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        數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)探討

        2017-02-05 05:12:27徐春熠
        數(shù)字傳媒研究 2017年11期
        關(guān)鍵詞:發(fā)射機(jī)系統(tǒng)

        徐春熠

        內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái) 內(nèi)蒙古 包頭市 014010

        1 概 述

        (意利諾斯)數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)。經(jīng)過多年的運(yùn)行,同步效果優(yōu)良,系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定,達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

        廣播要發(fā)展,技術(shù)須先行。包頭市北郊高原山地居多,受地形影響,依靠單個(gè)發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行調(diào)頻無線覆蓋有很大的局限性,經(jīng)過技術(shù)評(píng)估,引進(jìn)數(shù)字調(diào)頻同步廣播技術(shù),通過同步補(bǔ)點(diǎn),已建成完整的數(shù)字調(diào)頻同步廣播無線發(fā)射系統(tǒng)。

        以包頭廣播電視臺(tái)調(diào)頻播控機(jī)房設(shè)備為例,該臺(tái)數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)是由杭州瑞業(yè)通訊設(shè)備有限公司承建,數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)采用該公司(中國區(qū)域總代理)的意大利ELENOS

        2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)保障

        本文從技術(shù)角度闡述包頭廣播電視臺(tái)同步廣播實(shí)現(xiàn)所依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和具體實(shí)現(xiàn)方法。

        2.1 技術(shù)要求

        我國現(xiàn)行調(diào)頻同步廣播的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為《GY/T 154-2000調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》,其主要內(nèi)容為調(diào)頻同步廣播必須達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的“三同”“一?!?,以徹底解決廣播發(fā)射相干區(qū)內(nèi)的干擾問題,做到全系統(tǒng)無縫隙同步覆蓋,保證調(diào)頻同步廣播網(wǎng)正常運(yùn)行。

        所謂“三同”就是通常所強(qiáng)調(diào)的調(diào)頻同步廣播三大要素“同頻”、“同相”、“同調(diào)制度”。“一?!本褪且笙到y(tǒng)內(nèi)所有發(fā)射服務(wù)區(qū)內(nèi)有足夠覆蓋場(chǎng)強(qiáng)。

        2.1.1 “同頻”的要求

        (1)FM同步廣播系統(tǒng)中,任意相鄰兩臺(tái)發(fā)射機(jī)之間的載波、導(dǎo)頻相對(duì)頻率差小于1×10-9。

        (2)FM同步廣播系統(tǒng)中,各臺(tái)站的基準(zhǔn)頻率源的穩(wěn)定度≤5×10-9/24小時(shí)。

        2.1.2 “同相”的要求

        (1)FM同步廣播系統(tǒng)中,在相干區(qū)內(nèi)同一參考點(diǎn),任意相鄰兩臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的已調(diào)波信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)間差:

        單聲道廣播≤10μS;立體聲廣播≤5μS。

        (2)FM同步廣播系統(tǒng)中,各發(fā)射機(jī)已調(diào)制信號(hào)相位時(shí)延穩(wěn)定性:優(yōu)于±1μS(1KHz,最大頻偏:±75KHz,24小時(shí))。

        2.1.3 “同調(diào)制度”的要求

        (1)FM同步廣播系統(tǒng)中,任意相鄰兩臺(tái)發(fā)射機(jī)的調(diào)制度誤差≤3%。

        (2)FM同步廣播系統(tǒng)中,要求每部發(fā)射機(jī)調(diào)制度穩(wěn)定性≤2.5%(1KHZ,最大頻偏:±75KHz,24小時(shí))。

        2.1.4 “一?!钡囊?/h4>

        電波場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。

        2.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法

        數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī),系統(tǒng)均使用意大利ELENOS(意利諾斯)數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)整機(jī),其采用現(xiàn)階段國際先進(jìn)的數(shù)字音頻處理(DSP)和直接數(shù)字頻率合成(2.4G DDS)技術(shù),運(yùn)用大規(guī)模集成電路及統(tǒng)一的固件版本,不受阻容器件精度及老化影響,也不受發(fā)射機(jī)開機(jī)時(shí)長影響,保證任意兩臺(tái)發(fā)射機(jī)音頻指標(biāo)參數(shù)的一致性,僅存量化誤差。

        2.2.1 同頻實(shí)現(xiàn)方法

        采用全球定位系統(tǒng)GPS,輸出高精度的10MHz和1PPS參考頻率,保證發(fā)射機(jī)載頻和19KHz立體聲導(dǎo)頻絕對(duì)精度和相對(duì)頻差均≤1X10-11,以完全滿足同步廣播對(duì)同頻的技術(shù)要求。

        2.2.2 同相實(shí)現(xiàn)方法

        音頻采用統(tǒng)一的編解碼,由GPS輸出10MHz和1PPS來實(shí)現(xiàn)音頻相位自動(dòng)校準(zhǔn),且不受傳輸鏈路的路徑影響,保證到任意同步發(fā)射機(jī)基站的音頻相位完全一致,音頻相位偏差≤1μS,加上ELENOS發(fā)射機(jī)特有的自動(dòng)導(dǎo)頻同相技術(shù),實(shí)現(xiàn)同相。另外,ELENOS數(shù)字調(diào)頻同步發(fā)射機(jī)內(nèi)置高精度的時(shí)延調(diào)整,總延時(shí)1S,步進(jìn)0.1μS,以完全滿足同步廣播對(duì)同相的技術(shù)要求。

        2.2.3 同調(diào)制度實(shí)現(xiàn)方法

        采用ELENOS數(shù)字同步廣播發(fā)射機(jī),保證發(fā)射機(jī)調(diào)制度完全一致,僅存設(shè)置偏差;然后同步音頻傳輸采用統(tǒng)一的編解碼,保證音頻的一致性,以此完全滿足同步廣播對(duì)同調(diào)制度的技術(shù)要求。

        3 系統(tǒng)技術(shù)介紹

        以下從包頭廣播電視臺(tái)已經(jīng)建成的數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)出發(fā),對(duì)同步傳輸鏈路、同步發(fā)射設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來進(jìn)行逐一闡述。

        3.1 同步傳輸鏈路

        該臺(tái)的同步音頻通過E1鏈路(2MHz)傳輸,通過統(tǒng)一的同步編解碼,保證任意同步發(fā)射點(diǎn)音頻信號(hào)的一致性,時(shí)延偏差≤1μS,滿足同步廣播的技術(shù)要求。E1鏈路由電信、聯(lián)通提供。

        該臺(tái)應(yīng)急廣播系統(tǒng),采用數(shù)字RDS碼流進(jìn)行控制,并接入數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)RDS副信道,音質(zhì)更悅耳,控制門限更低,運(yùn)行更穩(wěn)定。

        傳輸鏈路如圖1所示。

        圖1 傳輸鏈路示意

        3.2 同步發(fā)射設(shè)備

        數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)采用意大利數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)整機(jī)及全球定位系統(tǒng)GPS輸出10MHz和1PPS,實(shí)現(xiàn)調(diào)頻載頻和立體聲導(dǎo)頻的同頻和同相。下面主要介紹本數(shù)字調(diào)頻同步系統(tǒng)核心產(chǎn)品數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)示意如圖2所示。

        圖2 ELENOS數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)示意圖

        3.3 ELENOS數(shù)字調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的主要特點(diǎn)

        (1)采用現(xiàn)階段國際先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)和直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù),用大規(guī)模集成電路,替代傳統(tǒng)的模擬電路,技術(shù)指標(biāo)和設(shè)備穩(wěn)定性得到極大提升。

        (2)采用2.4G時(shí)鐘,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),最大化保真音源。

        (3)音頻指標(biāo),實(shí)測(cè)音頻信噪比S/N:≥85dB;頻響:≤±0.03dB(20Hz~15KHz,預(yù)加重和不預(yù)加重);失真:<0.01%(20Hz~15KHz);立體聲分離度:≥60dB。

        (4)采用自主專利技術(shù)“ICEFET &ECOSAVING”:自動(dòng)檢測(cè)每組功放管溫度,當(dāng)功放管溫度過高時(shí),進(jìn)行智能降溫和保護(hù);自動(dòng)檢測(cè)每組功放管的輸入和輸出功率,當(dāng)測(cè)到不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)它將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整,實(shí)現(xiàn)智能均流,從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)功放單元的穩(wěn)定性。

        (5)采用自有專利技術(shù)的一次性功率分配、合成技術(shù),使功放在分配、合成中功率損失達(dá)到最小。功耗的降低一方面減少了播出成本,另一方面降低了機(jī)器的溫升,提高了機(jī)器的穩(wěn)定性。

        (6)FM87.5~108MHz全頻帶設(shè)計(jì),任意頻點(diǎn)實(shí)測(cè)功率均能達(dá)到或超過額定功率值。

        (7)智能化設(shè)計(jì),保證發(fā)射機(jī)在極端環(huán)境工作時(shí),盡可能不停機(jī)。

        (8)具有過流、過壓、過溫保護(hù)。

        (9)具有發(fā)射機(jī)輸出短路和開路保護(hù),駐波比智能保護(hù)控制電路。

        (10)整機(jī)效率高,滿功率時(shí)整機(jī)效率超過70%,并通過特定電路設(shè)計(jì),使得發(fā)射機(jī)在50%~100%功率工作時(shí),整機(jī)效率也能達(dá)到或超過70%。

        (11)3~5KW廣播發(fā)射機(jī)為4U機(jī)型,1~2KW發(fā)射機(jī)為1U體積小、重量輕,節(jié)省機(jī)房空間。

        (12)免費(fèi)提供完整通訊協(xié)議,通過DB9接口能監(jiān)測(cè)控制發(fā)射機(jī)高亮OLED顯示的所有數(shù)據(jù),且全為數(shù)字量;通過DB9與PC相連,運(yùn)用微軟自帶超級(jí)終端監(jiān)控發(fā)射機(jī)的所有參數(shù);也可采用配套提供發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

        (13)Elenos全系列調(diào)頻發(fā)射機(jī)和功放(包括數(shù)字調(diào)頻和傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)),監(jiān)控協(xié)議完全兼容,更新該品牌發(fā)射機(jī)的功率等級(jí),不需要更換發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件。

        (14)發(fā)射機(jī)可以通過GSM調(diào)制解調(diào)器(選配)相連,采用手機(jī)發(fā)短信的方式與發(fā)射機(jī)通信,了解發(fā)射機(jī)工作狀態(tài),以及對(duì)發(fā)射機(jī)功率及開機(jī)、關(guān)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)生故障時(shí),發(fā)射機(jī)會(huì)自動(dòng)將故障代碼及時(shí)用短信方式告知用戶手機(jī),幫助客戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并排除故障。

        (15)發(fā)射可設(shè)置最多六個(gè)頻道,每個(gè)頻道包括發(fā)射頻率、發(fā)射功率、音頻增益、音頻輸入模式、預(yù)加重等參數(shù)完全獨(dú)立,實(shí)現(xiàn)一鍵切換,特別適用于N+1系統(tǒng)作為備機(jī)。

        (16)發(fā)射機(jī)自帶數(shù)字音頻AES/EBU接口,支持?jǐn)?shù)字音頻優(yōu)先輸入。

        (17)采用金屬元素銦替代傳統(tǒng)的導(dǎo)熱硅脂,保證功放管散熱均勻、良好、長效,結(jié)點(diǎn)溫度低。

        (18)采用先進(jìn)平面技術(shù)設(shè)計(jì),保證發(fā)射機(jī)內(nèi)部RF模塊、功率分配器、功率合成器、低通濾波器等布局優(yōu)化,減少接插件,直接焊接,保證設(shè)備長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

        (19)散熱器設(shè)計(jì)和風(fēng)道設(shè)計(jì)均為自有專利技術(shù),主流風(fēng)道只經(jīng)過散熱器表面,提高整機(jī)穩(wěn)定性。

        (20)所有采用DSP+DDS技術(shù)發(fā)射機(jī)音頻指標(biāo)參數(shù)一致性非常好,僅存量化誤差。

        (21)同步10MHz標(biāo)頻輸入,也可根據(jù)客戶要求內(nèi)置GPS模塊,實(shí)現(xiàn)載波和導(dǎo)頻頻率精度達(dá)到1.15*10-11。

        (22)同步1PPS標(biāo)頻輸入,進(jìn)行音頻和19KHz導(dǎo)頻同步,實(shí)現(xiàn)同步廣播。

        (23)發(fā)射機(jī)本機(jī)音頻延時(shí)功能,音頻總延時(shí)1S,步進(jìn)0.1μS。

        (24)發(fā)射機(jī)自帶雙激勵(lì)器1+1自動(dòng)切換功能,外置激勵(lì)器接入后直接升級(jí)為雙激勵(lì)調(diào)頻發(fā)射機(jī),且不需增加任何軟硬件設(shè)備。

        (25)發(fā)射機(jī)可直接用于數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng),便于后期同步升級(jí)時(shí)發(fā)射機(jī)不需要作任何改動(dòng),避免重復(fù)投入。

        3.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

        包頭廣播電視臺(tái)采用ELENOS發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng),遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)智能化管理。具體功能包括:

        (1)對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行開、關(guān)機(jī)操作。

        (2)調(diào)整發(fā)射機(jī)的功率和頻率。

        (3)對(duì)主備發(fā)射機(jī)進(jìn)行智能切換。

        (4)對(duì)發(fā)射機(jī)的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,并可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽,并可升級(jí)對(duì)機(jī)房環(huán)境進(jìn)行紅外視頻監(jiān)控。

        (5)對(duì)發(fā)射機(jī)每組電源的工作電壓、電流、溫度、輸出功率進(jìn)行顯示。

        (6)對(duì)每組末級(jí)功放管的電流、溫度、功耗進(jìn)行顯示。

        (7)對(duì)整機(jī)工作效率、環(huán)境溫度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)溫度受控)進(jìn)行顯示。

        (8)對(duì)N+1系統(tǒng)六組工作頻率的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置,包括當(dāng)前頻道的頻率、功率、音頻工作模式、音頻電平、預(yù)加重等進(jìn)行設(shè)置。

        (9)對(duì)N+1系統(tǒng)頻道進(jìn)行一鍵切換,非常適合骨干臺(tái)N+1系統(tǒng)。

        (10)定時(shí)開關(guān)機(jī)功能。

        (11)歷史記錄查詢,歷史運(yùn)行曲線查詢。

        (12)故障信息查詢。

        (13)SCA和RDS碼流基帶的控制和調(diào)整。

        遠(yuǎn)程監(jiān)控示例,如圖3所示。

        圖3 ELENOS智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

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