張望

南通廣播電視臺調(diào)頻同步改造

張望

為了提高南通縣區(qū)調(diào)頻接收效果，南通廣播電視臺決定用多站點小功率的方式對原有調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行同步改造。工程結(jié)束后，海安和啟東兩個分站完成對縣區(qū)的基本覆蓋，收聽效果大大提高。事實證明，小功率多站點的方式可以最大限度地利用電臺現(xiàn)有的資源，實現(xiàn)廣播的大范圍覆蓋。

三同一保；捕獲效應(yīng)；相干區(qū)

一、引言

隨著南通廣播電視臺的組建，南通廣電迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。社會科技進(jìn)步，人民群眾文化需求不斷提高，廣播的作用越來越重要，但現(xiàn)有調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)已不適應(yīng)形勢發(fā)展需求。為擴(kuò)大廣播范圍，提升傳播能力和公共服務(wù)水平，保障人民群眾收聽廣播的基本權(quán)利迫在眉睫。

二、調(diào)頻同步廣播的優(yōu)點

對于多徑干擾；由于功率小了，大部分反射波場強(qiáng)下降到不至于產(chǎn)生干涉的水平，并且由于布點多，部分多徑干擾區(qū)可能被互相掩蓋；可以用同步補(bǔ)點的辦法消除陰影區(qū)；小功率輻射易于規(guī)劃；可方便組成單頻網(wǎng)，滿足交通線上的無縫覆蓋，保證駕乘人員無需重新調(diào)諧地不間斷接收場強(qiáng)不均勻度僅為30dB，加上使用低高度垂直極化天線，極大地減小了對空輻射和根部近場輻射，既節(jié)約能源，又滿足電磁環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，并可避免造成對航空頻段的干擾。

三、調(diào)頻同步廣播的理論要點

（一）捕獲效應(yīng)

當(dāng)兩個頻率相同或相近的高頻信號進(jìn)入調(diào)頻接收機(jī)時，聽到的是場強(qiáng)較強(qiáng)的電臺的節(jié)目，這就是調(diào)頻接收機(jī)的“捕獲效應(yīng)”。

（二）覆蓋重疊區(qū)

調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵就在于處理好等場強(qiáng)區(qū)的收聽效果，這就要求在等場強(qiáng)區(qū)內(nèi)來自兩個發(fā)射臺的信號載頻頻率、調(diào)制度、音頻相位高度一致。針對此要求，國家廣電總局發(fā)布了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，我們將內(nèi)容簡要為“三同一?！?。

（三）“三同一?！?/p>

1.同頻

載波同頻≤1×10e-9

2.同相

音頻傳輸時延差相同，19KHz導(dǎo)頻同相

單聲道：≤10μs；

立體聲：≤5μs。

3.同調(diào)制度

包括予加重曲線一致≤3%

4.保證最小可用場強(qiáng)

四、原調(diào)頻系統(tǒng)的局限

南通市主城區(qū)的廣播覆蓋范圍大約為方圓40公里，但縣區(qū)的聽眾最遠(yuǎn)可達(dá)90公里，如果想讓廣播傳到縣區(qū)，以現(xiàn)有的條件要么增高天線要么增大發(fā)射功率即高塔大功率，但是都不現(xiàn)實。

高塔大功率覆蓋模式雖然建設(shè)方便，省時省力，見效快，但也有其缺點。大區(qū)制覆蓋因頻率不能復(fù)用造成規(guī)劃困難；頻譜利用率低，浪費已緊缺的頻率資源；不能解決長距離交通線的連續(xù)覆蓋問題；浪費能源，覆蓋區(qū)場強(qiáng)不均勻，大量超出需要的無效輻射；污染環(huán)境，大功率FM發(fā)射臺在天線附近周邊地區(qū)輻射場強(qiáng)超過環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

思慮再三我臺決定以大功率發(fā)射形成對主城區(qū)（崇川，港閘）及周邊的優(yōu)質(zhì)覆蓋，以小功率布點形成對縣級城區(qū)的有效覆蓋，采用調(diào)頻同步技術(shù)實現(xiàn)各區(qū)、縣市覆蓋區(qū)的同步銜接，構(gòu)建成一個主城區(qū)為中心向外輻射的調(diào)頻同步廣播網(wǎng)。

五、調(diào)頻同步的方案實現(xiàn)

（一）整體結(jié)構(gòu)

該項目將建成一個以南通發(fā)射臺為中心的發(fā)射點，以海安、啟東發(fā)射臺為補(bǔ)點發(fā)射點的調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)。通過本項目的建設(shè)，可大幅度提高調(diào)頻廣播信號在南通轄區(qū)內(nèi)的覆蓋里程，進(jìn)一步提升南通廣播電視臺的品牌效益。

南通發(fā)射臺作為整個調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)的核心，擔(dān)負(fù)著同步音源編碼和主發(fā)射臺信號發(fā)射兩個任務(wù)。由于前端機(jī)房和發(fā)射機(jī)房在同一個機(jī)房內(nèi)，所以在編碼端和主發(fā)射臺之間的音頻及監(jiān)控信號傳送上采用線纜直接連接的方式。

海安發(fā)射臺和啟東發(fā)射臺的同步音頻信號傳送采用E1鏈路進(jìn)行傳送，監(jiān)控信息采用3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行回傳。

音頻信號傳送和監(jiān)控信號回傳采用了兩種互不影響的鏈路，有助于提升系統(tǒng)的可靠性。

（二）發(fā)射站點布局

南通發(fā)射臺布局以南通主發(fā)射臺為中心，距其西北67.6公里處為海安發(fā)射臺，距其79.3公里處為啟東發(fā)射臺。3個發(fā)射臺所處區(qū)域的地形總體保持平坦，無明顯高山等阻擋物。

（三）南通同步發(fā)射方案

1.南通主發(fā)射機(jī)房

圖1 南通主發(fā)射臺系統(tǒng)圖

（1）同步編碼傳輸系統(tǒng)。

系統(tǒng)繼續(xù)沿用一期項目的同步廣播前端設(shè)備。

采用同步TS流編碼器完成數(shù)字音頻節(jié)目的同步壓縮編碼。該設(shè)備采用MPEG-1 layer2標(biāo)準(zhǔn)完成立體聲數(shù)字音頻的壓縮編碼（64～256kbps壓縮碼率可選），同時根據(jù)本地GPS提供的時標(biāo)頻標(biāo)信號在節(jié)目碼流中插入時間戳信號，實現(xiàn)同步傳輸功能。編碼器具有雙通道和單通道兩種版本，5套音頻節(jié)目共采用雙通道編碼器2臺和單通道編碼器1臺。

編碼器輸出碼流為符合DVB標(biāo)注的TS傳輸流（ASI接口）。三臺編碼器的輸出碼流經(jīng)過復(fù)用器復(fù)用后形成1路最終的節(jié)目碼流（包含5套節(jié)目）。該碼流通過ASI-E1適配器進(jìn)行傳輸接口適配后送入E1鏈路傳輸。

通過上述系統(tǒng)，可完成5套立體聲數(shù)字音頻的同步壓縮編碼及傳輸，所需帶寬按照256kbps碼率計算約為1.3Mbps，僅需1個E1通道（2Mbps帶寬）即可完成5套立體聲節(jié)目的高保真同步傳輸。

（2）同步解碼調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)。

南通發(fā)射臺原為非同步發(fā)射系統(tǒng)。因此，本項目中，需對發(fā)射臺的音頻解碼和調(diào)制發(fā)射相關(guān)設(shè)備進(jìn)行同步升級改造。

音頻傳輸上，更換同步TS流解碼器。該設(shè)備負(fù)責(zé)接收TS傳輸流，完成碼流解復(fù)用、MPEG-1layer2標(biāo)準(zhǔn)音頻解碼、同步傳輸校準(zhǔn)工作，輸出同步的立體聲數(shù)字音頻（相位誤差小于1μs），實現(xiàn)調(diào)頻同步廣播的“同相”要求。系統(tǒng)采用2臺雙通道解碼器和1臺單通道解碼器完成5套節(jié)目的同步解碼輸出工作。

調(diào)頻調(diào)制上，采用調(diào)頻同步數(shù)字激勵器對同步數(shù)字音頻進(jìn)行調(diào)頻調(diào)制。激勵器采用DSP+DDS架構(gòu)，采用高達(dá)1GHz的零倍頻主時鐘技術(shù)，可以獲得極高的調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)以及極高的設(shè)備一致性，保證實現(xiàn)調(diào)頻同步廣播的“同頻”、“同調(diào)制度”要求。

經(jīng)過調(diào)制后的射頻信號送至5KW調(diào)頻功放進(jìn)行發(fā)射。

（3）同步時鐘發(fā)生分配系統(tǒng)。

同步時鐘發(fā)生分配系統(tǒng)主要為系統(tǒng)中的同步設(shè)備（包括編碼器、解碼器和激勵器）提供1PPS時間標(biāo)準(zhǔn)和10MHz頻率標(biāo)準(zhǔn)信號。由于要供給前端編碼和解碼調(diào)制兩個同步系統(tǒng)，共需11組10MHz+1PPS信號。

設(shè)計采用1臺GPS頻標(biāo)時標(biāo)發(fā)生器和2臺頻標(biāo)時標(biāo)分配器，共可提供13組10MHz+1PPS信號。

2.海安發(fā)射機(jī)房

圖2 海安發(fā)射臺系統(tǒng)圖

（1）同步解碼調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)。

海安的同步解碼調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)為一期既有系統(tǒng)。

E1信號送至E1-ASI適配器中完成信號適配工作，經(jīng)過ASI分配器進(jìn)行信號分配后分別送至“同步TS流解碼器”中。

同步TS流解碼器負(fù)責(zé)接收TS傳輸流，完成碼流解復(fù)用、MPEG-1layer2標(biāo)準(zhǔn)音頻解碼、同步傳輸校準(zhǔn)工作，輸出同步的立體聲數(shù)字音頻（相位誤差小于1μs），實現(xiàn)調(diào)頻同步廣播的“同相”要求。系統(tǒng)采用2臺雙通道解碼器和1臺單通道解碼器完成5套節(jié)目的同步解碼輸出工作。

系統(tǒng)采用調(diào)頻同步數(shù)字激勵器對同步數(shù)字音頻進(jìn)行調(diào)頻調(diào)制。激勵器采用DSP+DDS架構(gòu)，采用高達(dá)1GHz的零倍頻主時鐘技術(shù)，可以獲得極高的調(diào)頻技術(shù)指標(biāo)以及極高的設(shè)備一致性，保證實現(xiàn)調(diào)頻同步廣播的“同頻”、“同調(diào)制度”要求。

經(jīng)過調(diào)制后的射頻信號送至1KW調(diào)頻功放進(jìn)行發(fā)射。

（2）同步時鐘發(fā)生分配系統(tǒng)。

包含了1臺GPS頻標(biāo)時標(biāo)發(fā)生器和1臺頻標(biāo)時標(biāo)分配器，可以為“同步編碼傳輸系統(tǒng)”和“同步解碼調(diào)制發(fā)射系統(tǒng)”提供9組

10MHz+1PPS信號。

3.啟東發(fā)射機(jī)房

圖3 啟東發(fā)射臺系統(tǒng)圖

啟東系統(tǒng)設(shè)計整體與海安相同，僅節(jié)目數(shù)量減少為3套。此處不再累述。

六、改造后效果

改造后主城區(qū)原有廣播范圍不變，兩個縣區(qū)的收聽效果明顯得到改善，海安和啟東縣區(qū)的調(diào)頻場強(qiáng)都在40dB以上，縣區(qū)方圓20km以內(nèi)收聽效果都不差。主城區(qū)與縣區(qū)的兩條高速路上收聽幾乎可以做到無縫銜接。而兩處相干區(qū)都位于郊區(qū)人煙稀少的地方，且把相干區(qū)大小控制在最小，大約方圓5km?；具_(dá)到了改造前所預(yù)期的收聽效果。

七、結(jié)論

通過這次改造工程可以看到，在無法對天線和發(fā)射功率進(jìn)行大的變動的情況下，調(diào)頻同步改造可以最大限度地利用已有資源擴(kuò)大調(diào)頻的覆蓋范圍。

[1]王靜，褚國禎.調(diào)頻同步廣播的難點與改進(jìn)[J].廣播與電視技術(shù)，2007,（12）:132-135.

張望，南通廣播電視臺。

F062.4

A

1008-4428（2016）12-168-03