论文部分内容阅读
中图分类号：TN949.197文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、衡水市广播电视现状
衡水市位于河北省东南部，处于平原地区，辖11个市、县、区，人口410万，农户约90万户。有线电视在各县城得到迅速发展，大都传输三十套电视节目，解决了城市居民看电视的问题。广大农村地区因资金问题尚没有建设光缆网，有线电视发展缓慢，农民只能收看几套开路节目。如果采用架设HFC网的方式发展农村有线电视，需要巨额资金，而且建设周期长、维护费用高。我局通过调研决定采用数字多路微波分配系统（MMDS）无线传输覆盖农村，既解决了农村有线电视覆盖问题，又节省了大量资金。
二、技术方案
数字微波系统设计是一个综合技术指标分配的过程。只有合理分配，才能保证系统的整体技术指标，尤其前端的技术指标是系统整体技术指标的关键。根据整体技术规划的最远用户接受电平、载噪比、误码率和覆盖范围等指标要求，来规划和计算发射天线高度和发射机功率及关键部件的技术指标。根据国家标准，模拟电视接收端载噪比为C/N=43dB；在数字电视传输系统中，信噪比就是载噪比，数字电视接收端正常收看达到3级图象，信噪比最低为S/N≥28dB，若期望有良好的4级图象则S/N≥36dB。
1、设计要求：（1）系统性能稳定；（2）信号稳定；（3）信号覆盖半径达60千米，基本覆盖全市行政区域，为保证边远区域用户正常收看，可设1级中继站；（4）为县电视台提供数字电视信号。
2、 目前我国数字MMDS主要有两种方式：一种是QAM调制方式DVB—C标准,；一种是QPSK调制方式DVB—S标准。通过对QAM调制方式和QPSK调制方式的比较，并结合我市实际，从长远考虑，决定采用QAM —64调制方式DVB—C标准，MPEG－2数字压缩传输。
3、频率规划及极化方式
根据本市及周边地区的微波频率，为保证用户不受干扰且正常收看，频率从2535兆赫兹—2599兆赫兹，8个频点，使用64兆赫兹带宽。为降低费用，MMDS发射天线计划设在电视发射塔上180米处，采用垂直极化方式。
三、数字MMDS系统设计及指标分配
1、数字MMDS系统指标分配
典型的单频道模拟MMDS传输系统指标分配如表1所示
表1采用单频道模拟MMDS传输系统指表分配表
2、MMDS视线距离
收发天线之间无遮挡的最大距离为视距,按以下公式计算：当K=3/4时，D≈4.12（）；当K=1时，D≈3.57（），h1、h2为发射天线和接收天线的高度，单位为米；D为视线距离，单位为千米。等效地球半径因子K，电磁波标准折射时， K=3/4；电磁波无折射时K=1；电磁波负折射时K=2/3。以K=3/4计算,最大直视距离列于表2中。
表2h1=180米
从上表可以看出：系统发射天线设在180米处可以覆盖60千米，符合设计要求。
四、MMDS发射前端设计计算
1、發射天线增益Gt及馈线损耗Lf：
MMDS发射天线增益Gt为13dB;采用ANDEW公司生产的EW20椭园软波导长为185米，每百米损耗1.41dB，则波导损耗2.6dB;8路合成器 ,接头、跳线、接收馈线损耗合计2dB,合计馈线系统总损耗为Lf=4.6dB。
2、视距传输损耗Lo：
以设计值60千米计算，Lo=32.45＋20lgd＋20lgf=136.25dB
式中：Lo为视距传输损耗dB；d为传输距离60千米；f为MMDS发射机中心频率2567MHz。
3、下变频器基带噪声N：
N=KTBr，10lgN=10lgK＋10lgT＋10lgBr
式中：K为波尔兹曼常数； T为绝对温度，T=290K；Br为视频带宽，则N=-106.4dBW
4、等效全向辐射功率（下变频器最小输入功率）Pr：
Pr=S/N＋Lo－ Gr＋N＋Nf
式中；Pr为等效全向辐射功率dBW；S/N为接收端信噪比S/N=36dB；Lo为视距传输损耗Lo=136.25dB； Gr 为接收天线增益Gr=28dB；N为下变频器基带噪声N=-106.4dBW；Nf为下变频器噪声系数Nf=2.4dB
则Pr=36＋136.25－28+(－106.4)＋2.4=40.25dBW
5、发射机输出功率Pt：
Pt=Pr－Gt＋Lf＋△L+n
式中：Pr为等效全向辐射功率Pr=40.25dBW；Gt为发射天线增益Gt=13dB; Lf为馈线系统总损耗Lf=4.6dB；△L为设计衰落储备余量，一般在传输距离为10千米内，可不考虑△L；20—30千米，取△L=2dB；30—40千米，取△L=3dB；40—50千米，取△L=4dB；50—60千米，取△L=5dB；≥60千米，取△L=6dB；这里取△L=5dB。N为现场系数，一般取n=2。
则Pt=40.25－13＋4.6＋5+2=38.85 dBW换算后pt=7.67W
采用美国ITS公司10W数字发射机是适宜的。
五、微波系统的用户接收
用户接收天线的增益有28 dB、24 dB、21 dB、18 dB、15 dB等型号。由Pr=S/N＋Lo－Gr＋N＋Nf； Lo=32.45＋20lgd＋20lgf两式中除Lo、Gr、d外 ，Pr、S/N、N、Nf、 f均不变。可计算出各型号增益接收天线适合的视距安装距离，如表3
表3
1、个体用户接收：数字MMDS用户接收设备由接收天线、下变频器和数字电视解调器组成。由天线接收的微波信号首先经下变频器将2535兆赫兹—2599兆赫兹微波信号变到UHF电视频段，然后送入数字电视解调器，输出视、音频信号到电视机收看。
2、集体用户接收：通过定向性好增益高的接收天线、下变频器将数字MMDS微波信号变成CATV网所适应的有线电视信号，送入CATV网，用户通过数字电视解调器收看。
参考文献
金国钧 ： 数字MMDS网络技术 中国广播电视出版社 2006
一、衡水市广播电视现状
衡水市位于河北省东南部，处于平原地区，辖11个市、县、区，人口410万，农户约90万户。有线电视在各县城得到迅速发展，大都传输三十套电视节目，解决了城市居民看电视的问题。广大农村地区因资金问题尚没有建设光缆网，有线电视发展缓慢，农民只能收看几套开路节目。如果采用架设HFC网的方式发展农村有线电视，需要巨额资金，而且建设周期长、维护费用高。我局通过调研决定采用数字多路微波分配系统（MMDS）无线传输覆盖农村，既解决了农村有线电视覆盖问题，又节省了大量资金。
二、技术方案
数字微波系统设计是一个综合技术指标分配的过程。只有合理分配，才能保证系统的整体技术指标，尤其前端的技术指标是系统整体技术指标的关键。根据整体技术规划的最远用户接受电平、载噪比、误码率和覆盖范围等指标要求，来规划和计算发射天线高度和发射机功率及关键部件的技术指标。根据国家标准，模拟电视接收端载噪比为C/N=43dB；在数字电视传输系统中，信噪比就是载噪比，数字电视接收端正常收看达到3级图象，信噪比最低为S/N≥28dB，若期望有良好的4级图象则S/N≥36dB。
1、设计要求：（1）系统性能稳定；（2）信号稳定；（3）信号覆盖半径达60千米，基本覆盖全市行政区域，为保证边远区域用户正常收看，可设1级中继站；（4）为县电视台提供数字电视信号。
2、 目前我国数字MMDS主要有两种方式：一种是QAM调制方式DVB—C标准,；一种是QPSK调制方式DVB—S标准。通过对QAM调制方式和QPSK调制方式的比较，并结合我市实际，从长远考虑，决定采用QAM —64调制方式DVB—C标准，MPEG－2数字压缩传输。
3、频率规划及极化方式
根据本市及周边地区的微波频率，为保证用户不受干扰且正常收看，频率从2535兆赫兹—2599兆赫兹，8个频点，使用64兆赫兹带宽。为降低费用，MMDS发射天线计划设在电视发射塔上180米处，采用垂直极化方式。
三、数字MMDS系统设计及指标分配
1、数字MMDS系统指标分配
典型的单频道模拟MMDS传输系统指标分配如表1所示
表1采用单频道模拟MMDS传输系统指表分配表
2、MMDS视线距离
收发天线之间无遮挡的最大距离为视距,按以下公式计算：当K=3/4时，D≈4.12（）；当K=1时，D≈3.57（），h1、h2为发射天线和接收天线的高度，单位为米；D为视线距离，单位为千米。等效地球半径因子K，电磁波标准折射时， K=3/4；电磁波无折射时K=1；电磁波负折射时K=2/3。以K=3/4计算,最大直视距离列于表2中。
表2h1=180米
从上表可以看出：系统发射天线设在180米处可以覆盖60千米，符合设计要求。
四、MMDS发射前端设计计算
1、發射天线增益Gt及馈线损耗Lf：
MMDS发射天线增益Gt为13dB;采用ANDEW公司生产的EW20椭园软波导长为185米，每百米损耗1.41dB，则波导损耗2.6dB;8路合成器 ,接头、跳线、接收馈线损耗合计2dB,合计馈线系统总损耗为Lf=4.6dB。
2、视距传输损耗Lo：
以设计值60千米计算，Lo=32.45＋20lgd＋20lgf=136.25dB
式中：Lo为视距传输损耗dB；d为传输距离60千米；f为MMDS发射机中心频率2567MHz。
3、下变频器基带噪声N：
N=KTBr，10lgN=10lgK＋10lgT＋10lgBr
式中：K为波尔兹曼常数； T为绝对温度，T=290K；Br为视频带宽，则N=-106.4dBW
4、等效全向辐射功率（下变频器最小输入功率）Pr：
Pr=S/N＋Lo－ Gr＋N＋Nf
式中；Pr为等效全向辐射功率dBW；S/N为接收端信噪比S/N=36dB；Lo为视距传输损耗Lo=136.25dB； Gr 为接收天线增益Gr=28dB；N为下变频器基带噪声N=-106.4dBW；Nf为下变频器噪声系数Nf=2.4dB
则Pr=36＋136.25－28+(－106.4)＋2.4=40.25dBW
5、发射机输出功率Pt：
Pt=Pr－Gt＋Lf＋△L+n
式中：Pr为等效全向辐射功率Pr=40.25dBW；Gt为发射天线增益Gt=13dB; Lf为馈线系统总损耗Lf=4.6dB；△L为设计衰落储备余量，一般在传输距离为10千米内，可不考虑△L；20—30千米，取△L=2dB；30—40千米，取△L=3dB；40—50千米，取△L=4dB；50—60千米，取△L=5dB；≥60千米，取△L=6dB；这里取△L=5dB。N为现场系数，一般取n=2。
则Pt=40.25－13＋4.6＋5+2=38.85 dBW换算后pt=7.67W
采用美国ITS公司10W数字发射机是适宜的。
五、微波系统的用户接收
用户接收天线的增益有28 dB、24 dB、21 dB、18 dB、15 dB等型号。由Pr=S/N＋Lo－Gr＋N＋Nf； Lo=32.45＋20lgd＋20lgf两式中除Lo、Gr、d外 ，Pr、S/N、N、Nf、 f均不变。可计算出各型号增益接收天线适合的视距安装距离，如表3
表3
1、个体用户接收：数字MMDS用户接收设备由接收天线、下变频器和数字电视解调器组成。由天线接收的微波信号首先经下变频器将2535兆赫兹—2599兆赫兹微波信号变到UHF电视频段，然后送入数字电视解调器，输出视、音频信号到电视机收看。
2、集体用户接收：通过定向性好增益高的接收天线、下变频器将数字MMDS微波信号变成CATV网所适应的有线电视信号，送入CATV网，用户通过数字电视解调器收看。
参考文献
金国钧 ： 数字MMDS网络技术 中国广播电视出版社 2006