数字ＭＭＤＳ信号转发实验

　　这是一个几年前就有网友提出来的问题，意在扩大数字微波电视信号的服务范围，可惜我们所在的地区比较落后，至今为止，我们的有线电视网络中还是没有数电视信号出现，无法获取ＤＶＢ－Ｃ格式的数字电视信号进行实验。此前，我们用ＤＶＢ－Ｔ信号做过实验，那是为深圳一家公司设计低价位小功放的时候人家运过来的全套信号设备。我们还做了几年卫星信号处理器，处理转发的是ＤＶＢ－Ｓ信号。唯独没有机会接触地面数字电视广播适用的，也是普遍采用的ＤＶＢ－Ｃ格式的数字电视信号。

　　近日从论坛上获得信息，说是郑州地区的巩义市辖区内五指山上发射了数字ＭＭＤＳ电视信号，信号属性不祥。分析认为，我们地处太行山南坡，所在的位置地势较高，有可能接收到这一信号。至于信号属性，我国地面上使用的数字ＭＭＤＳ电视信号以ＤＶＢ－Ｃ格式较多，但愿这一系统发射的是这种信号。

　　先是架设了一面微波接收天线，指向已知的方向，用频谱仪看，确实有信号，共有７个数据包的位置，其中第５个是空的。微调天线，使接收效果最佳，感觉信号质量令人满意，除第５个信号微弱以外，信号电平高出噪声带有二十分贝之多，这对于看惯了卫星信号频谱显示的我们来说，简直没有见过如此优质的信号。但是买来机顶盒接上一看，完全出乎事前的想象，在卫星信号频谱中，信号电平高出噪声带十几分贝已经是高质量信号了，而此信号高出噪声带二十分贝之多居然勉强锁定，图像马赛克严重。然后，精心制作馈源，将天线反射网整形，变换架设位置．．．，最终，使信号质量达到了２３－２４分贝，可以显示稳定的图像了。

　　实验的第一步，是要确定这种降频，放大，发射的方式能否行得通。因为此前这种方法在论坛上是被资深的网友否定过的。

　　从频谱仪上看，降频器输出的信号接近有线电视入户电平，可以用我们有线电视无线发射系统的预放来进行放大。这种放大器的增益３５分贝以上。经过放大连接天线发射以后，在同一室内接收这一信号，质量几乎没有变化，可以认定，这种方法是可行的。

　　然而，要将如此微弱的信号放大到能够有效向空中发射的程度，没有七八十分贝甚至更大的总增益是不行的，光是推动发射单元的放大器增益起码也得再六十分贝以上，按目前我们的制作水平，五十分贝能够稳定工作的放大器也是不容易做出来的。

　　为此，我们将放大推动分成两部分，用两个放大器串接来实现总增益，如下图所示。

　　图中，降频器和预放均由推动放大器通过信号电缆供电，而降频器要由预放来供电，预放由９６Ｓ宽带管构成三级放大，内部结构见下图。

　　上图的预放只限于本实验。因为本实验中的信号很微弱，经放大提高三十多分贝也还是不大的，若是在强信号地区也用这只放大器，输出管有可能饱和，造成信号被破坏。电话咨询了强信号地区的朋友，说是降频器输出的信号可达８０分贝微伏以上，甚至有可能达到９０分贝微伏以上，若是这样的话，采用有线电视系统中的用户放大器作预放应该应该更合理些，甚至可能省去推动放大器。

　　本实验采用垂直极化的９８２０全向发射单元（见下图）发射，用折合振子天线接收，５００米内这６个数据包的信号都可以收看，信噪比指示为２２－２３，大约降了１分贝，当然，常有马赛克出现。到８００米处信噪比指示２１－２２，也常有马赛克出现，但更多的时候是连马赛克也出不来。毕竟是信号质量又下降了２分贝嘛。

　　电话咨询正常使用数字ＭＭＤＳ的用户朋友，得知信噪比指示达到３５分贝以上才算正常，如此说来，假如我们能够得到信噪比为３５分贝的信号，那么，通过这种方式传输以后降几分贝是不会影响正常收看的。

　　看来，要想进一步做次实验，信号源是个关键问题。因此，实验暂停，设法将天线架得更高，将天线选得更大，获得更好的信号源以后再继续进行。

　　更换了多付天线、馈源，最终确定了下图这一付。本来，天线可以架设的更高，下图背景中的桅杆是本厂“火腿”架设的通信天线，有大约三十米的高度，但是架上去以后信号强度比５楼天台还低，最后定在这个位置。所以总的来说，天线的架设高度是越高越好，但是在一定的高度范围内并非越高越好。

　　更换这付天线以后，降频器的输出信号电平提高了十多分贝，机顶盒指示的信号载噪比也达到了２７－２８分贝，偶尔还达到过３０分贝呢。这样的信号直接使用是没有任何问题的，信号经预放以后直接发射，在同一个房间（就是我们实验室）里接收，信号质量降低１分贝，当然不影响收看。连接推动放大器以后用折合振子天线发射，机顶盒显示无信号，不过这不是真的无信号，因为频谱仪监测到的信号是增强了很多的，原因为输入推动放大器的信号电平过高，产生了过推动，信号被严重破坏了，衰减了大约十分贝以后就好了。

　　感觉：数字信号的放大不像模拟信号那样难，轻微的过推动对信号质量影响不大，这一点在近年来处理放大ＤＶＢ－Ｓ信号的时候已有体会，如今看来ＤＶＢ－Ｃ信号的处理放大发射比ＤＶＢ－Ｓ信号还要容易。当然，ＤＶＢ－Ｓ信号占用的频宽很大，在几十兆赫兹的范围内要保证传输全程的频率特性不容易，或许，这是ＤＶＢ－Ｃ信号的处理放大发射比ＤＶＢ－Ｓ信号容易的重要原因吧。

　　下一步，我们要用我们现有的各种发射单元作传输实验，明天是２００７年７月８日，星期天，星期一上班以后再安排了。

　　这两天规范了信号源设备，如预放、推动放大器等，都做成了方便易用的成品。为了便于在野外接收实验时不用携带笨重的蓄电池和逆变器，我们又将机顶盒改造成１２Ｖ供电（见下图）。当然，也不用将１４寸电视机搬来搬去了，改用小型液晶显示器。做模拟信号传输实验时我们是不用小屏幕液晶显示器的，因为小屏幕液晶显示器无法分辨变化图像的细节，而数字信号只要不出现马赛克图像都是很好的，信号质量是由机顶盒检测并通过显示器数字显示的，再将笨重的普通电视机搬到野外实在没有意义。

　　机顶盒内机芯所需电源为３．３Ｖ、５Ｖ和１５Ｖ，其实１５Ｖ主要是为了给降频器供电，而降频器内的稳压器多为８Ｖ或９Ｖ，供１２Ｖ电源足够用了。再用７８０５获取５Ｖ电压，５Ｖ串接两个二极管将电压降到大约３．３Ｖ，使用效果很好。图上可见，散热器有点夸张，属不合理制作设计，不过是手头现有的，虽不合理但省事儿。

　　可以开始实验了。

　　论坛上有网友认为用十字天线的发射单元发射ＤＶＢ－Ｃ信号是绝对不行的，咱们就从最简单的单十字天线发射单元（见下图）试起，好在这些器材库存量不小，可随便用。

　　忘了交代，我们实验用的降频器本振是２０３３ＭＨｚ，输出信号中最低端的数据包中心频率５４３ＭＨｚ，每个数据包占用８ＭＨｚ频宽，共７个数据包，占用频宽相当于７个标准电视频道。其中第５个数据包比其它低十几分贝，很少有机会解出来，就暂时不管它了，估计这个台正式播出时不会酱紫。

　　实验的结果是非常令人满意的，３００米内信号足够强（好），甚至在行驶（３０－４０公里／小时）的车上掠过电线杆、树木图像也不出现停顿，５００米处对好天线也能满意接收，这可是６个数据包近四十套节目呀！实验中我们用的接收天线均为折合振子，零增益。

　　这个实验明确了采用十字天线的发射单元发射ＤＶＢ－Ｃ信号完全可行，明天将用双层十字天线的发射单元实验。根据过去发射模拟电视信号的经验，双层比单层的发射距离要提高一倍以上，试了才知道。

　　利用双层十字天线发射单元发射ＤＶＢ－Ｃ信号实验失败。

　　实验结果是双层的天线比单层的还不如。其实用单层天线实验的时候我们也有感觉，就是在两个天线主方向的平分线方向效果很差，信号强度并不低，但信号质量低，不过当时高兴的成分多一些，并未引起足够的重视。双层十字天线发射单元的空间合成场比较复杂，我们没有能力分析，只能暂时作罢。

　　数字信号与模拟信号的无线传输确实不同，已经领教了一些。再用我们做了十多年的，在模拟电视信号无线传输方面表现很优秀的标准９８００系列发射单元试试。只是试试，所以选用最小规格的９８２０（见下图）作实验。

　　用９８２０发射单元实验的结果还行，能用，但是不太理想。这款发射单元用来发射６套模拟电视信号的时候，在一公里内效果是很能令人满意的，但是发射这６个数据包的时候，在主方向５００米处效果还令人满意，但是到８００米处就已经有两个数据包解不出来了，到一公里多的时候便只有两个数据包能解出来了。

　　这样的效果是不能达到实用的目的的。于是，大家有提出了两个方案：一是用滤波器分别滤取各个单包信号放大发射；二是用大功率单天线发射。

　　用滤波器滤取单一数据包信号放大发射是比较容易的，但是从多个数据包中滤取一个数据包不可能滤得很干净，若是仅仅发射一包信号肯定没有问题，但是多包分别滤取肯定会出现你中有我、我中有你的现象，不知道将会是一个什么结果。有时候坐下来分析不如试一试来的干脆、快捷，那就试试吧。

　　接收实验结果确实不错。

　　用螺旋滤波器分别滤出两个频道，每个频道用一个功率倍增模块推一个折合振子发射，一公里内即便是有些树挡着也不大影响收看，若是到冬天树叶落光了的时候肯定就更好了。两个频道（两个数据包）互不影响，没有发生事先担心的相互干扰现象。若是将６个数据包都这样处理发射，覆盖一个１公里半径的村子应该是可以令人满意的，但是实施起来问题很多。首先是各地信号的频率不同，这种器材只能定做，可操作性不强；二是每个频道需要两个螺旋滤波器串联后精细调测才能达到目的，成本比较高，不易被用户接受；三是安装起来比较麻烦，因为每个频道都是一个相互独立的滤波放大发射系统。

　　大家觉得这样转发不实惠，还是想再试试简单的天线（就选折合振子），配较大的功放来发射，然后作一个综合比较。

　　搭了一个功放。

　　功放由一个功率倍增模块和一个ＭＲＦ１８２发射管构成，增益约３０分贝。由于模块的输出能力有限，发射管推动不足，没有达到管子的最大输出，但是，传输实验已经达到了预期的效果。发射天线用折合振子，垂直安装，目的是便于取得良好的全向特性。结果是６个有效数据包在５００米内都能够可靠接收，即便是有树挡着也能接收，这一点对农村转发尤为重要，因为在我国大部分农村微波传输的主要障碍是树而不是建筑。到目前为止，这是最为接近实用型的转发系统，半径５００米覆盖一个村子在大部分情况下是够用的，况且并非５００米外就不能用了，只是差一些而已，若是传输环境比较理想，１千多米的地方也是很可靠的。当然，我们推荐用于５００米半径以内。

　　本实验的目的是为了验证数字微波电视信号变频转发的可行性，至此，预定的目的已经基本达到，接下来用户朋友或许会有其它要求，届时再继续进行。

　　已经是春天了，真真是歌中唱道的：“又是一年春来到”。

　　过去实验我们都是用单折合振子天线来接收的，目的是用零增益天线比较容易说明问题。近日又有客户朋友光临我处观摩，一起做了一些实验。实验中发现了一个过去没有注意到的问题：接收天线附近的柳条随风摆动时，严重影响接收效果。为增强主方向接收效果，做了一付５单元八木天线，经多次修正，最后得到下图所示天线尺寸。

　　拿到现场一试，效果非常好，比预料得要好得多。本来，该测试点仅仅是偶尔能解出图像，用这支天线可以稳定接收。在我们对面马路上试验时，随风摆动的柳枝没有感觉到任何影响，毕竟连一公里都不到嘛！