数字微波系统（共11篇）
数字微波系统 篇1
1 模拟微波系统常用的调制方式
采用微波进行通信的目的是远距离传递信息, 虽然基带信号可以在传输距离不远的情况下直接传送, 但如果要远距离传输时, 特别是在无线或光纤信道上传输时, 则必须经过调制将信号频谱搬移到高频载频带内才能在信道中传输。由于微波的发信频率很高, 所以在微波传输系统中常用基带信号序列对中频频率70MHz或140MHz进行调制后, 再在发信单元中上变频为微波频率的信号。
模拟微波系统常用的调制方式有:
调幅 — 调频式 (AM—FM) ;
调频 — 调频式 (FM—FM) ;
脉冲幅度调制 — 调频式 (PAM—FM) ;
脉冲编码调制 — 调频式 (PCM—FM) 。
2 数字信号的传输方式
数字信号的传输分为基带传输和频带传输。数字基带传输是不搬移数字基带信号的频谱, 以终端设备输出的数字基带信号序列或经过某些码型变换 (信道编码) 后的数字基带信号, 利用线缆进行传输的方式。
数字频带传输是将数字基带信号的频谱搬移到某个载频带内进行的传输方式。那么利用微波波段的电磁波来传输数字信号的方式显然是属于频带传输的范畴。然而, 在数字微波通信系统中, 从信源编解码、信道编解码到调制是数字基带传输的子系统。
3 数字载波键控 (调制)
数字载波键控的原则是用数字基带信号去控制载波的某个参数 (振幅、频率及相位) , 使之随着数字基带信号的变化而变化。即用脉冲形式的数字基带信号去键控载波的振幅A、相位P或频率f, 使它们随基带数字调制信号的变化而变化, 从而可相应地获得移幅键控ASK、移频键控FSK、移相键控PSK信号。
而移幅键控和移相键控信号在数字微波传输系统中使用较多。但移频键控由于它所占用的频带较宽, 所以在中、大容量的数字微波通信系统中很少使用。
4 数字调制的分类
数字微波通信系统常用的数字调制方式主要有以下几种:移幅键控 (ASK) 、移频键控 (FSK) 、移相键控 ( PSK) 、64QAM、128QAM以及512QAM多进制 (多电平) 正交幅度调制 (MQAM) 等。
4.1 移幅键控 (ASK) 简介
在ASK调制方式中, 载波幅度是随着调制信号而变化的, 其最简单的形式是载波在二进制调制信号控制下通断, 这种方式称作通-断键控 (OOK) 。
ASK调制的类型有:
二进制移幅键控调制 (2ASK) ;
多进制移幅键控调制 (MASK) 。
4.2 移频键控 (FSK) 简介
FSK是使用得较早的一种调制方式, 其载波频率是随着调制信号而变化的, 它的主要特点是: 实现起来较容易, 抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。
FSK调制的类型有:
二进制移频键控 (2FSK) ;
多进制移频键控 (MFSK) 。
移幅键控和移频键控适用于10Mb以下小容量的数字微波通信系统。
4.3 移相键控 ( PSK) 简介
PSK是根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。在数字通信的三种调制方式中, 就频带利用率和抗噪声性能两个方面来看, 理论上都是PSK方式最佳, 所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。
PSK调制的类型有:
二相移相键控调制 (2PSK) :设备简单, 对传输信道性能适应性强, 频谱利用率低, 适合小容量数字微波传输系统。
四相移相键控调制 (4PSK) :也称正交移相键控调制 (QPSK) :在2PSK方式的基础上, 采用了正交技术。它的功率效率与2PSK相同, 设备复杂程度有少量增加, 频谱利用率比2PSK方式提高了一倍, 适合于中容量的数字微波传输系统。
八相移相键控调制 (8PSK) :设备复杂性适中, 频谱利用率较高, 适合于中、大容量的数字微波传输系统。
在现代通信中, 随着大容量和远距离数字通信技术的发展, 出现了一些新的问题, 主要是信道的带宽限制和非线性对传输信号的影响。在这种情况下, 传统的数字调制方式已不能满足应用的需求, 需要采用新的数字调制方式以减小信道对所传信号的影响, 以便在有限的带宽资源条件下获得更高的传输速率。这些技术的研究, 主要是围绕充分节省频谱和高效率的利用频带展开的。多进制调制, 是提高频谱利用率的有效方法, 恒包络技术能适应信道的非线性, 并且保持较小的频谱占用率。从传统数字调制技术扩展的技术有最小移频键控 (MSK) 、高斯滤波最小移频键控 (GMSK) 、正交幅度调制 (QAM) 、正交频分复用调制 (OFDM) 等等。
移相键控PSK适用于中、小容量的数字微波传输系统。如QPSK、8PSK等是目前中、小容量数字微波通信系统中采用的重要调制方式。
因为移相键控具有较好的抗干扰性能;所需带宽比移频键控窄;而且移相键控结构简单, 实现起来并不复杂。特别是四进制四相移相差分编码调相调制QPSK, 它在10Mb以上中容量数字微波通信系统中应用较广泛。QPSK调相调制有二位双比特二进制码元组成的四位四进制数00、01、11、10 (0、1、2、3) 控制着70MHz载波的4种不同的输出相位的变化, 从而形成振幅与频率不变, 而只是相位在 (0°, 360°) 区间内取离散值的随机变量的已调双边带调相信号。
QPSK调制方式能取得较高的频谱利用率;很强的抗干扰性;较高的性价比。
QPSK调制解调原理如图1所示, 图2是解调原理框图。
4.4 多进制正交幅度调制 (MQAM)
它是既调相又调幅的键控, 可用在100Mb以上大容量数字微波传输系统中。如16QAM调制是用在140Mb大容量PDH准同步数字微波传输系统中, 它在信号矢量图上, 对应着16个矢量点, 也对应着16个十六进制数, 也就对应着140MHz中频载波的16种不同的输出相位和幅度, 从而输出频率不变, 输出的相位和幅度受16个十六进制数控制的既调相又调幅的信号。在数字信号的传输方式上采用16QAM调制的数字微波, 抗干扰性比16PSK更强, 频谱和功率利用率更高, 再生数字信号的能力强大。
4.5 提高频谱利用率的主要措施
64QAM、128QAM以及512QAM多进制 (多电平) 正交幅度调制, 是用在300Mb/s以上的大容量数字微波通信系统中, 能够获得更高的功率和频谱利用率。
目前在数字微波传输系统中提高频谱利用率的措施主要有3个:
1) 采用多进制调制技术, 以提高每个符号所传送的比特数, 如: 16QAM、64QAM直至512QAM等技术。
2) 采用频谱成形技术, 以压缩发送信号所占的带宽, 如:升余弦滚降技术, 减小滚降系数σ等。
3) 采用交叉极化频率再用技术, 以增加同一频段内的工作波道数。频谱利用率的提高势必要损失一些抗干扰能力, 即为达到相同的误码性能需增加归一化信噪比。
5 结束语
为了降低误码率和克服载波恢复相位模糊度、提高频谱和功率利用率, 多进制正交幅度调制又采用对相位透明的多进制LEE氏纠错编码以及在SDH微波传输中还采用了多级编码调制和网格编码调制等将纠错编码 (信道编码) 和调制技术结合在一起进行设计的高新技术, 能够取得很高的功率/频谱利用率。这项技术目前正在SDH数字微波传输系统中得到广泛的应用。
摘要：主要介绍了数字信号的传输方式;数字微波通信的数字载波键控的原则及各类数字键控的特点。多种数字微波调制方式及性能特点和工作原理。阐述了不同传输系统选择不同调制方式的理论依据和实际方案。
关键词：数字调制,数字基带传输,数字频带传输,载波键控
参考文献
[1]王义.广播电视技术手册[M].国防工业出版社.
[2]杨知行.数字微波接力通信与电路[M].人民邮电出版社.
[3]唐贤远, 李兴.数字微波通信系统[M].电子工业出版社.
数字微波系统 篇2
2.1摄像机微波发射形式分析
在后续设计和干预过程中，必须重视发射形式的应用系统供应商(LinkReaearch)的编码方案一直是以高质量、低延时作为产品的特点在后续干预过程中，为了达到(OFDM微波传偷规范中提供更佳的编码效果，需要利用20MHz宽通道的方式提高传偷的有效码率此外在信息后续控制阶段，现有的调制形式对广播电视的应用有一定的指导性意义，必须及时对技术形式进行分析，确定合理有效的应用方案LMS-T是在充分吸收DVB-T的影响下形成的一种技术形式，最大的特点是载体比较大，能在最短的时间内接受载波在后续控制和应用过程中，要优化接收端的形式，实现合理化控制和应用由于现有设计形式对信息形式有一定的要求，为了满足连续性设计的要求，必须不断提升信号传输效果。现常用的Link微波发射端1500的调制方式主要为QPSK和16-QAM，在日常使用情况下，长距离传偷一般采用QPSk的调制方式，短距离高质量传偷采用16-QAM的调制方式。在无遮档无干扰，发射功率同为100mW的情况下，理论上QPSK传偷距离为lkm(如加功率放大器，发射功率达1000mw时传偷可达3km)，但传偷质量欠佳，画面细节损耗大;16-QAM传偷距离为400m，传偷质量高。
2.2数字微波传输网络系统
1)通常情况下，我们在使用数字微波进行信号传输时，使用的传输电路一般为SDH电路，其传输干线需要设置一定波长的保护波道，积极采用环路的方式对传输电路进行科学的布置，在布置的过程之中科学的设置节点进行网络连通，从而形成相应的传输网，这种传输网具有相互备份的功能。2)要科学的设计电路波道，一定要保证设备的波道符合规定。3)科学设置微波传输的备份系统，一般应该采用无损切换开关，与此同时，注重利用ATPC技术，以此来提升传输网的整体性能。4)传输系统的管理中心应该设置干线传输电路，并做好传输网管系统的安全备份，以防万一，科学设置各个网管的信息，并要结合实际传输情况进行主业务倒换。5)可以在微波总站建立应急指挥系统，在对所有电路进行连接时可以借助公用通信网络来完成，并配备相应的通信设各。而且在每一个微波站内都需要配置一路外线电话。
2.3信号系统配置
结合微波站的工作状态进行信号源配置，上节目的微波站需要科学的配置信号源，而针对下节目的微波站则应该设置相应的传输信号，这两种信号站都应该设置相应的备份设备，以防万一。
2.4自动监控系统
上下节目的微波站需要在关键的环节配备故障自动报警系统，对微波信息进行适时的监控，通过这种监控保证微波信号的正常传输。配备的自动监控系统要结合实际的工作要求进行科学的设置，并对相关参数进行适时的监控，一旦发现问题必须进行快速处理。
3结论
综上所述，数字微波传输技术因其自身具有显著的优势，既保证了广播电视信号的良好传输，又保证了广播电视的安全播出。随着科技水平的不断提高，相应数字微波技术和设备的不断更新、提高，数字微波传输技术必会有更好地推动广播电视行业发展。
作者:吴志伟 单位:金州新区广播电视台
参考文献
[1]罗廷堂.数字微波传输在广播电视中的应用[J].科技创新与应用，，5：192.
[2]王雪梅.数字微波技术在广播电视信号传输中的应用[J].通讯世界，2015，7：15-16.
数字微波系统 篇3
1、改造的总体思路
用MPEG－2压缩编码器进行视音频编码，进而将几路信号复用，送入QPSK或QAM调制器产生70MHz中频信号。经微波信道传输，在接收端得到中频信号。对于QPSK调制的信号，可对中频信号进行L波段上变频，得到L波段的信号，最后由数字卫星接收机解调出电视信号。对于QAM调制的信号，则可由有线电视解码器直接解调出电视信号，见图1。
2、需要考虑的问题
（1）信道容量：原有的一个模拟波道的带宽为29.65MHz，如果传送的信息速率较低（30Mbps以下），可以使用QPSK调制方式；如果传送信号的速率较高，则需采用QAM（如64QAM或128QAM）调制方式。
（2）收信端的载噪比：原有微波收信机的噪声系数为6dB，天线的噪声温度约为100K，接收端接收的信噪比约60dB，远高于QPSK调制时的门限值（6dB）和64QAM调制时的门限值（28dB）。因此，在传输数字信号时可适当降低发射功率（回退）。回退的主要目的是使发信机处于良好线性状态。
（3）发射功率：使用QPSK调制方式时，因为接收门限较低，可以采取较低的发射功率；而当使用QAM调制时，因为接收门限较高，发射功率要高一些。原设备的（饱和）发射功率达37dBm，足以满足数字传输条件下的需要，所以发射功率的调整可以通过在发信变频边带输出与固态功放输入之间插入一定数值的衰减器来实现。当以QPSK方式传输时，可降低30dB左右，此时收信端的信噪比仍达到30dB；而以QAM方式传输时，可降低15dB左右，此时的信噪比仍达到45dB。
（4）发信机的线性度：QPSK是一种恒包络调制方式，其幅度不携带调制信息，所以对发信机线性度的要求不高，甚至可以工作在饱和状态；QAM调制则不然，必须使发信机处于良好线性状态，否则误码会急剧增加。所以当以QAM方式传输时必须有较大的功率回退。
（5）收发信本振的频率稳定度：原有微波设备的收发本振都采用了锁相环路振荡器，频稳度优于±5ppm，相位噪声优于－80dBc/Hz，所以能够满数字信号传输的要求。
（6）收信机的限幅措施：在接收模拟调频信号时，为了消除接收信号中的寄生调幅，收信机的中频电路部分设有限幅放大电路。如果是接收QPSK调制的信号，该限幅放大电路仍可保留，但当接收QAM调制信号时，必须将限幅电路去掉或是设法跳过。
经过对原设备的剖析，限幅放大器是置于中频解调盘之中的，第一中频放大器中并无限幅电路，这就方便了对设备的改造。
3、发信机线性状态的调整
原有的发信机采用的是固态电路，饱和输出功率达37dBm。根据固态功率放大电路的特点，从饱和点回退1dB后就进入了线性段。如果是工作在QAM状态，其峰值功率比平均功率要高6－7dB，在此情况下，应保证其峰值功率也处于线性段内，这就要求功率放大器的回退更多一些，最好达10dB左右。
图2所示的是固态功放的输入－输出特性。图中标出了线性良好的工作区域。为了使输出功率有足够的回退，我们在固态功放的输入口串入了可调的同轴衰减器。如前所述，实际的功率回退不少于15dB。
4、实际的试验
按图1所示的两种方式中的第一种进行设备连接，即采用QPSK调制方式。
试验中为使操作简单，我们没有使用实际的微波信道，而是采用等质的模拟信道。这要首先确定实际信道的衰减。
根据微波信道公式
Pr＝Pt＋Gt＋Gr－L0－Lt－Lr
其中天线增益Gt＝Gr＝35dB，馈线衰减Lt和Lr均按2dB来估算，收发两站的站距为8千米，工作频率为8吉赫，则自由空间衰减为：
L0＝92.4＋20lgd＋20lgf
＝92.4＋20lg8＋20lg8
＝92.4＋36.1
＝128.5（dB）。
则收发信功率电平之差为Pr＝Pt－62.5（dBm）。
这就是说，Pr与Pt之间相差62.5dB。据此，我们在微波收发信机之间直接串入了可调的衰减器来模拟传输衰减。见图3。
实验中，在发信变频器边带输出口与固态功放输入口之间先串入了20dB的衰减器，使发射功率适度回退。
将微波收发信机之间的可调衰减器调整为65dB，以模拟正常接收电平时的情况。此时接收到的图像和伴音质量均非常好。
考虑到微波收信机的正常接收电平范围在（－27＋5）＝－22dBm至（－27－50）＝－77dBm之间，所以我们将收发信机之间的衰减器在大约30dB至70dB范围内进行了调整，结果接收均正常。且收信中放的输出电平是大致恒定的，说明了AGC作用是正常的。
探究数字微波传输系统的维护 篇4
1 数字微波系统的发展
数字微波传输系统是通过将音频或视频的编码进行压缩然后使其通过数字微波信道调制后,通过天线传播向接收端,接收端的程序与发射端的相反,接收端先通过天线接收到信号,对信号进行分析微波解扩,然后将压缩后的音频和视频进行解压,还原成最初的音频和视频信号,从而达到信息的传播。在原理图中使用专业术语而言就是将信源编码进行压缩,信源编码如NB+X U I,通过信道调制为如NW#N,再通过信道发射,接收端接收,进行信源解码,而后得到信宿,从而达到信息的传输过程。
1960年,我国的数字微波传输就开始作为一个研究重点存在。1960-1970年是我国数字微波传输研究中的起步阶段,随着后期同步数字序列(SDH)的发现推广,数字系统也进入了一个新的阶段,我国的数字微波传输系统也跟随着世界上数字微波传输研究的进步而有了很大进步。这个新的技术为数字微波传输技术的速度提高起到了很大的作用。随着科技水平的进步和研究的进一步精进,单波道传输速率如今最大已经可以达到300 Mb/s以上,各种先进技术在微波传输技术中的使用,数字微波技术传输系统在未来将得到更大的发展。
2 数字微波系统的特点
2.1 抗干扰
传播过程中的其它干扰因素对整体系统影响不大,并且线路躁声不会发生积累。在传输过程中,数字信号在通过信道传输时需要多次经过中继站,每一次经过中继站时都要对数字信号有处理工作的再生中级器,并且再生中级器会在所有信息信号中采用抽样判决的办法接收每一个码元。如果在数字信息经过每中继段传输的过程中干扰躁声的程度没有大到影响对信码错判的程度,在经过了中级器的判决识别后会重新生成一段与有干扰噪声一样的波形,从而继续传输。这个过程中减少了数字传播传输的线路噪声,提高了整体过程中的抗干扰性,并且由于噪声干扰对数字信号造成的误差在传输过程中基本是不会被改正的,所以如果没有这个过程则会发生误码逐渐积累。
2.2 保密性
可以对整体过程进行加密,具有比较强的保密性。采用数字信号的传播,因为数字信号本省就具备了保密性,并且信息数字在传输过程中转为信码,在传输之前可以根据不同的规律在其中加入不同的密码,然后接收端再按照相同的规律来解除这个密码,从而达到双重的保密效果。
3 数字微波系统的维护
3.1 设备维护管理
在数字信息系统的总体维护中占了比较大的比重,按照国家的相关规定要求有对设备的指示灯、警示灯与运行灯进行检查是否正常,对线缆导出的数据进行分析判断,检查其可靠性,保障整体过程中是否存在未排除的故障和漏洞。对检查维修的人员也提出了要求,必须要按照相关规定中的准确流程进行操作,维修人员需要知道了解设备的工作原理,清楚各个接口的意义以及输出数据代表的意义;同时,也要掌握分复接器与其他设备的自环,要有及时发现和处理故障的能力,并且在维护的过程中为保障系统运行的稳定性,需要有熟悉的应急预案,来保障数据传输不会中断。
3.2 电源维护管理
对电源的维护管理是数字传输系统维护中最重要的部分,因为电源与电池在传输系统中起着最为关键的决定性作用,供给整体传输过程以能源动力。首先,维护人员要知道,对电池的维护关键在于其使用时间。部分电池在使用后表面变形,这时就必须中断对其的使用。一般充电时间为3个月一次,并且不同品牌的电池不可以混用,以避免在系统开启的时候发生短路的问题,影响整体传输效果。
在对以上两者进行维护的同时,也要注意对线路的维护。例如,要定期对开线与馈线进行维护,对其基础进行检查和坚固,一旦在其中发现了故障或者隐患,要及时处理和维护。
4 结语
在未来的工作中还需对相关的问题进行收集和处理,从而提高微波数字传输系统日常使用过程中的保障能力。同时,也要对系统维护相关技术人员的培训问题进行探讨和分析。只有高素质的维护工作人员,才能保证系统运行的高稳定性。
参考文献
[1]陈文洲.广播电视SDH微波传输系统维护心得[J].中国传媒科技,2013,(2):77—79.
数字微波系统 篇5
2014年中国数字微波通信行业发展现状分析
智研数据研究中心网讯：
内容提要：微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。
我国微波通信广泛应用L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率极高，波长又很短，共在空中的传播特性与光波相近，也就是直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后需要中继转发。
一般说来，由于地球曲面的影响以及空间传输的损耗，每隔50公里左右，就需要设置中继站，将电波放大转发而延伸。这种通信方式，也称为微波中继通信或称微波接力通信长距离微波通信干线可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的通信质量。
微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。微波通信具有良好的抗灾性能，对水灾、风灾以及地震等自然灾害，微波通信一般都不受影响。但微波经空中传送，易受干扰，在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，因此微波电路必须在无线电管理部门的严格管理之下进行建设。此外由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡，因此城市规划部门要考虑城市空间微波通道的规划，使之不受高楼的阻隔而影响通信。
数字微波系统 篇6
为了有效实现对微波功率器件的热特性分析，在瞬态红外设备基础上开发了一套用于获取微波功率器件降温曲线的测量系统。分析了瞬态红外设备的原理，并根据降温曲线测量的需要对设备进行改造，开发了数据采集和处理系统，扩展了原有设备的功能，重新设计了测温流程、数据处理算法和相应的软件系统，实现了对GaN HEMT器件不同工作条件下降温曲线的测量。测量的降温曲线满足现有国际标准JESD51系列的要求，在器件热特性分析方面具有较好的应用前景。
关键词：
红外测温技术； 降温曲线； 电学法
中图分类号： TN 219文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2016.02.002
Abstract：
A set of cooling curve measurement system for microwave power devices was developed based on a transient infrared tester in order to analyze the thermal characteristics of power devices.Working principles of the transient infrared tester were analyzed.A set of data acquisition and process system was developed to replace the corresponding part of the transient infrared tester.The working procedure and data processing software were designed to meet the demands of cooling curve measurement.Cooling curve of GaN HEMT device was obtained under varied working conditions.The obtained cooling curve fulfilled the requirements of JESD51 standard series.
Keywords：
infrared thermal measurement technique； cooling curve； electrical method
引言
微波功率器件正向着大功率、高频的方向发展，器件的工作温度或者结温越来越高，器件热特性（热阻、结温、接触热阻及器件各层的热阻和热容）分析的重要性也日益凸显。为了有效地检测和分析微波功率器件的热特性，国际固态物理委员会（JEDEC）制订了JESD51系列的国际标准，用以指导对微波功率器件的温度、热阻及结构特性的检测和分析[12]。
电学法是器件热分析的传统方法，利用器件电参数的温度特性测量器件温度，用于热阻[3]等特性分析。在国际标准中，为了实现对热阻等参数的测量，规定需要获取器件的降温曲线，并采用基于热阻抗原理的结构函数方法对曲线进行分析以获得器件相关的热特性参数。现有的电学法热阻测试仪，如T3ster和Phase11等都采用了降温曲线的方法，该方法也被美国等多个国家的标准所采纳[46]。但是，由于电学法热阻测试仪的测量电路与器件的工作电路相连接，会影响器件的真实工作条件，导致测量结果的偏差。并且电学法热阻测试仪在GaN HEMT等新兴器件的检测方面还不够成熟，无法满足这些器件的检测需要，因此电学法的应用受到了一定限制。
显微红外热像仪将红外测温技术应用于微波功率器件温度检测，能够在不影响器件工作状态的条件下测量器件温度，逐渐在微波功率器件热分析领域推广普及[79]。但是，目前在半导体行业应用的显微红外热像仪不具备降温曲线的测量能力，无法满足JEDEC标准的要求，无法有效获得器件各层材料的热容、热阻及总体热阻等关键热特性参数的信息。因此，本文在现有具备高速测量能力的瞬态红外设备基础上，开发了一套数据采集及处理系统，以获取器件的降温曲线，为微波功率器件尤其是新兴GaN类器件的热特性检测和可靠性分析提供参考。
1系统方案设计及实现
现有的瞬态红外设备提供高速测温功能，但其只适用于脉冲工作条件下器件瞬态温度特性的测量，与测量降温曲线的需求差异较大，无法直接应用于器件降温曲线的测量。表1列举了两种应用对设备要求的主要差异。
瞬态红外设备的基本构成如图1所示，控温平台根据红外测温需要调整被测器件的基础温度，伺服系统承载显微红外光学系统完成位置调整和对焦，光学系统将捕捉到的红外辐射传输至高速红外探测器，后者将红外信号转换为电信号，经前置放大后由工控机的数据采集卡采集，并进行后续的数据处理、分析、显示和储存。此外，工控机还负责控制伺服系统和控温平台完成用户要求的动作。
1.1方案设计
通过前面的比较可以看出，测量降温曲线的需求差异主要体现在数据处理部分，因此我们在现有瞬态红外设备的硬件基础上进行改造，用自行开发的数据采集和处理系统取代设备原有的配套工控机的数据采集和数据处理部分，设计新的数据处理算法和测温流程以适应降温曲线测量的需要。
我们采用了高性能的数据采集卡采集高速红外探测器输出并经过放大后的电信号，将其转换为数字信号后交由软件处理。测温流程如图2所示，首先通过测量或者用户直接输入发射率，然后进行背景辐射测量获得背景辐射数据用于修正，接下来测量目标红外辐射强度获得电平数据，并利用之前获得的背景辐射数据进行修正，修正后的数据根据目标发射率和预先得到的电平温度关系数据进行换算，即可得到温度数据，最后对温度数据进行处理。
根据斯蒂芬玻尔兹曼公式，物体在一定温度T下，单位面积、单位时间内所发射的全部波长的总辐出度为
M=σ εT4（1）
式中：M为辐射单元的全波长总辐出度，单位为W/m2；ε为辐射单元表面发射率，无量纲；σ为斯蒂芬玻尔兹曼常数，其值为5.67×10-8 W·m-2·K-4；T为辐射单元表面温度，单位为K。在确定ε的前提下，可以根据辐射强度确定被测物体的温度。
发射率ε定义为物体辐出度M与同温度下黑体辐出度M0之比，即
ε=MM0
（2）
由于仪器的响应电信号与被测物体的辐出度成正比，因此可以在参考温度下测量目标红外辐射得到电平值V，并在相同温度下测量黑体红外辐射得到电平值V0，两者之比即为目标发射率，因此式（2）可以表示为
ε=MM0=VV0
（3）
电平温度关系数据是将修正后的电平数据换算为温度的依据，该数据可以通过在一系列标准温度下测量黑体得到。为提高效率，电平温度关系数据预先获得并存储在文件中，软件在启动后读取该文件，并利用其中数据通过拟合算法生成电平温度函数，测温过程中直接利用函数关系计算出对应温度值。
1.2系统的实现
数据处理部分主要包括数字滤波、块平均和下采样，其中块平均的数据块大小以及下采样的采样率可以根据需要逐段调整。由于数据采集卡在改变采样率时需要重新初始化，在一个record的采样过程中不能更改，而初始化过程的时间不能严格确定，因而我们令数据采集卡运行在固定的高采样率下，通过块平均和下采样来控制输出的数据量。在一次降温过程（对应于一个record）中，初始阶段曲线比较陡峭，需要高采样率分辨曲线的细节，此时我们只进行块平均来抑制噪声，而不进行下采样；随着时间推进，曲线会逐渐趋于平缓，同时我们会引入下采样并逐渐降低采样率，从而在保持足够时间分辨率的前提下有效降低数据量。
软件部分利用LabVIEW开发，包括数据采集卡的控制和数据读取、数据处理和储存以及用户界面，软件主要模块功能关系如图3所示，用户界面如图4所示。
2结果分析
2.1系统准确度验证
在系统开发调试完成后，对标准面源黑体的温度进行测量，以验证系统测温的准确性。实验结果如图5所示，实验数据点以十字表示，实线是实测温度等于设定温度的参考线，实测温度与设定温度的最大偏差为0.7 ℃（出现在95 ℃和105 ℃处）。
我们还与瞬态红外设备的测量结果进行了对比，来进一步验证所开发的系统的有效性。由于瞬态红外设备只能测量稳定的周期信号，我们在自行开发的系统中也增加了周期测量模式，以方便对比。
实验装置如图6所示，被测目标依然为面源黑体，在面源黑体与物镜之间插入光学斩波器，通过调制红外信号模拟辐射温度的变化，从而验证自行开发系统在测量变化信号时的性能。
光学斩波器调制频率设定为1 kHz，保持实验条件不变，先后使用瞬态红外设备原有系统和自行开发的系统测量，实验结果如图7所示，图7（a）为瞬态红外设备测量的结果，图7（b）为自行开发系统的测量结果，其中方波为驱动光学斩波器的同步信号。可以看到，两者均能够正常测量周期变化的信号，周期为1 ms，与斩波器设定吻合。
选用RFMD公司的一款GaN HEMT器件（型号为RF3928）作为被测件进行降温曲线测量实验。我们通过调整栅压控制器件的功率，得到若干不同初始状态下的降温曲线，具体实验条件如表2所示。
设定系统采样率为10 MS/s，平均块为1 000个样值，此时能够分辨的最小时间间隔为100 μs。我们给被测器件施加表2所示实验条件，待器件状态稳定后，撤掉漏压并捕捉器件的降温曲线，测量时间为120 s，实验结果如图8所示。
图8横轴为对数形式的时间轴，纵轴为温度，从上到下4条曲线依次对应表2中4种实验条件。可以看出，不同耗散功率下器件的初始温度不同，但是曲线形状基本相同，都存在一段比较迅速的降温过程，然后降温速度变缓并最终趋于同一个最终温度。
3结论
本文实现了基于红外测温技术的器件降温曲线的测量，测量的降温曲线能够满足国际标准对器件热特性分析的要求。根据降温曲线测量的需要，利用瞬态红外设备的硬件基础，通过自行开发的数据采集系统和数据处理软件实现了降温曲线测量功能。通过实验验证了系统的有效性和准确性，并成功获取了GaN HEMT的降温曲线。由于红外测温技术不会受器件的种类、电路连接及工作条件的影响，本系统可以适用于任意器件降温曲线的测量。根据JESD51系列国际标准，获得的降温曲线可以采用与传统电学法相同的技术进行分析，得到反映器件纵向热特性的结构函数。该技术适用于任何种类的微波功率器件的降温曲线测量，应用前景广泛。
参考文献：
[1]Electronic Industries Association.JEDEC JESD511Integrated circuit thermal measurement method – electrical test method（single semiconductor device）[S/OL].199512101[20140728].http：//standards.globalspec.com/standards/detail？familyId=MNOOHAAAAAAAAAAA.
[2]Electronic Industries Association.JEDEC JESD5114Transient dual interface test method for the measurement of the thermal resistance junctiontocase of semiconductor devices with heat flow trough a single path[S/OL].20101101[20140728].http：//standards.globalspec.com/std/1288922/jedecjesd5114.
[3]马春雷，鲍超.一种高功率LED热阻的测试方法[J].光学仪器，2005，27（2）：1317.
[4]PAPE H，SCHWEITZER D，CHEN L，et al.Development of a standard for transient measurement of junctiontocase thermal resistance[J].Microelectronics Reliability，2012，52（7）：12721278.
[5]FENG S W，HU P F，ZHANG G C，et al.Determination of channel temperature of AlGaN/GaN HEMT by electrical method[C]//Proceedings of the 26th Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium.Santa Clara，CA：IEEE，2010：165169.
[6]SCHWEITZER D，PAPE H，KUTSCHERAUER R，et al.How to evaluate transient dual interface measurements of the RthJC of power semiconductor packages[C]//Proceedings of the 25th Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium.San Jose，CA：IEEE，2009：172179.
[7]ALBRIGHT G C，STUMP J A，MCDONALD J D，et al.True temperature measurements on microscopic semiconductor targets[C]//Proceedings of the SPIE 3700，Thermosense XXI.Orlando，FL：SPIE，1999.
[8]ALBRIGHT G C，STUMP J A，LI C P，et al.Emissivitycorrected infrared thermal pulse measurement on microscopic semiconductor targets[C]//Proceedings of the SPIE 4360，Thermosense XXⅢ.Orlando，FL：SPIE，2001：103111.
[9]MCDONALD J D，ALBRIGHT G C.Microthermal imaging in the infrared[J].Electron Cooling，1997，3（1）：2629.
数字微波系统 篇7
1 原理基础
1.1 信号处理相关
(1)音频、视频复合方式。模拟微波的基本原理较为简单，只需将视频信号与调制到副载波上的音频信号直接相加即可，而对于数字微波而言，需要将压缩后的视、音频信号打包后使其变为传输码流。
(2)信道信号的预处理。模拟微波为了改善信噪比和高次谐波的串扰，故采取相关加重措施来调节信号的带宽。为了增加通信的可靠性，采用信道编码，或为了增强系统的抗干扰能力，在原码流中插入某种编码的过程[2]。
(3)解调与调制。模拟微波的调制过程是对信号进行波形的变换;而对于数字微波而言，对中频信号进行的键控过程就是调制。对于数字信号的调制，即数字信号转换成可传播的信号。而解调即为调制的逆过程。
(4)指标方面。基带信号在模拟微波上讲是连续的，可用保真度和信噪比表达[3]，误码率是主要参数指标，模拟微波的各项指标状态会对信号质量的优劣产生重要影响。这一过程是连续的。
1.2 收、发信相关分析
(1)工作原理。中频调制器的使用上，模拟和数字微波采用的均是70 MHz，首先上边频率至微波频率，微波传输过程其次，除了跟数字微波无限幅中放这一级有不同之处以外，其余工作原理基本相同[4]。(2)模拟微波系统通道的部分传输性能指标。为了增加通信的可靠性，采用信道编码，或为了增强系统的抗干扰能力，在原码流中插入某种编码的过程。(3)模拟微波器件的现状。如今的微波模拟化器件均是全固态化的，如线性放大器、FET场效应管等器件已代替了过去的高压盘和行波管，这种新趋势为模拟微波改造成为数字微波打下了基础。
2 设计标准参照
根据实际要求，同时考虑兼容现有设备和网络，并保护现有的设施及资源，在数字化改造中的具体设计应遵循以下的设计原则[5,6]:(1)以小的投资产出最大化的利益，数字化改造后的系统应既能达到当前的需要，又可考虑到日后扩容的需要。(2)要保证在高起点的改造基础上，使改造后的网络系统具有可用性、稳定性、先进性、可靠性和易于维护性。(3)在改造过程中应采用成熟先进的技术、设备，使其具有更大的先进性和超前性。
3 方案的设计与系统的调试
3.1 方案设计
经技术层面上的论证分析，并与现有的数字微波设备作了比较，确定了对现有的系统进行改造的初步方案，即数字化改造。数字化改造的发信、收信系统模型如图1和图2所示。
在设计中，模拟电视信号及立体声广播信号分别通过视频编码器和音频编码器处理，模拟信号被分别量化、编码压缩转换成适合传输的TS流，将上述生成的TS流分别送入2台复用器进行各自独立复合生成相同的两个待调制的TS流，2台64 QAM调制器将各自送入的待调制TS流调制为两路70 MHz的中频信号，信号经分路器传输至数字化改造后的6 GHz微波发讯机进行发射。
具体设计实施方案如下:
(1)频率的稳定度。根据微波本振源的频率稳定度不能低于10-6数量级这一硬性要求，应采用两种方式进行稳频，即介质稳频加锁相稳频，否则误码率将会显著增大。
(2)线性功放方面。模拟微波发信机正常工作的条件是其功放只有在接近饱和点的非线性状态下才可运行，故为了降低成本，充分利用好原有设施，在实施改造中可采取一些措施来进行弥补，例如通过降低发信机的功率和牺牲放大器的线性指标等措施来进行权衡。
(3)信道容量计算。码率C与符号率SR的关系是
其中，m为单位码元对应的数据信息的比特数。传输时，符号率(SR)和传输带宽(BW)的关系是
式中，α是低通滤波器的滚降系数，当其取值为0时，频带利用率最高，占用的带宽最小，但由于波形拖尾振荡起伏大，易造成码间干扰;当其取值为1时，带外特性呈平坦特性，占用的带宽最大，为α=0时的两倍。在数字电视系统中，取α=0.16，一个8 Mbit·s-1物理带宽的模拟频道其符号率为
采用64QAM调制方式，其信道码率为
经MPEG-2编码器压缩的数字电视音视频信号的容量约为6 Mbit·s-1，立体声信号经编码压缩其的容量约为1.5 Mbit·s-1。系统采用64 QAM调制方式传输，满足现场传输要求[7]。
3.2 系统调试
发信机功放的功率
最大发信功率为W，其增益
自由空间损耗
天线增益
系统天线直径为2 m，则其增益
因此，系统实际测试馈线分路系统总衰耗Lb=15 dBm。收信机设备入口门限电平要求>-70 dBm。系统理论设计电平满足实际收信机的技术指标要求。
因现在实际传输距离较短，为了达到进一步提高线性指标的目的，现将发信功率调低至0.6 W，这能更好地保证相位噪声的指标[8]。由此，功率便得以降低，实际应用中，系统载噪比>35 dB，其>20 d B的冗余量，且因收信机系统门限电平较低，故不会对信号的实际传输效果产生较大的影响。
3.3 改造后的作用及意义
经上文的分析可以得出，在对原有的模拟微波传输系统经一定的改造后，各项指标能达到我国通信系统的具体线性要求，且不会对现有的通讯设施产生实质性的破坏。在我国通信事业的全面布局下，对原有网络的数字化改造将会逐步进行，以逐步达到国际先进水平。本方案在解决这一问题上做的探索是积极有益的，通过实际项目经验来对问题进行分析，符合现阶段我国的通信行业具体情况。
4 结束语
对模拟微波传输数字化改造的经验表明:数字化改造是可行的，为充分利用现有的设备和资源，节省投资提供了一条理想的途径。数字化改造后的微波传输系统，在未来通信布局起到了积极的推动作用。数字化改造后，可进行一系列的业务改善，例如数字相关业务，与现有的通信网络相互依托，可开拓多媒体市场，为建立综合信息业务网络提供了必要条件。
参考文献
[1]卓力,沈兰荪,朱青.视频流关键技术的研究进展[J].电子学报,2012(8):15-18.
[2]刘毓敏.数字视音频技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]刘达,龚建荣.视频编码技术进展研究[J].现代电视技术,2003(10):40-42.
[4]吴乐南.数据压缩[M].3版.北京:电子工业出版社,2012.
[5]鲁业频.数字电视基础[M].北京:电子工业出版社,2002.
[6]刘文开,刘远航.地面广播数字电视技术[M].北京:人民邮电出版社,2003.
[7]李翠萍.微波通信的现状及发展前景[J].现代通信,2002(2):70-72.
数字微波系统 篇8
城市供水系统主要由管道、阀门、水泵和供电设备组成, 这些设备要集中控制才能协调工作。目前许多水厂调度是通过电话联系, 依靠人工判断水厂运行情况。这种方式不能准确和及时根据运行参数进行调整, 系统不能优化运行, 造成能源浪费;同时, 水源地需要大量野外操作和维护工作, 易发生操作错误, 影响供水系统稳定运行。
一、供水系统的发展方向
采用遥测遥控[1]系统来对供水厂进行监控, 需要实现供水厂全自动运行, 改善工作条件, 降低生产成本, 还要适应信息化的趋势, 使供水系统的建设、生产、管理、办公结合起来, 形成一个有机的总体。以无线通讯为基础的计算机三遥系统, 是可以实现遥测、遥信和遥控的计算机监控系统, 它采用有线和无线混成的方式进行数据测控与通讯, 有效地解决了供水系统中分散井点数据的检测、控制及电缆铺设的问题, 为供水厂自动调度提供了可靠的技术保障, 在城市供水系统中得到了广泛的应用。
二、模糊控制
2.1 Fuzzy逻辑
Fuzzy逻辑是一种无限值逻辑, 其值可取[0, 1]的任一值, Fuzzy逻辑不仅承认真值的中介过滤性, 还承认事物在形态和隶属方面具有亦此亦彼性、模棱两可性, 相邻中介之间是相互交叉和渗透的, 其真值也是不确定的。
2.2 Fuzzy控制的基本原理
所谓Fuzzy控制[2], 它表示对客观控制对象在主观上, 知识上和概念上的Fuzzy性, 一个Fuzzy控制完成的是一项确定的工作。Fuzzy控制的核心部分为Fuzzy控制器, 它将观测到的过程输出量 (确定量) 转化为Fuzzy量, 经过Fuzzy规则推理取得Fuzzy决策后, 再将其转化为确定量去实现自动控制过程。
Fuzzy控制器的控制规律由计算机程序实现。以单输入单输出Fuzzy控制器为例, 实现Fuzzy控制算法过程如下:微机经中断采样获取被控量的精确值, 然后将此量与给定值比较得到误差信号E。一般选误差信号E作为Fuzzy控制器的一个输入量, 把误差信号E的精确量进行Fuzzy量化变成Fuzzy量。至此, 得到了误差E的Fuzzy语言集合的一个子集 (实际上是一个Fuzzy向量) , 再由和Fuzzy控制规则 (Fuzzy关系) 根据推理的合成规则进行Fuzzy决策, 得到Fuzzy控制量为:
为了对被控对象施加精确的控制, 还需要将Fuzzy量转化为精确量, 称为解Fuzzy处理或清晰化。得到清晰的数字控制量后, 经数模转换变成精确的摸拟量送给执行机构, 对被控对象进行控制, 完成一次控制过程。然后, 进行第二次采样、控制, 循环下去, 就实现了被控对象的模糊控制。
三、供水网络监控系统
3.1系统整体设计方案
(1) 系统需求分析:本系统包括一个中心站和n个泵站。下位机完成对各参数的采集、存储, 并根据这些参数和生产指标对设备进行控制, 并响应中心站的遥测遥控命令。中心站对各分站的运行参数进行遥测和必要的修改, 紧急情况下对分站进行控制, 要有数据存储、打印、分析及设备管理功能, 并能根据建设规划预测生产容量, 下达生产指令等生产管理工作。
(2) 系统结构的确定:供水系统采用集散控制结构, 以适应系统的分散控制, 集中监测的要求。各站应具有双向通讯能力, 而且通信延迟应在一定范围内, 最长应在一分钟内成功。
3.2终端组成
在各泵站中, 需要各种参数测量的传感器, 如电流传感器、压力变送器、水位计、流量计以及火焰传感器、红外防盗传感器等。传感器输出信号用小信号调理电路进行放大、滤波, 信号经过处理后, 送到A/D板进行数字化, 然后进行计算机处理;计算机的输出通过I/O板送到继电器板以控制执行器。同时, 需装设光电隔离器以避免把测量电路的干扰引入计算机, 各站要有一套收发数据设备来完成遥测遥控任务。
3.3中控室的组成
在中控室, 配有中心服务器进行自动化控制;设置大屏幕显示器监视各泵站;还需有打印机进行报表打印。
3.4系统界面设计
本系统是水厂的远程监控系统, 其界面是用MCGS工控组态软件[3]来设计的。MCGS系统包括组态环境和运行环境两部分。用户在组态环境中进行设计和构造应用系统, 完成组态过程, 组态生成的结果是一个数据库文件, 称为“组态结果数据库”。运行环境是一个独立的运行系统, 它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理, 完成用户组态设计的目标和功能。
在水厂的监控系统中, 水位控制是一个很重要的环节。水位控制界面有五个窗口:封面窗口, 水位控制窗口, 实时曲线窗口, 历史曲线窗口, 历史数据窗口。水位控制窗口是主要显示窗口, 主要分为四大部分:动画显示区、数据显示区、流速控制区、底部为状态条。
动画显示区内显示了水位控制系统的结构框图, 储水系统要求控制水泵的抽水速度和放水阀门的出水量, 使储水箱的水既不能溢出, 也不能放空。数据显示区是显示水位高度的区域, 该区的图形由两块指针式仪表、数字显示框和文字标签三部分组成。控制区图形由三个滑动输入器, 一个自动/手动旋钮开关组成。状态条是进行人机交互式操作的图形界面, 用于窗口切换, 调出实时曲线、历史曲线、历史数据等。
四、结论
本系统能够实现各泵站与中心站之间的数据交换, 使中心站能及时地了解各泵站的运行情况, 远程遥控泵站的启停, 对各水泵进行严密的监测, 把各参数的运行轨迹, 变化范围, 波动状况等信息检测出来, 对各水泵进行实时控制, 并根据生产指标, 对水泵运行进行连续调节, 使供水系统始终处于最佳运行状态。
参考文献
[1]包胜华, 孙光.区域供水工程计算机遥测遥控系统研究[J].计算机应用与软件, 2004, 21 (3) .
[2]李洪兴.宋雯彦.基于Fuzzy推理的时变系统建模[J].系统科学与数学, 2009 (08) .
数字微波系统 篇9
SDH数字微波网管系统的网络管理功能是十分惊人的, 它可以实现对全电路各站各设备 (网元) 上的任何单元盘进行实时检测功能, 即收集各类数据, 例如分集电平、主收电平、发射功率、供电电压、相关告警信息、故障定位等。也可以对设备的性能做出准确的数据分析, 例如针对各站设备误码情况的统计, 该系统应用在首站机房还能够达到倒换设备的功能。
1 SDH数字微波网管系统的基本构成
SDH网元作为SDH传输网的基本组成单元是一种单独的物理实体, 将通信功能和监测管理功能合二为一。吉林省微波电路含有三十四个SDH站和三个PDH站, 三个PDH站是新增的。在站与站之间中继形成一段 (常称为一跳) 。
段用于组成转换段的连接桥梁。也就是说段是由两个终端站或者两个终端站及它们之间上/ 下中继站组成的。其中某段能够确保设备正常切换, 某段能够确保数据传递, 相应段组合在一起相互交错就能够形成了一个复杂庞大的网络结构。吉林省网中任一段设备都是终端型设备, 任一段设备的两旁接的就是两个网元。
2 网管系统在实际维护中的应用
通过在使用微波网络管理系统进行数字微波电路的维护网络管理工作过程中, 我们已经积累了很多实践经验, 也处理了许多实际问题。
例如:某地方台站因建筑施工导致市电需要中断很长一段时间, 为了保证蓄电池能够更长时间的供电, 决定关闭保护波道传输节约电量, 此台站应在询问工程部后进行暂时关掉保护波道机架的操作, 可是当站维护人员对微波机架掌握不够深入, 从而误关了主波道的一路电源, 我们依据首站机房的网络管理系统远程直接发现了这次误操作, 此网元模块由绿色变为红色, 进一步了解分析提示的故障告警事件, 分析确定问题原因后, 及时拨打公务电话与该站维护值班人员联系, 应用动环监控系统远程指导其准确地关闭保护波道机架, 因此解决了严重停传事件出现, 确保了传输电路的正常。
再如, 首站接收六五二方向保护波道网元上总是出现深黄色的告警类别, 值班员观察到此现象后, 立刻联系技术维护工程师搜索查询误码历史记录, 看到误码数值非常高, 并且这些高误码值没有中断的迹象, 此条链路是全省微波传输网的枢纽, 相应的维护技术工程师立即采取更换收发盘、重启LMS控制板等多一系列操作措施, 但仍没能彻底消除误码, 误码的长时间累计会造成整个NEC网管系统的中断, 如果不能及时处理解决影响会很大。
终于通过网络管理人员基于网管系统对电平, 误码等参数的历史记录分析找出了误码不能消除的问题所在, 通过频谱分析仪对此段电路接收中频信号和微波信号的波形进行采样处理, 找到波形存在凹点, 这就是造成误码值高的根源, 最后工程技术维护人员依据经验快速准确的判断出凹点出现的原因是馈线保护罩损害信号衰落增加, 在重新更换馈线后误码停止, 正是网管系统基于数据的分析才能这么准确定位, 使得安全传输得到保障。
3 总结
通过对SDH数字微波网络管理系统的使用, 给我们首站的技术维护管理带来了很大的方便。
当出行故障情况时, 网络管理系统依据前期设定的告警源、告警类型、告警时间、告警级别、告警区域等过滤条件, 应用告警信息相关性的分析和筛选, 仔细寻找到问题所在, 结合首站机房公务电话、动环网数据监控采集设备能够与地方站技术维护人员直接联系指导操作, 快速解决出现的问题, 这样既节省了工程技术维护人员到达各站开展现场探查、排查故障所需耗费的人力、物力与资金等, 同时也能够依据长期应用和对网络管理的进一步实践, 帮助我们寻找到故障以及分析出故障出现的规律, 为我们总结出有效处理问题的方法提供了重要的保障, 为数字微波传输电路的正常运行提供了可靠的保障。
摘要：SDH数字微波网管系统与SDH光传输网管系统, PSTN网管系统, DDN网管系统都作为电信管理网的组成部分。文章主要阐述了SDH数字微波网管系统的组成架构, 网元管理系统在一般管理、故障管理、安全管理、配置管理等方面的管理功能, 并结合在首站工作过程中所遇到的实际情况对网管系统在实际维护运行中的应用进行了相应的介绍。
关键词：SDH,数字微波网管系统,网络管理功能,微波网元设备
参考文献
[1]杨宗胜.SDH网管管理功能.广播电视信息, 2008.
[2]秦美玉.SDH数字微波网管系统[J].现代电信科技, 1999.
[3]刘冰冰.SDH数字微波网管系统和应用[J].才智, 2012.
[4]黄文庆, 黄志强.SDH数字微波网管系统的管理功能[J].有线电视技术, 2010.
数字微波系统 篇10
SDH微波通信是新一代数字微波传输体制，基于SDH（同步数字系列）技术的应用使其兼具了SDH数字通信和微波通信两者的优点，以其传输上的优越性和网络上的融合性，成为现代广播电视传输网发展的三大主流技术之一。目前，SDH数字微波与光纤通信互为备份，高效传送各种视频、音频、图像、数据等业务。
崭新的技术必然带来崭新的思维。随着信息时代的到来，现代数字技术、计算机技术、网络技术飞速发展，流媒体、数字电视、CMMB移动多媒体广播电视等诸多新媒体的涌现，对数字微波传输网提出了更新、更高的要求，能否实现高带宽、低成本、覆盖广、多业务承载，已成为现代广播电视发展的主题，为了迎合时代的发展，吉林广电在数字微波电路改造方案的构思中，谋划未来，拓展思维，立足于未来业务发展的需求，以业务传输IP化、网络建设集约化、工程建设规模化为进程，充分挖掘了MSTP（多业务传送平台）的潜在优势，建立了基于SDH数字微波的多业务传送平台，实现了由DS3接口传送技术向IP over SDH技术的演进，开创了一种新型的数字微波传输模式。
2 MSTP系统的应用背景
MSTP (Multi-Service Transfer Platform）俗称多业务传送平台，是指基于SDH平台，同时实现TDM、ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。它可以将传统的SDH复用器、数字交叉链接器（DXC）、W D M终端、网络二层交换机和IP边缘路由器等多个独立的设备汇集成一个网络设备，即基于SDH技术的多业务传送平台（MSTP），进行统一控制和管理。MSTP业务的带宽可灵活配置，它可提供10/100/1000Mbit/s的系列接口，并通过VC的捆绑以满足不同用户的需求。根据业务的需要，可选择工作在端口组方式和VLAN（虚拟局域网）方式，VLAN方式又可分为接入模式和干线模式。MSTP可工作在全双工、半双工和自适应模式下，具备了M AC地址自学习功能；并能提供服务质量（QoS）设置，根据QoS的配置和一定的算法来完成各类优先级业务的发送；且对每个客户独立运行生成树协议，以链接不同用户。MSTP解决了SDH技术对于数据业务承载效率不高的问题；解决了ATM/IP对于TDM业务承载效率低、成本高及IP QoS不高和RPR技术组网限制的问题，实现了双重保护，增强了数据业务的网络概念，提高了网络监测、维护能力，降低了业务选型风险，实现了降低投资、统一建网、按需组网，迎合了业务竞争需求，能够快速提供各种业务。MSTP设备从SDH那里集成了优秀的承载、调制能力，既满足了固定带宽业务，又可实现带宽的平滑升级、提供简单的以太网接入方式、实现IP路由设备10M/100M/1000MPOS和2M/FR业务的汇聚和直接接入、支持业务汇聚调度和综合承载，具有良好的生存性，很好地满足不同客户的专线需求。另外，根据不同的网络需求，可选择不同速率等级的MSTP设备，支持网络的业务拓展。介于MSTP的诸多性能和优势，吉林广电数字微波改造工程成功引入MSTP技术，取代了传统的SDH复接技术。
3 MSTP技术在吉林广电微波系统中的具体应用
3.1 MSTP在吉林广电微波系统中的应用方案
吉林省广播电视数字微波改造工程，在融合了多种先进的传输技术后，选用了MSTP设备作为数字微波的复用设备以实现现代微波的高效、优质传输，具体方案为：采用MSTP技术，建立基于SDH的多业务传送平台的省内干线和支线网，在各站配置以太网板卡，上、下传送基于IP的广播、电视、视频监控、动环监控、村村通监控及内部办公网等业务。同时，各站再配置E1板卡，传送首站至各站的2M透传业务。对于长春首站、延吉地区首站、六六一星站配置E3板卡，完成吉林卫视、延边朝语节目的上星传送任务。在枢纽型的中继站上，将MSTP设备交叉连接矩阵的容量设计为128×128 (VC-4) 、96×96 (VC-3) 和2016×2016 (VC-12) 级；对三个传送方向以下的微波站的M S T P设备交叉连接矩阵的容量设计为64×64 (VC-4) 、48×48 (VC-3) 和1008×1008 (VC-12) 级。对于传输要求安全可靠、延迟低的当前长春首站下传广播电视业务及预留的高清电视和CMMB等业务，采用以太网透传功能传送，以EPL透传方式组网，业务传送结构如图1所示。
考虑松原、白城、吉林、延边、通化、白山、辽源、四平等8个市（州）的回传节目，动环监控、视频监控、村村通监控及内部办公网等业务需要收敛、汇聚，对其采用了以太网二层交换功能传送，并采用EVPL（以太虚拟接入业务）方式组网，使用户数据由多个不同用户端口接入，共享同一物理专线。又因各枢纽站在回传长春首站节目的同时，需下传节目至各下辖微波站，工程方案将8个市（州）与各自下辖微波站及长春首站组成8个不同的VC-12级联组，每个组共享带宽，利用以太网组播技术回传节目，各个微波站业务传送结构如图2所示。
3.2 业务通信的组织方式
吉林省的SDH数字微波改造工程完成后，将覆盖全省9个市（州）43个县（市），近80个站，支线绵延，站点及业务繁多，如何正确合理地划分业务通道就成了首要问题。综合考虑后，将新建微波业务通道划分为干线主业务信道I、II、III，干线业务信道IV；支线主业务信道I、II，支线业务信道III及其它信道，来具体分配和传送广播、电视、视频监控、动环监控、村村通及内部办公等业务，具体实现方式为：
(1）干线及支线主业务信道I
干线及支线主业务信道I，微波传输容量为1×STM-1，由63×2Mb/s信道组成。其中，30×2Mb/s组成1个VC-12-30c级联组，下行传送长春首站至各微波站的中央电视台“村村通”节目2套（中一、中七电视）、省电视台节目6套、长春地方台节目1套及白山市地方台节目1套共10套电视节目；2×2Mb/s组成1个VC-12-2c级联组，下行传送长春首站至各微波站6套广播节目；利用24×2Mb/s组成8个VC-12-3c级联组，上行传送松原、白城、吉林、延边、通化、白山、辽源、四平等8个市（州）回传节目8套；1个2Mb/s信道，传输本工程动环监控业务，1个2Mb/s信道，传输本工程视频监控业务；2×2Mb/s组成1个VC-12-2c级联组，传输村村通监控业务；1个2Mb/s信道用于内部办公网，1个2Mb/s信道用于MSTP网管。另外，延边卫视回传信号在延吉—天宝山—敦化—黄松甸—三三一区段需使用干线及支线主业务信道I中的1个E3信道。
(2）干线及支线主业务信道II、干线主业务信道III
干线及支线主业务信道II、干线主业务信道III，微波传输容量均为1×STM-1。其中，干线及支线主业务信道II为高清晰度电视（HDTV）预留，带宽为20×2Mb/s，另为CMMB预留带宽为18×2Mb/s。
长春首站至各站2 M透明通道，三三一以东各站（36站）在干线及支线主业务信道II中分配，在三三一站汇聚后，使用干线主业务信道III经六五二站透传至长春首站；六五二站以西各站（28站）在干线及支线主业务信道II中分配，在六五二汇聚后，除四平站、孤家子站、双辽站，均使用干线及支线主业务信道II透传至长春首站；四平、孤家子、双辽使用干线主业务信道III透传至长春首站。
延边卫视回传信号在三三一站—六五二站—长春首站区段需使用干线及支线主业务信道III中的1个E3上行信道；吉林卫视及延边地方台上星2套下行电视节目在长春首站—六五二区段需使用干线主业务信道III中的1个E3下行信道。
(3）干线信道IV及支线信道III（保护波道）
此2信道应称为保护信道，平时主要功能是负责主业务信道的保护切换，也可临时安排传送一些非重要业务。
(4）其它信道
永吉站至331基地站主业务信道传输容量为1个155Mb/s通道，由63×2Mb/s信道组成，利用其中4个2Mb/s信道传送指挥调度、办公自动化、山上机房环境监控等语音、数据业务；长春首站—六六一星站—六五二站主业务信道微波传输容量为1×STM-1，为长春首站—六六一的迂回保护路由，是为保证长春首站—六六一传送吉林卫视及延边地方台上星2套电视节目的可靠传输而建。其中，1个34Mb/s信道传输吉林卫视及延边地方台上星2套电视节目；1个2Mb/s信道传输本工程动环监控业务；1个2Mb/s信道传输本工程视频监控业务；2个2Mb/s组成1个VC-12-2c级联组，传输村村通监控业务；1个2Mb/s信道用于内部办公网；1个2Mb/s信道用于MSTP网管。
3.3 系统选用后产生的重大意义
MSTP在吉林广电SDH数字微波传输网上的应用改变了传统的SDH微波复接方式，使传输模式发生了质的变化，对未来事业发展及业务的开展产生了深远影响。首先，就目前看，基于话音的TDM业务增长趋缓，基于数据的IP业务增长迅速，数据业务必将成为未来网络业务的主导已成为不争的事实，而基于SDH的多业务传送平台的选用正迎合了这一发展趋势；其次，利用MSTP技术改造后的数字微波网络层次更加清晰，网络构架更加合理，网络的扩展能力、网络的安全控制能力大幅提升，网络管理的风险度大幅降低，使得整个电路安全运行和维护管理更有利可行；再次，由DS3接口传送技术向IP over SDH技术的演进，改变了传统的SDH传输模式，带宽利用率更高，更有利于扩容，并且解决了微波传输网中的多业务传输瓶颈，通过多个不同业务的分配与设置，满足了多个不同用户的需求，为多个业务的融合打开了新空间。
4 结束语
浅谈电视数字微波传输 篇11
电视的数字化对改善图像清晰度、图像传输质量、增加节目套数起着非常重要的作用。更为重要的是, 它能够很方便地构筑视频、音频、图像、文字、数据为一体的综合网络平台, 达到多媒体综合信息服务的目的。广播电视的数字化包含数字终端设备 (如电视机等) 和数字信息传输设备 (如光纤传输、卫星传输、地面微波传输等设备) 。数字化电视为有线电视的发展提供了无限广阔的前景。
二、电视数字化传输的优点
1、频道利用率高
数字压缩技术是将模拟信号经过抽样、量化, 变成数字信号 (即模拟/数字转换) , 再经取样压缩编码, 驱除信号冗余度, 以一定的压缩比将信号频带压窄, 将其调制到载波上, 这样就提高了频谱的利用率。
2、接收门限电平低、传输距离远
原广电部GY/T106-1999标准中提出了有线电视广播系统技术规范, 下行模拟传输系统要求载噪比C/N≥43d B。欧广联 (EBU) 给出了图像信号的5级评分标准, 若要达到4级以上的良好质量, 则要求信噪比S/N≥36.6d B。在模拟信号的传输中, 为防止信号的衰落, 必须有6d B的衰落储备量, 因此模拟调幅微波传输链路中系统设计的载噪比必须C/N≥49d B。
3、图像质量好, 抗干扰能力强
由于采用了数字滤波、数字存储及再生中继技术, 排除了噪声和失真积累的影响, 改善了图像的信噪比, 彻底消除了亮度干扰, 接收机的载噪比C/N在门限值以上时, 几乎可以得到无损伤的还原, 虽经多级中继、转发也不会降低图像质量, 因此数字电视传输的图像质量远远高于模拟电视传输的图像质量。
4、数字载波调制方式的比较
前面提到的QPSK和64QAM都是数字信号的载波调制方式。基本的数字载波调制方式有3种, 即振幅键控 (ASK) 、频率键控 (FSK) 和相位键控 (PSK) 。QPSK属于相移键控, 也叫正交移相键控或4相调制。64QAM属于振幅相位联合键控, 也叫多电平正交振幅调制。经理论分析证明:在抗噪声性能上, PSK最好, FSK次之, ASK最差。在占据频谱宽度上, ASK和PSK相同, FSK是ASK的几倍。
经过比较, 得出这样的结论:从抗噪声性能和提高信道带宽利用率的角度来看, 相移键控是数字载波调制方式中最优越的一种, 在省干线上, 多跳调频模拟微波的改造用QPSK移相键控调制方式最合适。64QAM是振幅相位联合键控, 频带利用率最高, 是一种高效率的数字微波方式, 但它的抗干扰能力比QPSK差。64QAM特别适用于数字MMDS及微波传输跳数不多的模拟微波改造上。
三、干线微波的数字改造
调频模拟微波和数字微波收发信设备的比较
工作原理相同。模拟和数字微波都采用70MHz中频调制器, 进行上变频至微波频率, 再进行微波传输, 只是模拟微波设备在发信中频调制后有一级限幅中放, 而数字微波没有限幅中放这一级, 其他部分的工作原理是一样的。
现在的模拟微波器件都是全固态化的, FET场效应器件、线性放大器等代替了过去的行波管、高压盘, 为模拟微波改数字微波铺平了道路。
需要解决的几个问题
频率稳定度的问题。模拟微波传输信号采用中频调频调制, 变频用的本振采用微波介质稳频振荡器, 其频率稳定度只能达到10-4数量级。数字微波传输系统传输电视信号采用中频数字调制, 经过数字压缩后的多套电视数字信号复接后对中频进行QPSK调制, 上变频到微波频率进行传输。它要求微波发信机线性指标高, 微波本振源的频率稳定度较高, 不能低于10-6数量级, 一般采用介质稳频加锁相稳频双重技术进行稳频, 以达到这一要求。
相位噪声问题。模拟微波采用调频方式传输, 对系统相位噪声要求不高, 而数字微波采用QPSK调制和相干解调方式, 传输数字压缩电视信号, 因此要求系统的相位噪声低于-70d Bc/Hz。
线性功放问题。调频模拟微波的功放工作在非线性区, 在早期发射机变频器的前端还要增加一个限幅放大器。数字调相 (QPSK) 微波要求三阶交调抑制>20d B, 因此要求功放必须是线性放大器。
以上分析证明, 模拟微波设备进行数字化改造不仅在理论上是可行的, 在实践上也是可行的。如辽宁省葫芦岛市广电局等单位在国内率先进行了模拟微波改数字微波的尝试, 开了一个好头。90年代以后生产的1、4GHz、2GHz、7GHz、8GHz广播电视微波设备, 改造起来是不难的, 基本上和进口NEC的设备差不多。90年代以前生产的1、4GHz微波设备由于不是线性放大器, 改造难度要大一些。4某省广播电视模拟微波改数字微波的一个具体方案先对一个模拟微波信道进行改造。原来传输1路电视信号、2路伴音信号, 扩容到4路电视信号、8路伴音信号、1路数据信号。
信号源前端采用压缩编码设备。目前国际上都采用MPEG-2国际标准来传输PAL-D数字电视信号, 电视信号压缩到6Mbit/s, 图像质量就能达到广播级的水平。因此确定信源按MPEG-2标准对PAL-D电视信号进行数字压缩编码, 压缩的比特率为8、448Mbit/s, 伴音信号按IEC268-15标准进行压缩编码处理。
在信道传输上采用数字化传输。为了保证信号经微波多站中继传输后无噪声积累、节目传输质量和传输距离无关, 中频采用QPSK调制、同步相干解调方式, 干线中继采用再生中继方式, 在支线改造中为了节省投资, 可采用中频中继, 这样, 虽然有点噪声积累, 但不会对整个系统造成大的影响。