广播电视微波传输通道效率分析

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1.大同广播电视微波传输网的现状

大同广播电视微波微波网始建于1988年，当时没有卫星通信，所建微波电路只传输中央电视一套节目和山西电视节目到各个县区，作为差转中央、山西电视节目的信号源。大同与雁北地区合并后，整个县区微波电路于1996年进行模拟升级改造，其传输容量为四套电视节目。改造后，由于中央、山西电视节目已经通过卫星传输，本区域微波电路功能改为传输大同本地电视节目。然而，随着科学技术的不断进步，特别是广播电视数字化的飞速发展，以模拟的方式传输广播电视这种手段已经被趋于成熟的数字微波所取代。依据我市的实际情况，也为了今后的发展，2008年我市广播电视微波电路进行了数字化改造，改造后的路由图如下：附图1：大同市广电微波路由图该微波电路经过数字化的改造，本地电视节目以高质量的信号进入各县区有线电视网。但改造时考虑到资金问题，基础设施和天馈线都充分利旧，有些天线甚至是上世纪八十年代卡塞格兰天线产品，这些设备由于使用年限长，聚焦性能、反射面的光滑程度等都有所变化，这将使传输效率严重降低。

2.影响广播电视微波传输通道效率的因素

要想更有效、更准确、更有针对性地提高广播电视传输通道效率，必须全面分析影响其传输通道效率的因素，以下分析了地形、天气因素以及微波设备本身的因素，这样在采取措施时更有针对性，保证广播电视播出质量。2.1地形、天气等因素。微波传输广播电视信号,是传输系统中不可缺少的一种传输方式，也是光缆传输的备份和补充。近年来，随着科技的不断进步，将新的技术用于完善广播电视微波传输手段，其传输效率和质量都得到了显著的提升，使广播电视播出的质量也得到提高。但微波传输是无线的空间传输，它将会受到外界环境的影响，出现传输衰落，其衰落有如下几种：2.1.1地球表面地形地物对微波传输产生反射衰落和绕射衰落。其实质是直线波与反射（绕射）波的不同路径，导致信号传输时产生时延差，当二者同相位时，接收场强叠加而增大，当二者反相位，接收场强减小。2.1.2遇到雨雪大风天气时，大气对流不均匀性对微波传输产生反射、绕射、折射等衰落。大气层距地面不同的高度，其相对介电常数与导磁系数不同，使微波波束在各分层中的传播速度不同，造成微波波束的传播方向凹凸弯曲，从而产生衰落。另外，在雨雪天，由于大气中的氧分子和水汽分子以及云雾中的水滴对微波有吸收作用，使微波波束散射而产生衰落。总之，以上因素会严重影响广播电视微波传输的效率，并且这些衰落因素都与微波频率也有密切的关系。2.2微波传输设备本身的因素。广播电视信号通过微波传输时，微波由于其自身性的缺陷，在传输过程中会由于损耗逐渐衰弱，这会影响微波收信电平的降低。除此之外，在微波传输的环境中，还存在很多影响其传输的杂波，当微波设备受杂波干扰后，信噪比下降，使接受设备对其接收的信号质量降低，广播电视播出质量随之降低。而微波的损耗在现实生活中是不可避免的，微波在传输的过程中环境复杂，分布不均匀，对微波的反射作用程度不同，这会都会造成微波的损耗。在微波设备上，主要有一下几点影响传输效率：2.2.1天馈系统的影响。微波天线是将沿馈线传播的电磁波变为自由空间传播的电磁波，或将自由空间的电磁波变为沿馈线传播的电磁波。它具有方向性、天线效率、增益、阻抗特性等特征。由于我台在数字化改造中大部分天线利旧，这些天线聚焦、抛物面平滑度等指标都可能下降，这将影响到整个微波系统的传输效率。2.2.2微波设备本身缺陷的影响。在微波数字化改造中，考虑资金因素，我们整个微波系统除中心主站到大坪坨枢纽站这一跳是1+1SDH室内机架式微波外，其余都是1+0PDH45M室外型微波。技术方案与配置如下：大同广电数字微波传输系统配置图而PDH准同步微波不仅容量小，它的接口只能是电接口，不能与光缆传输中的光接口相兼容，这样给传输带来了不稳定性。另外PDH微波没有丰富的幀结构开销比特，不容易实现高级的网络管理系统。

3.提高广播电视微波传输通道效率的措施

现在广播电视在人们的日常生活中已经成为不可缺少的一种文化娱乐方式，因此提高其播放质量非常重要。而通过微波传输的广播电视信号，只有提高微波传输通道的效率，才能更好、更有效地提高广播电视的播出质量。在全面分析影响其传输因素后，从以下几个方面提出的措施，解决传输质量的问题来确保广播电视的安全播出。3.1改善天馈系统，提高衰落储备前面在谈到影响传输质量时，分析了天线的因素，由于天线的方向性、增益等特征，我们就针对这些性能参数提出改进措施。3.1.1天线方向性：微波天线发射出的电磁波在最强的辐射方。向为主方向，完全没有辐射的方向称零辐射方向。为了描述天线主方向的宽窄程度，通常采用半功率角和零功率角两个参数。半功率角指场强降低为主射方向场强的1/倍（半功率点）的两个方向之间的夹角，其公式为2Q0.5=22／FD(度）式中F是工作频率，单位是GH2，D是天线抛物面直径，单位是M.从公式来看，微波频率越高、天线直径越大，半功率角越小，说明其方向性越强。这样为了提高传输质量，在规划设计电路时，尽可能使用频率较高的微波频段，较大口径的天线为最好。当然在规划天线大小时，也要考虑传输距离，不能浪费资源，同时还要考虑铁塔承载力的影响。这样既能得到传输效率的提高，又能获得最大性价比。3.1.2天线增益：微波天线是无源器件，对于传输信号必然产生衰减，它没有实质意义上的增益。其增益定义是指在某点产生相等电场强度条件下，无方向性天线的输入功率PAO与定向天线的输入功率PA的比值，即G=PAO／PA，由于定向天线沿各个方向辐射的电场强度不等，故增益也必随着观测点的位置不同而变化。一般在辐射场强最大的方向时增益最大，我们定义天线增益即是主射方向的增益。增益公式G=10Log(4πAϒ/λ2)式中：A——抛物面开口面的面积，单位m2λ——工作波长，单位mϒ——天线口径利用系数，一般是0.5——0.75之间从增益G的计算公式来看，G与微波频率、天线口径有关，频率越高、天线口径越大增益也越大。但考虑到传输距离、铁塔载重等因素，也不能一味追求大口径天线。我们可以进行空间分集或频率分集的方式来提高抗衰落而增加衰落储备。当然在规划设计路由时，如果建站条件允许，尽量规划最短的路由，这样也可以提高传输通道的效率。3.2对微波设备进行N+1的配置方式改造和先进的编码方式解决设备缺陷的问题。微波在传输的过程中，由于其自身性质或者其他原因会不断衰弱，影响信号传输质量和效率，这在微波传输过程中是很难避免的。从大同微波系统配置图可以看出，中继站以及端站采用的都是1+0的PDH配置方式，因此要想提高广播电视微波传输通道效率，微波设备改造为N+1的SDH配置方式是完全必要的，这样才能确保信号不间断传输，并且还能扩大传输容量。另外，在编码、复接技术上，采用先进的纠错编码和高频谱利用的调制技术，这就使改造的结果在原有基础上减少微波损耗，并且有安全保障，并且通过扩容可以传输增值业务，也能带来一定的经济效益。最后在设计微波传输通道时，不应该只是单一的传输途径，单一的传输通道，只要有一个站点传输发生故障，整个传输途径都会中断，影响播出。因此选择微波路由时可进行环式链路传输，这样当某一站点发生故障时，微波信号可以通过另一通道进行传输，而不至于中断。3.3提高维护人员技术水平，定时检修。要提高广播电视微波传输通道的效率，必须要对技术维护人员提出高要求，精通微波传输设备的工作原理，对其维修操作熟练，了解微波的性能。当微波设备由于雷电或者其他原因遭到损坏时，技术人员应该能及时精确检查出问题所在，并及时进行抢修。如果微波设备受到破坏并且没有及时维修，将会影响播出，因此对于微波设备的检修非常重要。平时一定要对天馈系统、微波收发系统、编解码等按月、按季定时进行检查、检修维护，确保广播电视的正常运行。因此在安排机务人员时要合理，对于技术较高的人员应该安排在重要的岗位，对于机务人员的录用也应提高标准，必须具备专业的知识及技能才能录用，对于机务人员也要定时进行培训，强化其理论知识以及政治素养，提高微波设备技术维护工作人员的整体水平。

4.小结

随着人们对精神生活水平要求的不断提高，广播电视在人们日常生活中的位置越来越重要，对其播出的质量要求也越来越高，但是微波在传输的过程中会由于天气因素或者自身性质造成损坏或中断而影响广播电视播放质量。因此，全方位提高微波传输效率，提高微波设备性能以及技术人员的专业技能，加强对设备的检修，同时利用新的技术措施改进微波设备，减小其在传播过程中的损耗以及减弱杂波对其的干扰，才能保证广播电视信号的质量。

参考文献

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作者:孙祥 单位:山西省大同广播电视台