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安徽电视台光缆传输系统设计与安装
【摘要】本文章着重阐述了安微电视台光缆传输系统的设计与安装。其中对传输网络、机房供电的设计、光端机的安装和调试、机房设备走线的规整等过程中的思想和经验进行了总结。实现了“经济、高效、优质、安全”的目标。
一、概述
当前，高新技术大量涌入广播电视行业，电视制作、传输、发射的技术水平不断得到提高，但是这些都需要投入大量的资金。如何本着艰苦奋斗、勤俭节约的精神，让有限的资金充分发挥更大的作用是我们电视工作者需要考虑的问题。95年末，我们安徽电视台搬入新建成的彩电中心大楼，新的播控中心和传输中心于95年12月12日投入运转。为了提高信号传输质量我台决定将原微波传输网络改为光纤传输网络。本着“不间断，高质量，既经济，又安全”的十二字方针，我们从机房设计、设备选型、机架安装，配电改装，设备调试，建卫星地面接收站，线路整理到对全系统进行测试并作出总结，高质量地完成了建立这一新系统的任务。从而实现了我台电视信号传输质量上的一次跃进。
二、光纤系统设计
１、网络方案论证
近年来，科技进步和技术改造提高了广电设备的现代化水平和可靠性，创造了巨大的社会和经济效益。而我台一直使用的微波传输设备老化严重，效率低，虽经过固态化改造，但系统庞大，不利于信号灵活调度，传输质量无法进一步提高；对微波进行数字化改造又面临经费不足和技术力量薄弱的困难，且在短距离传输中又发挥不出明显的效益。目前，光缆技术在广播电视信号传输中正在推广应用，其设备和系统的传输指标高，可靠性好，集成度高。选用光纤技术是构成本系统的最佳选择。根据我台传输中心实际所需的信号流向（见图1）以及短距离传输任务的需求和现实条件，我们提出的较为经济适宜的方案是将传输中心建成一个结构紧凑，体系明晰，传输质量高，可靠性强，便于网络扩展的光纤、电缆混合网络。
２、设备选型
光缆系统的主要设备是光发射机和光接收机。目前该类设备品种多、性能价格可选性大。如何为传输中心选择性价比高的设备是我们在设备选型中主要考虑的问题，从我台需要传输的信号分析，可将信号分为主、次传输链路，两路互为备份，主路传输设备选用进口设备，其他各路选用国产设备，这样就能兼顾传输的高指标和设备的低投入。经过对进口和国产设备的调查研究，我们选用GVG-3291光端机和国产的PFM－501AV光端机和PFM光端机。在选择生产厂家时注意了对方的售后服务及商业信誉，这对日后设备的使用维护非常重要。
３、机房设计
我台传输机房与播控机房仅一墙之隔，为了经济有效地取得信号，两机房间的信号直接用电缆传输。由于大楼设计与安排问题，传输中心机房面积偏小，且无走线地槽，这为机房设计带来了较大的困难。我们利用传输中心现有的传输网络规模不大，光端设备体积小的条件，尽量简化网络结构，使之紧凑实用，减小占用空间。在设计机房中注意了以下几点：
１）系统内外走线简便易行；
２）在线设备分类集中，工作状态一目了然；
３）便于维护和操作；
４）设备工作环境温度易于保持；
５）留出安全通道。
４、机房配电及接地的设计与实施
为了最大限度地保障传输系统供电安全稳定，不间断以及避免各种设备间的影响，并提供统一的接地，我们采取了以下措施：
１）由供电部门提供两路电（和播出用电分开）；
２）采用一台美国山特高可靠性2KVA不间断电源（UPS），其断电保护时间为30分钟；
３）系统中非传输设备如监视器、示波器等设备用电与传输设备分开，只有传输设备接入UPS线路；
４）同时主用设备和备份设备的供电也由两路开关分别供给。
５）电源线路统一接地，并通过一铜皮与机架系统地衔接，设备外壳通过机架接地。
配电系统可靠性高。UPS在线式正弦波的输出及旁路开关的周全设计，可在一般状况下或停电时提供可靠、稳定且免转换的输出电源。两路供电也提高了传输系统的安全性。UPS的负载能力约为1400W(2KVA×70％），具有充足的余量。各路供电分支均有相应开关控制，可防止系统中某一部分设备短路对其他部分带来的影响。机房配电示意如图2。
三、光传输网络的安装
１、网络光缆铺设
传输中心的主要传输方向为大蜀山发射台、厅微波总站、厅信息中心、合肥市有线台及160微波站，光缆共六条总计约48.5里。
光纤网络铺设工程保证严格把握质量，光缆每个焊点的衰减控制在0.2db以下，整条通道包括每段光缆的焊头损耗及光接头损耗在内，不超过6～7db。
２、网络设备安装
经我们多方比较挑选，我们用进口GVG光端机（用于主用通道）、上海光纤电视工程有限公司的PFM～501AV光端机和邮电部武汉通信仪表厂的PFM光端机（用于备用通道）、我台自制的8×8矩阵和视音频分支放大器来组成网络中的主要设备。
（１）设备安装
经过实践，我们总结出安装工作要注意以下几点；（以ＧＶＧ光发射机为例）
Ａ、确定所使用的视、音频模块正确无误；
Ｂ、确定电源接口及供电是否正常；
Ｃ、根据使用说明正确地设置模块跳线开关；
Ｄ、确定可选的视频滤波器及均衡器安装与否；
Ｅ、正确连接光接头及供电线路；
Ｆ、开机后，观察指示灯发光情况以确定机器是否正常工作。
（２）初始化调节
Ａ、光通路调节
接收光功率过低，将引起信噪比差，而接收光功率过高将导致非线性或线性失真。为确保适当的光电平，在接收末端使用光功率计监测输入光电平。对于传输光波长为1300nm的光纤，输入光功率应为-15dbm至-25dbm。根据检测结果确定是否需要加光衰减器。
Ｂ、视频通道调节
使用示波器、视频信号发生器等测试仪器，将示波器与发端机的MON（监视输出）相连，观察输出信号，并调节Gain（增益）旋钮以获得1VＰ－Ｐ的信号电平。
由于未使用均衡子模块，旋转收、发端机的EQ旋钮逆时针到底,以维持正常的频响。
再将示波器与收端机视频输出口相连，调节增益旋钮以获得1VＰ－Ｐ信号电平。
为调节发端机的频率响应，首先将低通滤波器旁路，提供一多波群信号，在接收部分观察视频输出情况，尤其是其高频成份。这种失真是由于发送模块中的ＦＭ调制部分产生的二次谐波引起的。在失真明显的情况下调节频响电位器改变响应状况。同时应重新调节增益以维持标准幅度的输出。
在增益及均衡调节已完成的情况下，提供含有经调制的五阶梯1VＰ－Ｐ信号，观察发端机输出波形及失真情况。在调节发端机非线性失真之前，应使机器预加热５分钟，以达到稳定状态，仔细调节影响ＦＭ调制器工作状态的电位器和可变电容即可。
对于收端机的非线性失真调整，由于RF的影响，不能将模板外插延伸板观察，应先将模板抽出，进行调节，再将模板插入观察，重复以上过程以获得最佳结果。
（３）故障解决
由于新设备刚刚启用，工作人员有一段熟悉过程，在操作中遇到不少技术疑难问题。正是在故障寻迹和对疑难问题的探讨中，我们逐步熟悉了光端机的主体电路和工作原理，总结出了设备的调节步骤，并解决了一些使用故障。
Ａ、无输出故障
通过检测发端机的MON端子观察信号是否被送入，可判断由于视频接头不能正常连接（进口和国产的Q9插头插座有可能不匹配）及信号切换错误、模块未能完全插入引起的无输出故障。
Ｂ、输出信号噪音过大
常见原因是由于输入光信号太弱所致。光发端机的光接头未接好或被弄脏，造成人为的光功率衰耗或发端机故障及收端机供电电压过高均可造成此现象。
Ｃ、输出幅度漂移
输出幅度漂移的产生主要是由于温度补偿电路工作不正常，检查温度补偿电路的保险丝未熔断，则需对温度补偿控制开关管测试点进行检测。该开关管的直流电平每４～７秒改变一次，若该点状态异常，则表示温度补偿电路异常。
Ｄ、视频非线性失真过大及频响差
这往往是由光功率过大或视频幅度过大引起的。在过短的传输距离上使用过高的光功率，就会对视频指标产生影响。由于我台用于向厅微波总站及市有线台传输信号的上海光端机仓促使用未及时对光通路进行常规的测试，且为短距传输，此故障曾多次出现，后经整机重新调节及安装光衰减器即行解决。
Ｅ、共模干扰故障
在送往我厅微波总站的传输通道上，我们发现接收端信号有滚道现象。经调查发现是由于两地系统地不一致，形成电位差，造成共模干扰，在系统中加入视频处理放大器，调整其共模抑制比，此故障得到解决。
Ｆ、视频信号干扰伴音
对于这种现象，经检查为输入输出端未得到终接，输入信号过大。当时在未加终接的情况下，虽将信号调降至容限电平1.4V以下，但是正常播出中，当图像幅度偏高时，电平仍将超出容限，这将影响到调制器的输出频偏，该调频信号的高次谐波落于伴音载频9.8MHz附近，形成干扰信号。
四、网络信号源的安装
传输网络的信号来源主要来自播出部门、160微波站及卫星地面站（如图1）。
为满足需要，在中心内部建成卫星电视前端及确保中一信号得到不间断传输，完善传输网络的信号源，我们在中心楼顶平台架起两座6M、两座3M卫星地面站，分别接收亚太一Ａ号、亚洲一号、亚洲二号三颗卫星的九套电视节目。建站过程中，我们首先明确了卫星地面接收站的基本指标，在卫星站选址上，避免了微波干扰及接收死角、同时考虑到未来信号转星的可能。卫星地面站建成后工作状态稳定，多次避免了因160站微波信号中断引起的停播。
五、网络线路的进一步完善整理
在传输网络逐步完善起来的时候，我们也发现了许多问题和隐患。由于光纤系统全部由我们自行设计、安装，初始阶段我们经验不足，时间紧迫，这使得在设备分布上不尽合理，布线较乱。另外，系统在形成过程中又不断有新的传输信号加入。各路信号的光端机及其他相应设备上架时缺乏统一规划，造成了线路的混乱。我们在网络维护中认识到，信号的集散需要一个较为明晰的整体思路，信号流向应有规划统一的路径，形成树状结构，避免纵横交错的网状结构，这样才能便于系统的扩展和信号调度，便于进行常规测试。
针对平时工作中出现的问题，我们经过仔细论证探讨，设定方案，对传输系统进行了一次全面的整改。
新系统中，电源得到了规划利用，视音频线分开走线，采用了16个音频变压器来解决不同类型伴音接口之间的匹配。一个重要的改变是在信号入口处加入信号切换矩阵。该矩阵的加入首先使得通道测试方便快捷，可任意随时向任一通道切入标准测试信号。同时，整个传输网络的流向清晰明了，形成了树状分支，信号的来源与去向及对应关系一目了然。
在本次线路整理工作中，我们首先提出整改方案，再进行广泛讨论，并根据讨论意见修改完善整改方案，该整改方案包括工作目标、内容、工作步骤、人员配置以及时间表，正是采用了这种细致的工作方法，才使整改任务在短短七个小时的节目间隙内一次到位地顺利完成。全体成员的密切合作在工作过程中起到了重要作用。同时我们也再次熟悉了传输系统的具体构成，对平时维护极有裨益。方案论证的过程提出了大量传输工作的关键要点，如统一调度，信号树状分支的系统思路及简化传输环节，分类走线的有用经验。整改后系统线路如图3：
六、通道测试
为保证信号的高质量传输，我们按期对通道的各项传输指标进行测试，了解通道的动态变化，随时对其中的环节进行维护和校正。
我们采用SZC-8202视频综合测试仪及TSG111信号源。测试结果参照GB1583-79《彩色电视图像传输标准》及GY38-86《电视节目短程光缆传输系统技术要求》进行评价。传输距离最远为18KM，测试结果如表1。
从测试结果看各传输通道基本达到部颁甲级标准，其中GVG光端机运行状态最佳。传输系统完全符合传输要求。
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