光纖通信在廣播射頻信號(hào)接收傳輸中的應(yīng)用

賴東方

國(guó)家新聞出版廣電總局廈門監(jiān)測(cè)臺(tái)　福建省　廈門市　361009

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光纖通信在廣播射頻信號(hào)接收傳輸中的應(yīng)用

賴東方

國(guó)家新聞出版廣電總局廈門監(jiān)測(cè)臺(tái)福建省廈門市361009

【摘要】隨著城市的不斷擴(kuò)張，廣播監(jiān)測(cè)臺(tái)站周邊收測(cè)環(huán)境不斷惡化，天線場(chǎng)地選擇困難亟待解決。本文主要研究運(yùn)用光纖通信傳輸技術(shù)，較遠(yuǎn)距離傳輸廣播射頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)天線場(chǎng)地與監(jiān)測(cè)臺(tái)站分離，解決廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的實(shí)際困難。

【關(guān)鍵詞】廣播射頻信號(hào)光纖通信遠(yuǎn)距離傳輸

1　概述

在傳統(tǒng)的廣播監(jiān)測(cè)臺(tái)站建設(shè)中，廣播射頻信號(hào)傳輸大多使用射頻同軸電纜作為饋線。由于同軸電纜傳輸損耗大，長(zhǎng)距離傳輸會(huì)造成信號(hào)強(qiáng)度的很大衰減，不能保證監(jiān)測(cè)的信號(hào)質(zhì)量，故廣播射頻信號(hào)接收天線與收信終端之間的距離受到極大限制，多數(shù)天線架設(shè)在臺(tái)站內(nèi)。廣播射頻信號(hào)接收天線位置環(huán)境要求與高層建筑、架空電力線、架空通信線路、公路等應(yīng)有保護(hù)間距，而隨著城市發(fā)展不斷外擴(kuò)，許多廣播監(jiān)測(cè)臺(tái)站周邊高樓林立，公路網(wǎng)交錯(cuò)，收測(cè)環(huán)境不斷惡化，已無(wú)法達(dá)到廣播射頻信號(hào)接收天線架設(shè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，如何選擇好的天線場(chǎng)地以保證收測(cè)質(zhì)量迫在眉睫。

近年來(lái)，光纖通信已成為寬帶接入的一種主流方式。光纖通信具有頻帶寬、損耗低、成本低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。利用光纜替代射頻同軸電纜，可以將廣播射頻信號(hào)傳輸距離延長(zhǎng)至20公里以上，這就為在距離監(jiān)測(cè)臺(tái)站較遠(yuǎn)的地點(diǎn)架設(shè)廣播射頻信號(hào)接收天線，實(shí)現(xiàn)天線場(chǎng)地與監(jiān)測(cè)臺(tái)站分離提供了可能。

2　廣播射頻信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)

廣播射頻信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)端天線場(chǎng)區(qū)、光纜、監(jiān)測(cè)臺(tái)站機(jī)房三部分組成，如圖1所示。

圖1　廣播射頻信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)備組成示意圖

2.1遠(yuǎn)端天線場(chǎng)區(qū)

天線區(qū)的固定天線一般是無(wú)源天線，系統(tǒng)主要由天線體、同軸電纜和光發(fā)射機(jī)組成。天線體接收的廣播射頻信號(hào)通過(guò)同軸電纜傳輸?shù)焦獍l(fā)射機(jī)，在光發(fā)射機(jī)內(nèi)進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，再耦合到光纖中去傳輸。

可轉(zhuǎn)動(dòng)天線系統(tǒng)則在此基礎(chǔ)上增加了轉(zhuǎn)臺(tái)及供電電源、控制線及光收發(fā)器等設(shè)備。天線體接收的廣播射頻信號(hào)同樣是通過(guò)同軸電纜傳輸?shù)焦獍l(fā)射機(jī)，在光發(fā)射機(jī)內(nèi)進(jìn)行電/光轉(zhuǎn)換，再耦合到光纖中去傳輸?？刂妻D(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的半雙工RS485信號(hào)則是通過(guò)光收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)與監(jiān)測(cè)臺(tái)站控制計(jì)算機(jī)的交互。

2.2光纜

由于天線場(chǎng)區(qū)一般架有多副天線，每副天線的接收信號(hào)和控制信號(hào)均需各自占用一根光纖，為節(jié)省鋪設(shè)和維護(hù)成本，應(yīng)將盡可能多的光纖熔接到同一根光纜上，傳輸回監(jiān)測(cè)臺(tái)站機(jī)房?jī)?nèi)。

2.3機(jī)房室內(nèi)設(shè)備

天線區(qū)光發(fā)射機(jī)的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光纜傳輸回監(jiān)測(cè)臺(tái)站機(jī)房后，需通過(guò)光接收機(jī)轉(zhuǎn)換回廣播射頻信號(hào)，并傳輸至天線共用器，以供廣播接收機(jī)解調(diào)。

控制信號(hào)則需通過(guò)機(jī)房端的光收發(fā)器轉(zhuǎn)換回RS485信號(hào)，并傳輸至控制計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)天線轉(zhuǎn)臺(tái)的控制。

3　關(guān)鍵技術(shù)

3.1光纖傳輸技術(shù)

由于光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，在兩種介質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來(lái)，這就是光的全反射。光纖通信傳輸正是基于光的全反射原理實(shí)現(xiàn)的。

同軸電纜傳輸較低頻段的射頻信號(hào)，每公里的損耗都在幾+dB以上，而且頻率越高，損耗越大，相比之下，光纖每公里的損耗都在1dB以下。而且光纖的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場(chǎng)的作用，在其中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁場(chǎng)的影響，故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。

正因?yàn)楣庠诠饫w的傳導(dǎo)損耗小、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，采用高速率光調(diào)制傳輸技術(shù)進(jìn)行光信號(hào)的遠(yuǎn)號(hào)透明引接的寬帶光纖傳輸技術(shù)。經(jīng)過(guò)多方測(cè)試，通過(guò)光纖通信傳輸技術(shù)傳輸?shù)男盘?hào)與直接測(cè)量的廣播射頻信號(hào)圖形基本一致，滿足廣播射頻信號(hào)大動(dòng)態(tài)的需求，為廣播射頻信號(hào)接收天線提供一種高質(zhì)量、遠(yuǎn)距離、低成本的信號(hào)傳輸手段。為真正實(shí)現(xiàn)天線場(chǎng)區(qū)與廣播監(jiān)測(cè)臺(tái)站分離，將天線場(chǎng)地架設(shè)在程傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)全波頻段內(nèi)所有信號(hào)長(zhǎng)距離無(wú)損傳輸。

3.2光端機(jī)收發(fā)技術(shù)

光發(fā)射機(jī)：在光發(fā)射端，廣播射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入匹配電路、放大驅(qū)動(dòng)電路后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，進(jìn)入電/光轉(zhuǎn)換模塊，在光控電路和溫控電路的控制下轉(zhuǎn)換成已調(diào)光信號(hào)，耦合到光纖去傳輸。

光接收機(jī)：接收光纖傳輸來(lái)的光信號(hào)，經(jīng)光/電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，但此時(shí)信號(hào)強(qiáng)度很弱，需經(jīng)由放大電路放大到足夠電平，再經(jīng)過(guò)輸出匹配電路輸出廣播射頻信號(hào)，供廣播接收機(jī)解調(diào)。

光端機(jī)原理圖如圖2所示。

圖2　短波光接收機(jī)原理圖

結(jié)束語(yǔ)

廣播射頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)是實(shí)現(xiàn)廣播射頻信遠(yuǎn)離不良電磁環(huán)境的空曠地帶，滿足廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)需要，提供了較好的解決方案。

參考文獻(xiàn)

［1］肖志力，王東權(quán).短波射頻接收信號(hào)光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究和實(shí)現(xiàn)［J］，軍事通信技術(shù)，2009.6，30（2），67-69

審稿人：魏朝暉內(nèi)蒙古新聞出版廣電局監(jiān)管中心正高級(jí)工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

【中圖分類號(hào)】TN931.2

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2096-0751（2016）05-0019-03

作者簡(jiǎn)介：賴東方國(guó)家新聞出版廣電總局廈門監(jiān)測(cè)臺(tái)助理工程師