数字电视领域微波传输技术的应用

张 斌

（山西广播电视无线管理中心1125台，山西 太原 030000）

0 引 言

数字电视的功能更多、性能更好，受到了人们的关注和认可。但是人们对电视的实际观看需求在不断变化，以往只需要为观众提供相应电视节目，而现在更加注重感官体验。将微波传输技术应用在数字电视中能提高数字电视功能，满足人们的欣赏要求。

1 数字电视微波传输技术概述

微波传输技术是在微波频段通过地面视距进行信息传输的一种无线通信技术，具有传输量大、通信稳定、建设投资少、维护管理便捷等优势。最初的微波传输系统主要采用模拟制式，和传统同轴电缆载波传输系统一样，是各领域主要的通信传输方式。随着现代通信技术的进一步发展，尤其是同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）在通信传输领域得到大量应用，一种N×155 Mb/s 的SDH大容量数字微波系统出现，在以数字电视为代表的多个领域中得到重要应用。在实际应用中，还融入了无损切换、高速多状态及交叉极化传输的自适应编码调制解调技术，进一步促进了微波传输技术在数字电视等领域中的应用升级。

数字电视领域微波技术中“微波”的波段频率介于300 MHz～300 GHz，波长为1 m～1 mm，包括了毫米波、厘米波、分米波。基于微波的频率及波长特点，用于通信的主要设备是抛物面式天线，该类天线增益和波长的平方成反比关系，可以制成高增益天线系统，其方向性很强。微波传输技术中微波的通信容量较大，意味着相关设备的通频带宽很宽，在实际应用中可以分割成多个载波频点。另外，基于微波传输技术的中继通信方式有较好的应用价值，具体表现为在微波线路设施施工安装时，会设置多个中继站，进而以接力的方式传输信息。

数字电视微波传输技术的主要特点包括以下几个方面。

（1）稳定性高。针对数字电视而言，出现杂波很正常，但是在连续出现后就会影响正常使用。而微波传输技术的最大特点就是能够实现对信号的科学升级，并且利用电平来表示。因此，在对微波传输技术杂波处理上，只需要保证杂波波动幅度不会高于某一电平即可。而且还能够利用数字信号重生的方法及时清理杂波，即使在具体传输中出现杂波，也不会出现过多的问题[1]。此外，在处理模拟信号上，因为每一次都能够引入全新杂波，所以为了保证杂波处于完善的情况下，通常会利用不同的设备来对其进行处理。在传输中并不会出现更多噪声，基础的信噪比不会发生过多改变。

（2）系统开发建造周期短，成本低。由于微波传输系统构造简单，同时使用大量固态化、集成化的设施，各类设备设施的占地面积小，可以很大程度上缩短建造安装周期，同时也给后期维护管理带来了极大便利。

2 数字电视微波传输设备结构及功能

2.1 数字微波发信设备

数字微波发信设备属于数字电视微波传输设备中最为常见的设备，往往能够对数字信号明确处理，形成相应载波，然后在保证微波信号稳定的情况下传输[2]。因为微波站各不相同，所以导致发信设备的类型也各不相同，在数字电视领域中，微波发射技术涉及到的发信设备可以分为直接调制式和中频调制式发信机，分别适用于中小容量及中大容量的数字微波设备。

2.2 数字微波收信设备

在数字电视微波系统中，收信系统由解调设备和收信机构成，比较常用的为外差式收信方案，该方案主要由射频系统、中频系统、解调系统组成。当微波信号被天线接收，经过馈线、微波滤波器及微波放大器进行混频处理，转为中频信号，再通过中频放大器进行放大处理，经滤波后传输到解调系统进行解码。

3 微波传输技术在数字电视信号传输中的应用

3.1 无线摄像机信号传输

对于部分广播电视节目来说，满足观众的视觉和听觉需求极为重要。通常情况下，广播电视节目是利用无线摄影机进行实时拍摄录制，然后通过数字调制和数字压缩后形成数字电视信号，在数字电视接收后进行解码处理向观众播放清晰、高效的电视节目。例如，在2022年北京冬季奥运会的转播和直播过程中，利用无线摄影机信号传输技术，可以优化数字电视信号传输模式，同时通过无线摄影机和有线摄影机的有序推进，结合电视节目的直播需求，利用信号传输技术设置相应的视频矩阵，可以更好地更换和采集现场画面[3]。

在无线摄影机信号传输技术应用过程中，为保证无线摄影设备能够更好地在复杂的环境中采集画面和提高信号传输质量，需在节目录制完成后，对采集的信号进行进一步的处理和分析。在信号分析过程中可以利用20 MHz带宽来提高数字编码效率。

3.2 ATPC及大功率放大器技术的应用

微波传输技术在数字电视领域中的应用，可以根据应用要求，构建相应的微波信号传输网络系统，以此来保证数字电视网络体系的完整性，并充分发挥出数字电视信号传播的效能和优势。大功率放大器技术的应用可以提高数字电视信号传输的准确性，同时也能够解决网络线性系数恶化的问题。例如，利用放大器技术制定信号输出回退方案、前馈方案等，能够有效提高数字电视传输效率和质量，同时避免影响因素带来的负面作用。在数字电视传输网络发射机中应用ATPC技术，能够进一步发挥出放大器技术的效果，同时也能够为放大器技术的应用提供帮助。

3.3 改进和优化传输网络

微波传输技术在数字电视信号传输中的应用可以进一步改进和优化传统的信号传输系统。由于数字微波传输系统是基于传统的星型网络和树型网络进行构建的，因此可以利用微波传输技术对传统的信号传输系统进行更新和优化，以此来提高数字电视信号传输效率和传输质量。此外，微波传输技术也能够进一步拓展数字信号传输容量，对数字信号传输系统具有改进和优化的作用。在数字电视信号传输过程中，利用信号传输系统能够提高信号传输效率和质量，同时通过配置相应的电器设备，可以进一步提高信号传输系统的运行效率。例如，在信号传输系统中配置跳线端口，可以提高信号传输系统应对网络入侵的能力[4]。

3.4 利用微波传输技术监控数字电视传输信号

封闭性是数字电视信号传输系统的一大特点，在传输系统中应用微波传输技术对信号传输过程进行实时监控，可以帮助管理人员及时发现存在的问题，以此来保证数字电视传输质量，避免出现播出事故等情况。利用微波传输技术可以对信号传输系统中的声光热和信号运行情况进行实时监控，并将收集的数字进行存储，以便于管理人员的调取。微波传输技术的应用，不仅确保了数字电视信号传输中质量低的问题，而且也有利于帮助管理人员监管信息犯罪等问题，从而进一步优化数字网络环境，为数字电视领域的健康发展提供有利保障。此外，针对微波传输技术对数字信号传输系统进行监管，有利于推动和引导管理人员精准地判断和识别有害信息，同时对违法人员进行严厉的惩处，从而为数字电视领域的持续发展创造良好、有序的环境[5]。

4 电视领域数字微波技术未来发展前景

微波传输技术不仅打破了传统电视领域传输技术的范畴，而且在网络宽带方面也有着良好的发展前景。未来电视领域微波传输技术将会向着以下几个方向发展。

（1）更大容量、更快速。未来数字微波传输技术将会以正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）技术为基础，进一步提高微波传输技术的速度和容量。基于OFDM的微波传输技术能够形成更完善、更全面的无线网络发展环境，而这也意味着，未来将会体验到速度更快的物联网传输网络[6-8]。

（2）高频段。从无线传输领域的频段概念上来看，微波传输技术仅使用了电磁波频段的一部分，正是这一部分的应用，为数据的传输和技术的发展提供了便利。尤其是互联网时代背景下，微波传输技术将会向更高频段方向发展，并打破传统频段对网络传输速度的迟滞性。另外，我国5G技术发展相对成熟，各个微波传输设备制造商已经调整发展方向，向着更高传输速度迈进。

（3）微型化、集成化。微波传输设备相比于传统传输设备而言，在体积方面已经有了极大的缩减，但随着我国生产技术的飞速发展，轻型化、小型化设备更能满足大部分对便携性的要求，这也使得微波传输设备必将会朝着微型化方向发展。届时微波传输设备也将会开发出微型集成电路以及数字集成电路，以满足微波传输设备体积小、重量轻、功率大、功耗低的要求。

（4）智能化、低成本。相比于光纤传输技术，微波传输技术已经在安装维护成本低方面有了一定成效，但这种优势还无法支撑微波技术实现可持续发展的目标。随着互联网技术的飞速发展，智能化已经成为了网络技术发展的主流趋势，微波传输技术作为纽带也必将向着智能化方向不断发展。由此可见，未来微波传输技术必将拥有更加广阔的应用前景和发展空间。