多路微波老旧设备系统化改造思路

马兴军，张树春，罗晓梅

（宁夏广播电视台，银川 750001）

多路微波老旧设备系统化改造思路

马兴军，张树春，罗晓梅

（宁夏广播电视台，银川 750001）

罗山MMDS8+1系统由罗山转播台组织本台技术人员自主设计，自主安装，自主调试完成，自使用以来系统性能稳定、操作简便，主备机的倒机时间也由改造前3～5分钟缩短到改造后的2秒，本文详细阐述了改造后MMDS系统设备的工作原理。

多路微波；定向耦合器；同轴检波器；控制器

1 MMDS概述

MMDS（多路微波分配系统）技术是一种无线通信技术，它最显著的特点就是各个降频器本振点可以不同，由用户自选频点，即多点本振。各降频器变频后的信号，分别落在电视标准频道及增补的的各个频段上。MMDS主站单个频点的发射功率一般为10～50W，覆盖半径30～100km，可同时传输多套电视节目。比起一般的有线电视需要架设电缆来，较为方便和经济，因此，2000年前后宁夏将其作为无线覆盖和“村村通”的一种主要方式进行过集中推广。

MMDS调制器将模拟电视信号采用同模拟电视发射机同样的中频调制方式，调制到8M带宽的传输通道中，通过发射机上变频到2.5～2.6GHz的微波波段后用全向天线发射，用户使用较小尺寸天线将接收到的微波信号直接下变频到电视机的标准频道。前端信源数字化后，若采用H.264的压缩技术，一个8M带宽的传输通道可容纳8～12套DVD级电视节目，用户只需在接收端加解码器。若在前端加上加扰系统，便能同有线电视一样实现可寻址收费系统及计算机用户管理系统。

2 罗山台模拟MMDS系统的技术现状

如图1所示，罗山台现有8套模拟MMDS发射设备，分别播出CCTV1/2/7/12/13/14以及宁夏公共和吴忠公共，每套设备均由一台调制器及一台发射机构成。调制器将输入的两路信源手动切换，切换后的图像和伴音信号分别进入图像调制器和伴音调制器进行中频调制（37MHz），调制后的图像信号再经残留边带滤波器、校正电路到中频双工器与伴音调制器信号合成，合成信号经互调校正电路后上变频到设定频道，利用内置宽带放大器放大到规定电平去推动对应的MMDS发射机工作。发射机将输入信号上变频到射频频点，放大到额定功率（50W）后送功率合成器进行功率合成。为方便设备更换，罗山台模拟MMDS系统采用宽带调制器和宽带发射机，但每次的设备更换时间少则3～5分钟，多则10分钟以上。为确保安全播出，降低停播时间，针对罗山台8套模拟MMDS系统设计并建设一个操作简便，功能完善的倒备系统就显得十分必要和紧迫。

3 模拟MMDS8+1系统改造思路

本次模拟MMDS8+1控制系统的改造目标为：完成模拟MMDS 8+1系统建设，当主用设备故障时可手动快速切换至备用设备；完成对8路模拟MMDS发射机输出功率监测，当无输出功率或输出功率低于某设定值时自动告警；完成对8路模拟MMDS视音频信号在发射末端和接收端的监测，无视音频时自动告警。

图1 罗山台模拟MMDS系统图

（1）备用调制器8路输入信源的切换思路及变频思路。由于备用发射机为宽带发射机，8套节目中任何一路射频信号送入发射机，都能够完成功率放大。若备用调制器选用一台带数字调谐的调制器，则需要增加一台8通道的信源切换器，一台频率变换器，从经济角度考虑，信源切换器、频率变换器及带数字调谐的调制器，定制和购买费用最少2.5万元。若备用调制器选用固定频道调制器，八路信源可以直接接入调制器，频道在调制器购买时定制，调制器输出通过八路合成器合成后送给发射机，订购调制器、线缆、合成器的费用0.7万元。综合分析前后两种方案的技术难度及费用比较，决定选择使用固定频率调制器作为备用调制器。

（2）8台主用、8台备用调制器及一台备用发射机的控制思路。主备发射机若带载切换，将对同轴切换开关和发射机造成直接损坏，封闭发射机功率输出是切换的先决条件。由于现有和新购调制器、发射机都没有控制协议，需要对其电源进行控制以实现倒机功能。假如模拟MMDS8+1系统的某一路需要进行故障或测试切换，需先将主用调制器关机，该路发射机无激励信号输入，输出功率为0时相应同轴切换开关动作，完成主备发射机切换；之后备用调制器开机，备用发射机正常功率输出，节目恢复播出。鉴于8台主用、8台备用调制器的工作电流不到0.5A，远低于发射机的工作电流，对其电源的控制方案稳定可行，备用发射机只在主用设备故障或测试时使用，不需要全天候工作，对其电源也进行必要控制。

（3）发射机输出功率的监测思路。由于发射机没有通信端口，无法直接读取发射机末机输出功率，只能在发射机后加定向耦合器和同轴检波器。若加在切换开关之前，随着主备用发射机切换，通道输出就由备用发射机替代，此时耦合功率代表发射机功率，不代表传输通道或单个频点的监测功率。若加在切换开关之后功率合成器之前，主备用发射机切换不影响对传输通道或单个频点的功率监测。

图2 罗山台模拟MMDS8+1系统图

（4）发射末端和接收端视音频信号的监测思路。8路功率合成器至天线的馈线输出口，设置40dB定向耦合器，耦合器输出经下变频器送8路解调器，解出8路模拟的视频、音频信号，与同轴检波器输出的8路模拟功率信号（总计24路）一同送入24路模拟音频报警器。通过模拟音频报警器设置每套节目的音频、视频及功率报警门限及其他参数。发射天线发出的射频信号经接收天线接收，再送入另外一台8路解调器，解出8套模拟的视频音频信号送九画面监视器，监视用的计算机可在图像丢失或黑场时报警。

4 模拟MMDS8+1系统控制器操作方法

根据改造前的罗山台模拟MMDS系统图（图1），结合改造思路和建设目标，形成改造后的罗山台模拟MMDS8+1系统图（图2）。控制器是模拟MMDS8+1系统的操作核心。

图3 模拟MMDS8+1系统控制器前后面板

模拟MMDS8+1系统控制器基于FPGA设计的硬件控制方式，全过程化控制，同步状态实时监测，保证发射机操作准确无误。可实现主备发射机一键倒换，主备发射机开关机控制，异态检测，N+1互锁控制。配遥控显示面板，与主机面板并行控制。

如图3所示，前面板从左到右18个按键，分两组，分别对应8＋1主备发射机的一键倒换功能和开关机功能。K1～K8按键实现本机倒备机和备机倒主机操作，K9按键实现备机倒主机的操作，K10～K17按键实现主机开关机操作，K18按键实现备机开关机操作，RESET复位按键实现全部主备机关机和所有同轴倒换到主机位置操作。后面板有17个DB9接口和2个DB25接口，DB25接口L1，L2为本机与遥控面板连接口，DB9接口C1～C8为8主、8备调制器电源控制继电器与控制器连接口，8路对应的主备路都接着一个DB9接口；C9为备用发射机电源控制继电器与控制器连接口；S1～S8为8个同轴切换开关与控制器连接口。

（1）按键颜色状态说明。①某一同轴切换开关处于主机位置时，对应的K1～K8按键亮。②同轴切换开关1～8中任意一个处于备机位置时，K9按键亮；任一时刻只允许一个同轴切换开关在备机位置，若两个以上的同轴切换开关在备机位，K9按键闪烁，面板所有K1～K9失效且对应位置的开关机按键失效。③主机开机K10～K17亮；备机开机，K18亮。④同轴切换开关发生主备机同时到位的检测错误时，对应K1～K8按键闪烁；两个以上的同轴切换开关同时在备机位置时K9按键闪烁。⑤K10～K17按键闪烁，接假负载的备机等待选择某一频率的调制器开机。

（2）操作说明。①当主机开机时，按下K10～K17对应按键保持1秒，对应主机开机；当主机关机时，按下K10～K17对应按键保持1秒，对应主机关机。②所有同轴切换开关处于主机位置，当备机关机时，按下K18按键保持1秒，K10～K17按键闪烁，此时若按K10～K17对应按键，对应位置的备调制器和备发射机同时开机，若按K18则不执行任何动作，K10～K17按键不再闪烁；当备机开机时，按下K18按键保持1秒，所有备调制器和备发射机同时关机。③某一同轴切换开关处于备机位置，当备机关机时，按下K18按键保持1秒，对应位置的备调制器和备发射机同时开机；当备机开机时，按下K18按键保持1秒，所有备调制器和备发射机同时关机。④当同轴切换开关处于主机位置时，按下K1～K8对应按键保持1秒，控制器按顺序执行关主备机、倒同轴切换开关到备机位置，开备机的操作。⑤当某一同轴切换开关处于备机位置时，按下K9按键保持1秒或按下K1～K8对应按键（对应按键灯灭，指示此同轴在备机位置）保持1秒，控制器按顺序执行关主备机、倒同轴切换开关到主机位置，开主机的操作。

（3）异态封锁。①由于是8＋1模式，因此每次只能有一个同轴切换开关可倒换到备机位置。当多于两个同轴切换开关在备机位置时，K9闪烁，相关按键失效。②当检测到某一个同轴开关既在主机位置又在备机位置时，对应的K1～K8闪烁，相关按键失效。③所有倒机操作严格按顺序执行。每步执行过程必须满足操作条件，若条件不满足，程序会在下一步操作前中止。④出现所有的异态，可通过人工直接操作发射机和同轴切换开关使其状态恢复正常，或按RESET按钮强行复位。复位时全部主备机关机以及所有同轴开关倒换到主机位置。

MMDS Old Equipment System Reforming Ideas

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

The design, installation and commissioning of the Luoshan MMDS8+1 system was finished bytechnicians 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 from5minutes. This article is to introduce the operating principle of the MMDS system.

MMDS; Directional coupler; Coaxial detector; Controlle

10.3969/j.issn.1672-7274.2014.10.007

TN927

B

1672-7274（2014）10-0022-04