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关键词:数字通信;技术原理;应用
通信产业是国民经济结构的重要组成部分,渗透在各行各业中,没有通信技术的服务,各行业的正常运行和发展都会受到严重制约,可以说,不管是人们的日常生活还是工作生产都已经离不开通信技术,一旦出现特殊的社会环境,迫使人们不得不减少外出而需要在室内完成工作或者学习,这时候就需要强大的通信网络来支撑,所以通信技术的发展显得至关重要,随着社会的进步,对通信技术也不断提出更高的要求,只有满足这些需求,通信产业才能更好的生存和发展。当前,我们早已迈进了数字通信时代,所以对数字通信技术进行分析,展望其未来的发展具有重要的现实意义。
1数字通信技术的原理
数字通信系统模型如图1,数字通信就是利用数字信号进行信息的传递,所谓数字信号,在电子电路中是采用二值逻辑中的1和0来进行信息的表示,用多位二值数码的组合表示不同的信息。而在现实中,大多数信息都是模拟信号的形式,可以通过模数转换将其转换为数字信号,然后就可以在数字信道中进行信息的传递。为了保证信息传输的可靠性和保密性,以及为了提高信道的利用率,在传输之前通过对数字信号采用不同的编码方式,能够大大提高抗干扰能力,降低外界或者系统自身噪声的干扰。再利用调制器对信号进行调制,调制之后的信号频谱得到扩展,更适合在信道中传输,充分利用信道,提高传输性能。同时,在数字信号系统中,同步也是非常重要的环节,如果时钟同步或者帧同步不准确,也会直接导致信息出错。信号通过有线或者无线信道传输到接收端后,再经过解调、译码后可恢复信息。在数字通信系统中极其重要的技术还包括程控交换,在最初的电话交换机的基础上逐步发展为数字程控交换机,利用存储着交换控制程序的计算机来控制信息的接驳,信息的类型从最初单一的语音发展为多种形式的数据信息,程控交换机的使用使得通信系统的维护管理更加便捷可靠,增强了灵活性,功能更全面,在一定程度上,通过对软件的控制来增强硬件的功能扩展,从而更好的提供通信服务。
2数字通信技术的优点和缺点
2.1数字通信技术的优点
(1)数字通信技术具有很好的抗干扰性能。信息在通过信道传输的过程中,不可避免的会受到来自外界或者自身的噪声干扰,但是数字信号不同于模拟信号,数字信号本身是离散的信号,通常采用二值逻辑来表示,实际应用中可以用脉冲的两种不同状态代表1和0,只要能控制噪声信号不严重破坏脉冲的两种状态,就可以在接收端被识别,在这一点上,模拟信号是不能够相比的,噪声对模拟信号的影响是很明显的,很容易使信号失真,所以相对来说数字通信技术的抗干扰能力强于模拟通信技术。(2)数字通信技术有较好的保密性能。用数字信号进行信息的表示、存储和传输,更便于对信息加密,可以将数字信息进行各种运算处理,对其进行伪装,常用的方法就是采用密钥技术,一般密钥很难被外界破解,从而保证了通信信息的保密性。(3)数字通信技术能实现远距离的高质量信号传输。信号在传输过程中,距离越长,损耗越大,那么就必须对信号进行放大,但是同时也会放大噪声,甚至噪声可能会覆盖有用信号。在采用数字通信后,由于数字信号的波形在失真后可以通过整形电路恢复原有的信息,利用再生中继器可以大大增加传输距离,同时又保证了信号的不失真性。(4)数字通信技术支持多种形式信息传输。随着计算机、多媒体技术的发展,人们对信息的需求呈现多样性,但是不论何种形式的信息,都可以转换成数字信号,所以数字通信技术的普及也促进了综合业务数字网的形成。(5)数字通信系统普遍采用大规模集成电路,具有体积小、重量轻、耗电低、后期维护方便等等优势。另外随着光纤技术的发展,现代通信大量使用光纤作为传输媒介,大大节省了成本,提高了传输速度,加强了信息的保密性。
2.2数字通信技术的缺点
(1)数字通信技术对频带的利用率较低。相对于模拟通信,同样的电话业务,数字通信占用的带宽远高于模拟通信,当传输带宽有限的时候,就会影响频带利用率。(2)数字通信系统的设备更加复杂、繁琐。为了实现通信质量的提高,就要增加信号处理的复杂程度,相应的,通信设备的功能更多也就更加复杂。虽然数字通信技术存在一些缺点,但是随着宽带信道的采用、窄带调制技术和微电子技术的发展,这些缺点已经被弱化,数字通信必然会取代模拟通信,成为占主导地位的通信技术。
DDS数字通信技术是借助数字传输信号实现的通信,将模拟信号发出,将信息发送到数字终端的一门技术,在数字终端接收信号后,通过对数字信号编码的方式,运用调制解调器将所有的信号都发送到数字信道上。DDS数字通信能够防止外界的干扰,确保信息能够准确地传递,而且数据能够实现自动化的储存,在各类的网络通信都得到了应用。DDS数字通信运营了程控交换等技术,人们借助计算机编程的方法,将程序输入到计算机中,然后信息交换就会按照计算机编程的方式传递。程控数字交换机在处理数据的时候效率是比较高的,而且其占地面积比较小,能够储存的数据多,在数据传递时能够借助双通道传递,灵活性强,而且还有很多辅的功能,在使用时结合智能化电网的建设,能够为人们提供更好地服务。现在,通信行业发展迅速,其不仅仅是支撑语音通话技术,同时也支持数据的交换,所以,其带宽也符合要求。
2DDS数字通信技术的优点
2.1DDS数字通信技术具有较好的抗干扰能力
当信号在信道上传递的过程中,都会受到外界的干扰,在传统的模拟通信技术中,这些干扰是不能够避免的,导致信息传递的路径出现中断的问题。但是在使用DDS数字通信的过程中,这些问题都是可以避免的,在进行数字通信的时候,各个接收端都会收到识别码,识别码是由数字“0”或“1”构成的,只要干扰源不是特别大,在信息传输的时候能够分清楚有电脉冲,就不会对通信的质量造成任何的不利影响。
2.2DDS数字通信能够实现远距离的通信
运用DDS数字通信时,不会对通信的质量产生任何的影响,即使是远距离的通信,也不会产生大量的干扰和数据中断的问题。模拟信号在传递的过程中,如果距离过长,信号就会逐渐减小,所以,为了能够使信息能够在较远的距离传输,就需要在信息传递的过程中建立一个增音放大器。但是,增音放大器在使用的过程中,不仅仅会提高信号收集的效果,同时也会将一些干扰信号方法,这些干扰信号在放大的过程中会产生恶性循环,导致信号扰的信号阻挡,信号会出现中断的问题。DDS数字通信能够运用整理信号,生成新的信号的方法,通过将那些受到外界干扰的信号进行整理,找出新的电脉冲,这样,就能够将干扰源清除,不会造成信号的失真问题,即使是在远距离的通信中,也可以达到比较好的效果。
2.3DDS数字通信能够起到防止信息泄露的效果
模拟信号在传递信息时,容易导致信息泄露的问题,而且在进行加密处理时要面临很多的问题。在运用DDS数字信息传递时,可以生成离散的信号,能够打乱顺序,采用随机性的密码,即使在获取密码后,也很难在短时间内破译密码。
3数字通信系统的应用
数字通信系统在使用的时候,能够在较短的时间内将信息及时地传达,从而能够确保信息传递的时效性。通过对数据的编码、调制、解码等步骤,实现数据的传递。在对数据进行调制的过程中,主要是英语条幅和调频的方式,能够将信号源进行转化,从而使信号的传播比较安全,而且能够确保信息的完整性。运用网络接口的方式,直接能够实现多媒体的连接,人们运用移动终端就能够接收信号。
4DDS数字通信技术的发展趋势
现在,信息通信技术的发展还是比较迅速的,DDS数字通信技术的发展前景还是比较广阔的,是信息技术发展的必然结果。DDS数字通信技术能够在通信行业中占据主导的地位,能够克服传统的模拟通信技术的弊端。现在,电话数字技术已经比较成熟了,而且通过编码的压缩也能够实现各类数字化的技术,计算机技术也可以处理大量的数字信号,能够在信息业务中传递各类信号,通过对终端的处理,使数据传输的速度越来越快,带宽网络的使用是未来数字通信技术的发展趋势。
5结语
关键词:电子式互感器;数字同步;数字通信技术
1 电子式互感器
1.1 基本概念
在设计电子式互感器的结构时,对于高精度采集模拟电信号的任务,需要利用采集器来实现,使电信号得到传递。在电子式互感器当中,外部接口数字化、传感原理新型化等是其中的重要内容。在光学无源电子式互感器当中,传输和采集信号的传输介质使光学器件,其信号传变性能十分优良。此外,还有一种非光学有源电子式互感器,在此类电子式互感器当中,高精度信号是由高压侧电子回路进行采集,通过对罗氏线圈等传感器、数据采集电路等进行应用,向低压地电位传输采集的信号。
1.2 主要特点
在电力系统当中,随着数字化、智能化程度的不断提高,电子式互感器能够很好地满足实际应用需求,具有很高的测量精度,而且在不同的荷载状态下,也不会影响其测量精度。同时,电子式互感器的绝缘性良好,具有较高的安全性。[1]电压互感器短路或电流互感器开路的风险不存在,同时具有较大的电子式互感器动态范围。在电子式互感器中,没有铁芯存在,因而不会发生铁磁谐振,具有良好的暂态特性、易携带性、轻便性等特点。
1.3 输出信号
在电子式互感器当中,主要包括模拟信号、数字信号等输出信号的类型。测量的数字信号输出电流为2D41H的测量值,电压保持为2D41H、电流保护数值保持在01CFH,在模拟信号输出的电流互感器当中,数值为4伏、225毫伏、150毫伏。
1.4 配置原则
在110千伏及以上的电压环境中,综合考虑成本和技术方面的问题,可采用常规互感器、电子式互感器,如果对于66千伏以下的电压来说,用户外敞开配电装置保护测控集中布置的基础上,也可采用常规传感器、电子式传感器。[2]如果保护测控下放布置,则不应采用常规传感器。
2 数字同步技术的应用
在传统电磁式互感器当中,是连续输出模拟量,同时模拟量同步状况较为良好,而不同传感器的传变角差是其主要区别。而在实际应用中,传变角差数值都会很小,因此基本可以忽略。而在电子式传感器当中,除了模拟化传感头之外,还包括数字处理、模拟信号到数字信号的转换,所以在应用电子式传感器的过程中,必须对数据同步的问题加以解决。而在电子式互感器的同步方面,涉及了很多相关的内容。[3]在相同间隔当中,数据计算对于母线电压、线路电压、功率因数、电流、电压、无功功率、有功功率等同步都发挥着重要的作用。根据相关技术规范标准来开,在一个间隔当中,同一单元最多能够对12个测量量进行处理和输出,因此,应当保持这些测量量之间的良好同步。在变电站当中,一些设备需要对多个不同间隔的电流、电压数据进行应用,例如平行双线横联差动保护装置、集中式母线保护设备、集中式小电流接地选线设备等,在相关间隔中,应当确保同步的合并单元输出数据。对于输电线路,如果差动保护方式为数字式纵联电流,在线路各侧,也应保持同步的数据,也涉及了很多相关的变电站。在电网检测系统当中,需要对全系统同步相角测量进行提供,在全系统当中,也可能实现同步的数据采集。
3 数字通信技术的应用
在高压传感器当中,通常会输出较小的数值模拟量,在传输过程中,为了对损耗进行降低,在传输当中通常利用离散数字信号。而在光纤通信当中,还应当利用光信号对电子信号输入进行转变,在光纤当中进行传输,进而完成通信的过程。相比于模拟通信,数字通信具有更高的质量,在通信系统当中,其应用也更为广泛。数字通信中对电路信号进行调制的主要方式就是数据编码,对数字信号进行调制,使之形成光信号实现光纤传输,利用光电转换器在接收端对光信号进行接收,重新转化为数字信号,完成传输信号的任务。光源是数字光纤通信中的主要信号,因此,选择传输码,对于数字通信来说非常重要。很多码型都可以应用在光纤通信当中,例如伪双极性码、插入比特码、mBnB码等。在实际选择中,应当注重选择具有一定独立性的比特序列,可以检测的接收误码、误码的扩展性很小,为了提取信息方便,不能有长串的1或0出现,同时还应控制较少的码速率提升较低的码光功率代价。电子式互感器由于具有较短的传输距离,并且在能量供应中可能存在一定的问题,因此,难以有效地通过以上的编码方式加以实现。因此,利用数字传输的方式,采用数据编码、V/F-F/V、异步串行传输等方法,能够更好地确保测量精度。在光纤数字通信当中,应当先编码数字信号,然后通过光纤进行传输,在电子互感器当中,也可应用这种方法。根据电子式互感器的特点来看,在传输信号的过程中,可以采用双稳触发器、门电路触发器等。在开始每个数据的时候,对输出状态利用双稳触发器进行翻转,在中间时段的数据当中,如果数据为0,则保持不变的双稳触发器状态,如果数据为1,则其输出状态由双稳触发器再次进行翻转。在这种编码方式的实现当中,为了更好地发挥作用,应当确保初始状态为0的编码电路,并根据系统时钟频率的二分之一设定数据时钟频率。在低压侧当中,为了对原始数据进行更为准确的翻译,应当在低压侧恢复和处理相应的时钟和数据。在数字通信技术的应用当中,时钟信号的恢复发挥着至关重要的作用,对于电子互感器整个系统的传输质量、传输距离等,都会产生极大的影响和作用。在恢复时钟信号的步骤中,其目的是为了更好地判断接收到的数据信号,对稳定的数据信号进行恢复,从而将抖动和噪声除去,为后续的处理和传输提供便利,在这样的情况下,能够提供相应的特别信号,为系统的良好运行提供支持。
4 结语
在当前的社会当中,电力能源是一种非常重要的能源,因此电力系统的良好运行状态有着重要的意义。在电力系统运行状态的控制与检测当中,电子式互感器是一种十分常用的设备,对于电力系统网络的良好运行发挥着极大的作用。随着科技的发展,在电子式互感器当中,数字技术得到了更为良好的应用,而其中的数字同步技术、数字通信技术等,在实际应用当中也发挥出了更为良好的作用和效果。
参考文献:
[1] 杨新华,殷玉洋,韩永军.电子式互感器数字接口的研究与设计[J].工业仪表与自动化装置,2012(02):40-
43+47.
[2] 罗彦,段雄英,邹积岩,王宁,郑占锋.电子式互感器中数字同步和数字通信技术[J].电力系统自动化,2012
(09):77-81+91.
[3] 张明珠,李开成,李振兴,易杨.基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计[J].电力系统保护与控制,
2010(15):114-118.
作者简介:于庆(1994―),男,吉林洮南人,沈阳理工大学学生。
关键词:数字通信;技术原理;应用
通信产业是国民经济结构的重要组成部分,渗透在各行各业中,没有通信技术的服务,各行业的正常运行和发展都会受到严重制约,可以说,不管是人们的日常生活还是工作生产都已经离不开通信技术,一旦出现特殊的社会环境,迫使人们不得不减少外出而需要在室内完成工作或者学习,这时候就需要强大的通信网络来支撑,所以通信技术的发展显得至关重要,随着社会的进步,对通信技术也不断提出更高的要求,只有满足这些需求,通信产业才能更好的生存和发展。当前,我们早已迈进了数字通信时代,所以对数字通信技术进行分析,展望其未来的发展具有重要的现实意义。
1数字通信技术的原理
数字通信系统模型如图1,数字通信就是利用数字信号进行信息的传递,所谓数字信号,在电子电路中是采用二值逻辑中的1和0来进行信息的表示,用多位二值数码的组合表示不同的信息。而在现实中,大多数信息都是模拟信号的形式,可以通过模数转换将其转换为数字信号,然后就可以在数字信道中进行信息的传递。为了保证信息传输的可靠性和保密性,以及为了提高信道的利用率,在传输之前通过对数字信号采用不同的编码方式,能够大大提高抗干扰能力,降低外界或者系统自身噪声的干扰。再利用调制器对信号进行调制,调制之后的信号频谱得到扩展,更适合在信道中传输,充分利用信道,提高传输性能。同时,在数字信号系统中,同步也是非常重要的环节,如果时钟同步或者帧同步不准确,也会直接导致信息出错。信号通过有线或者无线信道传输到接收端后,再经过解调、译码后可恢复信息。在数字通信系统中极其重要的技术还包括程控交换,在最初的电话交换机的基础上逐步发展为数字程控交换机,利用存储着交换控制程序的计算机来控制信息的接驳,信息的类型从最初单一的语音发展为多种形式的数据信息,程控交换机的使用使得通信系统的维护管理更加便捷可靠,增强了灵活性,功能更全面,在一定程度上,通过对软件的控制来增强硬件的功能扩展,从而更好的提供通信服务。
2数字通信技术的优点和缺点
2.1数字通信技术的优点
(1)数字通信技术具有很好的抗干扰性能。信息在通过信道传输的过程中,不可避免的会受到来自外界或者自身的噪声干扰,但是数字信号不同于模拟信号,数字信号本身是离散的信号,通常采用二值逻辑来表示,实际应用中可以用脉冲的两种不同状态代表1和0,只要能控制噪声信号不严重破坏脉冲的两种状态,就可以在接收端被识别,在这一点上,模拟信号是不能够相比的,噪声对模拟信号的影响是很明显的,很容易使信号失真,所以相对来说数字通信技术的抗干扰能力强于模拟通信技术。(2)数字通信技术有较好的保密性能。用数字信号进行信息的表示、存储和传输,更便于对信息加密,可以将数字信息进行各种运算处理,对其进行伪装,常用的方法就是采用密钥技术,一般密钥很难被外界破解,从而保证了通信信息的保密性。(3)数字通信技术能实现远距离的高质量信号传输。信号在传输过程中,距离越长,损耗越大,那么就必须对信号进行放大,但是同时也会放大噪声,甚至噪声可能会覆盖有用信号。在采用数字通信后,由于数字信号的波形在失真后可以通过整形电路恢复原有的信息,利用再生中继器可以大大增加传输距离,同时又保证了信号的不失真性。(4)数字通信技术支持多种形式信息传输。随着计算机、多媒体技术的发展,人们对信息的需求呈现多样性,但是不论何种形式的信息,都可以转换成数字信号,所以数字通信技术的普及也促进了综合业务数字网的形成。(5)数字通信系统普遍采用大规模集成电路,具有体积小、重量轻、耗电低、后期维护方便等等优势。另外随着光纤技术的发展,现代通信大量使用光纤作为传输媒介,大大节省了成本,提高了传输速度,加强了信息的保密性。
2.2数字通信技术的缺点
(1)数字通信技术对频带的利用率较低。相对于模拟通信,同样的电话业务,数字通信占用的带宽远高于模拟通信,当传输带宽有限的时候,就会影响频带利用率。(2)数字通信系统的设备更加复杂、繁琐。为了实现通信质量的提高,就要增加信号处理的复杂程度,相应的,通信设备的功能更多也就更加复杂。虽然数字通信技术存在一些缺点,但是随着宽带信道的采用、窄带调制技术和微电子技术的发展,这些缺点已经被弱化,数字通信必然会取代模拟通信,成为占主导地位的通信技术。
关键词:卫星数字通信技术;广播传输;运用
1卫星数字通信的概述
卫星数字通信是航天技术与电子技术相结合而产生的一种新型的通信方式,有着重要的作用。卫星数字通信通过中继站和终端站来实现通信目的的,具体来说卫星数字通信的中继站是人造卫星,终端站为地面站,可以有多个终端站,来实现两个或者多个终端站之间的通信,这种通信具有容量大、区域广的特点[1]。在卫星数字通信中应用的人造卫星叫做通信卫星,它与地球的自转的周期与方向同步,所以也叫做地球同步卫星,通信卫星始终固定在天空中某一位置上,方便地面与卫星的通信。卫星数字通信技术是我国广播电视节目传输中应用到的主要技术之一,随着数字技术的发展,它在广播电视传输中的优势更加鲜明。与微波数字通信传输相比其优势具体表现在:一是覆盖面广;二是投资成本低且建设快;三是传输信号的质量高;四是便于维护;五是运行成本低。与模拟卫星广播相比其优势具体表现为:一是可以节省卫星频率资源;二是,节省运行成本;三是节目信号质量高;四是数字信号处理与开发更加方便。
2卫星数字通信系统的基本原理
2.1卫星数字通信系统的组成。在广播传输中卫星数字通信系统主要由卫星上行发射站、测控站、星载转发器以及卫星接收站这四部分组成。广播数字卫星上设有C波段转发系统和Ku波段转发系统[2],上行发射站的主要作用是发射C波段信号和Ku波段信号,并接收卫星下行转发的微波信号。具体机制为:上行发射站将广播控制中心发送来的各种信号进行处理与调制,将上频率与高功率进行放大后,将上行C波段信号和Ku波段信号通过定向天线发射给卫星。上行发射站接收卫星下行转发的微波信号的作用是对卫星转播节目的质量进行监测。星载转发器的作用是将地面上行站发送的上行C波段信号和Ku波段信号进行接收,并将接收的上行微波信号进行放大以及变频处理后,再进行放大,然后将经过一系列处理的信号发射给地面服务区。星载转发器相当于中继站一样发挥作用,它的优点是保障广播信号以最低的附加噪声和失真进行传送。
2.2卫星上行发射站系统。广播电视台的覆盖性广的特点,起到最重要作用的部分是卫星上行站系统,上行站的设备一旦发生故障就会导致整个广播电视信号的传输会全部中断,这就要求在上行站应用的设备安全性、稳定性、以及可靠性要非常高,并且要存有备份。广播卫星上行发射站可以将一路或者多路信号传送到卫星,卫星转发其在广播电视卫星中设有C波段信号转发系统和Ku波段信号转发系统,它的作用是将上行发射站传送的信号进行接受,另外也将下行信号转发给广播地面接收站。卫星上行发射站的主要由天线分系统、高功率放大设备、低噪音接收设备、上下变频器调制解调器、系统监控设备以及附属设备构成的。其中天线分系统中天线的作用是将发射功率转化为电磁波能量由上行站传送给卫星,同时也会将及微弱的有空间卫星发出的电磁波能量进行转化,转化成为同频信号来传送到接收机。在卫星上行站系统中低噪声接收设备是进行第一级放大的,高功率放大设备是进行第二级放大的;上下变频器的作用是搬移在射频与中频之间的频谱;调制解调器的作用是对信号进行调制,将广播控制中心发出的信号调制后传输到空间卫星,可以降低信号传输的噪音干扰的影响;系统监控设备的作用是对上行站的所有关键设备进行监控,来方便掌握每台设备的工作状态以及主要指标特性等。
2.3星载转发器。星载转发器在数字卫星通信系统中有着重要的地位,起着中继站的作用,它的性能好坏可以对数字卫星通信系统的工作质量造成直接影响。所以星载转发器在放大和转发地面站传送的信号时其附加噪声以及失真性能应该保持最低。星载转发器的噪声包括非线性噪声和热噪声,其中非线性噪声的来源主要是转发器电路或者器件特性的非线性,而热噪声的来源主要是设备的内部噪声以及通过天线传来的外部噪声。转发器可以分为两大类:其一是透明转发器;其二是处理转发器。其中透明转发器的作用是将地面发来的信号进行低噪声、频率以及功率放大后进行转发,它主要应用于模拟卫星通信系统中。另外处理转发器不仅可以转发信号还可以进行信号处理,多应用于数字卫星通信系统中,它可以很好的消除噪声的积累。
3卫星数字通信系统在广播传输中的应用
3.1卫星数字广播。将卫星应用到广播节目的传输中,是为卫星应用技术的重大突破,并且卫星数字传输在广播节目中有着越来越重要的作用。节目信号到达播控系统后,数字矩阵被中控机房进行切换,然后将要输出主路和备路节目信号分别送到光端机和微波端机,通过光缆以及微波传输到云岗卫星地球站,卫星站接接收到来自主路和备路信号后,通过卫星上行系统来实现广播电台节目的全面上星[3]。
3.2卫星转播车与现场直播车。卫星转播车与现场直播车不仅丰富了节目的传输手段,而且保障了直播节目的安全播出。卫星转播车与现场转播车的车系统的作用有:一是,可以传输高质量无线数字,提供高质量的转播传输以及支持节目直播的制作;二是,还可以解决部分主要节目的应急制作以及传输问题;三是,具有采集、传送以及直播音频、视频、网络音频节目、网络视频节目的能力。卫星转播车和卫星直播车不仅可以组合使用,而且可以独立完成节目的直播与传送任务,它们的存在可以为广播节目的直播与传送提供一个强大而又灵活的移动技术平台。其中卫星转播车可以通过三种传送方式实现转播的目的,分别为卫星传送、地面微波传送、地面电信线路传送,它主要用在大型转播现场的,为现场提供移动技术平台,支持信号的双向传输。卫星转播车技术系统主要包括:车载传送系统、卫星转播车音频系统、以及固定地面站传送系统等。现场直播车主要应用在国际台各调频栏目在各直播现场提供一个移动技术直播平台。其系统主要包括车载音频系统、车载视频系统、传送系统等。现场直播车的传输能力也很强大,可以实现数据的双向传输,并可以进行多业务传输,现场直播车可以在大多数的传输环境中进行独立作业,能够很好的完成直播传输任务。
4结束语
卫星数字通信技术一定会有更加广阔的应用空间,在广播电视传输的作用也将会越来越不可替代,系统功能不断的完善不断的强大,会更加有效的推动广播传输的发展,因此我们需要更加重视这一技术的有效应用,让其在更多的领域内发挥作用。
作者:孙雪柳 单位:国家新闻出版广电总局763台
参考文献:
[1]喻强.数字卫星通信在广播传输中的应用[J].科技展望,2015,12:111.
关键词:数字微波通信技术 卫星数字通信技术 广播传输
中图分类号:TN914.3 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2014)05-0056-01
1 引言
在广播传输中,为了促进传输质量的提高,为人们接收广播创造良好的条件,离不开相关技术的运用。数字微波通信与卫星数字通信技术在通信领域具有重要意义,对提高传输质量具有重要作用,是广播传输中不可忽视的技术类型。下面将结合广播传输的实际工作,对这两种技术的运用进行探讨分析。
2 数字微波通信技术在广播传输中的运用
2.1 基本的原理
在空气中传播的时候,微波与光波的传播特性相同,呈现出直线前进的方式。传播中如果遇到阻拦就会被反射或者阻断。数字微波通信的方式主要是视距通信,传输中容易受到多种因素的负面影响,例如地球曲面等。如果需要进行远距离通信,应该采用接力传输的方式,对信号进行多次中继转发,从而满足传输工作的需要,到达指定的地点。在数字微波传输线路中,终端站位于线路的两端,而中继站则位于传输线路上,一般隔50km设置一个,整条线路上设有几个甚至几十个。它们的作用是接收数字信号并进行放大,转发至下一个中继站,通过这种方式达到提高数字信号传输质量的目的。数字微波通信常用频段为1.4GHz、4GHz、7GHz、8GHz、13GHz、15GHz,广播系统常用8GHz频段。
2.2 功能与特征
微波频率高,波长较短,可用频带宽,频率在300MHz―300GHz之间,具有其他电波不可比拟的优势。数字微波信息容量大,传播质量高,满足实际工作的需要,包括卫星数字通信系统在内的数字通信系统都工作在微波地段。另外,数字微波网络组网灵活,传播质量高,建设速度快,能够节约投资,受自然环境的影响较小,具有较强的抵抗自然灾害的能力,是网络传输的重要方式,得到十分广泛的运用。
2.3 具体的运用
数字微波通信通过地面视距进行广播节目信息传送,传输过程中运用数字化处理技术,这样不仅能够抵抗传输中遇到的干扰,还能够提高传输质量,更好满足广播传输的需要。广播电台运用多路数字传输终端设备,设备包括发端机和收端机,并拥有数字微波接口和光端接口。发端机可将信号、数据转换成数字序列,送往微波调制机和光调制机传送,然后通过功放和天线发射出去。收端机将收到的码流进行信道解码,纠错解码电路。对广播电台节目信号来说,它能够通过数字微波通信系统完成,传输线路两端设有传输设备,发挥各自的功能,完成信号的传输,满足广播对信号的需要。
3 卫星数字通信技术在广播传输中的运用
3.1 基本的原理
广播卫星有C波段和Ku波段转发系统,发射站将广播电台播控中心送来的信号进行处理,调制、上变频、高功率放大后,向卫星发射C波段和Ku波段信号。同时也接收卫星下行转发的微波信号,监测卫星转播节目质量。星载转发器接收地面上行站送来的微波信号,经放大、变频、放大后,发射到地面服务区。
3.2 功能与特征
卫星数字通信能够实现两个或者多个地面站的长距离大容量通信,是广播传输的主要方式之一,具有自身显著的特征,其覆盖面积十分广泛,信息传输质量高,能够节约投资,方便维护,信号容易处理,可以满足更多用户的需要,在实际工作中得到广泛的运用。
3.3 具体的运用
3.3.1 卫星数字广播
在广播电台数字传输系统中,卫星数字广播传输是不可缺少的。整个节目的采集、制作、播控,所有节目信号通过光缆、微波传输至卫星地球站,实现广播电台节目全面上星。
3.3.2 卫星转播车
在传输过程中有多种不同的传播方式,卫星、地面微波、地面电信线路都能够实现传播,传播内容包括视频、音频、网络节目。在具体运用中,主要为大型转播现场提供综合传输信号,同时可以作为现场视频、音频信号采集、播控平台,能够实现四路标清视频转播信号,多路音频转播信号的采集,控制。
3.3.3 现场直播车
通过运用该方式,能够实现广播节目、网络视频、音频直播,系统包括车载平台、节目操控系统、电信传输系统等。通过现场直播车的支持,能够为节目直播提供平台,为频道提供现场直播机房,有线数据通讯,卫星传输等,还能够为电台网站多路视频直播信号采集系统,控制系统等等,满足现场直播的需要,更好的为观众接收节目提供方便。
4 结语
总之,数字微波通信与卫星数字通信技术具有自身的显著特点和优势,满足广播传输的需要,在具体运用中具有重要作用。今后随着技术的发展和进步,多元化、网络一体化是这些技术的发展趋势。在具体工作中,通过这些技术的运用,不仅会提高系统集成化水平,使系统的功能进一步增大,增强广播传输的安全性,还会提高广播传输的质量,更好的满足人们需要,推动广播传输的进一步发展。
参考文献
1.2通信原理
微波信号在空间传输与光波特性比较类以,以直线方式向前运行,如果碰到阻挡物就会发生发射或阻断,所以,该种通信方式为视距通信,视距通信受到地面因素影响比较大,电波在自由空间传输的损耗计算公式为,式中d是信号源至宿间距离,单位为m,f是电波发射频率,单位为Hz,C为光速,LS是空间损耗,单位为dB,如果距离单位为km,运行频率单位为GHz,可以将公式简化为LS=92.4+20logd+20logf,所以,传输损耗是由宿间距离与发射频率来决定。自由空间下的接收电平计算公式为Pro=Pt+(Gt+Gr)-(Lt+Lr)-LS,Pt是发信机输出机功率,Gt、Gr、Lt、Lr是分收发馈线损耗,LS为自由空间损耗。微波在空间传播还会受到地球曲面及空间传输产生衰减,如果想要达到远距离通信的要求,需要通过中继方式来实现,也就是使信号频率进行调整和放大,避免传输到对象的信号变弱而无法识别,这就是地面数字微波进行中续传输模式。微波信号的终端站点为通信线路两个端部,中继站为数字微波传输线路设置最多的站点,需要每间隔50公里左右就设置一个中继站点,为完成有效的信号传输,站点数量需要多大数十个。中继站点可以获取数字信号,通过滤波和放大再发送给后面的中继站,可以更好地保证数字信号的传输质量,该种微波传输方式也可以被称作接力传输模式。为实现长距离数字微波广播电视信号传输,可以通过多达数十次的中继,这样就可以将信号传送到几千公里,还可以实现较高质量的传输。广播电视信号数字微波多采用8GHz来实现信号传输,通过微波中继来保证信号传输,可以避免受到自然灾害影响,是地面有线广播电视信号传输的更有效保障手段。
1.3数字微波通信技术在广播电视信号传输中的运用
数字微波通信技术为地面条件下,进行广播电视信号传输应用最为广泛的技术手段,是通过微波信道来完成数字信号的传输,这就要求基带信号采用数字信号,建立起完善的数字微波通信系统。在进行微波数字信号传输过程中,有用数字技术对信号进行处理,可以保证很高的传输制裁量,还可以抵抗外界信号干扰,达到较长的信号传输距离。广播电视台大多采用多路数字传输终端,该终端设备有发送和接收端接口,可以为微波机与光端机进行很好的技术对接,发送端可以把传输来的模拟信号通过模数转换转变为数字信号,也可以把数字节目源样点信号等转变了串行通信的数字序列,通过对信号进行纠错编码,将各自的信号输送给微波调制机等进行信号传送,再经过微波调制机进行功率放大,然后利用天线将信号发送出去。接收端将获取到的码流完成信道解码,解析出来的信号再进行交织、纠错来形成样点信号、独立数据信号,再经过每路接口电路恢复成模拟信号或数字信号。广播电视信号,通过播控系统主控机房对数字信号进行矩阵切换,再将不同的电台节目信号发送到微波信号输入端,再采用数字微波终端对信号进行传送。信号传输线路两端都有用数字微波传输处理设备,一端安装于广播电视台,另一端安装到信号接收方。例如,四川宜宾数字微波通信系统设计,采用二级微波干线,信号传输速率为34Mb/s,为一用一备的传输线路,为解决基带信号超长距离传输问题,对备用微波通信线路进行了模拟,测试传输特性和误码性能,根据测试结果对选择通信路径,确定频率配置和极化,并对通信性能进行评估,再对微波干扰源进行分析,制定对抗干扰办法,最后对通信设备进行调试,达到理想的通信效果。
二、卫星数字通信技术
2.1功能与特征
卫星数字通信技术是由航天技术不断发展而来的,是将电子技术与航天技术进行结合的产物,具有空间通信诸多特点,不会受到地面条件的影响。将地球卫星作为是数字通信的中继站点,地面站点作为信号接受终端,地面站点可以通过地球通信卫星实现长距离、大容量的通信,通信卫星位于距离地球赤道3.6万里上空,运行速度与地球自转速度保持同步,为静止通信卫星,地面站点与卫星通讯就变得更为容易。随着数字通信技术的不断发展,卫星数字传输技术优势变得更为明显,可以实现在更为广泛的覆盖面,投资建设成本更低,可以达到更高的传输质量,比模拟信号卫星更节省频率资源,运行成本与维护费用更低,数字信号更容易处理,可以与计算机技术进行结合,便于地面站点的后续接收与调制。
2.2通信原理
卫星广播电视传输系统为地面卫星接收站、上行信号发射站、测控站点和星载转发器构成,广播电视通信卫星上安装C波段、Ku波段信号转发系统,通过上行站点将广播电视台传输过来的数字信号、模拟信号等进行处理、调制,调整上行信号频率,通过大功率放大利用定向天线对通信卫生发射C波段、Ku波段信号,也可以获取到通信卫星下行微波信号,可以对通信卫星转播节目质量星检验。星载转发器可以获取到地面站点发送的上行微波信号,再对信号进行放大、改变运行频率、再放大,再将信号发送到地面信号通信服务区域,所以,星载转发器也就是在地球空间中作为中继站,更好地降低附加噪声及失真,更好地保证广播电视传播质量。广播电视台节目信号利用通信卫星将其传送到世界各地,上行站点系统是保证传输质量的关键部分,对信号上行站点有着更高的安全要求,需要每台设备都具有较高的稳定性、可靠性。当上行站点设备存在运行故障,则会引起广播电视信号中断传送,容易引起不良的社会影响。地面上行站点频率采用S、C、Ku和Ka波段,通信卫星下行频率比上行增加L波段,上行发射站点可以对通信卫生发送一路或多路信号,转发器设置有C、Ku波段信号发转系统,可以获取到地面上行发射站点节目信号,对通信卫星地面接收站点发送下行信号。上行站点通信设备中有调制解调器、高功率放大器、监控系统、天线分系统、上下行变频器等构成。天线分系统为地面上行站点重要通信设备,会地上行信号质量造成很大的影响,天线可以把上行站点发送功率转变为电磁波,并对通信卫星定点发射信号,把地球空间通信卫生发射出的微弱信号进行转换处理,再将同频信号发送给接收机。高功率放大装置可以把地面上行站点发射信号进行最后放大,低噪接收设备对上行站信号进行首级放大,上下变频器可以将信号在射频和中频相互间实现频谱搬移,调制解调器可把广播电视台机房信号进行调制处理,并向地球空间传输微波信号,可以进一步提升微号信号传输信噪比和抗电磁干扰能力。地面上行站点还需要配置监控设备,可以对站点内的通信设备进行监控,可以实时了解通信设备运行状态。星载转发器为通信卫星关键构成部分,可以使通信卫星发挥出到信号中继作用,转发性能会对卫星通信质量产生很大的影响。需要转发器具备很小的附加噪声和失真,这样才能更好地对接收到的地面上行站点信号行放大和转发。转发器运行噪声为热噪声、非线性噪声,热噪声为转发器内部运行噪声、信号天线外部噪声,非性能噪声为电路或电子元件非线性特点引起的。处理转发器获取到地面站点的信号,再进行前置放大、变频,对中频数字信号进行解调处理、纠错编码处理。再通过信号发射单元进行数字调制、变频和放大,再将其发回到地面站点,应用处理转发器可以去除掉噪声积累,在保证信号通信质量的前提下,降低转发器发射功率。上、下行通信线路还可以选择不同的信号调制模式,可以达到理想的传输效果,并对基带信号信号进行多种处理,可以在通信卫星上完成数字交换,卫生通信原理框见图1所示。2.3卫星数字通信在广播传输中的运用广播电视通信卫星必须要与地球赤道保持相对静止,具有精准位置和姿态,这样就不再别外设置跟踪卫生及具有定功能的接收天线。广播卫星还应该具有足够大的辐射功率,这样就可以使地面微波信号接收设备得到简化,还要求卫星有着较长的使用寿命,较高的稳定性、可靠性,这样可以有效降低节目信号停播率,也可以防止更换通信卫星所带来的资金浪费。一颗广播电视通信卫星信号可以将地面30%覆盖,如果地球赤道空间间隔120°放置三颗通信卫星,就可以将广播电视信号传送给全世界绝大部分区域,建立起全球性的广播电视通讯网。将广播电视节目通过数字矩阵切换送送到卫星地面站,备路信号被输送给微波端机,通过微波通信技术传送给赤道上的卫星。卫星转播车、现场直播车可以将实时发生新闻事件进行直播,通过高质量的无线数字传输来解决应急制作和节目传播的需要,该技术节目采集、制作、传输集于一体,可以作为独立的体系来实现节目直播、传送,是一种功能强大的移动微波通信技术。