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        肇慶國家高新區(qū)調頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)設計與工程實踐

        2017-08-22 17:36:24嚴錦華
        科技傳播 2017年14期
        關鍵詞:工程實踐設計

        嚴錦華

        摘 要 廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)是整個廣播系統(tǒng)中的關鍵部分。隨著科學技術的快速發(fā)展,廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)向著數(shù)字化、頻率調制、智能化與大功率等方向快速發(fā)展。在調頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)的設計以及工程實踐之中有許多需要注意的問題,為了給調頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)的設計以及實踐提供借鑒,在文中就肇慶國家高新區(qū)調頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)設計與工程實踐過程中的經(jīng)驗進行介紹。

        關鍵詞 調頻廣播;傳輸發(fā)射系統(tǒng);設計;工程實踐

        中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2017)191-0028-02

        肇慶國家高新區(qū)位于廣東省肇慶市最東端的大旺,經(jīng)行業(yè)管理部門批準,使用99.9MHz頻率進行調頻覆蓋,為區(qū)內(nèi)人民群眾提供立體聲調頻聲音廣播服務。由于區(qū)內(nèi)原來沒有廣播發(fā)射臺站,需要全新設計安裝包括信號源傳輸、發(fā)射、機房、鐵塔、監(jiān)控等整套調頻傳輸發(fā)射系統(tǒng)及配套設施。

        1 發(fā)射臺站選址和電磁輻射安全估算

        1)發(fā)射站選址。對高新區(qū)進行實地勘察后,選擇了區(qū)內(nèi)最高的商業(yè)辦公大樓頂層作為發(fā)射系統(tǒng)安裝地點。該大廈高約60m,周邊近距離沒有建筑物阻擋,發(fā)射條件比較好。大廈配套設施齊全,管理完善,能保證安全播出,節(jié)約建設成本。

        2)電磁輻射安全。根據(jù)發(fā)射站物業(yè)方的要求,我們對建站后的電磁輻射情況進行了估算。

        (1)電磁輻射安全標準。

        我國的相關部門以“對任何人無害”為原則制定了一系列電磁輻射安全標準,其中以衛(wèi)生部起草的“環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準”國標GB9175-88的標準最高,要求最嚴格,因此引用該標準。按其一級標準是安全區(qū),指在該環(huán)境電磁波強度下長期居住、生活的一切人群(包括嬰兒、孕婦和老幼病殘者)均不會受到任何影響的區(qū)域。在30MHz~300MHz頻段,一級標準為場強小于5伏/米(V/m)。

        (2)安全距離的估算。

        ① 估算公式。

        根據(jù)相關論文,在給定安全限值的條件下,可采用以下公式進行距離估算:

        D = ((Pt×Gt)/(4πρ))1/2

        其中:D——安全距離 單位米(m)

        Pt——發(fā)射機功率 單位瓦(W)

        Gt——天線最大方向輻增益,即主瓣方向最大增益 本公式該因子是功率倍數(shù)

        ρ——給定的極限功率密度 單位瓦/平方米(W/m2)

        場強E與功率密度ρ的關系如下:

        ρ=E2 /377(W/m2)E的單位為伏/米(V/m)

        ②距離估算。

        本案例中,發(fā)射頻率是99.9MHz,安全極限是5V/m,換算成功率密度為0.0663W/m2,天線主瓣最大增益為8.2dB,換算成倍數(shù)為6.6,

        發(fā)射機功率最大為1000W,可計算出D值為:

        D=[(1000×6.6)/(4×3.142×0.0663)]1/2=89m

        估算公式中采用的是理想自由空間傳輸公式,在實際中由于空氣對電磁波的吸收、反射等原因,損耗比自由空間大得多,且上述估算忽略了發(fā)射饋線及接頭損耗,實際的安全距離比估算值小得多。

        ③廣輻蓋與燈下黑。

        根據(jù)廣播發(fā)射天線的工作原理,信號主要是利用空間波傳播,大部分能量是從主瓣主射方向發(fā)射至遠方,以視距傳播至遠方,而旁瓣方向的發(fā)射場強很小。

        設計擬采用的四層天線,主瓣寬度不超過15°,以天線陣列中心為準線,垂直方向天線發(fā)射能量集中在15°(上下各7.5°)內(nèi),而在這個角度內(nèi),89m安全極限內(nèi)不可能有人群或建筑物。該天線的副瓣增益很小,不到主瓣的1/20,按上面公式計算安全距離約為20m,副瓣大約在垂直方向30°,在這個角度和距離內(nèi)也不可能有人群或建筑物。超過垂直方向30°外基本沒有輻射能量。因此在發(fā)射站所在大廈,即使在天臺上長期工作,也在一級安全區(qū)內(nèi),在大廈內(nèi)工作和生活的人們更不會受到影響。這是我們常說的燈下黑,周邊地區(qū)的電磁強度甚至比幾十公里外還要小。

        2 傳輸發(fā)射系統(tǒng)

        為保證系統(tǒng)安全播出,同時兼顧系統(tǒng)造價,傳輸發(fā)射系統(tǒng)中關鍵設備調頻發(fā)射機采用原裝進口意大利ELENOS發(fā)射機,其他設備均采用國內(nèi)質量較好的知名品牌產(chǎn)品,傳輸發(fā)射系統(tǒng)框圖。

        1)信號源傳輸。

        節(jié)目源信號主用光纖傳輸,收發(fā)信機1:1主備配置。為確保傳輸安全,一般采用不同的路由備份,擬用數(shù)字微波進行備份。光端機和微波接收機解調出數(shù)字音頻后用切換器選擇,再經(jīng)分配器分到主備調頻發(fā)射機。

        2)發(fā)射系統(tǒng)。

        根據(jù)覆蓋要求和高新區(qū)廣播電視中心的發(fā)展要求,同時考慮到該發(fā)射站為無人值守站,設備預留較大冗余量,發(fā)射機采用1kW等級全固態(tài)立體聲發(fā)射機。主備發(fā)射機通過同軸開關轉換連接到天線及假負載,方便建成后的長期維護。天線系統(tǒng)采用四層全向單偶極子天線,垂直極化,主饋線采用損耗較小的1-5/8″物理發(fā)泡同軸電纜。

        3)發(fā)射桅桿。

        作為天線陣列支持物,在大廈頂層最高平面架設桅桿,桅桿采用三角型設計,減少風阻和方便工程人員安裝與維護,天面與機房安裝鐵梯供安裝維護人員上下。

        3 機房及配套設施

        為達到大廈頂層建筑物整齊美觀要求,建造與旁邊電信機房基本一致的4m×4m玻璃棉板房作為發(fā)射機房,配套空調、照明、防雷器及監(jiān)控等配套設施。

        按一般機房標準,配置低壓配電箱,內(nèi)置分路開關、防雷器及計量電表等。安裝懸掛式消防球,配置兩臺3匹空調(工程機)交替工作,門禁按大廈要求安裝電子安全門禁。

        4 系統(tǒng)運行

        肇慶高新區(qū)調頻傳輸發(fā)射系統(tǒng)在2016年7月1日正式開播投入使用,運行至今未發(fā)現(xiàn)異常情況。系統(tǒng)各項運行指標達到設計要求,發(fā)射設備指標優(yōu)于行業(yè)標準GY/T 169-2001, 發(fā)射天饋系統(tǒng)滿足行標GY/T5051-94甲級臺指標。高新區(qū)內(nèi)覆蓋滿足ITU(國際電信聯(lián)盟)關于立體聲廣播中等城市覆蓋,中值場強(高出地面10m處測量)64dB(uV/m)要求。高新區(qū)內(nèi)收聽主觀評價全部優(yōu)于四級,95%以上地區(qū)達到五級。相關部門對電磁輻射進行了實地測試,未發(fā)現(xiàn)輻射超標現(xiàn)象。

        參考文獻

        [1]谷成雨.基于STC12C5A60S2智能控制調頻廣播發(fā)射機的研制[D].合肥:安徽大學,2016.

        [2]萬學軍.100kW發(fā)射機調頻發(fā)射系統(tǒng)的設計實踐探究[J].數(shù)字技術與應用,2016(4):255-256.

        [3]林韻哲.廣播傳輸發(fā)射中心的設備管理系統(tǒng)的研究與分析[D].昆明:云南大學,2016.

        [4]何小林.廣播發(fā)射機遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與設計[D].昆明:云南大學,2015.

        [5]鄒進興.電磁輻射、安全標準及其估算和測量的討論[J].中國無線電管理,2000(5):21-22.

        [6]黃少俊,童龍文.地面數(shù)字電視廣播傳輸系統(tǒng)的工程設計及實踐[J].電視技術,2015(16):36-38.

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