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无线网络技术对中波发射台的应用

分类:应用电子技术论文发表 时间:2020-08-15 13:40 关注:(1)

  科技的进步带动了我国新媒体技术的发展,随着信息化时代的到来,传统媒体在技术实现形式上也有了新的支撑。在电视、雷达及广播中,中波是传输信号的载体。作为无线电波的一种,中波发射信号要保持稳定,中波发射台起到关键作用。本文基于提高中波传输发射效率的目的,分析中波发射台中应用无线网络技术及提高中波抗干扰性的相关措施。

无线网络技术对中波发射台的应用

  关键词:无线网络技术;中波;中波发射台;矢量网络分析仪

  在无线电广播及无线电导航中,中波广播发射较为适用,但受环境变化等因素,中波广播发射机较易出现功率下降、驻波比增大等问题,影响广播效果。为有效增强中波传输质量,中波发射台应对无线网络技术进行分析。

  1中波及中波发射机概述

  在电磁波中,主要分为无线电波及光波两大支系,区别因素主要是波长及频率,共同点是都能够在空间传播交变电磁场[1]。无线电波根据特点区分,主要有长波、中波、短波、超短波及微波,其中被用于广播媒介如收音机中的电磁波主要为中波。中波无线电波在科技定义上是指波长在100~1000m,频率在300kHz~3MHz的无线电波。中波沿着地表层传播,具备信号稳定可靠的优势,但相比短波或微波,中波传播距离不远,适用于广播、无线电通信、移动通信、海上导航及地下岩层通信等领域。中波传输主要依靠发射机等频率发射装置。发射机作为无线通信网络的重要元器件,在进行发射操作时容易对设备产生正反向的干扰。随着广播系统电路数字集成化及装置轻便化,中波发射机在内部集成度上不断提高。一般而言,发射机系统中的放大器、数字集成电路、电子开关、电源模块、压控及晶体振捣器都会产生一定数量及频率的干扰,从而使电磁设备处于复杂运行状态。信噪比是衡量发射机设备性能的重要因素,信噪比越高,发射机性能越好,说明其杂波产生较少。在无线传输中,传输距离增加,则信噪比会降低。发射功率及接收灵敏度以dBm为单位,m指1毫瓦(mW),3dB增益就说明发射机发射功率倍增,当增加10dB,则意味着发射机功率可放大10倍。中波发射台应用无线网络技术要考虑到如下因素:天线类型(全向、定向、扇形),信号传输强度,中波覆盖区域,障碍物、反射及信号干涉,通道冲突情况,以太网及电源接口,冗余。

  2发射机内外部电磁环境下的干扰源

  中波发射机运行环境可分为内部电磁环境及外部电磁环境,不同环境条件下产生不同类型的干扰源[2]。从发射机内部电磁环境及内部干扰层面看,中波发射机的内部元器件在运行时可能存在多个干扰源,对中波发射形成共同干扰。中波发射机置于系统柜中,发射设备一般会在不同频带中工作,各频带可能对整个设备造成信号干扰。中波发射台中的发射机设备及接收机设备中的信道对中波信号及振动信号有独立作用,传输RF信号主要借助射频电缆实现。发射机内部电磁环境下的功能元件涉及了电气开关、VCO(压控振荡器)、数字单片机、继电器、模拟锁相器、晶体振捣器、功率模块、RF放大器等基本组件,各组件存在一处或多处干扰源,甚至能够在同时段释放干扰信号。中波发射台电源机箱经由转换器能够将电源单元的通道加以扩展及共享,发射台终端分机电源及信道分机电源分别受各自的开关电源模块控制,这些开关电源模块在电源分发上主要通过机箱母板端实现。终端控制信息调制信号及信道切换地址发送器,在数控技术及模糊神经网络技术支持下,发射台终端机箱控制中心还能够对发射机等扩展端进行信号接收及处理。这一过程中,终端控制及处理单元对发射台其他分机设备发出信息指令,并经由机箱主板扩展接口发送低频控制信号。从发射机外部电磁环境看,直射波及反射波会在合成作用下对中波信号接收造成影响。发射机发射天线直接射到接收点的电波称为直射波;发射机发射天线发出的指向地面的电波,经由地面反射而到达接收点的电波称为反射波。两类电波如波间的波程差有所差异,那么中波信号的传播效果就大有差别。因为存在地面反射,中波发射台在部署无线网络时就要考虑到信号强度,合理选择空间分布方式。通过实际测量研究,在一定距离长度内,随距离或者天线高度的变化,信号强度会存在起伏变化,规律为距离增加或天线高度下降,信号强度也会单调下降。天线是无线电发射机射频信号及功率输出的重要装置,天线在馈线配合下将信号转变为电磁波,然后辐射出去,接收地点也通过天线接收到电磁波,然后经馈线再传输到无线电接收机设备中。无线网络技术中的天线,是中波通信的中枢神经。

  3无线网络技术模块下中波发射机的应用及改造

  某新闻频率拟对中波发射机进行技术改造升级,现有全固态中波广播发射机10台,均为10KW,9套同轴转换开关,9套假负载。发射机频率在612KHz-1110KHz。同轴转换开关供两台中波发射机、假负载及天馈线倒换之用,假负载供2台主备中波发射机假负载倒换之用。在改造中,发射机最大输出功率要达到标称额定功率的110%,能够长时间连续运转,载波频率及中波频率能够实现灵活更换;发射机音频输入上,设计模拟音频输入接口及数字音频输入接口,音频模拟输入600Ω,电平6dBu,数字输入为AES-EBU标准接口,能够接入标准信号。中波发射机具备驻波比过大、过流、过压、过温保护系统功能模块,在出现信号强干扰或设备故障时,可预警并自保护。技术人员借助无线网络技术,设置RJ45,RS485通讯接口,实现对中波发射机自控、自诊断、自检测技术,并通过以太网等无线网结构,达到机器设备运行状态实时监测或深度人机对话功能。智能控制系统中配备联网、报警、遥感、遥测技术,采用交流三相四线制3×380V,50Hz频率供电,发射机具备一定的电源变化适应能力。其他技术参数有:数字调幅调制方式;10kW额定输出功率;不小于85%整机效率;不大于1Hz频率容限;不小于60bB信噪比;小于0.5dB频率响应;小于3.0%谐波失真;音频输入及输出阻抗为600Ω,50Ω。经改造提升,特别是在应用矢量网络分析仪后,中波发射台和发射机信号传播更加清晰快捷。

  4中波发射机应用无线网络技术过程中有效抗干扰的措施

  针对中波发射机内外部电磁干扰,可通过如下几个措施加以解决。

  4.1匹配网络及阻塞网络提高设计精度

  中波发射台在组成上可以实现多频共塔,但在这一过程中也会存在一定程度的干扰。为此,要保证发射信号处于高品质状态,可采用无线网络技术设计合理有效的调配网络[3]。一是考虑到中波发射台多频共塔时频率存在长距离间隔,由此导致塔底电阻输入数值有所差异,对此可增加中波发射台匹配网络数量,避免信号因频率不同而阻塞。二是考虑电压差及电压泄露引起信号串扰,在无线网部署设计上,提高精度参数,匹配中波发射台天线及馈线阻抗,给高频信号创设高效发射通道,降低馈线反射波干扰几率。三是完整设计中波发射台多频共塔状态下的匹配及阻塞网络,设定较小的工作频率信号阻抗值,对干扰信号进行衰减处理。

  4.2陷波网络在设计及选择上提高合理性

  如中波发射台及中波发射机采用多频共塔模式,不可避免会由于频率不同及频率变换而增加发射机元件的电磁互扰性。为了将这一问题发生概率降到最低,让无线网络技术更好地发挥信号调节及保障作用,技术人员可考虑在中波发射机馈线到天线之间增加陷波网络,从而提高网络调配水平,消除其他频率影响,实践中可以将带通滤波器、并联串联谐振滤波器设计为共同工作状态,实现谐振滤波器电容及电感的并联谐振;在网络吸收上,借助吸收网络、陷波网络及阻塞网络,可以吸收阻塞中波发射台主频外的干扰频率波段;结合中波发射台的规格要求及技术参数,设计带通滤波器的阻带及通带,达到既能稳定传输工作频率,又能最大化衰减干扰频率的目的。从某新闻频率中波发射机升级改造案例中可知,在多频共塔下产生的干扰频率及干扰强度较大,在实际解决时对谐振滤波器的性能有着严格要求,采用并联谐振滤波器,可以实现对干扰信号及干扰强度的双重衰减。

  4.3解决中波发射台工作环节中的信号干扰问题

  针对中波发射台机的电磁波干扰问题,除了要在滤波器网络形式设计及选择上做好控制以及提高匹配网络及阻塞网络设计精度外,还要围绕中波发射台系统运行及操作过程进行有效管控。一是确定中波发射台天线网络及馈线接地点,对接地点设专人检修。二是对网络进行巡查,将检修重点放在中波发射机接线排或电流较大的接触点上。需要注意的是,在进行检修时要保护网络连接线时,在位置及形态上不受改动,以免造成参数变化。三是在音频传输上选用性能标准及使用年限更高的传输线,要选用具备屏蔽功能的电缆线敷设中波发射台线路,在接地操作时做好安全防范措施[4]。

  5结语

  中波发射台在技术升级及改造上应紧密结合科技发展动态,采用更为先进的无线网络技术,在多频干扰控制上通过多种技术手段及措施加以实现。在中波发射机信号的抗干扰方面,匹配网络及阻塞网络的科学合理设计是重要途径,随着中波发射台元器件及系统设备性能的升级,中波的应用范围将更为广泛。

  参考文献:

  [1]任勇.我国中波发射台实时监控系统的现状分析[J].数字技术与应用,2018(3):214,216.

  [2]师红伟.探析中波发射机天线网络技术[J].西部广播电视,2015(20):235-236.

  [3]踪征雪,丁恩杰,刘燕,等.基于能量收集技术的无线协作网络中继选择[J].工矿自动化,2020(3):49-54.

  [4]王宽亮.基于无线网络安全的防御技术研究[J].数码世界,2020(2):256.

  作者:徐小勇 胡红霄

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