺固定頻道調制器，17個電源控制繼電器，1臺MM DS8+1系統(tǒng)控制器，1個8路合成器及25根射頻電纜；新增1臺假負載，1臺備用發(fā)射機及1臺8路解調器。

2 改造后的MMDS

2.1 24路模擬音頻報警器

報警器輸出經(jīng)232數(shù)據(jù)線送給計算機，通過報警器管理軟件設置界面和參數(shù)，工作界面如圖1所示。24路模擬音頻信號分8組，監(jiān)測8套模擬MMDS節(jié)目。每組分綠色、黃色及藍色3個豎條，分別顯示每套節(jié)目的模擬音頻、模擬視頻及檢波后的功率電平。報警器的各組可設置節(jié)目名稱及節(jié)目播出時間表，每組下的各路可設置最大電平、報警門限及報警延遲時間。

圖1 多路微波報警系統(tǒng)工作界面

2.2 同軸檢波器

檢波頻率DC 4GHz，檢波功率0～20dBmW，靈敏度200m V/mW，響應速度10～200ns，阻抗50Ω，輸入N型公頭/輸出BNC母頭。

檢波器的作用就是從已調信號中檢波或解調出調制信號。包絡檢波器主要用于標準調幅信號的解調，這種檢波器的輸出uΩ(t)與輸入信號ua(t)的峰值成正比，所以又稱峰值檢波器。圖2是包絡檢波器工作原理圖。由中頻或高頻放大器來的標準調幅信號加在ua(t)回路L1C1兩端。經(jīng)檢波后在負載RLC上產(chǎn)生隨ua(t)的包絡而變化的電壓uΩ(t)。在t1＜t＜t2時間內，輸入信號瞬時值ua(t)大于輸出電壓uΩ(t)，二極管導通，電容C通過二極管正向電阻RL充電，uΩ(t)增大；在t2＜t＜t3時間內，ua(t)小于uΩ(t)，二極管截止，C通過RL放電，因此uΩ(t)下降；到t3以后，二極管又重新導電。只要RLC選擇恰當，就可在負載RLC上得到與輸入信號包絡成對應關系的輸出電壓uΩ(t)。

檢波電路

圖2 包絡檢波器工作原理圖

2.3 定向耦合器

耦合頻率2.5～2.7GHz，輸入功率50W，耦合量35dB，方向性＞20dB，阻抗50Ω，信號輸入端為N型母頭，輸出端為N型公頭，耦合端為N型母頭。

圖3 同軸切換開關電控原理圖

2.4 同軸切換開關

雙刀雙擲，磁保持，帶狀態(tài)指示功能。切換頻率2～3GHz，駐波比＜1.30，插入損耗＜0.3dB，隔離度＞60dB，峰值功率100W，射頻阻抗50Ω，工作電壓DC24V，切換時間＜15ms，切換次數(shù)＞10 000次，信號輸入輸出端均為N型母頭。

磁保持切換開關的常閉或常開狀態(tài)完全依賴永久磁鋼的作用，切換開關狀態(tài)轉換靠一定寬度的電脈沖信號加在線圈上觸發(fā)完成，線圈斷電后，切換開關的銜鐵仍能保持在線圈通電時的狀態(tài)，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。如圖3左圖所示，切換開關2腳為24V控制電壓接入端，6腳為DC5V狀態(tài)指示電壓接入端。若1腳接負極，J1/J3，J2/J4同時接通，5腳出現(xiàn)DC5V狀態(tài)指示電壓（狀態(tài)1）；若3腳接負極，J1/J2，J3/J4同時接通，7腳出現(xiàn)DC5V狀態(tài)指示電壓（狀態(tài)2）。如圖3右圖所示，當切換開關1腳2腳、3腳4腳同時接通（狀態(tài)2），主用設備處于正常播出狀態(tài)，備用設備接假負載；當某一切換開關1腳3腳、2腳4腳同時接通（狀態(tài)1），備用設備播出，主用設備接假負載。

2.5 固定頻道調制器

8臺固定頻道調制器的頻道依此定為Z11～Z18，各調制器采用中頻調制，860MHz以內鄰頻傳輸，中頻殘留邊帶聲表面波濾波器，多種鎖相方式，內置寬帶放大器，帶外寄生輸出抑制度大于60dB，輸出電平113dBμV，適用于PA L D，PAL B/G，NTSC制式。

2.6 電源控制繼電器

磁保持2極，工作電壓DC24V，置位線圈電阻210Ω，置位線圈額定電流110m A，復位線圈電阻1 050Ω，復位線圈額定電流22m A，置位復位時間＜30ms，最小脈沖寬度60ms，觸點部額定負載AC220V 5A，DC24V 3A。

圖4 自鎖繼電器控制原理圖

8臺主用、8臺備用調制器及1臺備發(fā)射機共17個電源控制繼電器。如圖4所示，1腳、2腳接DC24V電源正極，若10腳接通電源負極，7腳9腳、3腳5腳同時接通，9腳220V交流電壓通過7腳給設備供電，3腳的繼電器狀態(tài)信號通過5腳送入控制器；若11腳接通電源負極，8腳9腳、3腳4腳同時接通，設備斷電，控制器也同時失去繼電器狀態(tài)信號。

2.7 8路合成器

合成器輸入接8路備用調制器輸出，輸出接備用發(fā)射機輸入。工作頻率2.5～2.7GHz，隔離度＞20dB，輸入駐波＜1.3，輸出駐波＜1.2，輸入功率3W，輸出功率3W，阻抗50Ω，信號輸入輸出端均為N型母頭。

2.8 射頻電纜

射頻電纜25根，其中備用調制器和8路合成器的連接電纜8個，L=600mm，工作頻率DC 3GHz，功率3W，駐波比＜1.2，線纜損耗＜0.4dB/m，一端接頭為阻抗50Ω的N型公頭，另一端接頭為阻抗75Ω的F型公頭；8路合成器和備用發(fā)射機的連接電纜1根，同軸切換開關間的連接電纜7根，切換開關同假負載間的連接電纜1根，L=350mm，工作頻率DC 3GHz，功率50W，駐波比＜1.3，線纜損耗＜0.25dB/m，阻抗50Ω，兩端接頭均N型公頭；同軸切換開關和定向耦合器間的連接電纜8根，L=550mm，工作頻率DC 3GHz，功率50W，駐波比＜1.3，線纜損耗＜0.25dB/m，阻抗50Ω，兩端接頭均N型公頭。其他射頻電纜的技術參數(shù)也完全符合系統(tǒng)要求。

2.9 控制器

控制器是整個系統(tǒng)的大腦，17個DB9接口連接的控制線是大腦神經(jīng)，同軸切換開關和電源控制繼電器則是執(zhí)行單元。通俗的講，大腦神經(jīng)向大腦實時傳送執(zhí)行單元的狀態(tài)信息，大腦根據(jù)設定的控制流程，通過大腦神經(jīng)將操作控制命令傳送給執(zhí)行單元，執(zhí)行單元最終完成開機、關機、倒機等操控命令。系統(tǒng)安裝時注意三點：一是8個同軸切換開關的信號輸入輸出接口與功率合成器、發(fā)射機等接口的連接方式要完全一致；二是主路調制器1、備路調制器1的電源控制繼電器接著同一個DB 9接口，如將其插在C1上，則主發(fā)射機1對應同軸切換開關控制線的DB 9接口要插在S1上，以此類推；三是系統(tǒng)安裝完成后，先按控制器的RESET按鈕強行復位，之后再進行開機。表1為模擬MMDS8+1系統(tǒng)設備連接線說明。

表1 模擬MMDS8+1系統(tǒng)設備連接線

2.9.1 主備機的開關機操作

如圖5所示，在控制器上進行主機開機操作，具體流程是先按開機鍵，控制器接收按鍵信息后發(fā)出主機開機命令，最終完成主機開機。主機關機和備機開關機的流程完全一樣。

如主調制器1關機，要對其執(zhí)行開機操作，先按控制器面板的K 10按鍵發(fā)出開機命令，控制器接收按鍵信息后通過插接在C1接口DB9接頭的6腳發(fā)出開機脈沖，主調制器1電源控制繼電器的11腳收到開機脈沖，繼電器動作，繼電器的7腳9腳、3腳5腳同時接通，9腳的AC220V通過7腳給主調制器1供電完成開機操作；C1接口DB9接頭的8腳發(fā)出主機繼電器采樣信號，經(jīng)繼電器3腳、5腳，返回到C1接口DB 9接頭的4腳，控制器收到主機繼電器采樣信號后確認開機完成。

圖5 主備機開關機的操作流程

如主調制器1開機，要對其執(zhí)行關機操作，先按控制器面板的K 10按鍵發(fā)出關機命令，控制器接收按鍵信息后通過插接在C1接口DB9接頭的2腳發(fā)出關機脈沖，主調制器1電源控制繼電器的10腳收到關機脈沖，繼電器動作，繼電器的7腳9腳、3腳5腳同時斷開，主調制器1斷電完成關機操作；C1接口DB9接頭的8腳發(fā)出主機繼電器采樣信號，因繼電器3腳5腳斷開，C1接口DB9接頭的4腳未收到主機繼電器采樣信號，控制器確認關機完成。

備調制器1的開關機操作流程同主調制器1一致，只是C1接口DB9接頭發(fā)送開機信號、關機信號及采樣信號，接收采樣信號的針腳發(fā)生變化。另外所有的備調制器進行開關機操作時控制器通過C9接口對備發(fā)射機同時進行開關機操作。

2.9.2 主備路倒換操作

圖6為主備路倒換的操作流程，圖中主機位指同軸切換開關天線端同主機端連接，負載端同備機端連接的倒換狀態(tài)；備機位指同軸切換開關天線端同備機端連接，負載端同主機端連接的倒換狀態(tài)；中間位指同軸切換開關倒換閘停在中間位置，非正常倒換狀態(tài)。主機位主機開機、主機位主機關機、備機位備機開機、備機位備機關機及同軸中間位是同軸切換開關的穩(wěn)定工作狀態(tài)；同軸切換開關從主機位、備機位到中間位的倒換動作，是非控制器動作產(chǎn)生的意外狀態(tài)變化。

圖6 主備路倒換的操作流程

假定主機位主機開機，在控制器上進行主備路倒換操作，具體流程是先按“倒機按鍵”，控制器接收按鍵信息后發(fā)出“主備機關機命令”，若主備機正常關機，控制器給同軸切換開關發(fā)出“主倒備同軸命令”，若同軸切換開關由主機位倒換到備機位，控制器向備用設備發(fā)出“備機開機”命令，若備機正常開機，控制器完成主備路倒換操作。

假定備機位備機開機，在控制器上進行主備路倒換操作，具體流程是先按“倒機按鍵”，控制器接收按鍵信息后發(fā)出“主備機關機命令”，若主備機正常關機，控制器給同軸切換開關發(fā)出“備倒主同軸命令”，若同軸切換開關由備機位倒換到主機位，控制器向主用設備發(fā)出“主機開機”命令，若主機正常開機，控制器完成主備路倒換操作。

上述兩種操作是“主機位倒備機位”或“備機位倒主機位”的正常操作流程。若“等待主備機關機”時“主備機之一未關機”，或者“主備位等待同軸倒換”時“同軸未動作”，重按“倒機按鍵”；若“同軸進入中間位”，重按“倒機按鍵”，如仍無動作則人工干預；若“等待主備機開機”時“主備機未開機”，按對應“開機按鍵”。

如主調制器1正常開機，要對其執(zhí)行倒機操作，首先主調制器1、所有備調制器及備發(fā)射機關機；其次控制器通過插接在S1接口DB9接頭的1腳向同軸切換開關發(fā)出倒換脈沖，同軸切換開關1腳收到倒換脈沖后動作，5腳6腳聯(lián)通，S1接口DB9接頭6腳的指示信息經(jīng)過同軸切換開關的6腳、5腳，返回S1接口DB9接頭5腳，控制器確認倒機完成；第三備調制器1和備發(fā)射機開機。備倒主和主倒備的倒換操作流程一致。

3 結束語

羅山MMDS8+1系統(tǒng)由羅山轉播臺組織本臺技術人員自主設計，自主安裝，自主調試完成，自使用以來系統(tǒng)性能穩(wěn)定、操作簡便，主備機的倒機時間也由改造前3～5分鐘縮短到改造后的2秒，值得同行借鑒。

MMDS Old Equipment System Working Principle

Luo Xiaomei, Zhang Shuchun, Ma Xingjun
(Ningxia Radio and TV Station, Yinchuan, 750001)

The design, installation and commissioning of the Luoshan MMDS8+1 system was finished by technicians of the Luoshan Radio and TV Signal Relay Station autonomously. The system has feature of simple - operating and stable function since putting into operation. The fail-over time was shorten to 2 seconds from 5minutes. This article is to introduce the operating principle of the MMDS system.

MMDS; Directional coupler; Coaxial detector; Controlle

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.09.006

TN 929.5，TN 943

A

1672-7274（2014）09-0020-05