调频覆盖

调频覆盖（精选7篇）

调频覆盖 篇1

近年来,中央及各省都加大了无线广播和电视的投入,调频广播发展相当迅速。电台之间的激烈竞争,导致对调频网络覆盖的严格要求。为增加服务区内的接收场强,扩大覆盖区域,通常采取增大发射机的功率的办法。但是,增大发射机功率不但一次性投入增加,而且长期的电力损耗和设备维护将使电台难以负担。本文以优化传输细节作为研究方向,将终端接收效果作为主要考量,通过大量的工程实践,给出了提高调频广播覆盖效果的一些有用结论。

1 基本理论

1.1 服务场强

服务区内接收点的场强计算公式为[1]:

式中d为距发射台的距离(m),P为发射机功率(w),HT、HR分别为发射天线和接收天线的高度(m),G为发射天线增益(倍),λ为波长(m)。

1.2 3dB法则

天线发射系统的电磁波能量是由发射机的发射能量和天线的增益相互叠加产生的。

发射能量的计算公式为:

式中G增(dbi)为发射机发射功率,G增(dbi)发射天线增益。

1.3 天线的极化特性

天线的极化特性是指天线辐射电磁波时,电场矢量的方向与电波传播方向的相对关系。极化主要分为圆极化、线极化,线极化又分为水平极化和垂直极化[2,3]。

由于电波的极化特性,决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流,极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减,而垂直极化方式则不易产生极化电流,从而可避免能量的大幅衰减,保证信号的有效传播。对于圆极化天线而言,相对于水平或垂直单一极化方式,只是覆盖范围会有所降低。

1.4 分析结果

综上所述,在发射功率保持一定的情况下,通过调整天线挂高,减少天馈系统插入损耗,选择合适的极化方式等都能在一定程度上提高服务场强,增强服务区内的调频无线覆盖效果。

2 实验与测试

为更好地研究在不同传输条件下调频节目的无线覆盖效果,岳阳电视转播台组织专业技术人员对岳阳电视转播台金鹗山基站(海拔97m)和达摩岭基站(海拔778m)的调频节目进行了大范围的收测,用测试设备测出各频率的场强值,并记录收听效果。

表1、表2为不同发射条件下测试数据比较。水平极化改用垂直极化方式或圆极化方式发射,通过同条件同地点进行的收测数据和收听效果进行统计和对比,场强得到了3～6dB的提升,收听效果有明显改善;在地势相对平缓的丘陵平原地区,同铁塔的情况下,发射天线挂高位置高比挂高位置低的覆盖效果要好;通过优化调整天馈系统的配置安装,一般情况下整个系统能够减少衰减2～3dB以上。

3 结论

调频广播发射系统采用垂直极化或圆极化发射要优于水平极化方式。通过对天馈系统的优化设计安装,能够最大限度地提升覆盖质量。

在广播电视的实际应用中,应以理论为依据,以实践经验为准绳,以实际覆盖效果为最终目标,不断创新技术思路。这是实践科学发展观,建立环境友好,资源节约的两型社会对我们广播电视工作者的新要求。

参考文献

[1]方德葵,倪世兰,钱岳林.电视与调频发送技术[M].北京:中国广播电视出版社,2005.

[2]左智成,李兴华.电波与天线[M].安徽:合肥工业大学出版社,2006.

[3]调频广播覆盖网技术规定GY/T196-2003.

调频广播覆盖工程技术研究 篇2

1 影响调频接收效果的几种因素

1.1 客观因素

1.1.1 地形、地貌

调频电波在传输过程中如果遇到阻挡物, 则会导致信号衰减, 所以在山区进行覆盖时, 大山、沟壑都是影响调频电波进行传输的重要因素, 同时这种影响也会随着地形、地貌的复杂化而不断的增强。不仅大山和沟壑对其有影响, 就是在发射台附件的路段, 如果处于低洼的情况, 前面再有小山丘和高楼阻挡时, 对传播信号也会有较大的影响, 同时在信号传输过程中由于衰减的较为严重所以信号无法反射回来, 所以该路段对于场强的接受较弱, 很难实现较好的接收效果。

1.1.2 电磁环境

随着城市进程的快速发展, 城市的规模不断的增大, 在一些中心城市中的各广播电台所使用的频率呈非常密集的状态, 这样各频率之间的干扰情况较为严重, 同时由于无线电通讯、汽车、工业电磁污染等交织形成交调和互调的干扰源, 这种情况下电磁环境较为复杂, 即使加大场强, 也很难接收到高质量的调频无线广播。所以即使在市区高楼密集、工业、电气设备、汽车等干扰源较为复杂的区域内设置比普通场强高十多个分贝的信号场强, 在其接收到的广播中也会有断断续续的干声存在。但如果处于农村和乡镇等地方, 由于电磁环境较为纯净, 所以就是较小的场强, 也能接收到高质量的调频广播。

1.1.3 高大建筑、森林、高山

由于调频波段受高大建筑、森林、高山等阻挡时, 会直接影响到信号的传输效果, 在接时收质量也会有所下降。因此即使是二个发射点距离较近, 但如果有山和高大建筑阻隔, 那么其覆盖的区域内一样也无法收到理想的调频广播效果。

1.2 主观因素

在我国现在所收听到的调频广播中, 许多时候会听到“沙沙”的声音, 造成此种现象的主要原因是由于现在城市的发展过程中所建造的高层建筑越来越多所造成的, 这主要是由于电波在传输的过程中, 在其走过天线的路程及到达接收点的相位都是有所差异的, 这时高层建筑越来越高、越来越多则导致了电波的多径传播。这主要是由于为了达到调频广播的有效覆盖面积不断增加, 所以对发射天线增益, 但在实际使用时, 并不是发射天线增益越高越好, 因为在发射天线增益不断增加的同时, 天线层数也会随之增多, 这时就会导致水平波过于集中, 形成许多的“零点”, 所以在移动接收时则会造成“沙沙”的噪音。目前我国的调频发射天线多数采用水平极化的方式, 这种方式尽管增强了抗干扰能力, 覆盖面积也有所增加, 但对于处于移动接收和不断建设的城市中心区来说还是具有许多不利因素的。

2 广播发射天线技术

2.1 天线极化方向

指调频广播辐射波在空中的电场方向, 常用的有垂直极化 (电场垂直于地面) 和水平极化 (电场平行于地面) 两种。由于极化方向与接收天线振子一致时接收效果最好, 按普通接收机以拉杆 (单鞭状) 天线为主的实际情况, 一般调频广播都选全向辐射效率高的垂直极化天线。但在频率紧张, 空中信号干扰严重的大城市, 也可选择水平极化天线, 回避干扰、优化辐射效率。

2.2 方向图

指天线辐射功率的空间分布规律, 是调频广播在实际条件下形成有效覆盖的关键指标, 应按工作要求, 选定方向图匹配的发射天线。

2.3 组合天线的高增益

实际工作中, 偶极子组合天线的增益与偶极子间距成正相关性, 灵活配置多层偶极子的天线, 可在高增益下实现方向图的按需调整。其中, 垂直极化天线特点是简单, 全向辐射效果明显, 但安装空间大, 不易进行定向反射。而水平极化天线有方向性, 定向效果好, 安装空间小, 易使用反射器的优点。

2.4 功率容量的选择

由天线振子材料、间距决定, 要使发射功率与天线功率容量相匹配。3馈线指标及其重要性调频广播频率高, 具有直线视距传输特性。以地球半径尺=6370km的理想球体来计算对端天线挂高均为100 m的微波地面中继距离, 即视距约为50 km, 因调频广播传输视距远小于1k W调频发射机有效覆盖半径, 所以实际调频广播的有效覆盖半径主要由夭线挂高决定, 也就是说相关的馈线长度指标至关重要, 其中低损耗馈线是提高有效覆盖的很好选择。

3 总结与思考

第一, 要提高频率规划预测的准确性, 不仅要根据国际电联的预测软件, 更重要的是采用精确的地理信息数据和人口分布数据作为规划的基础, 前者造成的误差是在可预知的范围内, 后者造成的误差是无法预测的, 因此, 要采用国家测绘局地理信息数据和人口分布信息数据作为规划的依据。这是目前我国最精确的地理信息数据和人口分布数据;

第二, 将调频同步广播技术应用于调频覆盖网工程, 这不仅可以降低同频保护率, 同时也可以采用技术手段解决同频相干区的干扰问题;

第三, 适当调整相邻发射台的载波频率间隔, 既不能太大, 也不能太小, 间隔太大, 频率利用将降低, 间隔太小, 保护率将提高, 覆盖重叠区的干扰将加大;

第四, 尽量减少发射台同一广播的重叠覆盖区;

第五, 如果可能, 尽可能采用调频同步广播来实现同一广播节目的覆盖。

摘要：目前我国的广播形式都是通过调频方式来对声音信号进行传输的。本文重点分析了影响调频接收效果的几种因素, 并进一步对广播发射技术及该项技术的发展趋势进行了具体的阐述。

关键词：调频覆盖,技术,研究

参考文献

[1]姜文波.调频广播覆盖工程技术研究[J].广播与电视技术, 2006 (12) .

[2]冯学精.浅谈调频同步广播[J].山西电子技术, 2011 (01) .

广西乡镇调频广播覆盖网建设 篇3

广播电视村村通工程是国家为解决广播电视信号覆盖“盲区”的农民收听收看广播电视难问题而组织实施的一项民心工程。广西区 (省) 自启动村村通广播电视工程至今, 丰富农民群众的业务文化生活, 提高农村无线覆盖有效范围和质量。由于广西区 (省) 山区面积广大、人口分布散, 发射台站数量有限, 使得中央、省、市 (县) 部分广播电视节目在农村乡镇无法进村入户。

为进一步解决全区农村过半乡镇收不到或收不好广播节目信号, 当地市 (县) 广播节目无法在乡镇形成有效覆盖的问题, 实现城乡公共服务均等化, 2013年自治区人民政府将村村通广播电视乡镇无线覆盖工程列入政府十大为民办实事工程之一的文化惠民工程, 自治区广电局决定采用小功率、多布点的方式在全区建设105个无线广播电视发射基站, 重点解决一批乡镇广播电视无线覆盖效果不好的问题。

1乡镇调频广播覆盖建设主要研究内容

1.乡镇调频广播覆盖建设结合节能减排技术, 研究乡镇调频发射台建设模式。

2.采用远程监控技术和自动控制技术研发多频率调频发射机主备机工作模式。

3.按照无人值守的要求研究有效的发射台建设模式、运维模式, 制定台站设备配置标准、设备工作模式、远程监控模式。

2总体设计

2.1系统组成

乡镇调频广播覆盖建设采用小功率、多布点的方式, 在广西区 (省) 32个县新建105个乡镇调频发射台站。乡镇调频广播覆盖网系统组成如图1所示, 主要由信号共源系统、乡镇调频发射台和远程监控系统三大部分组成。共源信号系统位于县城网络机房内, 统一调制9路调频信号, 经混合并转换为光信号, 通过农村有线电视网络传到全县域各乡镇发射台;乡镇调频发射台采用多路调频收转一体发射机进行转频发射;远程监控系统对共源信号系统和发射台设备实时远程监控管理, 实现乡镇调频发射台无人值守、远程监控、自动派发维护工单的运维模式。

2.2节能减排设计

1.利用太阳能设计

考虑在台站利用太阳能, 机房屋顶为铺设光伏组件而设计。机房朝向为南偏西11度, 屋顶斜面北高南低, 为充分利用太阳能而设计。

2.利用热压原理实现自然散热

天线桅杆利用空气热压原理设计为底部进气、内部中空以及顶部排气的方式, 与机房排气孔连接, 有效地对乡镇调频发射机房进行自然散热。当机房内外的平均气温不一致时, 室外新鲜的冷空气从机房底部被吸入, 室内的热空气从铁塔上端排出, 形成“烟囱效应”;利用热压通风实现调频发射机房全自然通风, 最大限度地利用自然风对机房进行降温, 以达到节能减排目的。

3.设备自然风冷散热

多路调频收转一体发射机的机箱背板采用挤压铝型材散热器, 对发射机进行全自然风冷散热, 即可有效保障散热效果, 又能降低发射机能耗。

3技术方案与实现方式

3.1共源信号系统

如果采用发射台分散调制的方式, 每个乡镇调频发射台都配备对应调制器, 会增加调制器的数量。本项目新建的乡镇调频发射台采用共源方式, 统一调制9路调频信号传到全县域各乡镇发射台。如图2所示, 调制器安装在县级网络机房, 它将不同信号源调制成多路高频信号, 经混合器混合为一路宽带射频信号;光发射机将宽带射频信号转换成光纤信号, 通过农村有线电视网络传输至乡镇调频发射台。广西区 (省) 乡镇调频广播覆盖网采用共源信号传输与新增频率相结合的方式, 不仅提高频率利用率, 还大大减少了调制设备的使用数量。

3.2乡镇发射台站系统

乡镇调频发射台的光收机接收共源信号系统传来的光纤信号, 经放大、整形, 生成一路宽带射频信号, 输入自主研发的多路30W调频收转一体发射机。一台发射机包含3个独立发射通道, 采用解调再调制的方式, 可同时将3个调频频率转换为另外任意3个频率进行发射, 每个频率发射功率30W。一个发射台共播出9个频率的调频广播, 均配置1+1主备发射机。发射机包含调频接收解调、调制、功放、检测与控制、本地及远程客户端软件系统, 采用32位ARM CPU的嵌入式监控系统, 将ARM控制器集成在功放模块中, 实现整机输出功率, 反射功率、电流、电压及温度的监测, 并对整机的工作状态进行监控。发射机各个节点设置了检测电路, 可及时准确地判定故障部位。监控数据通过网络传给区中心监控平台, 实现广西区 (省) 乡镇调频广播覆盖网的远程监控。图3为多路调频发射1+1主备系统框图。

自主研发多路调频发射机主备切换器对发射机进行切换控制, 一台切换器提供6路信号输入, 分别接收多频率调频主备机的射频信号, 实现故障自动切换控制, 输出3路射频信号经三工器送至调频天线进行发射。切换器集多路切换于一体, 基于Cortex-M3内核的多路自动控制设计, 通过以太网接口、RS485接口判断各发射机工作状态, 再经FM接收芯片空中接收确认, 辅助交流电输入功率检测, 最终判断是否进行主、备机切换。

3.3远程监控系统

乡镇调频广播覆盖网远程监控系统采用无人留守, 远程监控的运维方式, 纳入广西整省 (区) 广播电视无线发射台站运行支撑管理系统, 实现共源信号系统、发射机系统、环境安防系统和电力系统的监控。

1.信号源监控

如图1所示, 同一个县域内的各乡镇台站发射采用共源方式, 此共源的信号源调制部分位于县级网络机房。调频激励器通过自带的远程监控接口连接至交换机, 将激励器自身运行参数和状态实时数据回传到省中心监控平台, 以实现县级机房信号源监控, 确保信号源的正常工作。

2.乡镇调频发射台监控

如图4所示, 台站端监控包括两个子系统:发射机监控系统和环境安防监控系统。发射机系统中每部发射机单独具有网口通信, 监控内容包括:设备工作状态、参数配置和接口工作状态等;报警内容包括:数据异常、故障等。台内实现自动1+1切换, 并可以远程切换。

环境安防监控系统通过在机房内安装摄像头、传感器等终端设备, 利用环境采集控制器采集发射机房环境实时监控数据, 传输到省中心监控平台, 实现对环境 (温湿度、浸水、烟雾等) 、环境视频的实时远程监控。

台站各子系统通过TCP/IP协议交换机组网, 与外部通信可以选择SDH光纤专网、ADSL和无线3G等任意一种。

3.总中心监控平台

采用一级管理模式, 由省中心监控平台对台站直接监控和发布维护工单, 各地分中心以接收维护工单形式进行维护。分中心接收维护工单的方式可以从办公室电脑上登录设备运行维护系统获取和手机短信获取。

监控系统采用B/S和C/S混合模式的系统结构, 既可通过监控电脑客户端对台站进行监控, 又可通过网页浏览器对运行状态进行查看。登录人员具有不同级别的操作和查看权限。

4实施与应用

广西区 (省) 乡镇调频广播覆盖网建设的实施, 确定了乡镇调频广播覆盖网建设的技术要求、机房设备配置标准、远程监控接口标准、乡镇调频覆盖网远程监控体系, 制定了《全区村村通广播电视乡镇无线覆盖工程技术手册》。截至2013年年底, 广西区 (省) 乡镇调频广播覆盖网105个乡镇调频发射台站已建成开播, 实现了所有乡镇调频发射台整体远程监控管理、信息储存交换、台站的无人值守管理以及市县自办节目的进村入户, 扩大了广播的有效覆盖。

5结束语

广西区 (省) 乡镇调频广播覆盖网建设重点解决一批乡镇广播电视无线覆盖效果不好的问题, 不仅顺利完成2013年自治区人民政府十大为民办实事工程之一的文化惠民工程, 有效提高了广西调频广播覆盖率, 而且通过研究有效的发射台建设模式、运维模式, 使广西乡镇调频广播网建设、运维更加科学有效。

参考文献

[1]广播电视村村通工程[OL].http://epaper.gmw.cn/gmrb/html/2011-10/24/nw.D110000gmrb_20111024_4-02.htm, 2011-10-24.

调频广播扩大覆盖技术解决方案 篇4

调频广播是一种与调幅广播相对的传播方式, 它于20世纪40年代出现, 并在50年代获得较快的发展, 目前已在我国获得了广泛的应用。与调幅广播不同的是, 调幅广播采用的调制方式是发射幅度随声音的变化而变化, 而调频广播的发射幅度则一直保持不变。目前, 我国的调频广播采用了87~108 MHz的频率, 并且应用的传播方式为直线波, 两者的相结合使得我国的调频广播具有容纳频道多、传播距离远的优点。但是需要指明的是调频广播在传输信息时容易受到各种因素的影响, 所以必须提出相应的改善措施。在正文中, 笔者着重介绍影响调频广播接收效果的不同因素, 并针对不同的情况和因素, 提出相应的解决方案和改善措施, 从而提高调频广播的扩大范围, 并进一步提高调频广播扩大技术的发展。

1 影响调频效果的因素

影响调频广播接收效果的因素可分为客观因素和主观因素两大类, 其中, 客观因素又包括地形地貌、电磁环境以及高大建筑、森林和高山等因素, 而主观因素则包括多径传播、曲线稳定、信号较远以及功率不全等因素[1]。对这些影响因素及其相应的影响机理进行分析, 能够为提高调频广播的覆盖范围, 改善调频广播的接收效果提供有效指导。

1.1 客观因素

地形地貌的影响。调频电波在传输的过程中信号会不断减弱, 如果传输路径中有较多的障碍物, 则这种衰减效果会更加明显, 所以调频广播的接收效果会受到地形地貌的影响。也就是说, 如果其传播的区域和范围内地形比较复杂, 比如大山和沟壑纵横, 或者高楼林立, 那么电波的传输则会受到较大的阻碍, 信号的衰减则会相当明显, 从而进一步影响调频广播的接收效果。电磁环境的影响。随着城市化进程地不断加快, 城市的电磁环境表现的越来越复杂, 从各个发射源发射出来的电波, 会对调频电波产生不同的干扰, 使得调频电波所搭载的信号比较杂乱, 从而进一步减弱调频广播的接收效果[2]。而造成城市电磁环境复杂的原因则多种多样, 首先表现为广播电台所用的电磁频率比较密集, 其次是由于工业、汽车和无线电通讯形成的干扰源。为了进一步分析电磁环境对调频广播接收效果的干扰, 可以将电磁环境复杂的城市和电磁环境简单的乡村做一个简单的对比, 在乡村中, 即使是发射比较普通的信号, 但由于没有复杂电磁的干扰, 接收效果也比较好;而在城市中, 正是由于复杂多样的电磁的干扰, 即使是发射场强10倍的电波, 接收时也会发现信号受到了不同的干扰。

高大建筑、森林和高山的影响。如果发射点和接收点之间畅通无阻, 那么即使两者相聚较远, 传播质量和接收效果也不会受到较大的影响;但如果发射点和接收点之间有较多障碍物, 那么即使两者的距离很近, 传播也会受到较大的阻碍, 信号则会有较大的衰减, 那么传播质量和接收效果也会受到较大的影响。而这里多涉及到的高大建筑、森立和高山对调频广播接收效果的影响则是指这种影响, 所以在考虑提高传播质量, 改善接收效果的方案时, 不仅要考虑覆盖面积的大小, 同时也要将覆盖区域的地形地貌以及障碍物多少考虑在内。

1.2 主观因素

这里所提到的主观因素, 主要是指造成广播“沙沙”声的因素。众所周知, 在听广播时, 之所以会出现“沙沙”的声音, 主要是因为城市的发展越来越快, 高楼大厦也越建越高, 越来越高的建筑物会导致调频电波在传播的过程中出现多径传播的现象。其中的机理在于由于大厦越来越高, 而为了覆盖到相应的范围, 就会对天线进行增益, 而这又会导致天线层数的增多, 再加上水平极化方式的采用, 导致水平波过于集中并出现“雾点”, 正是由于“雾点”的存在, 广播中出现了“沙沙”声。

2 扩大覆盖范围的方案

针对于上文提到的对调频广播接收效果的影响因素, 提出相应的提高信号传播质量和改善接收效果的技术方案, 同时着重介绍如何选择合适的发射机功率、选取合适的发射机天线以及如何利用调频同步广播来达到我们的目的, 并结合其他情况, 提出这三个改善方案之外的改善方案。

2.1 选择发射机功率

首先, 应根据覆盖区域的实际情况来选择发射机, 需要明确的是并不是发射功率越大越好, 而是应综合考虑效益和成本两个因素来选择性价比最高的方案。在具体选择发射机功率时, 我们应该对所需覆盖区域做一个充分的调查, 明确覆盖区域的面积、地形地貌、障碍物分布以及该区域的接受场强等, 同时要保证接受场强符合国家的相应标准[3]。而且在通常情况下, 只有在电磁环境比较复杂的大城市中才需要频率很大的发射机, 而在电磁环境比较简单的地区, 我们只需要选择1 k W左右的中小功率设备即可满足要求。

2.2 选取广播发射天线

在选择广播的发射天线时, 要综合考虑天线的极化方向、天线的方向图和天线的增益三个因素。在选择极化方向时, 由于垂直化的天线辐射效率高, 所以在一般情况下, 垂直化天线即可满足我们的要求, 但在高楼林立、电磁环境复杂的城市中心地区, 则需要选择水平极化天线[4]。在选择天线的方向图时, 则应该根据不同条件下的有效覆盖情况, 选择方向图匹配的天线。在选择天线的增益时, 则应该根据共塔天线之间的干扰情况进行选择, 一般情况下三套以下的共塔天线我们会选择垂直化天线, 而三套以上的共塔天线我们则会选择水平极化天线。

2.3 利用调频同步广播

要达到在同一个覆盖区域内, 不同的信号之间不会发生干扰, 那我们需要做两个事情, 一是要保证发射点实现相同的调制信号, 所谓相同的调制信号即为相同的频率、相同的相位、相同的调制制度和充足的场强;二是要尽可能的采用小功率补点和定向覆盖来达到去覆盖的目的。接下来我们将举例说明, 比如在实际情况中, 我们可以根据地形地貌和相干面积图来降低信号之间的相互干扰, 利用差转和直放等进行定向补点等。

2.4 其他改善方案

除了上述三个改善方案外, 还可以考虑其他兼顾效益和成本的改善方案, 比如利用将天线挂高的方式来实现增大覆盖面积的目的, 也可以选择将站点安装在海拔较高的地方, 来达到提高调频广播覆盖效率的目的, 还可以利用低损耗天线使发射机和天馈线之间实现有机融合。

3 结语

自从20世纪50年代以来, 调频广播已经得到了较快的发展, 并获得了广泛的应用。虽然该种传播方式具有容纳频道多、传播距离远等特点, 但是由于调频电波在传播的过程中容易受到障碍物和其他电磁信号的干扰, 所以调频广播的接收效果会受到影响。针对这个问题, 本文提出了包括选择合适的发射机频率、选择合适的发射天线、合理利用调频同步广播技术以及其他有效的改善方案等, 为扩大调频广播的覆盖范围、提高调频电波的传播质量以及改善调频广播的接收效果等提供合理有效的解决方案和措施。

摘要：针对电波和信号在传播过程中容易受到障碍物和其他电磁信号的干扰, 使得传播质量和接收效果都有所下降的问题, 提出了既能扩大覆盖范围, 又能改善接收效果的解决方案, 以期达到扩大调频广播覆盖范围和提升调频广播的接收效果的目的。

关键词：调频广播,影响因素,扩大覆盖技术

参考文献

[1]孟松林.调频广播扩大覆盖技术解决方案[N].电子报, 2015-05-10 (12) .

[2]刘毅然.调频广播覆盖的技术实践[J].西部广播电视, 2014 (20) :179-180.

[3]裴海红, 苏伦, 李晓龙.调频广播覆盖的影响因素及优化技术分析[J].中小企业管理与科技, 2015 (7) :238.

调频覆盖 篇5

随着我国经济的飞速发展, 国民生活水平的不断提高, 公民的拥车辆也在大幅的提高, 特别是杭州地区, 在2015年已经突破200万量。在行车中收听调频广播已经成为了有车族的行车习惯之一, 通过调频广播可以了解当前的新闻和实时路况等, 然而在隧道中, 由于隧道的封闭性, 隧道内往往无法接收到外部的无线信号, 隧道成为了调频广播的一个盲区, 特别是车流量较大的隧道, 一旦发生应急事故, 可能会造成重大的损失, 因此对隧道内调频广播的覆盖需求越来越迫切, 基于隧道调频广播覆盖的研究也逐渐增多, 然而大部分的研究主要集中于工程实施方案及解决手段方面, 缺乏理论及覆盖特性上的研究, 无法提供对工程建设进行理论和数据的支持;而且隧道调频广播覆盖工程远滞后于隧道的竣工, 这就要求隧道广播调频覆盖工程必须符合隧道管理方的要求, 充分利用隧道的资源, 尽可能不改变隧道的表面和内在的结构和布局。近些年来, 全国已有很多电台尝试在已建造的隧道中铺设漏缆进行调频广播信号的覆盖, 然而工程造价比较高昂, 主办方难以承受;因此越来越多的主办方采用投入成本较低的分布式小天线覆盖方式。为此, 本文对隧道调频广播分布式小天线的方式进行了理论分析和实验结果研究, 建立了隧道调频广播传播损耗的模型, 并结合新岭隧道的实际情况, 全面介绍利用分布式小天线实现新岭隧道广播信号隧道调频覆盖的技术方案及工作原理。

1 隧道调频广播覆盖CW测试

调频信号在隧道中的覆盖情况与隧道的长度、类型等因素有关, 长度在200米以下的隧道称为短隧道, 长度在200以上的隧道称为中长隧道。调频广播的频率 (88MHz~108MHz) , 对应的波长约为2.8m~3.4m。传统的四分之一波长单偶极子天线长度尺寸约为1.5m, 如果将此类天线应用于隧道中, 为了保持其在隧道内的电波极化方式, 需要将天线垂直或水平隧道壁放置, 这样会严重影响隧道内车辆的正常通行。基于上述原因, 需要对现有技术的调频广播天线进行改良设计, 减小其几何尺寸, 实现体积和长度小型化, 成为安装方便的全向型小天线, 用小天线同步接力组成的覆盖方式, 实现隧道中调频广播的覆盖, 这就是通过分布式小天线的方式实现调频信号在中长隧道中的覆盖。

隧道调频广播覆盖目前有分布式小天线覆盖和漏缆覆盖两种方式。漏缆覆盖的方式在理论上可以实现长度超过1000m的有效覆盖, 信号强度较为均匀, 但是建设成本高;分布式天线覆盖的方式建设成本低, 性价比高, 较为经济, 但覆盖信号强度不够均匀。综合建设成本等因素, 对城市周边隧道的广播覆盖可考虑漏缆方式;对农村周边地区高速公路隧道的广播覆盖, 可考虑采用分布式小天线的方式实现各种长度隧道的广播覆盖。

为了验证分布式小天线系统的覆盖效果, 我们在隧道中进行了CW (Continuous Wave) 模拟测试, 使用连续波作为信号源, 测试其传播损耗, 用来建立隧道内调频广播覆盖传输模型。

CW测试是利用正在建设尚未通车的一条三车道的隧道中段, 在隧道壁一侧, 安装天线, 架设调频广播设备, 发射设备采用调频广播直放站和标准单偶极子调频广播发射天线作信号源, 测试数据采集系统为车载复合型广播电视无线检测系统, 主要测试仪器由美国的广播电视无线综合测试仪和英国的鞭状无源调频接收天线组成。

其中调频广播直放站是在隧道广播调频覆盖传输过程中起到对射频信号功率增强的一种调频广播宽频功放, 在链路中将调频频段所需的多个频率的调频广播射频信号进行放大, 再由发射天线将宽频放大的调频广播信号发射到隧道中去。在本次CW测试中, 选择了调频频段89MHz和107MHz的高端和低端的2个频率, 10W和30W的单频发射功率, 在隧道中每隔发射天线50m~100m的距离作为测试点向外延伸, 测量至距离发射点600m处共10个测试点。具体测试结果如图1所示。

2 隧道调频广播传输模型

根据菲涅尔区域理论, 隧道可以看成是超大尺寸的非理想波导, 电磁波在隧道传输时, 分为近区和远区两个传输区域, 电磁波在近区主要表现为多模传播, 而在远区则表现为稳定的引导传播, 此时可将隧道看成是超大尺寸的非理想波导, 仅对于频率高于其截止频率的波才能够在其中传播。一般公路隧道为双洞结构, 同向有两车道或者三车道, 二车道单洞宽度约为9m, 三车道宽度约为13m, 隧道圆弧顶部高度约为7m, 隧道截面积最小约为50m2。因此一般对于二车道高速公路而言, 其截至频率为16MHz, 而对于三车道高速公路而言, 截至频率大约在11MHz, 而调频广播覆盖的频率范围为87MHz到108MHz。对于近区和远区, 两个传播区域的转折点可以通过如下公式确认:

在传播距离小于dNP的近区, 电磁波主要由多模传播, 此时, 与波在自由空间中的传播类似, 隧道内的调频无线信号主要经直射、反射、散射, 隧道墙壁对无线电波有一点的屏蔽、吸收和散射的作用, 可以用自由空间的传播模型累计算传输损耗:

而在大于dNP的远区, 电磁波主要由主模的形式传播, 此时可以采用波导传输模型来计算。

但考虑到隧道内车流占据了隧道截面有相当大的比例, 行进中的车流和隧道壁对无线电波有屏蔽、吸收和散射的作用等, 情况比较复杂, 因此, 电波在远区的传播衰落很快, 在实际中可以忽略不计, 不以考虑。根据ITU-R的建议, 传播模型可以等价成:

其中, 场强和功率的转换关系为:

为了建立理论模型, 我们分别对调频信号发射功率在10W和30W的条件下进行了测试, 并对测试获取的数据进行算数平均, 减少快衰落对数据点的影响, 进而对数据进行分析, 滤出异常点, 获得有效的与距离相关的采样点接受电平测试数据代入公式 (3) , 分别对n和A的值进行迭代计算, 直至最终获得满足要求的n和A。

经过校正后获得的10W的传输模型可以表示成:

从图2 (a) 可以看出, 测试值与校正后模型预测值的相关系数为0.982, 标准差为2.07 d B, 标准偏差符合校正的要求, 校正后模型预测值与测试值的吻合度较高, 因此该模型符合预测的要求。

经过校正后获得的30W的传输模型可以表示成:

从图2 (b) 可以看出, 测试值与校正后模型预测值的相关系数为0.991, 标准差为1.41 d B, 标准偏差符合校正的要求, 校正后模型预测值与测试值的吻合度较高, 因此该模型符合预测的要求。

3 隧道调频信号覆盖实例

本方案拟对杭金衢新岭隧道进行全程广播覆盖, 一期工程选择对浙江新闻、交通、旅游、音乐 (101.9MHz、93 MHz、104.5MHz和96.8 MHz) 等4个广播频道进行示范性工程试点。覆盖工程采用分布式小天线覆盖方案。

杭金衢新岭隧道位于诸暨次坞镇和直埠镇交界处, 在次坞出口以南3.6km, 是杭金衢高速隧道组成之一, 全长1413m, 属于双向双车道中长隧道, 新岭新隧道目前正在扩建, 在旧隧道两侧各建一条三车道的新隧道, 建成后组成双向十车道的隧道, 正在新建的隧道为我们建模计算和实验测试提供了不可多得的便利条件。对新岭隧道口覆盖测试可得, 隧道外调频信号已经较弱, 其场强在隧道的北口和南口均不到40d Bu V/m, 在隧道口向洞内20m处信号呈快速衰减, 已经不适合收听。

根据中华人民共和国广播电影电视行业标准《GY/T 196-2003调频广播覆盖网技术规定》, 调频广播在农村和城市的最低可用场强分别为54d BμV/m和66d BμV/m, 这里的场强指的是覆盖的空中场强, 即边缘场强, 隧道中的空中场强也应满足该标准要求, 而目前关于这个标准在很多研究中都出现了误读。实际上, 考虑到隧道通车后车流的影响, 即隧道内车辆高速移动过程中的多普勒频移、多径效应引起的快慢衰落 (一般设置为3d B) , 以及功率预留的设计余量 (一般设置为3d B) , 对边缘接收最低场强的要求更高;本方案拟用专门研制的调频小天线来替代天线仿真模型, 该小天线直径约为35cm, 天线高约为30cm, 安装便利, 符合隧道管理方要求, 经总局广播电视规划院计量检测中心检测, 相比于单极子天线有-5d B的增益, 因此, 我们对边缘场强的值设置为:

54 (农村最低可用场强) +3 (车辆通行衰落) +3 (设计余量) +5 (小天线增益余量) =65 (d BμV/m) 。

将其最低边缘场强的值代入传输模型公式 (5) 和 (6) 中可以获得10W和30W情况下小天线的最大有效覆盖半径分别约为330m和600m。

新岭隧道直放站发射功率共50W, 分配到4个频率, 每个频率约10W~12W。结合新岭隧道的实际情况和长度, 我们在隧道设置3段小天线, 设计小天线的有效覆盖半径250m, 天线间距约为500m, 以保证整个隧道能够覆盖调频广播信号。在隧道内, 调频信号的场强如同调频同步广播一样, 只要处理好同频、同相、同调制度, 保证交叠区最低可用场强, 就能解决调频信号交叠区的良好收听。新岭隧道调频信号覆盖方案框图如3所示, 利用左右隧道之间互通的维护安全通道, 设置了3个调频广播直放站, 每条隧道安装了3副小天线组成分布式天线;信号源取自架设在山顶的调频接收天线由光纤传输以保证信号质量。

经隧道广播工程验收测试, 隧道内信号分布基本均匀, 隧道内广播信号声音清晰饱满且连续, 可听度分值达4分, 且场强达到农村的调频广播的标准, 即54d BμV/m以上, 可听度和场强值均符合设计要求。

4 结束语

新岭隧道为中长型隧道, 考虑到其本身的特点和环境, 在隧道调频广播信号的覆盖方案中, 采用了分布式小天线的方式, 取得了较好的覆盖效果, 方案具有安装施工简便灵活, 成本较低, 易于实现等优点。目前, 浙江境内已完工或正在建设的杭金衢、甬台温、诸永等高速公路共58条隧道中, 采用分布式小天线的覆盖方案的达到了47条。因此本课题的研究也为分布式小天线的方式在中长型隧道中的使用积累了经验, 有效指导其他中长型隧道调频广播覆盖工程的建设;同时, 我们通过CW测试建立的隧道调频广播传播损耗的模型, 和实际结果吻合度较高。中长型隧道调频广播分布式小天线的覆盖方案也是浙江广电集团对隧道调频广播覆盖的一次探索, 对调频广播技术的发展有一定的参考价值。

参考文献

[1]董睿韬, 陈小波.高速公路隧道无线覆盖规划设计[J].移动通信2013, 第22期44-4.

[2]沈毅.调频同步广播系统设计及建设[J].广播与电视技术, 2011, 38 (5) :116-119.

[3]余晨辉.高速铁路隧道无线传播损耗模型校正[J].移动通信, 2007, 31 (12) :73-76.

调频覆盖 篇6

1 高塔大功率调频发射机 (FM) 覆盖带来的问题

1.1 从广播业界的角度来看, 高塔大功率覆盖模式的主要优点是建设方便, 省时省力, 见效快。

但其固有缺点和带来的负面影响业是不容忽视的, 主要有以下几点:

1.1.1 因调频广播工作于米波段, 极易因高大建筑物和其他物体反射形成多径干扰;

1.1.2 因高山和低谷等地形因素会产生收不到信号的阴影区;

1.1.3 大区制覆盖因频率不能服用造成规划困难;

1.1.4 频谱利用率低, 浪费本已紧缺的频率资源;

1.1.5 不能解决长距离交通线的连续覆盖问题。

1.2 从社会发展的角度来看, 它还有更重要的两条缺点:

1.2.1 浪费能源。覆盖区场强不均匀度可达60db, 大量超出需要的无效辐射, 形成能源的巨大浪费。

1.2.2 污染环境。大功率FM发射台在天线附近周边地区辐射场强超过环境电磁波卫生标准已是不争的事实。

2 调频同步广播技术几乎可以解决上述所有问题

由于采用小功率按需布点的方法, 在满足覆盖需要的前提下, 把单台发射机的功率大幅度降了下来, 降到10W、50W, 最大不超过300W, 这就使诸多问题迎刃而解。

对于多径干扰。由于功率小了, 大部分反射波场强下降到不至于产生干扰的水平, 并且由于布点多, 部分多径干扰区可能被互相掩盖;

可以用同步补点的办法消除阴影区;

2.1 小功率辐射易于规划, 且提高频谱利用率;

2.2 可方便组成单频网, 满足交通上的无缝覆盖, 保证驾乘人员的不间断接收;

2.3 场强不均匀度仅为30db, 加上使用低高度垂直极化天

线, 极大地减小对空辐射和根部近场辐射, 既节约能源, 又满足电磁环境卫生标准, 并可避免造成对航空频段干扰。

3 关于调频同步广播技术标准

《调频同步广播系统技术规范》GY/T154-2000由广电总局科技司提出任务, 广电总局广播电视计量中心牵头, 联合杭州众力传播公司、青岛广电所、浙江人民广播电台等单位共同起草。从1999年6月经过多次讨论、实验、修改、征求专家意见、专家审定、报批, 于2000年12月生效实施。

这个标准的核心是规定了实现“三同”以保证单频网正常运行的必要条件。a.同频:相对频差1X10-9;b.相同:传输时延差成10ps (单声) 5ps (立体声) ;c.同调制度:调制度偏差限制在约5%以内。

这些定量数据的获得是在分析了相干区内非线性解调导致失真的机理后, 通过严格的实验室模拟测试得到几组相关图表和特性曲线, 取3KHz以下分量失真<1%, 5KHz分量失真<7%, 得到允许的△t和OM数据, 又参考法国和意大利在同类试验中用主观评估的方法取得的数据与其相吻合, 这些数据又在外场布点收测试验中 (功率从10W、50W到300W, 布点2个、3个、到6个以上) 得到反复验证后, 根据必要性和可能性相结合的原则确定的。

这个标准对于同步广播系统工程实施的指导意义除了提出对入网发射设备、信号传输设备、信道体制及信号传输格式 (保证传输增益和时延稳定性) 的要求外, 实际上也对整个网络系统设计, 如:布点选址时的台间跨距、天线方向图及安装要求等作出了限制, (如:站点跨距在单声道时不大于18公里, 立体声时不大于9公里) 对实施工程所需的测量仪器、设备 (特别是时延测量) 性能提出要求。当然, 目前还缺少一个调频同步广播的规划标准 (总局科技司正在考虑制定) , 所以, 现阶段同步广播系统的建设, 必须到广电总局科技司报批, 以保证科学有序的进行推

4搞好调频同步广播工程建设的关键是“认真”

从广东省率先进行调频同步广播试验以来, 到目前为止, 可以说FM同步广播理论是清楚的, 技术是成熟的, 设备也在日臻完备, 剩下的问题就是需要认真的科学态度和严谨的工作作风。目前了, 广播界对于常规调频广播发射台的建设已是轻车熟路, 买好设备安装到位即可。一提同步广播, 便想到要由周密的设计严格的测量, 认真的调整, 辛苦的外场收听检验以及日后的运行维护等等, 往往产生畏难情绪。其实, 调频同步广播工程的实施, 并不像有人想的那么困难。

首先, 我们已经开发出适合我国国情的FM同步广播系统设备, 并同时研制了配套的测量仪器, 加上几年的工程实践, 积累了不少有用的经验。现在众力传播公司和青岛广电所又跟国内几家知名高科技企业通力合作, 开发出具有自主知识产权的等时延传输技术和设备, 以及通用的时延自动补偿技术和设备。使我国FM同步广播技术又上了一个台阶。

调频覆盖 篇7

关键词：山区,同频非同步,调频广播,覆盖

1 山区同频调频广播中现状

调频广播是利用发射无线电波的方式让人们坐在家里或者车里就可以了解到国内的新闻,甚至是国际的时事政治。随着人们对丰富精神文化生活的重视,调频广播也逐渐走入了中国老百姓的日常生活中,但随着调频广播的不断发展和壮大,也逐渐暴露出了一些问题。因为偏远山区地势比较复杂,调频广播的无线电波不易覆盖,导致山区的人们无法听到调频广播,不能及时了解到外界的最新消息。为了解决山区调频广播的覆盖问题,广播机构应积极采取应对措施,如加强对山区同频非同步调频广播的覆盖。

2 加强对山区同频非同步调频广播覆盖的优势

2.1 丰富山区人们的精神文化生活

调频广播类似于微型电视,在调频广播中有许多种类繁多的广播频率,如贵州省遵义市广播电视台受广大人民群众爱好的交通文艺频率、旅游频率、新闻综合频率。[2]通过加强对山区同频非同步调频广播的覆盖,可以充分调动山区人民的积极性,使山区人民足不出户便可以了解到省内的新闻甚至是有关国际上的时事政治;同时,还可以通过收听调频广播的旅游频率或者是新闻综合频率,来陶冶情操,娱乐生活,最终起到丰富精神文化生活的作用。

2.2 降低山区调频广播覆盖工程的建造成本

调频广播是以调频方式进行音频信号传输的,调频波的载波随着音频调制信号的变化而在载波中心频率两边变化,每秒钟的频偏变化次数与音频信号一致。因此,为了更好的使调频广播覆盖到大部分的山区,要求相关广播部门加强对山区同频非同步调频广播的覆盖。通过加强对山区同频非同步调频广播的覆盖,可以减少大功率骨干调频广播发射机的建造,增加有关针对山区覆盖调频广播的小功率的调频广播发射机,通过这种减少大功率骨干调频发射机,从而增加针对山区调频广播覆盖的小功率调频广播发射机,达到减少山区调频广播覆盖工程的建造成本,提高山区调频广播覆盖的经济效益。

3 提高山区调频广播覆盖的具体方法

3.1 选取合适恰当的调频广播发射机安置点

为解决山区调频广播的收听问题,相关部门应在小范围内多建一些小功率的调频广播发射机。[1]加强对山区同频非同步调频广播的覆盖,首先要选取好安置这些小功率调频广播发射机的地方。可以通过全球定位系统来对目标山区的地形进行扫描,尽量找到一些地势相对较高并且地形平坦的地方,之后将这些地点连成线,在这些选定的位置点上进行调频广播发射机的安置。这样就可以使小范围内可以同时拥有多个小功率的调频广播发射机,有利于加强山区同频非同步调频广播的覆盖面积。

3.2 进行安置小功率调频广播发射机

在利用山区地形特点,选取好有关安置调频广播发射机的安置点之后,将一些小功率的调频广播发射机安置在相关山区的安置点上,有利于多个小功率调频广播发射机在较短的距离内进行信号传播与交流,使这些目标山区尽可能的提高调频广播的覆盖面积;同时,有利于加强针对山区的同频非同步调频广播的覆盖,增强目标山区居民收听调频广播的清晰度。此外,在安置小功率调频广播发射机时要小心操作,提高对安置小功率调频广播发射机的成功率。

3.3 加强对山区同频非同步调频广播的综合利用能力

在工程人员的帮助下,在山区安置小功率调频广播发射机后,要进行对多个小功率调频广播发射机的综合利用,使这些小功率调频广播发射机与那些大功率骨干发射机的频率进行吻合,以达到同频率的目标。之后利用不同步的调频广播来实现间隙覆盖,使山区同频不同步调频广播的覆盖面积增加,提高山区居民收听调频广播的清晰度,使山区居民也可以与城市人口密集的地方收听到一样的调频广播内容。

4 结论

随着科学技术的不断发展,全世界的调频广播技术也在不断提高。广播部门应积极采取应对措施,加强对山区同频非同步调频广播的覆盖面积。加强对山区同频非同步调频广播的覆盖面积,有利于丰富山区居民的精神文化生活,提高山区居民的文化素养,降低调频广播在山区覆盖时工程的建造成本,提高广播资源的综合利用效率。

参考文献

[1]尚天龚.完全重叠区域调频同步广播系统理论与实践[J].西部广播电视,2013,(8).