广播电视微波传输通道故障的判断及信号衰落处理技术

【摘要】广播电视微波传输通道是广播电视信号传输的重要环节，直接影响着广播电视节目的质量和观众的观看体验。为了提升广播电视信号传输的质量，本文旨在探讨广播电视微波传输通道故障的判断及信号衰落处理技术，首先分析广播电视微波传输通道的主要影响因素及保护措施，然后介绍传输通道故障的判断方法及信号衰落的原因，最后提出若干信号衰落处理技术。

【关键词】广播电视；微波传输；通道故障；信号衰落

中图分类号：TN92                            文献标识码：A                            DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.11.012

广播电视节目是公众获取信息和娱乐的主要途径之一，而广播电视微波通道作为信号传输的关键环节，对于保障广播电视正常的传输质量和覆盖范围具有重要意义。在城市化进程日益加快的背景下，高楼大厦和现代化建筑的增多严重影响了微波传输通道的信号效果，导致微波传输质量下降。过去的微波传输系统主要针对传输通道中的传统建筑物设计，但现代化建筑的发展严重挑战着广播电视微波通道的安全稳定性，传输通道中障碍物越来越多会导致微波传输的信号衰落，最终影响传输质量。随着技术的进步和网络的发展，传统的备份通道方式已经逐渐被新的保护技术所取代。为了确保信息数据的传递、政府公共信息的传播以及人们日常生活的展示，广播电视微波传输通道的安全运行至关重要，必须重视和加强对微波传输通道的保护，才能让广播电视节目以高质量、稳定的方式传送到用户端，满足人们对广播电视节目的需求[1]。本文对广播电视微波传输通道的主要影响因素、常见保护措施、故障判断方法、信号衰落原因、处理技术等方面进行了综合分析。

1. 影响广播电视微波传输通道的主要因素

1.1 空间环境因素

空间环境因素对广播电视微波传输通道的影响不可忽视，主要包括以下几个方面：一是大气条件因素。大气中存在着水分子、氧分子和氮分子等物质，这些物质对微波的传播具有吸收和衰减的效果。特别是在雨、雾、雪等恶劣天气条件下，微波信号的传输会受到更严重的阻碍。二是地形和地貌因素。微波信号在传播过程中会受到地面、山脉、建筑物等障碍物的反射、衍射和绕射等效应的影响。地形的起伏和不规则性以及建筑物的高度会导致信号的多径传播，造成信号的衰落和干扰。三是电磁干扰因素。尤其是在城市化进程中，各种电子设备和无线通信设备的增多会导致微波频段的电磁干扰加剧。这些干扰源可能来自移动通信基站、雷达设备、无线局域网等，它们的工作频率可能与广播电视微波传输通道的频率相近甚至重叠，从而引发信号干扰和衰落。

1.2 人为操作因素

人为操作因素也是影响广播电视微波传输通道的重要因素之一，主要包括以下几个方面：一是设备维护不当。微波传输设备需要定期维修和检查，以确保其正常工作。如果操作人员没有按照维护要求进行设备的保养和维修，可能引发设备故障，进而导致微波传输通道的中断或质量下降。二是误操作。在微波传输过程中，人为的误操作可能导致传输设备的配置错误或调整不当，进而影响传输通道的稳定和质量[2]。三是未经授权的操作及人为破坏。未经授权的人员对传输设备进行非法操作或破坏，可能导致传输通道的中断或被入侵，给广播电视微波传输的安全性带来风险。

2. 广播电视微波传输通道的保护

2.1 优化通道的规划设计

在广播电视微波传输通道的规划和布设阶段，需要对地形、地貌和建筑物等因素进行充分调研和分析，合理选择传输路线和设备位置。考虑到大气衰减、地形反射等问题，应设计合适的传输高度和传输频率，并采取措施减少信号的多径传播和干扰。此外，还需充分考虑城市化进程中新建建筑物的影响，确保微波传输通道的畅通无阻。

2.2 定期设备监测与维护管理

为了保证广播电视微波传输通道的稳定性和可靠性，工作人员需要加强对信号传输设备的定期监测与维护管理。该项工作的重点是全面把握信号传输的各项参数，并通过分析和对比了解传输过程中的变化和潜在问题。同时，研究周围环境对传输通道的影响，采取相应的措施来保证微波信号的畅通无阻。在设备监测的过程中，应特别关注信号传输的关键参数，如功率、频率、调制等[3]。通过定期的测试和分析，可以及时发现信号质量下降或波动的情况，并采取相应的措施进行调整和修复。此外，还可以利用数据对比分析的方法，了解设备运行情况的趋势变化，预判可能出现的故障，以提前采取措施进行预防和维护。

2.3 提高故障判断与处理能力

对于广播电视微波传输通道出现的故障或异常情况，需要建立快速且准确的故障判断和处理机制。为此，培训操作人员具备故障诊断和排除的技能，并提供故障处理指南和操作手册，帮助他们快速准确地识别问题所在，随时应对突发情况。建立紧急响应机制，与相关部门和供应商建立紧密的合作关系，确保在故障发生时能够及时解决问题，最大限度地减少通道中断时间。

2.4 加强技术更新优化

随着技术的不断进步，广播电视微波传输通道也需要进行技术更新和优化，以适应市场需求的变化和日益严苛的环境条件。例如，引入光纤网络技术，可以提高传输带宽和速率，增强传输通道的容量和可靠性。此外，采用先进的调制解调器和调制解调技术，可以提高抗干扰能力和传输效率，降低信号衰落和误码率，从而提高广播电视微波传输的质量和服务水平。

2.5 构建安全防护体系

广播电视微波传输通道的安全管理是确保传输通道不受非法入侵和破坏的关键。建立安全防护体系，包括视频监控、门禁系统、定期巡逻和安全审计等措施，确保传输站点和设备的安全性。同时加强定期的安全演练和风险评估，完善应急预案和应对措施，提高传输通道的应急响应能力，在安全方面做好充分准备。

2.6 提高工作人员综合素质

工作人员应具备相应的专业知识和技能，能够熟练操作和维护微波传输设备；还需要具备良好的沟通能力和团队合作精神，能够与其他相关部门和供应商进行有效合作。提高工作人员的综合素质有助于提升工作效率和应对问题的能力，从而更好地保护广播电视微波传输通道的正常运行和信号质量。

3. 广播电视微波传输通道故障的判断

3.1 排除法

广播电视微波传输通道的故障原因包括零部件老化、设备疲劳运转、天气原因和天馈系统故障等。为了确定故障的范围和原因，工作人员可以采用排除法逐步排除各种可能性[4]。首先，查看当地的天气情况。如有恶劣的天气条件，例如暴风雨、大雾等，可能会导致信号质量下降或中断。其次，对传输设备进行全面检查。工作人员可以检查设备是否有老化和疲劳的迹象，例如零部件的损坏或陈旧、设备的工作时间过长等。如果设备运行正常且零部件状态良好，那么设备老化和疲劳的问题就可以被排除。在排除了天气和设备原因之后，工作人员可以将注意力集中在反馈系统上，检查天馈线缆、天线和其他相关设备的状态，确保连接正常且没有松动或损坏。如果发现反馈系统存在故障或异常，那么它有可能是导致微波传输通道出现问题的原因。通过采用排除法，工作人员可以快速锁定广播电视微波传输通道故障的范围，不仅提高了工作效率，也有助于快速解决故障，确保微波传输通道的正常运行和信号质量。

3.2 仪器检测法

确定了广播电视微波传输通道故障的基本原因后，工作人员需要进一步利用专业的检测仪器来确定发生故障的具体部位，以便更加精细地检查和解决问题。首先，当初步锁定天馈系统故障后，通过检查充气机内的干燥剂判断反馈系统是否存在问题。干燥剂的颜色通常会随着吸湿程度而改变，如果发现干燥剂变色，可能意味着反馈系统中存在故障。这时，工作人员可以采取进一步的措施，如使用干燥法或更换馈线等方法解决问题。其次，如果馈线正常，可以使用仪器对馈线进行检测。例如，使用时域反射仪（TDR）等设备，可以测量馈线上的反射损耗和衰减情况。通过分析反射信号的特征，可以判断馈线是否存在故障，如断线、短路或连接头不良等，根据检测结果，工作人员可以采取相应的修复或更换措施。此外，可以在天线末端安装频谱分析仪，对接收的电平参数进行收集和对比。通过与正常参数进行比较，如果发现显著的差异，可以进一步调整参数，以提高信号质量和传输稳定性。在特殊情况下，例如观察到微波传输出现滞后现象，工作人员可以利用微波传输路由图，对目标地区的地貌情况进行检查。重点关注具有较高高度的建筑物，这些障碍物可能会影响微波传输的信号传播。工作人员需要准确记录障碍物的基本信息，包括经纬度、高度等，并反复核查微波传输通道的故障。

4. 广播电视微波信号衰落的主要原因

4.1 大气吸引衰落

大气吸引衰落是广播电视微波信号衰落的一种主要原因。在传输过程中，微波信号与大气分子发生相互作用，导致信号的吸收和衰减。大气中的气体分子，尤其是水汽分子，对微波信号的吸收更为显著。湿度较高的环境下，水汽分子会吸收微波信号的能量，使信号强度降低。

4.2 雨雾引起的散射衰落

当广播电视微波信号遇到雨滴或雾霾等水滴或悬浮颗粒时，这些微小的物体会散射微波信号，导致信号的衰减。水滴或颗粒会散射微波信号的能量，使信号的强度下降。雨滴大小、密度以及雾霾中颗粒的浓度等都会影响散射衰落的程度。较大的雨滴或较浓的雾霾会导致更明显的信号衰减。

4.3 闪烁衰落

闪烁衰落是由于大气中存在的湍流引起的现象。湍流造成了大气中的不规则运动，导致微波信号在传输路径上经历多个湍流区域，使信号的幅度和相位快速变化。这种闪烁现象特别在穿越城市区域、山区或海岸线等复杂地形的传输路径上发生。闪烁衰落会导致信号质量的时变性，可能导致接收设备无法正确解码信号。

4.4 多径衰落

多径衰落是指微波信号在传播路径中经历多条不同长度和相位的反射、散射或绕射路径，导致信号的叠加干涉或相消现象，进而引起衰落。当微波信号在传播路径上经过多个反射面或绕射障碍物时，不同路径的信号以不同相位到达接收端，相位差较大时将导致信号干涉，从而衰减信号的强度。

4.5 波导型衰落

波导型衰落是由于传输路径中存在地形、建筑物等物体阻挡微波信号而引起的现象。这些障碍物会对微波信号进行阻挡、反射或绕射，导致信号强度的衰减或不稳定。尤其在山区、城市区域或森林等具有复杂地形的地区，由于波导型衰落的影响，信号的传输质量可能会受到较大影响。

5. 广播电视微波衰落的主要处理技术

5.1 分集接收技术

分集接收技术是一种应对广播电视微波衰落的常用技术措施，通过使用多个接收天线并将它们连接到接收设备上来减轻或消除信号衰落的影响。分集接收利用多个天线在空间上的分布，可以接收到经过不同传播路径的信号，这些路径可能受到不同程度的衰落。通过合理的信号处理算法，在接收到的信号中选择最佳的信号进行解调和恢复，以提高接收信号的质量和可靠性。在实际应用中，分集接收技术有多种实现方式，包括空间分集、时间分集和极化分集[5]。空间分集利用多个接收天线在空间上的分布，减小信号在不同传输路径上的衰落差异。时间分集则是利用时分多址接收，将接收到的信号按照不同的时间隙进行处理。极化分集则是同时使用两个不同极化方向的天线来接收信号，以提高信号的强度和质量。分集接收技术的优势是可以改善信号的强度和质量，提高抗衰落能力。然而，它也面临着成本较高、占用更多频谱资源以及需要精确的天线安装和校准等挑战。

5.2 自愈环网SHR技术

自愈环网（Self-Healing Ring，SHR）技术是一种针对广播电视微波衰落的有效技术措施。SHR技术通过构建一个由多个节点组成的环形网络，并在节点之间建立多个互连路径，以实现信号的冗余传输和自愈能力。当传输路径中的某一段出现衰落或故障时，SHR技术能够通过其他路径重新路由信号，实现自我修复和恢复原始信号的传输。这种节点之间多条路径的互联方式，可以减轻信号衰落的影响，并保证广播电视微波信号的高可靠性和稳定性。SHR技术具备以下几个关键特点：故障监测与诊断、速度快速恢复、能力分派和冗余传送。它能够及时检测到传输路径中的故障，并通过选择备用路径进行信号传输，从而实现自愈和恢复功能。此外，SHR还具备自动监测和故障报告的能力，能够及时通知维护人员进行修复工作。

5.3 自适应均衡技术

自适应均衡技术是一种应对广播电视微波衰落的重要技术措施。它利用数字信号处理算法，针对不同的信道衰落情况，对接收到的信号进行均衡处理，以提高信号质量。自适应均衡技术主要包括均衡器和算法两个部分。均衡器根据信道衰落条件实时调整接收信号的增益和相位补偿，以优化信号的恢复和解码。算法部分采用自适应滤波算法，动态地估计和补偿信道传输过程中引起的干扰和失真。通过对接收信号进行均衡处理，可以有效抑制并消除广播电视微波信号衰落带来的影响，提高信号的可靠性和清晰度。

6. 结束语

广播电视微波传输通道在广播和电视节目传输中起着关键作用，由于各种原因，如复杂的空间环境和人为操作等，可能导致传输通道发生故障。故障将导致信号质量下降甚至中断，给广播电视系统的运行和用户体验带来不可忽视的影响。为了保护广播电视微波传输通道的可靠性，可通过研究和应用一系列有效的技术措施，能够有效解决广播电视微波传输通道故障带来的挑战，提升广播电视传输的质量和可靠性，为广大观众提供精彩的视听体验。

参考文献：

[1]李利民.探究如何识别广播电视微波传输通道故障[J].中国新通信，2020（08）：67.

[2]马春英.如何提高广播电视微波传输通道效率[J].西部广播电视，2020（07）：235-236.

[3]吴国舜.广播电视微波传输通道故障判断方法研究[J].西部广播电视，2015（17）：221-222.

[4]党伟荣.广播电视微波传输通道故障判断方法研究[J].电子技术与软件工程，2017（22）：27.

[5]张斌.提高广播电视微波传输通道效率的方法探析[J].电子测试，2017（21）：131-132.

作者简介：解顺（1989—），男，山西朔州人，工程师，研究方向：广播电视工程。