（廣西廣播電視地球站）

1 引言

隨著廣播電視技術的發(fā)展和傳輸設備的新舊交替，衛(wèi)星廣播電視信號的安全傳輸對衛(wèi)星地球站系統(tǒng)的功能和配置提出了更高的要求。因此我站對波導網(wǎng)絡系統(tǒng)進行了重新設計與改造。

我站發(fā)射系統(tǒng)先后配置了一套加拿大1:1 Vextex RSI 200W 固態(tài)高功放（SSPA）、一套美國CPI 1:1 3000W速調(diào)管高功放及單臺美國CPI 3000W速調(diào)管高功放，天饋線系統(tǒng)主要由12米和6米兩面天線組成，手動切換時效率較低，且原有的波導網(wǎng)絡設計的2#波導開關成為整個上行傳輸鏈路中的單一節(jié)點，盡管波導開關為機械裝置，不易出現(xiàn)故障，但仍是有隱患；平時3#、4#、5#功放必須處于冷備份或接入假負載狀態(tài)，否則會出現(xiàn)主、備用天線同時發(fā)送載波，相互干擾。原波導網(wǎng)絡無法充分、靈活的使用備份高功放，且在應急操作時容易發(fā)生誤操作。（如圖1）

2016年地球站購買了一臺美國CPI 3000W速調(diào)管高功放與之前單臺高功放組成1：1備份后，單一節(jié)點問題更為突出。為了徹底解決這一問題，我站把不同時期的高功放系統(tǒng)和天饋線系統(tǒng)通過波導網(wǎng)絡控制器及波導開關進行有效整合，配置成主、備兩路上行通道和應急上行通道，每路上行通道又有主、備鏈路，使主、備上行通道及每路通道內(nèi)的主、備鏈路之間都可實現(xiàn)手動/自動快速倒換，具備執(zhí)行雙星并發(fā)任務的能力。平時可以在不影響播出的情況下對鏈路設備進行維護檢修，及時應對鏈路中設備的突發(fā)故障，有效的提升地球站安全播出的可靠性和穩(wěn)定性。

圖1 原地球站波導網(wǎng)絡示意圖

圖2 現(xiàn)波導網(wǎng)絡系統(tǒng)圖

圖3 波導關聯(lián)前視圖

2 波導網(wǎng)絡控制的設計

按照總局的相關規(guī)定，結(jié)合目前站內(nèi)設備實際情況，對波導網(wǎng)絡和上行鏈路進行了優(yōu)化設計。新的波導網(wǎng)絡控制通過一臺波導開關控制器和六個波導開關、若干矩形波導管組成，波導開關控制器具有手動/自動切換及遠程遙控的功能，可對三套1:1高功放的運行狀態(tài)及六個波導開關的位置狀態(tài)進行遠程監(jiān)控。1、2高功放與3、4高功放組成1:1功放備份系統(tǒng)，5、6高功放作為應急系統(tǒng)平時處于冷備份狀態(tài)，上行1#、2#、3#、4#、5#鏈路通過波導開關S1、S2、S3的各種組合模式，使兩套天饋線系統(tǒng)達到互為備份使用的效果，同時為上行鏈路及天饋線系統(tǒng)的維護、保養(yǎng)提供技術支持（見圖2）。此設計較為合理和靈活，充分使用了原有的設備，節(jié)約了成本，且解決了上行傳輸鏈路中的波導網(wǎng)絡單一節(jié)點問題。

波導開關和波導開關控制器性能及設計要求：（1）集中控制S1、S2、S3波導開關。(2)主路、應急、備路波導開關原有控制邏輯不變。(2)具有手動和自動切換的功能。(3)面板具備各波導開關狀態(tài)指示，顯示其拓撲圖，具備RS232/RS422或ETH遠程監(jiān)控接口,(4)波導開關能夠給高功放提供射頻抑制信號，（5）波導開關控制器可安裝在控制室控制桌上，方便快速操作。（6）波導開關及矩形波導管牢固安裝在高功放頂部，方便手動操作及維護（見圖3）。

圖4 波導切換控制器連線圖

3 波導網(wǎng)絡控制的實現(xiàn)

我站根據(jù)設計方案與prodigy公司合作研發(fā)了波導開關控制器，其功能主要由組合邏輯電路實現(xiàn)。特點是：輸出值只與實時的輸入值有關，即輸出值與實時輸入值的對應具有唯一性，電路沒有記憶功能，輸出狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的變化而變化，前者在任何時刻的輸出，僅取決于電路此刻的輸入狀態(tài)，而與電路過去的狀態(tài)無關，它們不具有記憶功能；波導網(wǎng)絡控制使用的波導開關是旋轉(zhuǎn)式機電波導開關，在結(jié)構(gòu)上由驅(qū)動電機和微波系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，可按需選擇微波通道并實現(xiàn)對信號的高質(zhì)量傳輸 ；波導開關控制器通過網(wǎng)絡通信接口的連接實現(xiàn)遠程手動/自動波導開關切換、高功放系統(tǒng)的工作狀態(tài)實時監(jiān)測。同時在波導開關控制器中設置了備份機制，設定功放1/2和功放3/4可以互為備份，在功放1/2和功放3/4均出現(xiàn)故障時，功放5/6可以通過手動操作即可備份功放1/2，也可以備份功放3/4。

（1）波導開關控制器連線（見圖4）

（2）波導開關控制器面板

波導開關控制器面板（見圖5）分為指示區(qū)和控制區(qū)，指示區(qū)有功放狀態(tài)指示（綠色表示設備狀態(tài)正常，紅色表示故障；功放處于待機狀態(tài)，沒有加高壓時，只要功放沒有fault告警，該指示燈也處于綠色狀態(tài)）、波導連接及信號流動方向指示、優(yōu)先級指示、Local/Remote指示、Auto/Manual指示，；控制區(qū)有Local/Remote控制模式切換、Auto/Manual模式切換、開關切換等按鈕，實現(xiàn)遠程監(jiān)測及控制，使信號流動方向一目了然。

圖5 波導控制器面板

圖6 工作模式一

圖7 工作模式二

（3）工作模式

12米天線做為播出天線時， 1:1的HPA1/HPA2經(jīng)波導開關S1從12米天線上行播出；HPA3/HPA4經(jīng)過S3、S1、S2，輸出至負載，日常處于加高壓、上功率、熱備份的工作狀態(tài)；波導開關控制模式：處于Local和Auto模式狀態(tài)時，一旦功放HPA1/HPA2出現(xiàn)故障，波導開關控制器會自動切換S1，將HPA3/HPA4功放切至12米天線發(fā)射，同時將功放HPA1/HPA2切換到負載位置（見圖6）；當HPA1/HPA2或HPA3/HPA4有故障出現(xiàn)時，則啟動應急HPA5/HPA6。

6米天線做為播出天線時， 1:1的HPA1/HPA2經(jīng)波導開關S1和S2，從6米天線上行播出；HPA3/HPA4經(jīng)過S3、S2，輸出至負載，平時加高壓，上功率，處于熱備份的工作狀態(tài)；波導開關控制模式處于Local和Auto狀態(tài)下，一旦功放HPA1/HPA2出現(xiàn)故障，波導開關控制器會自動切換S2，將HPA3/HPA4切為6米天線發(fā)射，同時將功放HPA1/HPA2切換到負載位置（見圖7）；HPA1/HPA2或HPA3/HPA4有故障出現(xiàn)時，則啟動應急HPA5/HPA6。

（4）安全播出的天線切換應急操作

從12米天線切換到6米天線播出的應急操作：首先將波導開關控制器切換至手動狀態(tài)，切換波導開關S1，將HPA3/HPA4做為主播功放經(jīng)12米上行，HPA1/HPA2切至負載,調(diào)整HPA1/HPA2輸出功率達到標定功率,同時切換波導開關S1、S2和S3，將HPA1/HPA2切換到6米輸出，HPA3/HPA4切換到負載,調(diào)整HPA3/HPA4輸出功率到標定功率,把波導開關控制器切回自動模式。

從6米天線切換到12米天線播出的應急操作：首先將波導開關控制器切換至手動狀態(tài)，切換波導開關S2，將HPA3/HPA4做為主播功放經(jīng)6米上行，HPA1/HPA2切至負載（見圖5）,調(diào)整HPA1/HPA2輸出功率為標定功率,同時切換波導開關S1、S2和S3，將HPA1/HPA2切換到6米輸出，HPA3/HPA4切換到負載（見圖5）,調(diào)整HPA3/HPA4輸出功率為標定功率,把波導開關控制器切回自動模式。

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)實現(xiàn)了地球站高功放和天饋系統(tǒng)的自動/手動及遠程控制的有效集成，解決了波導網(wǎng)絡控制中的單一節(jié)點問題，以科學的控制方式將安全隱患用技術的手段進行有效的控制，具有易操作易維護的特點，顯著提高了工作人員的工作質(zhì)量和效率，有力地保障系統(tǒng)的安全運行和廣播電視節(jié)目的上星安全播出。

[1]徐艷新.《數(shù)字電路》第二版[M].北京：電子工業(yè)出版社.2014

[2]劉輝.BJ—8 4機電控制波導開關設計[J].電訊技術,2002(05):78-81.