廣播電視工程技術(shù)中的微波信號保護(hù)研究

張 俊

（安慶市新聞傳媒中心，安徽 安慶 246000）

0 引 言

當(dāng)前，微波信號遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臈l件要求較高，要滿足特定的傳輸信號通道要求，而城市的發(fā)展、高層建筑的增多，在一定程度上影響了微波信號的傳輸?；诖?，做好廣播電視微波信號傳輸保護(hù)方案研究，確保微波信號能夠被清晰穩(wěn)定地有效傳送，是廣播電視工程需要重視的核心內(nèi)容之一。基于此，本文探討了廣播電視工程中微波信號的傳輸阻礙問題，并且構(gòu)建了微波信號傳輸保障方案，針對這一方案進(jìn)行了有效性評估。希望通過這些研究，能夠有效推動廣播電視工程技術(shù)中的微波信號保護(hù)能力增強(qiáng)。

1 廣播電視工程技術(shù)中的微波信號傳輸阻礙

目前，在廣播電視工程技術(shù)中，微波信號的傳輸條件要求仍然相對較高，特定的微波信號傳輸必須符合一定的傳輸通道空間要求，保證信號傳播通道內(nèi)部沒有障礙物的阻擋，使微波信號具有穩(wěn)定的視通能力，以便于廣播電視信號能夠正常穩(wěn)定地傳播[1]。然而，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)不斷推進(jìn)，城市高層建筑不斷出現(xiàn)，這就使得一些廣播電視微波信號傳輸通道被高層建筑物所阻擋，在一定程度上影響了廣播電視微波信號的傳輸[2]。

2 構(gòu)建廣播電視工程技術(shù)中的微波信號傳輸保障方案

2.1 拓寬微波信號傳輸保護(hù)的菲涅爾區(qū)域

一般而言，廣播電視微波信號傳輸過程需要符合特定的微波傳輸空間參數(shù)。這些參數(shù)指的是微波信號傳輸時，其軸線平行距離與傳輸通道所遇到的障礙物之間的長度。如果廣播電視微波信號在傳輸過程中遇到許多高層建筑物，將會使微波信號的傳輸空間和傳輸參數(shù)發(fā)生變化，從而影響廣播電視微波信號的穩(wěn)定傳輸。此外，高山、丘陵等復(fù)雜地形狀況也會給廣播電視微波信號的傳輸帶來一定的阻礙，甚至導(dǎo)致信號出現(xiàn)反射等現(xiàn)象[3]。

基于此，要保障廣播電視工程中的微波信號的遠(yuǎn)距離平穩(wěn)傳輸，就需要對影響微波信號傳輸?shù)淖璧K因素進(jìn)行全面分析，建立有效的微波信號傳輸保障方案，解決阻礙物對廣播電視微波信號的遠(yuǎn)距離傳播可能產(chǎn)生的阻礙問題[4]。

首先，基于當(dāng)前的微波信號傳輸解決方案，需要引入微波信號傳輸保護(hù)菲涅爾區(qū)域概念。所謂菲涅耳區(qū)域，指的是無線信號通過信號發(fā)射裝置進(jìn)行傳輸?shù)淖畲蟾采w面積。一般在廣播電視微波信號由信號發(fā)射裝置發(fā)射出來之后，其信號會以扇形傳播的模式，形成一個橢圓形信號覆蓋區(qū)域，這一區(qū)域被稱為廣播電視微波信號的菲涅爾區(qū)域。如果在廣播電視信號傳輸過程中，菲涅爾區(qū)域被高大的建筑物或山體所阻隔，就會導(dǎo)致這一區(qū)域內(nèi)廣播電視微波信號傳輸能力下降，傳輸信號的能量值減弱，甚至微波信號直接丟失。因此，要保證微波信號能夠穩(wěn)定有效地遠(yuǎn)距離傳輸，就必須保證廣播電視微波信號傳輸過程的菲涅耳區(qū)域沒有障礙物阻隔?；诖耍梢酝ㄟ^全面拓寬廣播電視微波信號的菲涅耳區(qū)域，來提高廣播電視微波信號的遠(yuǎn)距離傳輸能力[5]。

不同的信號發(fā)射端和信號接收端之間存在著一個最大的菲涅耳區(qū)域直徑，這一最大的菲涅耳區(qū)域直徑可以隨著廣播電視信號發(fā)射裝置和接收裝置的變化而產(chǎn)生不同的變化。這樣確定了微波信號的菲涅耳區(qū)域最大直徑之后，就可以在菲涅耳區(qū)域內(nèi)部尋找阻礙信號傳輸?shù)淖璧K物，如高層建筑或高大山體等。在這些高層建筑或高大山體之上設(shè)置廣播電視信號接收裝置，從而使整個無線傳輸菲涅耳區(qū)域能夠形成連續(xù)化的區(qū)域分布，從而保障廣播電視微波信號的傳輸能力，如圖1所示。

圖1 菲涅爾區(qū)域的設(shè)置

2.2 構(gòu)建同步數(shù)字體系（SDH）多元傳輸架構(gòu)

在構(gòu)建廣播電視工程基礎(chǔ)的微波信號傳輸保障方案時，通過建立同步數(shù)字體系（SDH）多元傳輸架構(gòu)也可以有效地實(shí)現(xiàn)廣播電視微波信號的安全、順暢傳播。同步數(shù)字體系是為構(gòu)建不同速率的數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)提供不同等級的信息結(jié)構(gòu)而設(shè)置的一種數(shù)字體系。

一般廣播電視機(jī)構(gòu)可以利用廣播電視信號機(jī)房來設(shè)置同步數(shù)字體系網(wǎng)元和同步數(shù)字板卡。通過設(shè)備的設(shè)置，構(gòu)建同步數(shù)字體系多元傳輸模式。這種模式建立之后，可以與單路由體系中的廣播電視網(wǎng)絡(luò)信號形成互聯(lián)傳輸環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

由于同步數(shù)字體系是一種多元傳輸和自動保護(hù)功能十分強(qiáng)大的路由系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)可以通過自主授權(quán)來實(shí)現(xiàn)對廣播電視傳輸信號和傳輸通路的全面管理和保障。

一般而言，構(gòu)建同步數(shù)字體系多元傳輸架構(gòu)所使用的設(shè)備主要有光纜光纖、接續(xù)盒、LC適配器、面板耦合器以及網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜等機(jī)器設(shè)備。光纜需要用18～20芯的光纜，光纖接續(xù)盒按照地埋的方式進(jìn)行接續(xù)，耦合器可以使用單模LC雙工耦合器。

通過以上同步數(shù)字體系多元傳輸架構(gòu)設(shè)備參數(shù)的選取和設(shè)備的全面鋪設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)廣播電視發(fā)射裝置與光纖網(wǎng)絡(luò)裝置的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)多元網(wǎng)絡(luò)的一致化管理，從而構(gòu)建了同步數(shù)字體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同廣播電視微波信號的同速率傳播和有效管理。借助于設(shè)備互聯(lián)傳輸模式，實(shí)現(xiàn)了多元化的廣播電視微波信號多通路傳輸，有效地解決了廣播電視微波信號傳輸中的信號阻礙問題。

2.3 分散全面收集微波信號

廣播電視信號在傳輸中受到各種阻礙物的影響和其他因素的干擾，可能導(dǎo)致廣播電視信號傳輸過程中信號能量弱化，信號傳輸面積縮小，信號傳輸能力不足。為了解決這個問題，可以在廣播電視微波信號傳輸系統(tǒng)中設(shè)置信號傳輸均衡器，從而通過減少廣播電視微波信號傳輸時間、提高廣播電視微波信號傳輸通道能量的方式，來分散化地進(jìn)行信號傳輸。在信號接收端，設(shè)置廣播電視微波信號收集器，對廣播電視微波信號進(jìn)行收集合成，全面加工，最終強(qiáng)化廣播電視信號的接收。

在廣播電視微波信號分散化傳輸和集中接收時，微波信號接收器應(yīng)當(dāng)選取垂直方向上的微波信號進(jìn)行接收，采用交叉極化的方式，完成信號的全面收集。

由于廣播電視微波信號的傳輸是一個一體化、連續(xù)性的傳輸體系，某一個信號傳輸點(diǎn)出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致整個廣播電視微波信號傳輸體系產(chǎn)生嚴(yán)重的信號弱化，影響整個信號傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定開展，因此要實(shí)施分散化的、全面型的廣播電視微波信號收集，盡量采用環(huán)狀微波信號傳輸模式，建立有效的環(huán)狀微波信號網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以應(yīng)對某個單一傳輸節(jié)點(diǎn)失效時的信號傳輸問題。

完成廣播電視微波傳輸信號分散全面收集之后，還要加強(qiáng)廣播電視微波傳輸信號的實(shí)時監(jiān)測，要對接收到的一系列廣播電視微波信號進(jìn)行全面的分析研究，實(shí)時檢查廣播電視微波信號的傳輸速率和傳輸失真狀況。同時還要將廣播電視微波信號傳輸通道的保護(hù)，作為一個整體性的方案框架，嵌入到城市的規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中，確保廣播電視微波信號傳輸能夠有效規(guī)避建筑物的阻擋。

3 對廣播電視工程技術(shù)中的微波信號傳輸保障方案的有效性進(jìn)行評估

以上本文基于廣播電視工程技術(shù)的微波信號傳輸模式，設(shè)定了廣播電視微波信號的傳輸通道保障方案，通過拓寬微波信號傳輸保護(hù)的菲涅爾區(qū)域，構(gòu)建同步數(shù)字體系、多元傳輸結(jié)構(gòu)、分散全面收集微波信號等三個方面，來全面保障廣播電視微波信號傳輸通道和傳輸過程的安全穩(wěn)定性。

下面為驗(yàn)證這一整套廣播電視微波信號傳輸保障方案的有效性，本文基于創(chuàng)新后的廣播電視微波信號傳輸保障方案與傳統(tǒng)的廣播電視信道保護(hù)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比分析。研究二者之間的PRBS檢測流通性效率。

首先通過將傳統(tǒng)的廣播電視微波信號傳輸通道作為對照組，將新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案作為實(shí)驗(yàn)組，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，測試這兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式的下的比特率。比特率又稱“二進(jìn)制位速率”，俗稱“碼率”，表示單位時間內(nèi)傳送的比特數(shù)目，用于衡量波流、信息流的傳送速度。這里使用上海精密儀器儀表有限公司的PCM信道測試儀，接入兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式下的電路，進(jìn)行比特率大小測試，得出兩種模式下的比特率大小進(jìn)行對比。比特率大的代表廣播電視微波信號傳輸速率大，信號傳輸通道更通暢。

其次，測試兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式下，廣播電視微波傳輸信號的PRBS值。PRBS檢測是利用PRBS技術(shù)產(chǎn)生PRBS碼流即偽隨機(jī)碼，通過統(tǒng)計PRBS碼流的錯誤比特數(shù)和總的比特數(shù)，計算出信號通道的誤碼率，表征信號的連通性。該數(shù)值越大代表信號的連通性越好，誤碼率越小。本文使用PRBS發(fā)射機(jī)接入兩種不同廣播電視微波信號傳輸保障模式下的電路進(jìn)行檢測，得出兩種模式下的PRBS大小進(jìn)行對比。

本文通過構(gòu)建廣播電視信號傳輸通道電路，設(shè)置特定的時間狀態(tài)內(nèi)置信號接口，將不同的信號使用PCM信道測試儀、PRBS發(fā)射機(jī)對廣播電視微波電視信號輸入輸出的強(qiáng)度進(jìn)行對比測試，結(jié)果如表1所示。

表1 廣播電視信道保護(hù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)對比分析

從結(jié)果可知，實(shí)驗(yàn)組新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案，其比特率為2 068 kb·s-1，而對照組傳統(tǒng)的廣播電視微波信號傳輸通道的比特率為1 054 kb·s-1，表明新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案信號傳輸速率大，信號傳輸通道更通暢。

實(shí)驗(yàn)組新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案，其PRBS測試值為45×10-6，而對照組傳統(tǒng)的廣播電視微波信號傳輸通道其PRBS測試值為38×10-6，表明新構(gòu)建的廣播電視微波信號傳輸保障方案廣播電視微波信號連通性越好，誤碼率越小。

可見，本文提出的新型微波信號傳輸保障模式，將會更好地促進(jìn)廣播電視工程技術(shù)中的微波信號通道保護(hù)。

4 結(jié) 語

新時期，廣播電視工程技術(shù)中的微波信號保護(hù)是一個系統(tǒng)性工程。隨著技術(shù)的進(jìn)步，有更多的新型廣播電視微波信號傳輸通道保障技術(shù)不斷加入到微波信號保障體系中來。通過綜合的微波信號傳輸通道保障策略和保障方法，能夠使得廣播電視微波信號傳輸通道的保障能力持續(xù)加強(qiáng)。今后也會有更全面的保障方案得以建立。只有構(gòu)建這種持續(xù)化改進(jìn)思維，才能不斷促進(jìn)廣播電視工程技術(shù)中的微波信號保護(hù)能力越來越強(qiáng)，提高廣播電視工程中的微波信號傳輸穩(wěn)定性、安全性。