中波廣播信號源系統(tǒng)研究

陳卓

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星；微波；光纖

陽泉中波臺現(xiàn)有5部lOkwDAM發(fā)射機(jī)和1部3kwPDM發(fā)射機(jī)，主要負(fù)責(zé)廣播中央臺、山西臺、農(nóng)村臺、陽泉臺四套節(jié)目。這些節(jié)目均實(shí)現(xiàn)了多路不同信號接人和信號故障自動切換的功能。在日常維護(hù)中，陽泉中波臺技術(shù)人員通過不斷測試并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，形成了一套針對信號源故障的處理方法和多路信號接人的設(shè)計方案，有效解決了由于信號源故障引起的節(jié)目中斷的問題。

1不同信號源的特點(diǎn)

中波廣播行業(yè)由于其特殊性，對信號安全要求較高，目前通用的信號源主要有微波信號、衛(wèi)星信號、光纖信號三種。下文介紹了不同信號的傳輸原理和特點(diǎn)，并闡述了不同信號源的適用場景[1]。

1.1微波信號

微波信號使用微波作為載波，攜帶信息，并傳輸廣播信號。由于微波頻率較高（微波通信主要使用3—40GHz）．微波波長較短，繞射和穿透能力很差，在地球表面?zhèn)鬏斔p較大，因此，只能短距離直線傳播，傳輸距離只有幾十千米至一百千米，若要遠(yuǎn)距離傳播只能使用中繼站“接力”傳播。陽泉中波臺使用的微波信號來自于獅腦山微波站，它是山西微波干線上的一個接收站，向陽泉中波臺傳送中央臺、山西臺、農(nóng)村臺三套節(jié)目。微波傳輸?shù)膬?yōu)勢有很多，首先，其傳輸容量大、頻帶寬、傳素效率高，在同一方向同一頻段可以有六收六發(fā)信號同時工作，并通過信號復(fù)用技術(shù)，傳素速率可以達(dá)到2.4Gbit/s。其次，微波傳輸具有良好的抗災(zāi)特性，在水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)以及地震等自然災(zāi)害中，微波傳輸一般不會受到影響。再次，微波傳輸只需要建設(shè)收發(fā)端設(shè)備，省去中間線路建設(shè)費(fèi)用，相比光纖通信成本要低得多。但是，微波傳輸也容易受到傳輸路徑上同頻率電磁波和障礙物的干擾，所以微波通道的建設(shè)需要提前規(guī)劃[2]。

1.2衛(wèi)星信號

衛(wèi)星信號接收同步衛(wèi)星中的廣播信號，并作為廣播信號源的一種方式。陽泉中波臺接收的衛(wèi)星信號有中星6B、亞太6、中星9號三種。其中，中星6B是C頻段，亞太6、中星9號是Ku頻段。由于C頻段頻率低、增益低，接收天線要求口徑較大，因此，陽泉中波臺中星6B使用的是直徑為3米的接收天線。由于Ku頻段頻率高，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器功率大，天線接收效率高，接收天線要求口徑較小，因此，陽泉中波臺亞太6、中星9號均采用直徑為1米的接收天線。衛(wèi)星信號還具有微波信號使用靈活、建設(shè)成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是，衛(wèi)星距地球表面較遠(yuǎn)，衛(wèi)星信號抗干擾能力較差，C頻段容易受到地面微波和同頻段電磁波的干擾，Ku頻段由于最大波長和雨滴、雪花線度接近，容易受到降雨、雪的影響，雨雪越大，衰減越大。此外，衛(wèi)星信號還容易受到日凌影響，造成節(jié)目中斷。

1.3光纖信號

光纖信號是以光作為信號的傳播載體，通過光纜把廣播信號傳送到臺站。光纖通信可以傳輸模擬信號和數(shù)字信號，具有傳輸距離遠(yuǎn)、速率高、誤碼率低、保密性高等優(yōu)點(diǎn)。但是，中波臺站往往建在遠(yuǎn)離市中心的區(qū)域，周邊沒有光纜覆蓋，單獨(dú)建設(shè)光纜費(fèi)用較高、周期長，且光纜抗災(zāi)性能較差，還容易受周邊環(huán)境和人為破壞的影響。

2陽泉中波臺信號源的設(shè)計思路

通過對以上三種信號源的分析可知，衛(wèi)星信號容易受日凌、雨、雪天氣和周邊電磁信號的影響，而光纖信號抗災(zāi)能力較差，恢復(fù)信號時間長。這兩種信號由于不可抗拒的因素均無法成為廣播信號的主要信號源。而微波信號具有傳輸容量大、速率高、抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，雖然在傳輸通道上也容易受到障礙物和電磁波的干擾，但是通過合理的規(guī)劃可以明顯降低干擾風(fēng)險，穩(wěn)定性較高?；谏鲜鲈?，陽泉中波臺廣播的中央臺、山西臺、農(nóng)村臺三套節(jié)目均采用微波信號作為主信號源。中央臺節(jié)目信號源設(shè)計如圖1所示。

中央臺有四路信號源，第一路是微波信號，第二路是中星9號，第三路是中星6B，第四路是亞太6；山西臺有三路信號源，第一路是微波信號，第二路是中星9號，第三路是中星6B;農(nóng)村臺只有一路信號源，即微波信號；陽泉臺有兩路信號源，第一路是光纖信號，第二路是調(diào)頻信號。陽泉中波臺信號源系統(tǒng)設(shè)計以信號切換器為核心，將所有信號匯聚至信號切換器，信號切換器根據(jù)需要自動或手段選擇一路信號輸出。通過對不同節(jié)目信號的開關(guān)機(jī)時間設(shè)定，信號切換器可以完整地監(jiān)測所有節(jié)目的播出，避免發(fā)生漏報警。信號切換器輸出信號至音頻處理器，音頻處理器再通過壓縮信號動態(tài)范圍來提高信號平均調(diào)幅度，最終將信號輸入發(fā)射機(jī)。為了防止信號傳輸鏈路中設(shè)備故障造成信號間斷，陽泉中波臺的ODU、音頻解碼器、衛(wèi)星接收機(jī)、音頻處理器、信號切換器等設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了“1+1”熱備份，保證其不間斷正常運(yùn)行。

3信號源故障處理流程

在日常維護(hù)中，信號會出現(xiàn)各種故障。尤其是日凌、暴雨、暴雪、雷電等極端惡劣天氣，容易導(dǎo)致信號出現(xiàn)中斷，甚至?xí)鸢l(fā)射機(jī)過流導(dǎo)致掉高壓，這就格外需要注意。下文分情況介紹信號故障處理過程。

3.1微波設(shè)備故障

微波設(shè)備主要由室內(nèi)單元（IDU）、室外單元（ODU）、中頻電纜和天線構(gòu)成。其工作原理是：天線接收獅腦山微波站傳來的電磁波，將其轉(zhuǎn)換成射頻信號，射頻信號通過ODU轉(zhuǎn)換為中頻信號，再通過電纜傳送至IDU，IDU把接收到的微波信號進(jìn)行解調(diào)和數(shù)字化處理，最后通過2M線把信號串聯(lián)到所有的音頻解碼器。當(dāng)微波信號發(fā)生故障時，首先需要查看音頻解碼器、IDU設(shè)備面板狀態(tài)是否正常，對故障原因做出初步判斷，接著登錄IDU設(shè)備進(jìn)一步查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)并確定故障原因。下文介紹幾種常見的故障。

3.1.1輸出節(jié)目內(nèi)容不符、輸出信號強(qiáng)度低

這類故障一般顯示為微波輸出信號不是本臺節(jié)目，或信號切換器由于信號低報警。此時，查看音頻解碼器和IDU設(shè)備面板，顯示狀態(tài)一切正常，故障原因可能是音頻解碼器輸出信號有誤。解決方法為長按音頻解碼器MENU/ENTER鍵三秒后松開，前面板進(jìn)入解鎖狀態(tài)CO01-L．在此狀態(tài)下，可以通過上下方向鍵來選擇信道，從而選擇不同節(jié)目，以及通過左右方向鍵來增減音量，從而提高輸出音頻強(qiáng)度。

3.1.2所有音頻解碼器均無信號輸出

這類故障一般顯示為中央臺、山西臺、農(nóng)村臺信號切換器主路信號報警，所有音頻解碼器前面板顯示POOI-，表明音頻解碼器無有效信號輸入（如果只有某臺音頻解碼器前面板顯示PO01-，其余設(shè)備正常，由于所有解碼器信號來源相同，則可以判定是該臺解碼器故障，無法鎖定節(jié)目）。接著，需要查看IDU設(shè)備，如果Alarm燈亮，表明無微波信號輸入，需要登陸IDU進(jìn)一步查看故障原因。陽泉中波臺使用的微波設(shè)備是NEC IPASOLNK200，設(shè)備檢測時，首先通過設(shè)備LCT端口登人設(shè)備，接著通過主菜單下CurrentMetering查看ODU接收電平信息，如圖2所示。

如圖2所示，Radio圖標(biāo)中TX Power顯示的是ODU的發(fā)射功率；RX level是ODU的接收電頻信號；ODU Power Supply是ODU供電電壓；BER是測試的無碼率。當(dāng)TX Power，ODU Power Supply數(shù)據(jù)為空，表明本端ODU設(shè)備故障，沒有數(shù)據(jù)發(fā)出。當(dāng)RX level為空或者BER數(shù)據(jù)較大時（在正常情況下，BER數(shù)值為0. OE-10），表明設(shè)備接收數(shù)據(jù)異常，可能是對端ODU設(shè)備故障，需要聯(lián)系微波信號發(fā)送端處理。除此之外，還可以通過主菜單下Current Status點(diǎn)擊ActiveAlarm查看設(shè)備告警信息，以此來分析故障原因。

3.2衛(wèi)星接收設(shè)備故障

衛(wèi)星接收系統(tǒng)由拋物面天線、饋源、高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)組成。其工作原理是：拋物面天線接收衛(wèi)星發(fā)射的電磁波信號，將其反射匯聚至饋源；饋源收集電磁波信號，變成信號電壓供給高頻頭；高頻頭對信號進(jìn)行降噪和放大傳送至衛(wèi)星接收機(jī)：衛(wèi)星接收機(jī)對信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)出廣播信號[3]。

衛(wèi)星信號由于抗干擾能力低，經(jīng)常會出現(xiàn)故障。具體表現(xiàn)在信號切換器由于某路衛(wèi)星信號強(qiáng)度低而突然報警。常見故障如下。

3.2.1短時間報警，短時間內(nèi)恢復(fù)

如果某路衛(wèi)星信號出現(xiàn)短時間報警且很快恢復(fù)的現(xiàn)象，很可能是衛(wèi)星信號突然受到周邊自然環(huán)境或者電磁信號干擾導(dǎo)致信號強(qiáng)度降低，短時間內(nèi)便會恢復(fù)。此時，故障一般不需要處理。尤其是雷雨、暴雪等天氣引起的故障頻發(fā)，天氣轉(zhuǎn)晴后即可恢復(fù)，如果降雪較多，天線被大雪覆蓋導(dǎo)致信號強(qiáng)度較低，需要及時處理天線上的積雪。

3.2.2長時間信號強(qiáng)度低報警

如果某路衛(wèi)星信號出現(xiàn)長時間強(qiáng)度低報警，則需要進(jìn)一步查看故障原因。首先查看衛(wèi)星接收機(jī)面板狀態(tài)，若接收機(jī)信號強(qiáng)度低，可能是由于設(shè)備長時間運(yùn)行導(dǎo)致死機(jī)，一般重啟設(shè)備即可恢復(fù)。若故障仍不能解決，則需要登陸衛(wèi)星接收機(jī)查看信號強(qiáng)度和信號質(zhì)量。下文以山西臺中心6B信號故障為例進(jìn)行具體介紹。

首先，通過衛(wèi)星接收機(jī)音頻輸出口和視頻輸出口，把配置界面接入電視。其次，登陸衛(wèi)星接收機(jī)，選擇相應(yīng)衛(wèi)星——中心6B;配置下行頻——3846;符號率——5950;激化方式——垂直。此時，界面會顯示衛(wèi)星信號強(qiáng)度和信號質(zhì)量，如果信號強(qiáng)度較低（一般60db以下），可能是高頻頭故障或者天線位置發(fā)生變動，可以微調(diào)天線或者更換高頻頭：如果信號強(qiáng)度很高，信號質(zhì)量較低（一般60db以下），可能是衛(wèi)星接收機(jī)發(fā)生故障，可以更換接收機(jī)。如果故障仍然不能解除，可能是周邊電磁環(huán)境發(fā)生變化，導(dǎo)致干擾增強(qiáng)。陽泉中波臺中心6B衛(wèi)星信號曾經(jīng)發(fā)生此類故障，最后查明是運(yùn)營商5G信號干擾所致，通過在高頻頭前加裝SG頻段的濾波器，此故障才得以解決。

3.3光纖設(shè)備故障

光纖設(shè)備主要由光纜和光端機(jī)構(gòu)成，光端機(jī)把光纖傳輸?shù)墓庑盘栟D(zhuǎn)化為電信號，然后解調(diào)出廣播信號。光纖設(shè)備的故障處理較為簡單。當(dāng)光纖信號發(fā)生故障時，陽泉臺主路信號報警，此日寸需要查看光端機(jī)link燈是否亮。如果燈滅，測試光纖信號強(qiáng)度，當(dāng)光纖強(qiáng)度低于- 20dB時，光纖信號衰減較大，需要聯(lián)系運(yùn)營商處理光路。當(dāng)光路正常，仍無廣播信號輸出，可能是光端機(jī)掉死或者損壞，可以重啟或更換光端機(jī)測試，最終確定故障原因[4]。

4結(jié)束語

信號系統(tǒng)是廣播傳播的重要系統(tǒng)，其高質(zhì)量和高穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)中波廣播安全播出的重要條件。對信號源加工處理和不同信號源之間合理有效的配合不僅可以減少節(jié)目中斷故障的發(fā)生，還可以提高節(jié)目質(zhì)量，防止信號失真，保障發(fā)射機(jī)正常運(yùn)行。本文總結(jié)了陽泉中波臺多年來處理信號故障的經(jīng)驗(yàn)，目的是將其分享給相關(guān)從業(yè)者，以期共同進(jìn)步。