鐘 琦

廣東省廣播電視技術(shù)中心 廣東省 廣州市 510012

廣播電視微波電路大部分都建于上世紀(jì)80年代，在當(dāng)時的歷史環(huán)境下，微波電路為廣播電視發(fā)射臺提供了高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的廣播電視節(jié)目信號源，為人民看好電視、聽好廣播發(fā)揮了重要的作用。進(jìn)入了本世紀(jì)第一個10年，廣播電視微波電路在原來的基礎(chǔ)上發(fā)展進(jìn)入了數(shù)字化傳輸?shù)臅r代，繼續(xù)發(fā)揮著應(yīng)有的作用。微波站的站址選點(diǎn)基本都是選在所處地區(qū)的山頭高點(diǎn)上，或者是在城市中建立的高塔上，在當(dāng)時的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)下這樣的選點(diǎn)，微波電路的傳輸通道基本不受地面人造建筑物和構(gòu)筑物的阻擋影響。隨著我國改革開放，經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，城市中的各種高大建筑如雨后春筍般出現(xiàn)，已經(jīng)威脅到甚至已經(jīng)影響了一部分微波電路的傳輸通道。廣播電視微波傳輸通道的保護(hù)已經(jīng)成為了保障微波電路安全傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，相關(guān)的法律法規(guī)也陸續(xù)出臺。本文主要討論如何計(jì)算微波傳輸通道內(nèi)的建筑物限高數(shù)據(jù)，和提交怎樣的數(shù)據(jù)給地方城市規(guī)劃部門，用于作微波傳輸通道保護(hù)之用。

1 微波傳輸通道內(nèi)的建筑物限高計(jì)算推導(dǎo)

在微波電路設(shè)計(jì)中，確定初擬天線掛高的前提下，通過計(jì)算電路傳輸余隙來判斷建筑物或者障礙物是否會阻擋微波傳輸通道。根據(jù)這個思路，要計(jì)算現(xiàn)有微波電路傳輸通道內(nèi)的建筑物限高，可以轉(zhuǎn)換成傳輸余隙的計(jì)算，即在建筑物處傳輸余隙的的標(biāo)準(zhǔn)要符合國標(biāo)，國標(biāo)見表1。

表1 微波接力段余隙取值標(biāo)準(zhǔn)

圖1

微波電路的路由類型一般可以分為山頭和山頭之間、城市和城市之間和山頭和城市之間三種類型，山頭和山頭之間的微波通道一般都是距地面較高，基本不會被地面的建筑物影響，我們要考慮的一般都是后兩種類型的路由，所以在表1 中我們?nèi)∑交孛婕捌渌恼系K物類型。大多數(shù)地區(qū)白天和夜晚的天氣相對穩(wěn)定，K 值取值為4/3，根據(jù)表1，只要余隙滿足hce≥0.6F1 就不會對正常傳輸造成影響。

傳輸余隙計(jì)算示意圖如圖1所示。

一般工程計(jì)算，可以采用以下公式進(jìn)行余隙計(jì)算：

上式中：h1、h2分別是A站、B 站的天線海拔掛高，單位為米；h3為建筑物海拔高度，單位為米；d1、d2分別是建筑物至A 站和B 站的距離，單位為km；d 是A、B 兩站的站距，單位為公里；he 為建筑物處C 處的等效地球隆起，計(jì)算方法見以下公式：

建筑物C 處的第一菲涅爾半徑F1可有下式算出：

λ為傳輸頻點(diǎn)的波長，單位為米。

根據(jù)表1 中hce≥0.6F1要求，即①≥0.6④，化簡可得：

根據(jù)⑤式可計(jì)算出的h3最大值，即C 處的建筑物限高，此處建筑物海拔高度不能超過h3。

這里舉一個實(shí)際的例子來說明一下。

這是一跳城市對山頭的傳輸路由。A 站天線掛高45 米，B 站天線掛高530米，兩站距離13.32公里，使用11GHz 傳輸頻點(diǎn)，通過⑤式可以算出距A 站600 米處建筑物限高為64米。實(shí)際上，在這個路由距A 站600 米處，當(dāng)時正在進(jìn)行一棟建筑物的施工，當(dāng)施工高度超過64米時，我們就監(jiān)測到傳輸電平下降了。在實(shí)際運(yùn)用中，我們可以距離A 站每200米計(jì)算一次限高，可以得出一組數(shù)據(jù)見表1。

表1

表2

根據(jù)表1 的數(shù)據(jù)可以描繪一條曲線見圖1。從圖中可見，這一票傳輸路由的限高數(shù)據(jù)從城市中開始一路升高，到4.6 公里處限高達(dá)到了204 米，一般的城市很少有這么高的建筑物了，這種路由的限高對城市建筑的發(fā)展影響相對較小。

圖1

圖2

我們再看一條城市對城市的傳輸路由。C 站天線掛高104米，D 站天線掛高170 米，兩站距離28.10 公里，使用U6GHz 傳輸頻點(diǎn)。通過⑤式可以算出一組表2的數(shù)據(jù)。

根據(jù)表2 的數(shù)據(jù)描繪一條曲線見圖2。從圖2可見，距離C站約3 公里處的建筑物限高最低，類似下凹的曲線，這種兩個城市之間的路由經(jīng)過的地形大部分都是有建筑物的，即使現(xiàn)在沒有，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸增多的。所以這種路由的限高對城市建筑的發(fā)展影響相對較大的，特別是對C站所處的城市。

2 確定微波傳輸通道保護(hù)寬度

微波電波傳輸過程中，主要的能量集中在第一菲涅爾區(qū)中，只要第一菲涅爾區(qū)中沒有障礙物，可以認(rèn)為電波處于自由空間傳播。因此，在選擇微波傳輸通道的保護(hù)寬度時，就以第一菲涅爾區(qū)的直徑為保護(hù)寬度。根據(jù)④式，距離發(fā)端站不同的距離，第一菲涅爾半徑F1的數(shù)值不同，最大值是在兩站的中間位置，為了便于計(jì)算和保護(hù)，可以將中間位置的第一菲涅爾直徑作為保護(hù)寬度。A站和B站之間6.4公里處的第一菲涅爾半徑為9.5 米,則整個傳輸通道保護(hù)寬度為19 米；C 站和D站之間14公里處的第一菲涅爾半徑為17.7 米，則整個傳輸通道保護(hù)寬度為35.4米。

3 在落實(shí)通道保護(hù)時還要注意的問題

3.1 微波站站址和微波傳輸通道數(shù)據(jù)的精度

在把計(jì)算出來的微波傳輸通道限高和寬度保護(hù)數(shù)據(jù)落實(shí)到城市規(guī)劃保護(hù)時，有兩個數(shù)據(jù)的精確度需要注意，就是微波站的坐標(biāo)和天線掛高?，F(xiàn)在城市建筑中，建筑高度和坐標(biāo)定位的精度都是在1 米以下。而一般在做設(shè)計(jì)時，微波站的站址坐標(biāo)和天線的掛高往往都是通過1:50000 的地圖讀出或者使用GPS 儀器測出的，精度一般有5～10 米的誤差，這樣會導(dǎo)致微波傳輸通道計(jì)算與實(shí)際不符，耽誤了通道保護(hù)，影響微波正常傳輸。為解決這個問題，可以聘請微波傳輸通道經(jīng)過地區(qū)的城市規(guī)劃部門的測量單位或者隊(duì)伍，對微波站的站址坐標(biāo)，以及天線的饋源處的海拔高度進(jìn)行精確測量，這個測量可以達(dá)到厘米級。不同地區(qū)的規(guī)劃部門需要的站址坐標(biāo)系都不盡相同，有北京坐標(biāo)系、西安坐標(biāo)系或者本地坐標(biāo)系的，測量的單位可以按照當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門的要求給出站址坐標(biāo)，海拔高度一般都采用黃海高程。在精確的海拔高度基礎(chǔ)上，計(jì)算微波傳輸通道的限高和寬度數(shù)據(jù)就可以應(yīng)用于實(shí)際保護(hù)了。

3.2 微波通道保護(hù)法理依據(jù)。

目前微波通道保護(hù)法理依據(jù)有兩個，一個是國務(wù)院于2000頒布的295 號令，即廣播電視設(shè)施保護(hù)條例，在其中的第十九條“確需在已有廣播電視信號空中專用傳輸通路內(nèi)興建建設(shè)工程的,城市規(guī)劃行政主管部門在審批前,應(yīng)當(dāng)征得有關(guān)廣播電視行政管理部門同意。因建設(shè)工程阻擋空中專用傳輸通路,需要建立廣播電視空中信號中繼站的,建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)承擔(dān)所需費(fèi)用并給予相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。”；二是最高人民法院關(guān)于審理破壞廣播電視設(shè)施等刑事案件具體應(yīng)用法律若干問題的解釋（法釋〔2011〕13號）。根據(jù)以上兩個依據(jù)，現(xiàn)有的微波傳輸通道可以進(jìn)行城市規(guī)劃保護(hù)。如要新建微波電路，則在立項(xiàng)、設(shè)計(jì)時要把微波傳輸通道保護(hù)的可行性也要一并考慮，甚至可以征求城市規(guī)劃部門的意見。

結(jié)束語

目前廣播電視微波電路雖然已經(jīng)不是唯一、主要的信號源傳輸途徑，但對于高山發(fā)射臺、無線廣播電視數(shù)字覆蓋網(wǎng)，微波電路還是重要的信號源傳輸途徑，而且在構(gòu)建微波、光纖、衛(wèi)星“三位一體”的國家廣電基礎(chǔ)骨干傳輸網(wǎng)，繁榮公益性廣播電視事業(yè)，微波電路也是重要一環(huán)。因此保護(hù)好廣播電視微波電路這一優(yōu)質(zhì)資源，繼續(xù)發(fā)揮其作用，是非常重要和必要的。