中波广播信号源系统研究

陈卓

关键词：卫星；微波；光纤

阳泉中波台现有5部lOkwDAM发射机和1部3kwPDM发射机，主要负责广播中央台、山西台、农村台、阳泉台四套节目。这些节目均实现了多路不同信号接人和信号故障自动切换的功能。在日常维护中，阳泉中波台技术人员通过不断测试并总结经验，形成了一套针对信号源故障的处理方法和多路信号接人的设计方案，有效解决了由于信号源故障引起的节目中断的问题。

1不同信号源的特点

中波广播行业由于其特殊性，对信号安全要求较高，目前通用的信号源主要有微波信号、卫星信号、光纤信号三种。下文介绍了不同信号的传输原理和特点，并阐述了不同信号源的适用场景[1]。

1.1微波信号

微波信号使用微波作为载波，携带信息，并传输广播信号。由于微波频率较高（微波通信主要使用3—40GHz）．微波波长较短，绕射和穿透能力很差，在地球表面传输衰减较大，因此，只能短距离直线传播，传输距离只有几十千米至一百千米，若要远距离传播只能使用中继站“接力”传播。阳泉中波台使用的微波信号来自于狮脑山微波站，它是山西微波干线上的一个接收站，向阳泉中波台传送中央台、山西台、农村台三套节目。微波传输的优势有很多，首先，其传输容量大、频带宽、传素效率高，在同一方向同一频段可以有六收六发信号同时工作，并通过信号复用技术，传素速率可以达到2.4Gbit/s。其次，微波传输具有良好的抗灾特性，在水灾、风灾以及地震等自然灾害中，微波传输一般不会受到影响。再次，微波传输只需要建设收发端设备，省去中间线路建设费用，相比光纤通信成本要低得多。但是，微波传输也容易受到传输路径上同频率电磁波和障碍物的干扰，所以微波通道的建设需要提前规划[2]。

1.2卫星信号

卫星信号接收同步卫星中的广播信号，并作为广播信号源的一种方式。阳泉中波台接收的卫星信号有中星6B、亚太6、中星9号三种。其中，中星6B是C频段，亚太6、中星9号是Ku频段。由于C频段频率低、增益低，接收天线要求口径较大，因此，阳泉中波台中星6B使用的是直径为3米的接收天线。由于Ku频段频率高，卫星转发器功率大，天线接收效率高，接收天线要求口径较小，因此，阳泉中波台亚太6、中星9号均采用直径为1米的接收天线。卫星信号还具有微波信号使用灵活、建设成本低等优点。但是，卫星距地球表面较远，卫星信号抗干扰能力较差，C频段容易受到地面微波和同频段电磁波的干扰，Ku频段由于最大波长和雨滴、雪花线度接近，容易受到降雨、雪的影响，雨雪越大，衰减越大。此外，卫星信号还容易受到日凌影响，造成节目中断。

1.3光纤信号

光纤信号是以光作为信号的传播载体，通过光缆把广播信号传送到台站。光纤通信可以传输模拟信号和数字信號，具有传输距离远、速率高、误码率低、保密性高等优点。但是，中波台站往往建在远离市中心的区域，周边没有光缆覆盖，单独建设光缆费用较高、周期长，且光缆抗灾性能较差，还容易受周边环境和人为破坏的影响。

2阳泉中波台信号源的设计思路

通过对以上三种信号源的分析可知，卫星信号容易受日凌、雨、雪天气和周边电磁信号的影响，而光纤信号抗灾能力较差，恢复信号时间长。这两种信号由于不可抗拒的因素均无法成为广播信号的主要信号源。而微波信号具有传输容量大、速率高、抗自然灾害能力强等优点，虽然在传输通道上也容易受到障碍物和电磁波的干扰，但是通过合理的规划可以明显降低干扰风险，稳定性较高。基于上述原因，阳泉中波台广播的中央台、山西台、农村台三套节目均采用微波信号作为主信号源。中央台节目信号源设计如图1所示。

中央台有四路信号源，第一路是微波信号，第二路是中星9号，第三路是中星6B，第四路是亚太6；山西台有三路信号源，第一路是微波信号，第二路是中星9号，第三路是中星6B;农村台只有一路信号源，即微波信号；阳泉台有两路信号源，第一路是光纤信号，第二路是调频信号。阳泉中波台信号源系统设计以信号切换器为核心，将所有信号汇聚至信号切换器，信号切换器根据需要自动或手段选择一路信号输出。通过对不同节目信号的开关机时间设定，信号切换器可以完整地监测所有节目的播出，避免发生漏报警。信号切换器输出信号至音频处理器，音频处理器再通过压缩信号动态范围来提高信号平均调幅度，最终将信号输入发射机。为了防止信号传输链路中设备故障造成信号间断，阳泉中波台的ODU、音频解码器、卫星接收机、音频处理器、信号切换器等设备均实现了“1+1”热备份，保证其不间断正常运行。

3信号源故障处理流程

在日常维护中，信号会出现各种故障。尤其是日凌、暴雨、暴雪、雷电等极端恶劣天气，容易导致信号出现中断，甚至会引起发射机过流导致掉高压，这就格外需要注意。下文分情况介绍信号故障处理过程。

3.1微波设备故障

微波设备主要由室内单元（IDU）、室外单元（ODU）、中频电缆和天线构成。其工作原理是：天线接收狮脑山微波站传来的电磁波，将其转换成射频信号，射频信号通过ODU转换为中频信号，再通过电缆传送至IDU，IDU把接收到的微波信号进行解调和数字化处理，最后通过2M线把信号串联到所有的音频解码器。当微波信号发生故障时，首先需要查看音频解码器、IDU设备面板状态是否正常，对故障原因做出初步判断，接着登录IDU设备进一步查看设备运行状态并确定故障原因。下文介绍几种常见的故障。

3.1.1输出节目内容不符、输出信号强度低

这类故障一般显示为微波输出信号不是本台节目，或信号切换器由于信号低报警。此时，查看音频解码器和IDU设备面板，显示状态一切正常，故障原因可能是音频解码器输出信号有误。解决方法为长按音频解码器MENU/ENTER键三秒后松开，前面板进入解锁状态CO01-L．在此状态下，可以通过上下方向键来选择信道，从而选择不同节目，以及通过左右方向键来增减音量，从而提高输出音频强度。

3.1.2所有音频解码器均无信号输出

这类故障一般显示为中央台、山西台、农村台信号切换器主路信号报警，所有音频解码器前面板显示POOI-，表明音频解码器无有效信号输入（如果只有某台音频解码器前面板显示PO01-，其余设备正常，由于所有解码器信号来源相同，则可以判定是该台解码器故障，无法锁定节目）。接着，需要查看IDU设备，如果Alarm灯亮，表明无微波信号输入，需要登陆IDU进一步查看故障原因。阳泉中波台使用的微波设备是NEC IPASOLNK200，设备检测时，首先通过设备LCT端口登人设备，接着通过主菜单下CurrentMetering查看ODU接收电平信息，如图2所示。

如图2所示，Radio图标中TX Power显示的是ODU的发射功率；RX level是ODU的接收电频信号；ODU Power Supply是ODU供电电压；BER是测试的无码率。当TX Power，ODU Power Supply数据为空，表明本端ODU设备故障，没有数据发出。当RX level为空或者BER数据较大时（在正常情况下，BER数值为0. OE-10），表明设备接收数据异常，可能是对端ODU设备故障，需要联系微波信号发送端处理。除此之外，还可以通过主菜单下Current Status点击ActiveAlarm查看设备告警信息，以此来分析故障原因。

3.2卫星接收设备故障

卫星接收系统由抛物面天线、馈源、高频头、卫星接收机组成。其工作原理是：抛物面天线接收卫星发射的电磁波信号，将其反射汇聚至馈源；馈源收集电磁波信号，变成信号电压供给高频头；高频头对信号进行降噪和放大传送至卫星接收机：卫星接收机对信号进行解调，解调出广播信号[3]。

卫星信号由于抗干扰能力低，经常会出现故障。具体表现在信号切换器由于某路卫星信号强度低而突然报警。常见故障如下。

3.2.1短时间报警，短时间内恢复

如果某路卫星信号出现短时间报警且很快恢复的现象，很可能是卫星信号突然受到周边自然环境或者电磁信号干扰导致信号强度降低，短时间内便会恢复。此时，故障一般不需要处理。尤其是雷雨、暴雪等天气引起的故障频发，天气转晴后即可恢复，如果降雪较多，天线被大雪覆盖导致信号强度较低，需要及时处理天线上的积雪。

3.2.2长时间信号强度低报警

如果某路卫星信号出现长时间强度低报警，则需要进一步查看故障原因。首先查看卫星接收机面板状态，若接收机信号强度低，可能是由于设备长时间运行导致死机，一般重启设备即可恢复。若故障仍不能解决，则需要登陆卫星接收机查看信号强度和信号质量。下文以山西台中心6B信号故障为例进行具体介绍。

首先，通过卫星接收机音频输出口和视频输出口，把配置界面接入电视。其次，登陆卫星接收机，选择相应卫星——中心6B;配置下行频——3846;符号率——5950;激化方式——垂直。此時，界面会显示卫星信号强度和信号质量，如果信号强度较低（一般60db以下），可能是高频头故障或者天线位置发生变动，可以微调天线或者更换高频头：如果信号强度很高，信号质量较低（一般60db以下），可能是卫星接收机发生故障，可以更换接收机。如果故障仍然不能解除，可能是周边电磁环境发生变化，导致干扰增强。阳泉中波台中心6B卫星信号曾经发生此类故障，最后查明是运营商5G信号干扰所致，通过在高频头前加装SG频段的滤波器，此故障才得以解决。

3.3光纤设备故障

光纤设备主要由光缆和光端机构成，光端机把光纤传输的光信号转化为电信号，然后解调出广播信号。光纤设备的故障处理较为简单。当光纤信号发生故障时，阳泉台主路信号报警，此日寸需要查看光端机link灯是否亮。如果灯灭，测试光纤信号强度，当光纤强度低于- 20dB时，光纤信号衰减较大，需要联系运营商处理光路。当光路正常，仍无广播信号输出，可能是光端机掉死或者损坏，可以重启或更换光端机测试，最终确定故障原因[4]。

4结束语

信号系统是广播传播的重要系统，其高质量和高稳定性是实现中波广播安全播出的重要条件。对信号源加工处理和不同信号源之间合理有效的配合不仅可以减少节目中断故障的发生，还可以提高节目质量，防止信号失真，保障发射机正常运行。本文总结了阳泉中波台多年来处理信号故障的经验，目的是将其分享给相关从业者，以期共同进步。