貴州廣播電視臺 黃 海

貴州廣播電視臺小關(guān)發(fā)射臺調(diào)頻多工和天饋系統(tǒng)的更新改造，實(shí)現(xiàn)小關(guān)發(fā)射臺“三滿播出”，實(shí)現(xiàn)我臺現(xiàn)有七個頻率覆蓋貴陽市的效果基本一致，提升覆蓋區(qū)域信號場強(qiáng)，擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，提高安全播出保障水平和收聽質(zhì)量，為我臺調(diào)頻廣播的事業(yè)發(fā)展提供了有力保障。

1 項(xiàng)目背景及問題

貴州廣播電視臺小關(guān)發(fā)射臺始建于2000年，該臺站位于貴陽市云巖區(qū)鹿沖關(guān)森林公園貓沖山山頭，占地600余㎡，海拔1386m，塔高85m，機(jī)房面積200余㎡，在地理位置上是設(shè)置廣播電視無線發(fā)射臺站對貴陽市主城區(qū)實(shí)現(xiàn)無線覆蓋的理想站址。開始幾年，天饋系統(tǒng)均采用一頻率一付天饋方式發(fā)射播出。為解決多頻率多付天線在一個鐵塔上易產(chǎn)生互調(diào)交調(diào)等干擾，在2009年我臺進(jìn)行了多工及天饋系統(tǒng)（以下稱系統(tǒng)）建設(shè)，系統(tǒng)由一個6+1調(diào)頻多工器、雙饋電纜和一付6層4面天線組成，整個系統(tǒng)設(shè)計承載功率50KW，項(xiàng)目建成后達(dá)到了預(yù)期，為我臺的廣播事業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

這套系統(tǒng)使用已有十年，加上我臺事業(yè)發(fā)展，目前主要存在如下兩個突出問題：一是現(xiàn)有的多工器最大承載功率為50KW，而當(dāng)前小關(guān)發(fā)射臺在播七個頻率的發(fā)射機(jī)經(jīng)過這些年的更新?lián)Q代機(jī)均替換為10KW，總發(fā)射功率可達(dá)70KW，由于系統(tǒng)承載功率的限制，導(dǎo)致各頻率發(fā)射機(jī)均不能滿功率播出，使得臺站設(shè)備整體性能未能得到充分發(fā)揮，影響城市規(guī)模擴(kuò)大后跟進(jìn)覆蓋的需要。二是天饋線懸掛在塔上使用了十余年，老化現(xiàn)象嚴(yán)重，雖然每年都進(jìn)行維護(hù)檢修還是出現(xiàn)多次天線進(jìn)水反射增大和接頭松動燒饋線頭的現(xiàn)象，存在安全播出隱患。

雖然近幾年數(shù)字化移動傳播技術(shù)突飛猛進(jìn)，但是調(diào)頻廣播作為黨的喉舌，仍然有著應(yīng)急信息傳達(dá)和戰(zhàn)略信息儲備的重要意義，所以系統(tǒng)改造是有必要的。通過此次多工系統(tǒng)的改造建設(shè)7+1多工系統(tǒng)滿足小關(guān)發(fā)射臺7套頻率滿功率播出的需要，保障調(diào)頻廣播在貴陽市區(qū)的良好的覆蓋效果。

2 系統(tǒng)建設(shè)總體要求

2.1 建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)一套新系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)我臺現(xiàn)有七個頻率覆蓋貴陽市的效果基本一致，提升覆蓋區(qū)域信號場強(qiáng)，擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，提高安全播出保障水平和收聽質(zhì)量。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計要求

（1）系統(tǒng)設(shè)計承載功率達(dá)70KW以上。

（2）采用7個橋式雙工器單元，預(yù)留寬帶口，滿足七臺10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)滿功率播出，通過一臺10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)為備機(jī)，同軸倒換開關(guān)實(shí)現(xiàn)主備發(fā)射機(jī)切換，實(shí)現(xiàn)7+1的發(fā)射系統(tǒng)。

（3）采用一付6層4面雙偶極子調(diào)頻天線，實(shí)現(xiàn)雙主饋雙天線陣列，天饋系統(tǒng)分上、下兩部分，可分列運(yùn)行、互為備份，通過開關(guān)板實(shí)現(xiàn)上、下和上加下三種模式的快速切換運(yùn)行。

3 技術(shù)方案

3.1 多工系統(tǒng)

（1）建設(shè)要求

調(diào)頻7+1多工器采用全橋（七個橋式單元，寬帶口預(yù)留）結(jié)構(gòu)形式，技術(shù)方案根據(jù)現(xiàn)有的頻率和功率進(jìn)行設(shè)計，總輸出功率不小于70KW，多工器合成的所有調(diào)頻發(fā)射機(jī)滿功率播出。

（2）技術(shù)指標(biāo)

調(diào)頻7+1多工器參數(shù)指標(biāo)符合國家相關(guān)要求，技術(shù)指標(biāo)如下：

頻率范圍/MHz：87～108。

特性阻抗/Ω：50。

電壓駐波比/VSWR：<1.1。

隔離度/dB：>40。

3dB帶寬/kHz：頻率間隔≥2MHz>600；頻率間隔≥1MHz>300。

最小頻率間隔/MHz：1。

插入損耗/dB：頻率間隔≥1.2MHz<0.2；頻率間隔≤1.2MHz，≥0.5MHZ<0.3。

冷卻方式：自然冷卻。

溫度漂移KHz/℃：＜2。

溫升℃（相對于環(huán)境溫度）：≤15，合成器在表面溫度70℃內(nèi)正常工作。

防雷接地：多工器防雷即防雷接地接入發(fā)射臺地網(wǎng)中，符合相關(guān)要求。

CDR：支持CDR數(shù)模同播。

假負(fù)載最大承載功率：10KW。

同軸切換開關(guān)：頻率范圍/MHz：87～108；通過功率/KW：10；VSWR：1.04～1.08；泄露耦合量/dB：-63～-66；切換時間/S：≤3；控制方式：電動、手動均可；多工器與同軸開關(guān)采用一體化設(shè)計，提供固定面板和支架。

六端口開關(guān)板：頻率范圍/MHz：87～108；電壓駐波比：≤1.1；插入損耗：≤0.15dB；輸出幅度差：≤0.1dB；輸出相位差：≤1°；端口數(shù)量：六端口；功率指示表和駐波比檢測：顯示當(dāng)前發(fā)射、反射功率，安裝監(jiān)控軟件在發(fā)射臺的環(huán)境監(jiān)控軟件上，天線駐波比自動檢測，安裝監(jiān)控軟件在發(fā)射臺的環(huán)境監(jiān)控軟件上，聲光報警；開關(guān)板輸出信號通過兩條主饋線分別接入上、下半副天線，可同時工作，也可通過改變開關(guān)板的U-Link連接實(shí)現(xiàn)用上半副或下半副獨(dú)立工作，開關(guān)板的U-LINK采用一體化設(shè)計，插拔時有機(jī)械助力裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)快速插拔。

（3）系統(tǒng)特點(diǎn)

①調(diào)頻七工器

調(diào)頻七工器為全橋式式結(jié)構(gòu)，包含7個橋式雙工器單元，寬帶口預(yù)留，可直接擴(kuò)展為八工器，頻率在87至108MHz范圍內(nèi)全頻段可調(diào)并且所有頻點(diǎn)均支持CDR標(biāo)準(zhǔn)，多工系統(tǒng)原理圖見圖1。

圖1 多工系統(tǒng)原理圖

②天線開關(guān)板

天線開關(guān)板為直分式結(jié)構(gòu)，多工器輸出信號通過兩條主饋管分別接入上、下兩層天線，可同時工作，也可通過改變開關(guān)板的U-link連接實(shí)現(xiàn)上三層或下三層天線的獨(dú)立工作；開關(guān)板的U-LINK采用一體化設(shè)計，插拔時有機(jī)械助力裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)快速插拔；含功率輸入輸出功率顯示和駐波比報警單元，天線開關(guān)板的原理圖和外觀見圖2。

圖2 天線開關(guān)板原理圖和外觀

3.2 天線系統(tǒng)

（1）技術(shù)指標(biāo)

6層4面天線系統(tǒng)指標(biāo)符合國家相關(guān)要求，不低于以下指標(biāo)：

天線頻段：87-108MHz，功率容量120kW；

天線均采用封閉式同軸饋電方式，單片天線采用雙輸入饋電方式。即雙饋雙偶極子，每個振子輸入接口為IF45，分饋線接頭采用高密封性的EIA 7/8標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接，承載功率≥6KW；

天線功分器系統(tǒng)每路采用1分2再1分12的結(jié)構(gòu)形式，1分2功分器的功率容量為60KW，輸入接口采用6+1/8。1分12的功率容量為30KW，輸入接口為4+1/2；

饋電系統(tǒng)：在機(jī)房內(nèi)采用由50Ω/2：50Ω變阻器和能對單饋或雙饋進(jìn)行任意轉(zhuǎn)換的面板上的Μ-Link組成的開關(guān)板。不得采用簡單的50Ω/2：50Ω變阻器構(gòu)成雙饋的饋電系統(tǒng)；

天線增益：≥ 9.0 dBd；

駐波比：系統(tǒng)指標(biāo)≤1.15；

天饋線阻抗：50Ω；

天線系統(tǒng)垂直面主波束下傾0.8～1.2°（電氣下傾），第一零點(diǎn)填充＞10%；

天線安裝時須對兩根主饋電纜進(jìn)行電長度等長處理(誤差＜5cm)。駐波比測試應(yīng)使用網(wǎng)絡(luò)分析儀等數(shù)字儀器。天線生產(chǎn)廠商須提供天線饋電系統(tǒng)圖、系統(tǒng)的水平面場型圖及垂直面場型圖（計算機(jī)理論計算結(jié)果），提供帶實(shí)際地圖參數(shù)的場型覆蓋預(yù)測圖。

（2）天線機(jī)械性能

天線材料：雙偶極板天線振子采用304不銹鋼外管，黃銅內(nèi)導(dǎo)體。反射板為304不銹鋼材質(zhì)，可承受安裝工人踩踏。所有螺栓及振子保護(hù)罩抱箍均為不銹鋼；

功分器材料：選用紫銅管，法蘭為銅鍍鎳；

天線尺寸：雙偶極板天線應(yīng)采用專門設(shè)計的天線；

防水性能：要求將干燥空氣充入整個饋電系統(tǒng)內(nèi)，直至天線振子輸入端口；

環(huán)境溫度：-40℃～+60℃；

最小承受風(fēng)速：十二級；

安裝構(gòu)件及電纜卡箍采用熱涮鋅防腐。

（3）天線系統(tǒng)方向性圖預(yù)測

根據(jù)雙偶極子調(diào)頻廣播發(fā)射天線的參數(shù)特性，推算處天線系統(tǒng)建成后的方向性圖，見圖3，圖4和圖5。

圖3 立體方向性圖

圖4 水平面方向性圖

圖5 垂直面方向性圖

3.3 主饋線

主饋線采用進(jìn)口4寸大功率饋線，接頭采用進(jìn)口4寸大功率饋線電纜頭，雙饋輸出的接口采用6+1/8接口。主饋線指標(biāo)要求如下：

單根87-108MHz功率容量≥40kW；

饋管尺寸為4寸；

主饋線為雙主饋；

駐波比應(yīng)滿足：87～108MHz：≤1.10；

防雷接地：配置接地件，防雷接地符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4 系統(tǒng)功能

新建設(shè)的小關(guān)發(fā)射臺調(diào)頻多工及天饋系統(tǒng)，將整合小關(guān)發(fā)射臺現(xiàn)有天饋系統(tǒng)，通過一套多工器和一副天線，實(shí)現(xiàn)對外發(fā)射覆蓋，消除干擾存在的風(fēng)險，提高安全播出保障水平。該項(xiàng)目采用一套調(diào)頻全橋式7+1調(diào)頻多功器實(shí)現(xiàn)了所有7個廣播頻率的功率合成，配置1臺備用發(fā)射機(jī)在線熱備；采用雙主饋雙天線陣列，天饋系統(tǒng)包括上、下兩部分，可分列運(yùn)行、互為備份，通過開關(guān)板能夠?qū)崿F(xiàn)上、下和上加下三種模式的快速切換，具有高安全性。所有頻率共用一副6層4面的雙偶極子垂直極化天線陣列，使鐵塔承載負(fù)荷均衡，既消除了鐵塔受力不均和負(fù)荷過重的安全隱患，又提高了發(fā)射增益，使得覆蓋區(qū)域內(nèi)場型更加均勻，也必將會改善收聽效果。

結(jié)束語：本項(xiàng)目為對原系統(tǒng)的升級改造，技術(shù)成熟、可靠，機(jī)房面積及鐵塔空間也滿足項(xiàng)目建設(shè)的要求。該項(xiàng)目新系統(tǒng)投入使用后，對貴州廣播電視臺調(diào)頻廣播覆蓋技術(shù)系統(tǒng)有重大意義：（1）消除小關(guān)發(fā)射臺因設(shè)備老舊引起的安全播出隱患，實(shí)現(xiàn)“三滿播出”，提高安全播出保障能力；（2）本次改造是西南地區(qū)功率最大，功能最全，監(jiān)控手段最完善的7工器，改善貴陽市區(qū)收聽效果，擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，提高安全播出保障水平和覆蓋效果。（3）在“十四五”貴州廣播電視臺的“發(fā)射中心”項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)的期間中，增加遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)射機(jī)需求充分發(fā)揮小關(guān)發(fā)射臺的重要作用，消除安全播出隱患，為“5G廣播”實(shí)施解決后顧之憂。