廉价的无线电缆电视系统(MMDS)

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MMDS(Multichannel Microwave Distribution Service)是近年来在美国、英国、加拿大等国迅速发展并完善起来的一种微波广播系统,译为“多路微波分配系统”,其规模接近于CATV(电缆电视)由于是开路发射,毋需电缆传送,故人们也形象地称之为Wireless CATV(无线电缆电视),其最大特点是系统造价远远低于CATV系统。

MMDS的概貌

MMDS是一种可以传送电视、调频立体声广播和数据信号的本地宽带系统,见图1。各种节目在中心经过幅度调制,调到约2.5GHz的微波频率后根据服务区域情况进行全向或区域发射,分散的用户通过专用的接收天线和下变频器将微波信号还原成普通全频道电视机所能接收的VHF或UHF信号,从而完成节目的传送。MMDS的服务范围取决于发射机的功率、发射及接收天线的增益和高度,以及各种环境因素和接收设备的性能。MMDS用户接收的费用比CATV和DBS(直播卫星)的都便宜得多。

图1
图1 🔍原图 (1096×1043)

一些北美的专家认为MMDS的出现,如同20年代有了无线电、50年代有了电视机、60年代有了电缆电视那样富于戏剧性,并在许多方面尤其是系统成本上具有吸引力。北京电视台不久前购进了一套MMDS设备,它可以传送4路电视,每路发射功率为10W,在距发射点30多公里外的某县城试看,主观评价效果非常满意。该设备发射天线为缝隙阵列全向天线(增益为11dB),垂直极化;接收天线为半抛物反射栅面(增益为21dB),接收机噪声系数为2.5dB。

MMDS与CATV的比较

1.节省了电视用电缆的大量投资,普通的同轴电视电缆每米约一元多。目前CATV系统少则几百户,多则上万甚至几十万户,电缆的耗费是相当可观的。如果服务区域人口分布零散,就更不经济了。

2.在施工效率方面,MMDS建站方便,施工周期远远短于CATV,而且在一些电缆难以铺设的地方(如山区、河流等),不论是工程难度或工程花费,二者更是无法相比。

3.在图像质量要求方面,MMDS中间环节少,只要系统设计合理,便能很好达到图像质量指标;而CATV系统包括干放器、支放器、分支器、分配器以及各种匹配器等,中间环节多。据了解,目前大多数CATV系统是在边使用边扩大入户数,造成客观总体规划的不完善,要保证传送质量就不容易了。

4.在维护方面,MMDS只涉及发射和接收,而CATV除了发射、接收以外,还有数目繁多的中间传输环节,维护工作量非常大。

粗略的估算,MMDS较CATV在投资上要节省75~80%!并且节目来源毫不逊色,可以是自办节目、差转其它频道的节目、转发卫星电视节目……在发端和收端配置专用的编码器和解码器,同样可以实现收费电视的服务。另外,MMDS利用微波传送,因此具有容量大的特点,能够适应高质量宽带电视信号的传送。

MMDS的不足

1.MMDS采用微波频率,频率比VHF、UHF高得多,波长也更短,任何的阻挡(建筑物、山丘等)都会截断传输的路径,使用户收不到MMDS信号。在这方面,MMDS比VHF/UHF电视系统要求更为苛刻。

2. MMDS属于开路发射,占据一定的频带,涉及频率规划管理,所以在采用之前必须与当地无线电管理部门进行协商。国外MMDS所用频段也不尽相同,据资料介绍,美国、加拿大和部分南美国家的MMDS都采用2.5~2.69GHz频段。

3.MMDS是对载波进行幅度调制的开放式系统,容易受到外界同频微波信号的干扰,在这方面MMDS不如CATV。

MMDS的设备组成

对于发射设备,传统是采用“板块发射方式”。以图2的英国产品为例,这台MMDS发射机可发送8套电视节目,每套节目就是一个板块,每个板块由调制器、上变频器和功率放大器构成。各套节目由独立的调制器调整到不同的VHF载波频率,载频间隔为12MHz,接着与经过放大、分配来的本振信号进行上混频,再经功率放大,成为具有相当功率能量的微波信号。最后各板块经多工器混合后送天线发射。然而,近年来由于微波宽带砷化镓场效应管(GaAsFET)的不断发展,新一代MMDS发射设备采用“通带发射方式”。以加拿大产品为例,见图3。经过调制的8路电视信号先通过混合器形成宽带信号,双平衡混频器将这宽带信号与高稳定本振源送来的本振信号进行上混频,然后带通滤波器滤除2.5~2.69GHz以外的信号,均衡器的作用在于平衡各个电视信号的载波电平,最后宽带的微波信号经过高增益宽带功率放大器放大,由天线发射。两种发射方式各有特点:“板块发射方式”适合大功率发射(3W以上),服务范围广(40公里以上);“通带发射方式”适合小功率发射(3W以下),虽然服务范围小(10多公里),但价格更为低廉。

图2
图2 🔍原图 (960×1179)
图3
图3 🔍原图 (1171×426)

图4是典型的接收设备,称为下变频器,这是美国的产品。从接收天线馈送进来的信号经带通滤波器取出2.5~2.69GHz的信号,带通滤波器在天线与低噪声放大器之间起匹配和隔离的作用,低噪声放大器对信号进行放大,它很大程度上决定了整机的灵敏度,镜像抑制滤波器进一步净化有用信号。本振电路采用锁相环技术,提高了本振频率的稳定度,保证接收的可靠性。微波信号与本振信号经单平衡混频器差频后得到VHF/UHF信号,随后的中频放大起匹配和补偿的作用,再经滤波和放大,最终使信号符合电视机接收的要求。(黄小晖)

图4
图4 🔍原图 (1272×547)