广播电视工程技术中的微波信号保护研究

引言

微波信号因其频带宽、抗干扰性强等特性，成为广播电视无线传输的关键技术。然而，随着城市化进程加速及 5G 等新型通信技术的普及，微波传输通道面临多重挑战：城市建筑遮挡导致信号反射衰减、电磁频谱资源竞争加剧引发同频干扰、极端天气引发设备性能波动等。据统计，我国广播电视微波传输故障中， 60% 以上与信号保护失效直接相关。因此，构建系统性微波信号保护体系已成为行业技术升级的迫切需求。

一、微波信号保护的核心技术路径

（一）数字滤波再生中继技术

数字微波传输采用再生中继模式，通过数字滤波技术消除信号传输中的噪声积累。以内蒙古阿拉善盟广播电视传输发射中心台为例，其采用 SDH（同步数字体系）传输网络，在干线组网中配置保护波道，利用环路结构实现节点冗余备份。当主传输路径出现故障时，系统可在 50ms 内自动切换至备用波道，确保信号连续性。该技术使图像噪声比提升15dB，信号失真率降低至 0.3% 以下。

（二）空间分集与频率分集技术

针对多径效应引发的信号衰落，分集接收技术通过多天线或多频段传输提升信号稳定性。山西省广播电视局无线管理中心在太原至大同的微波链路中，采用双天线空间分集方案，将接收端信噪比从 12dB 提升至 18dB，有效抵抗了山区地形导致的反射干扰。此外，频率分集技术通过同时使用 2GHz 与 6GHz 频段传输相同信号，使链路可用性提升至 99.99% ，年故障时长从 12 小时压缩至不足10 分钟。

（三）自适应均衡与前向纠错编码

为应对高速移动接收场景下的多普勒频移，承德广播电视台在转播车系统中集成自适应均衡器，通过动态调整滤波器参数补偿信道失真。结合 RS（里德 - 所罗门）编码与卷积交织技术，系统误码率从 10^-3 降至 10^-6 ，即使在时速120km 的移动接收环境中，仍能保持4K 超高清信号无卡顿传输。

二、微波信号保护的管理策略创新

（一）全生命周期设备维护体系

建立“预防- 监测- 修复”三级维护机制：

预防性维护：制定设备巡检周期表，对发射机功率放大器、波导滤波器等关键部件实施月度性能测试，提前更换老化元件。

实时监测：部署SNMP（简单网络管理协议）监控系统，对微波站电源电压、设备温度、信号强度等参数进行24 小时动态采集，异常阈值触发短信报警。

快速修复：建立区域化备件库，储备常用模块如本振源、中频处理器等，确保故障设备在4 小时内完成更换复用。

（二）电磁环境协同治理机制

针对城市规划引发的频段冲突，需构建跨部门协作机制：

频率规划：与无线电管理委员会联合开展频谱扫描，识别并清理非法占用微波频段的信号源。

空间隔离：在新建高楼审批中强制要求设置微波传输走廊，确保发射天线与接收端视距无遮挡。例如，太原长风商务区通过规划150 米宽的微波传输带，使周边建筑高度限制在80 米以下，有效避免了信号遮挡问题。

动态避让：采用跳频技术规避突发干扰，当检测到同频段信号强度超过-70dBm 时，自动切换至备用频点，保障传输稳定性。

三、微波信号保护的创新实践案例

（一） 5G+ 微波融合传输系统

中国广电在2024 年冬奥会转播中，首次应用5G 与微波协同传输方案：主备链路设计：以微波作为主传输通道，5G 网络作为应急备份，通过SDN（软

件定义网络）控制器实现流量动态分配。

低时延编码：采用 H.265/HEVC 编码结合 SLA（服务等级协议）保障，使端到端时延稳定在80ms 以内，满足4K/8K 直播需求。

AI干扰预测：基于历史数据训练LSTM神经网络模型，提前48小时预测雨衰、雪衰等气象影响，自动调整发射功率与调制方式，使信号中断率降低 72% 。

（二）区块链赋能的信号溯源系统

为解决传输链路责任界定难题，江苏广播电视总台开发基于区块链的信号溯源平台：

数据上链：在微波站、分前端、用户终端部署 IoT 传感器，实时采集信号强度、误码率等指标并上链存证。

智能合约：设定信号质量阈值，当监测数据异常时自动触发故障定位流程，通过链上数据快速锁定故障节点。

可视化看板：开发Web3.0 管理界面，以热力图形式展示全省微波网络健康度，辅助运维人员精准决策。该系统使故障定位时间从 2 小时缩短至 15 分钟，年节约运维成本超300 万元。

四、挑战与未来展望

尽管技术进步显著，微波信号保护仍面临两大挑战：

频谱资源稀缺：随着低轨卫星互联网发展，C 波段（4-8GHz）频段竞争加剧，需加快向 Ku（12-18GHz）、Ka（26-40GHz）频段迁移。

量子通信冲击：量子密钥分发技术可能颠覆现有加密体系，需提前布局抗量子攻击的微波传输协议。

未来发展方向包括：

太赫兹波段探索：开展0.1-10THz 频段传输试验，突破现有频谱瓶颈。

AI 驱动的自愈网络：构建基于数字孪生的微波传输模型，实现故障自诊断、自修复。

空天地一体化覆盖：融合低轨卫星、高空平台（HAPS）与地面微波站，构建全域无缝覆盖的传输网络。

结语

微波信号保护是广播电视工程高质量发展的基石。通过数字滤波、分集接收等核心技术突破，结合全生命周期管理、电磁环境治理等策略创新，行业已构建起覆盖“技术- 管理- 生态”的全维度保护体系。面向6G 与量子通信时代，需持续深化产学研协同创新，推动微波传输技术向更高带宽、更低时延、更强安全方向演进，为全球广播电视信号传输提供中国方案。

参考文献：

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