高速公路调频同步网（共7篇）
高速公路调频同步网 篇1
摘要：本文对工程项目建设中选用两类典型的共址台站进行电磁环境进行估算预测,通过实测对比结果的分析,介绍了共用广电台站及移动通讯基站的电磁环境影响。
关键词：调频同步广播,台站共址,电磁辐射,功率密度,公众照射,职业照射
由于汽车的普及,车上配备的调频接收终端成为各级广播经营者竞相追逐的高端服务对象。调频同步广播以同一频率实现连续覆盖。在全省范围内,可使驾乘者在不更换频率的情况下连续收听同一节目,达到疏导大众交通,享受驾乘乐趣的目的。
1 项目基本情况
根据广电规划院提供的《贵州交通广播节目调频同步广播网规划咨询研究报告》,贵州广播电视台将在贵州省范围内G75、G60等国家高速公路沿线和省高速沿线等市县建设50个调频同步站点。其中,10个台址利用原有系统内的广电发射台为平台进行建设,其余的40个台站与移动通信基站共址。
2 环境评价的适用标准
在项目建设中分为通讯和广电两类台站,工作频段都在30～3000MHz的范围内。
3 工程前期理论计算和预测
根据《辐射环境保护管理导则——电磁辐射监测仪器和方法》(HJ/T10.2-1996)中推荐的计算模式进行电场强度的计算。对于电视、调频的超短波在环境中辐射场强公式为:
式中:E—电场强度,mV/m;
P—发射机标称功率,kW;
G—相对于半波偶极子(G0.5λ=1.64)天线增益倍数;
r—预测点与天线水平距离,km;
F(θ)一天线垂直面方向性函数。
此外,图1给出了FM调频广播天线的垂直面方向变化趋势。
辐射功率进行叠加计算。P∑=∑Pi·Gi,其中,i为发射塔上发射机天线套数。
天线增益的单位转换公式为:G=10G(dB)/10(倍数)
表1给出了761台的相关参数和综合等效辐射功率计算结果。
从表2可以看出,新增的交通广播调频同步发射设备,安装在规划站点中最大发射台761台内。只要离发射点距离170m,功率密度为19.092 (μW/cm2),符合预设管控目标。
而对于规划中的其他站点因复合功率远远小于761台,公众照射的电磁环境的预管控目标按功率密度为8 (μW/cm2)管控。同理,预计算出单个交通广播设备的电磁辐射状态如下表
根据表3的理论计算预测结果,交通广播发射台的电磁环境影响随距离总体上呈逐渐减小的规律。在距离天线水平距离37m处的功率密度为7.6759μW/cm2可以满足管理目标值8μW/cm2,符合国家标准。
4 工程建设后的实际测试
根据贵州省环境保护厅对广电通讯类项目的指导性意见,我台委托具备甲级环保测评资质的苏州热工研究院环境检测中心于2013年8月14～20日对本项目21个交通广播发射台周围的电磁环境采用Narda SRM3000选频测量检测仪进行了检测,抽测比例为42%。
5 电磁环境影响
5.1 与移动基站共址
据抽测结果分析:与移动通信基站共址发射台的检测最大值为0.6185(μW/cm2),出现在G60高速公路旁剑河麻栗坡山顶的移动通讯基站北方向228m处,其最大检测结果均满足HJ/T10.3-1996中的管理目标值8(μW/cm2)。由此可见,本项目与移动通信基站共址的发射台对周围电磁环境影响较小,在可以接受的范围内。
5.2 与广电台站共址
761台为交通广播建设项目中与广电发射台共址的规模最大的省广电局直属台站,其台区场界范围内47～2500MHz频段范围的最大检测值为25.7982μW/cm2,虽然不满足预设的环境管控目标值,但该台站有明确的台址场界,有专人值班,公众无法到达。
6 总结
据理论预测结果可知,发射天线水平距离19m范围内的电磁环境影响将超过8μW/cm2的管理目标值。抽样检测的结果表明,16个与移动基站共址发射台中的最大检测结果为0.6185μW/cm2(剑河麻栗发射台北方向228m处),满足HJ/T10.3-1996中的管理目标值8μW/cm2。
应急广播调频同步网设计与建设 篇2
当重大自然灾害、重大突发事件发生时, 广播在及时传送信息和维护社会稳定等方面起到了关键性作用, 这在5.12汶川大地震和4.20芦山地震得到了充分证明。目前, 加快建立覆盖全域范围的应急广播系统是摆在广电人面前的重要工作任务。四川省处于第一级青藏高原和第二级长江中下游平原的过渡带, 东西海拔相差悬殊, 地形地貌十分复杂, 频率资源也十分缺乏, 应急广播工程建设任务艰巨, 根据这一实际情况, 四川广播电视台将利用现有交通广播调频同步网 (101.7MHz) , 采取新建发射台、对现有台站进行改造等措施, 按照调频同步技术规范, 规划设计了全省应急广播无线覆盖网调频同步网建设方案, 实现在应急、灾备情况下, 全省用同一频率进行应急广播。计划将在全省建立146个调频同步发射点, 基本覆盖全省县级以上城市、人口密集区和高速公路沿线。调频同步覆盖网配合将建设的移动应急广播系统、应急广播信息平台系统和应急广播制播系统, 能够实现在应急灾备状态下的全天候、全域广播, 实现应急广播高效地发布信息和及时部署。全省146个同步发射点建成后的覆盖区域仿真如图1所示。
1应急广播调频同步网架构与实现
图2为应急广播调频同步网系统图, 由信号源和覆盖网两部分构成。
1.信号源配备两种模式:一是在正常播出状态下, 广播中心直播室提供的数字音频信号按照DVB/MPEG-2数字音频编码压缩标准编码压缩后在中星6B传输;另一种是在广播中心、应急广播直播系统无法正常运转的情况下, 启用应急移动广播车系统, 通过车载Ku波段卫星系统将应急信号送到Ku数字卫星上传输。同时, 在两种信号源前端中采用加水印等技术, 在接收端配置音频切换器, 自动判断识别音频中断与合法性并及时切换信号源, 保证信号传输和覆盖发射点的信号安全, 增强应急广播的应变能力。
2.覆盖网:每个调频同步发射点配置C波段卫星和Ku波段卫星接收系统、数字卫星同步接收机 (C波段通道) 、数字卫星接收机 (Ku波段通道) 、数字音频切换器、数字同步激励器、GPS标频器和调频发射系统。
1) 信号源正常传输时, 音频切换器默认接收C波段卫星信号, 数字卫星同步接收机保证覆盖发射点接收信号时延差≤2μs, GPS标频器提供基准时钟, 数字同步激励器完成时延校正和调频同步发射点的同调制度, 通过反复调整时延、调制度等参数, 实现调频同步网“三同一保”的要求。数字同步激励器框图如图3所示。
2) 当正常信号源出现异常时, 启用Ku数字卫星应急传输通道, 发射点配置普通数字卫星接收机, 音频切换器自动选择Ku数字卫星应急信号, 各同步发射点只同频、同调制度, 不同相, 不保证在相干区的最低可接收场强。
2调频广播同步技术
未同步的各相邻同频调频发射点在场强差值6d B内的覆盖区内, 因频率、相位、调制度有差异形成相干区, 造成收听质量严重恶化, 甚至不能收听, 调频广播同步技术为解决相干区收听效果差这一问题提供了理论基础和技术支持, 通过调频广播同步网的建设, 可以极大地优化相干区内的收听质量和缩小相干区范围。
按照《GY/T 154-2000调频同步广播系统技术规范》, 覆盖网内各发射点相对频差≤1×10-9, 立体声传输时延差≤5μs, 调制度偏差≤3%, 保证同频、同相、同调制度和相干区内最低可接收场强, 即“三同一保”。同频、同调制度容易做到, 但同相非常难, 因此小功率布点方式是调频同步网建设的必然选择。但是, 四川地形地貌十分复杂, 地域十分辽阔, 采取上述方式进行调频同步网建设无疑是十分困难的, 建设成本也是难以承受的, 因此, 全省应急广播调频同步网工程将采取以大功率发射台进行大面积覆盖, 在人口密集区覆盖空白点和高速公路沿线盲区以小功率补点的方式进行建设, 通过调整覆盖场型、发射功率、时延参数等手段, 将相干区调整到人口稀疏区, 保证覆盖区质量。
3时延参数设置
同相就是进行时延参数的设置和调整, 是调频同步网建设的难点和主要工作, 是保证调频同步网建设质量的关键。时延参数设置主要包括三部分:相干区确定、时延参数理论计算和路测调整。
相干区确定:以成绵高速 (成都、广汉、德阳、罗江、绵阳) 为例, 采用ADTI的ICS TELCOM仿真工具, 输入成都、罗江两个已建发射点的经纬度、海拔、天线参数、发射功率等, 以相邻台站交叉覆盖区域场强差6d B内为条件, 计算出相干区的范围 (图4) , 经实地路测验证在德阳市石刻公园处是相干区的中心区域, 接收质量严重恶化, 几乎无法正常收听, 路测结果与论证理论仿真的结果基本一致。
时延计算:确定了相干区位置后, 进行时延参数计算。如图5的示意图, 要使相干区域内一点 (C地) 能够同时收到A、B两处发射点的信号 (三同一保) , 需要设置时延参数。时延调整主要由两部分构成:下行信号的传输时延 (T1~T2) ;FM信号地表传输时延 (T3~T4) 。
1.卫星信号下行传输时延估算:中星6B是地球同步卫星, 相对地球是静止的, 轨道半径约35800km, 其在地表面的投影位于图6中A点 (东经115.5°, 北纬0°) 。建模中需要做如下一些近似:默认地球为一个正圆, 地球半径6371km;地表两点默认为在同一平面上。
如图6所示, 求出B1和B2分别到卫星投影点A的距离, 再根据卫星的轨道半径即可求出B1、B2点距离卫星的实际距离。设地球半径为R, 地心为圆心, 球面上两点A、B的球面坐标为 (经度, 纬度) :A (α1, β1) , B (α2, β2) , 根据建模公式可求得AB距离:
AB=R·arccos[cosβ1 cosβ2 cos (α1-α2) +sinβ1sinβ2]
计算结果见表1、表2。即:中星6B信号到绵阳比到成都延时21.53μs, 到罗江比到成都延时16.79μs, 到绵阳比到罗江延时4.74μs。
2.相邻发射台电磁波在相干区的传输时延:根据相干区现场采集的经纬度信息, 计算出成都-德阳相干区距离59.91km, 罗江-德阳相干区距离16.65km, 得到成都、罗江相邻发射台到相干区的时延差值为 (59.91-16.65) ×103/ (3×108) =144.2μs, 即成都信号滞后144.2μs达到相干区C点。
将卫星下行时延、相邻台站时延值进行合并后, 得到成都信号到德阳相干区将滞后144.2-16.79=127.41μs, 如果成都作为基准设置时延值3000μs, 则罗江的时延参数应设置为3127μs发射。同理计算罗江到绵阳段, 估算绵阳应超前罗江48μs发射, 绵阳的时延参数设置为3079μs。
4调频同步网调试
调频同步网调试工作是一项十分复杂艰巨的工程, 调试时要从时间地点、收测方式和收测标准等多方面考虑。
1.电磁波在自由空间中的衰落主要分为慢衰落和快衰落两大类, 如图7所示。
引起慢衰落主要原因是传输媒质结构发生变化, 如大气折射、大气湍流、大气层结等平均大气条件的变化, 通常与频率关系不大, 而主要与气象条件、电路长度、地形等因素有关。引起快衰落主要原因是多径传输, 如雨雾天、雷电等, 有很强的频率与空间选择性。在同一个区域同一地点的收听效果、收听感知可能每次都不同, 因此, 调频同步网调试时应选在雨后晴天, 大气相对干净, 空气中悬浮的颗粒较少时进行。通过定点收测验证软件仿真出的相干区范围是否准确, 在高速公路沿线、相干区进行反复的路测, 来验证理论计算时延参数是否准确, 把时延参数调整与发射点覆盖场型、发射功率调整有机结合在一起, 适当把相干区移动到人口稀疏地方, 保证主要覆盖区的覆盖质量, 同时优化相干区的收听质量。
2.在高速公路进行调频同步调试时, 要注意多普勒效应对同步调试结果的影响, 实践证明, 在高速公路沿线相干区的往返收测效果是不相同的, 相干区范围也存在差异。因此, 在同一路段上必须进行往返多次验证收测, 适当调整相邻发射点的同步参数, 保证相干区内最好的收测效果。
3.调频同步网在高速公路沿线的收测效果更为简单有效的办法是依据CCIR 562建议进行主观评价, 分为5级。我们在成绵高速经过多次实地收测和调试, 对各发射点时延参数的理论计算值进行了微调, 最终获得了效果较好的收听效果, 在相干区内的收听质量明显改善, 相干区范围缩小, 全路段的收听结果在3分以上。
5结束语
调频同步网的建设应理论结合本地实际进行, 本文提供了利用调频同步网建设全省应急广播无线覆盖网的思路和成绵高速调频同步网建设实践, 目前, 应急广播调频同步网正按计划实施中, 建成高质量的应急广播无线覆盖网是我们奋斗的目标。
摘要：本文介绍四川广播电视台利用调频同步技术建设全省应急广播无线覆盖网的思路和技术要点, 同时对调频同步技术涉及的关键技术进行分析探讨, 提出时延模型的建立与计算, 以及系统调试测验方法等。
关键词：应急广播,覆盖网,调频同步,时延参数,同步调试
参考文献
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[4]意大利RVR公司.PTX-LCD数字激励器用户使用手册[R].
调频同步广播实践 篇3
1 建设
调频同步广播网的构成主要设备有发射天线、功率放大器、数字激励器、GPS信号接收机、音频服务器、同步广播信号解码器、卫星地球站复用器等。根据宁夏调频同步广播网的规划,在银川市建设总控室,在总控制室放置调频同步广播网音频服务器,并将加入时间基准信号的信源信号传输到宁夏卫星地球站;在宁夏地球卫星站传将输到的信源信号复用,随宁夏卫视信号一同发送到卫星转发器上;在银川、滚泉、中宁、中卫、同心、李旺、三营、固原、沟口发射台站安装了卫星接收地面站,解调出同步信源信号,输入到含有数字激励器的同步广播发射机中,在所有发射台站安装功率放大器、天线等设备。这样,随着所有发射台站的开通,共同构成成了宁夏调频同步广播网。
2 调试
调频同步广播网就其基本概念而言,就是两台或多个调频发射机、使用同一频率、播出同一节目,在交叠覆盖区域可以实现无干扰接收的调频广播系统。宁夏调频同步广播网就是一个典型范例,使用98.4Mhz同一频率,播出交通广播节目。但是,简单地在宁夏不同地方放置调频发射机,使用同一载波频率发射,在相邻发射机交叠覆盖区的接收机里会引起严重的同频干扰,是不能起到扩大和改善覆盖的目,这主要因为:两个标称频率相同的发射机实际发射的载频会有差别的,这个差别一般是在音频范围内,在接收机内会引起差拍干扰;两个相邻发射机的已调波信号相位不同,而且到达接收机的时间也不同,不同相位的信号在接收机内迭加会产生失真,这种失真的程度跟时延差和调制频率有关;两个发射机发射的已调波信号的频偏不同,不同频偏的信号在接收机内也会迭加产生失真,这种失真的程度跟调制度的偏差和调制频率度有关。
根据调频广播发射和接收电磁波的特性,采取调频同步技术的目的是保证相邻发射机交叠覆盖区(相干区)内场强高于接收机灵敏度的地方可以得到满意的接收,也就是要保证有足够的场强。因此实现宁夏调频同步广播网的正常工作必须使所有发射机同频、同相、同调制度和保证一定的接收场强。调试主要有以下步骤。
(1)开机:开启GPS接收机,发射机的激励器加入GPS同步信号;开启同步音频信号服务器,加入GPS同步信号,给地球站送入加有同步信号的信源信号,经复甩后和宁夏卫视信号一道发送到中星6B卫星的转发器上;开启同步卫星解码器,解调出含有同步信号的信源信号并送入发射机激励器;开启发射机,使发射机功率达到额定值(500W或1kW)。
(2)相邻发射机的调试:银川和滚泉,滚泉和中宁,中宁和同心、中宁和中卫,中宁和同心,同心和李旺,李旺和三营,三营和固原,银川和沟口都构成了相邻发射机。每一对相邻发射机都存在“相干区”,以中宁台站和同心台站为例,开中宁台站发射机,关同心台站发射机,测中宁台站发射机沿途多个场强值,并找到边界场强值;同理,关中宁发射机,测同心台站发射机沿途多个场强值,计算出二台站场强差小于15dB、小于6dB、小于3dB差的范围。通过调整发射机功率、天线方向、激励器相关参数数据,二台站“相干区”由二台站发射机同频场强差小于15dB的范围下降到二台站发射机同频场强差小于6dB的范围。
(3)统调:从银川台站开始依次对相邻发射台站“相干区”进行调试,重要的是对激励器的相关参数的细调,确保各个发射机信号“同源”。
(4)验收:沿着相关高速公路进行收听、收测,微调激励器相关技术参数,使得“相干区”在高速公路一线上干扰最小。
3 结语
要保证同步发射台站正常的运行,维护是不可或缺的。
维护分预维护和应急维护两种,对同步网而言,由于同步广播网点多线长,大多数台站又无人值守,下乡不易,预维护尤为重要。一般来说,一个月下乡维护一次,主要是沿途收听各个台站的节目,特别是“相干区”的收听状况,收听“相干区”是否扩大,收听效果是否变差等,在台站主要是清洁设备灰尘,检查设备各个接口、连接馈线、卫星信号接收天线、高频头等等是否存在故障,检查设备的技术参数,保证设备处于较好的工作状态;三个月校正一次卫星系统天线,更换一些易损器件,比如,射频软连接线、功放单元的电源板等,将更换下来的器件带回银川维修;半年全面维护一次,主要是对所有台站进行一次收听收看,查看“相干区”是否有变化,测试发射机技术、天馈线技术指标等。应急维护主要是接到监测部门、当地台站、听众的故障反映后,及时派技术人员下乡进行抢修等。
总之,为了保证调频同步网的运行,防止“相干区”的移动和扩大,必须做到各个发射台站发射功率不变,激励器的工作状态恒定,GPS信号精确锁定。否则,正常的覆盖范围就会缩小,“相干区”就会增加。
南通广播电视台调频同步改造 篇4
随着南通广播电视台的组建, 南通广电迎来了新的发展机遇。社会科技进步, 人民群众文化需求不断提高, 广播的作用越来越重要, 但现有调频发射系统已不适应形势发展需求。为扩大广播范围, 提升传播能力和公共服务水平, 保障人民群众收听广播的基本权利迫在眉睫。
二、调频同步广播的优点
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涉的水平, 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;小功率辐射易于规划;可方便组成单频网, 满足交通线上的无缝覆盖, 保证驾乘人员无需重新调谐地不间断接收场强不均匀度仅为30d B, 加上使用低高度垂直极化天线, 极大地减小了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的干扰。
三、调频同步广播的理论要点
(一) 捕获效应
当两个频率相同或相近的高频信号进入调频接收机时, 听到的是场强较强的电台的节目, 这就是调频接收机的“捕获效应”。
(二) 覆盖重叠区
调频同步广播系统构建的关键就在于处理好等场强区的收听效果, 这就要求在等场强区内来自两个发射台的信号载频频率、调制度、音频相位高度一致。针对此要求, 国家广电总局发布了相关的行业标准, 我们将内容简要为“三同一保”。
(三) “三同一保”
1. 同频
载波同频≤1×10e-9
2. 同相
音频传输时延差相同, 19KHz导频同相
单声道:≤10μs;
立体声:≤5μs。
3. 同调制度
包括予加重曲线一致≤3%
4. 保证最小可用场强
四、原调频系统的局限
南通市主城区的广播覆盖范围大约为方圆40公里, 但县区的听众最远可达90公里, 如果想让广播传到县区, 以现有的条件要么增高天线要么增大发射功率即高塔大功率, 但是都不现实。
高塔大功率覆盖模式虽然建设方便, 省时省力, 见效快, 但也有其缺点。大区制覆盖因频率不能复用造成规划困难;频谱利用率低, 浪费已紧缺的频率资源;不能解决长距离交通线的连续覆盖问题;浪费能源, 覆盖区场强不均匀, 大量超出需要的无效辐射;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。
思虑再三我台决定以大功率发射形成对主城区 (崇川, 港闸) 及周边的优质覆盖, 以小功率布点形成对县级城区的有效覆盖, 采用调频同步技术实现各区、县市覆盖区的同步衔接, 构建成一个主城区为中心向外辐射的调频同步广播网。
五、调频同步的方案实现
(一) 整体结构
该项目将建成一个以南通发射台为中心的发射点, 以海安、启东发射台为补点发射点的调频同步广播系统。通过本项目的建设, 可大幅度提高调频广播信号在南通辖区内的覆盖里程, 进一步提升南通广播电视台的品牌效益。
南通发射台作为整个调频同步广播系统的核心, 担负着同步音源编码和主发射台信号发射两个任务。由于前端机房和发射机房在同一个机房内, 所以在编码端和主发射台之间的音频及监控信号传送上采用线缆直接连接的方式。
海安发射台和启东发射台的同步音频信号传送采用E1链路进行传送, 监控信息采用3G网络进行回传。
音频信号传送和监控信号回传采用了两种互不影响的链路, 有助于提升系统的可靠性。
(二) 发射站点布局
南通发射台布局以南通主发射台为中心, 距其西北67.6公里处为海安发射台, 距其79.3公里处为启东发射台。3个发射台所处区域的地形总体保持平坦, 无明显高山等阻挡物。
(三) 南通同步发射方案
1. 南通主发射机房
(1) 同步编码传输系统。
系统继续沿用一期项目的同步广播前端设备。
采用同步TS流编码器完成数字音频节目的同步压缩编码。该设备采用MPEG-1 layer2标准完成立体声数字音频的压缩编码 (64~256kbps压缩码率可选) , 同时根据本地GPS提供的时标频标信号在节目码流中插入时间戳信号, 实现同步传输功能。编码器具有双通道和单通道两种版本, 5套音频节目共采用双通道编码器2台和单通道编码器1台。
编码器输出码流为符合DVB标注的TS传输流 (ASI接口) 。三台编码器的输出码流经过复用器复用后形成1路最终的节目码流 (包含5套节目) 。该码流通过ASI-E1适配器进行传输接口适配后送入E1链路传输。
通过上述系统, 可完成5套立体声数字音频的同步压缩编码及传输, 所需带宽按照256kbps码率计算约为1.3Mbps, 仅需1个E1通道 (2Mbps带宽) 即可完成5套立体声节目的高保真同步传输。
(2) 同步解码调制发射系统。
南通发射台原为非同步发射系统。因此, 本项目中, 需对发射台的音频解码和调制发射相关设备进行同步升级改造。
音频传输上, 更换同步TS流解码器。该设备负责接收TS传输流, 完成码流解复用、MPEG-1 layer2标准音频解码、同步传输校准工作, 输出同步的立体声数字音频 (相位误差小于1μs) , 实现调频同步广播的“同相”要求。系统采用2台双通道解码器和1台单通道解码器完成5套节目的同步解码输出工作。
调频调制上, 采用调频同步数字激励器对同步数字音频进行调频调制。激励器采用DSP+DDS架构, 采用高达1GHz的零倍频主时钟技术, 可以获得极高的调频技术指标以及极高的设备一致性, 保证实现调频同步广播的“同频”、“同调制度”要求。
经过调制后的射频信号送至5KW调频功放进行发射。
(3) 同步时钟发生分配系统。
同步时钟发生分配系统主要为系统中的同步设备 (包括编码器、解码器和激励器) 提供1PPS时间标准和10MHz频率标准信号。由于要供给前端编码和解码调制两个同步系统, 共需11组10MHz+1PPS信号。
设计采用1台GPS频标时标发生器和2台频标时标分配器, 共可提供13组10MHz+1PPS信号。
2.海安发射机房
(1) 同步解码调制发射系统。
海安的同步解码调制发射系统为一期既有系统。
E1信号送至E1-ASI适配器中完成信号适配工作, 经过ASI分配器进行信号分配后分别送至“同步TS流解码器”中。
同步TS流解码器负责接收TS传输流, 完成码流解复用、MPEG-1layer2标准音频解码、同步传输校准工作, 输出同步的立体声数字音频 (相位误差小于1μs) , 实现调频同步广播的“同相”要求。系统采用2台双通道解码器和1台单通道解码器完成5套节目的同步解码输出工作。
系统采用调频同步数字激励器对同步数字音频进行调频调制。激励器采用DSP+DDS架构, 采用高达1GHz的零倍频主时钟技术, 可以获得极高的调频技术指标以及极高的设备一致性, 保证实现调频同步广播的“同频”、“同调制度”要求。
经过调制后的射频信号送至1KW调频功放进行发射。
(2) 同步时钟发生分配系统。
包含了1台GPS频标时标发生器和1台频标时标分配器, 可以为“同步编码传输系统”和“同步解码调制发射系统”提供9组10MHz+1PPS信号。
3. 启东发射机房
启东系统设计整体与海安相同, 仅节目数量减少为3套。此处不再累述。
六、改造后效果
改造后主城区原有广播范围不变, 两个县区的收听效果明显得到改善, 海安和启东县区的调频场强都在40d B以上, 县区方圆20km以内收听效果都不差。主城区与县区的两条高速路上收听几乎可以做到无缝衔接。而两处相干区都位于郊区人烟稀少的地方, 且把相干区大小控制在最小, 大约方圆5km。基本达到了改造前所预期的收听效果。
七、结论
通过这次改造工程可以看到, 在无法对天线和发射功率进行大的变动的情况下, 调频同步改造可以最大限度地利用已有资源扩大调频的覆盖范围。
摘要：为了提高南通县区调频接收效果, 南通广播电视台决定用多站点小功率的方式对原有调频发射系统进行同步改造。工程结束后, 海安和启东两个分站完成对县区的基本覆盖, 收听效果大大提高。事实证明, 小功率多站点的方式可以最大限度地利用电台现有的资源, 实现广播的大范围覆盖。
关键词：三同一保,捕获效应,相干区
参考文献
调频同步广播系统设计及建设 篇5
调频同步广播, 是指在覆盖区彼此衔接的发射台采用单一频率及相同的节目进行调频广播, 用以扩大单一频率的覆盖范围。该技术从上世纪九十年代末期开始为业界关注, 发展至今已经形成了较完善的技术解决方案。而随着这一技术的发展与应用, 它正逐步改变调频广播覆盖的模式和思路。本文即以玉溪调频同步广播项目的覆盖调试为案例, 探索调频同步广播的覆盖设计和调试。
1 利用调频同步广播技术的无线覆盖
1.1 无线覆盖质量的衡量
调频广播是无线广播的一种。要评价某一区域或某一发射台的调频无线覆盖质量, 我们通常采用如下指标来衡量。
1.覆盖场强
即无线信号的强度这是最基本也是最客观的指标。我国规定, 接收天线高度4m时, 农村地区的覆盖场强应不低于46d BμV, 城市地区应不低于60 d BμV;接收天线高度10m时, 农村地区的覆盖场强应不低于54d BμV, 城市地区应不低于66d BμV。
2.区域覆盖率
无线覆盖的目的是实现指定区域或指定人群的有效覆盖。因此, 根据“覆盖场强”指标 (或者当地的覆盖标准) , 我们可以计算出区域覆盖率。
3.人口覆盖率
类似于区域覆盖率, 即在指定的覆盖区域中达到覆盖场强标准的区域的人口比例。
4.声音质量主观评价
前3项指标都是客观或是在客观指标下测算出来的。调频广播作为一种声音广播, 其还有一个非常重要的指标, 就是声音质量的主观评价。我国专门为此制定了《广播节目声音质量主观评价方法和技术指标要求》 (GB/T 16463-1996) 。标准采用5分制对声音质量进行主观评价打分。
上述4项指标即评价调频无线覆盖质量的重要指标。随着调频业务的蓬勃发展, 调频无线覆盖的需求也日趋多样化。在对调频无线覆盖进行评估时, 需结合实际需求和情况, 综合上述指标进行。
1.2 调频同步广播覆盖特点
传统的调频广播, 一个频率只能在一个发射台进行发射。而调频同步广播则彻底颠覆了这种发射及覆盖模式。理论上说, 调频同步广播技术可实现同节目单一频率在无限大区域内的覆盖。但调频同步广播也有一些特点需要我们在做设计和调试时特别注意。
1.相干区
相干区是指两个相邻发射台间, 覆盖区域相互重叠的区域。由于“捕获效应”, 在无线信号同频、同相、同调制度的情况下, 当相邻两发射台覆盖场强差距小于6d B时, 接收机同时接收两个发射台信号, 解调的音频产生失真。这个区域即为相干区。在理想的情况下, 相干区约占两个发射台跨距的17%。
相干区内解调的音频的失真与接收处两射频信号的音频相位差有关 (即同相指标) :相位差越大, 失真越大;反之, 失真越小。
调频同步广播的调试就是根据相干区的位置来调整音频相位, 使相干区内不同射频信号的音频相位差尽可能的小。目前的技术已经可以实现精度为1μs的相位调整。但不管调节精度多高, 相干区是一个占到发射台跨距17%的面, 而相位的调整只可能以相干区内的某一个点为基准, 不能使相干区内所有地方的相位差都为零。因此, 从理论分析可以看出, 调频同步广播技术是不能够完全消除相干区内的音频失真的, 而只是通过相位调整使这个失真尽可能的小。国家广电总局颁布的行业标准中规定:
立体声广播相位差应小于5μs;
单声道广播相位差应小于10μs。
电波传播速度为3km/10μs, 按照理想情况进行推算, 以相干区中心作为相位调整基准, 则可按如下公式推算发射台的理想间距:
发射台间距应小于等于: (标准规定相位差×光速) ÷17%
通过这一公式可以计算得到:
立体声广播时, 理想的发射台间距应小于17.6km;
单声道广播时, 理想的发射台间距应小于35.2km。
2.多发射台相干
调频同步广播相干区的理论分析是基于两个发射台的情况之上。如果存在三个或三个以上发射台, 则情况就会变得非常复杂。例如在三个发射台呈三角形分布的情况下, 不仅发射台两两之间需要进行相位调整, 在中心区域还可能存在着三个发射台信号同时重叠的相干区。如果发射台更多, 则情况更复杂, 系统的同步调整变得非常困难。这也是调频同步广播技术目前多用于的带状覆盖 (如高速公路沿线覆盖) 项目中的原因。
因此, 调频同步广播技术并不能完全消除相干区的失真, 同时在多发射台呈多边形分布时也较难调整。但这并不会过于阻碍调频同步广播技术的发展和应用, 只要结合覆盖需求和指标要求, 通过适当的规划, 可以较好的规避上述问题。
1.3 调频同步广播覆盖设计及调整
在采用调频同步广播技术进行无线覆盖时, 应综合考虑覆盖目标和调频同步广播技术的特点, 合理设计, 灵活调整。
1.根据需求和实际发射条件合理选择发射点及发射功率
调频广播无线覆盖的目的总体可分为区域覆盖和人口覆盖两种。区域覆盖侧重整个区域的覆盖率;人口覆盖侧重区域内人口覆盖率。常见的区域覆盖如高速公路覆盖。而人口覆盖多见于城市覆盖。在多数情况下, 覆盖工作会兼有上述两种情况, 但一般都会有所侧重。
例如高速公路覆盖, 其注重的是高速公路这个特定区域的整体覆盖效果。在设计中应考虑使区域内整体的覆盖效果较为平均。在发射台分布设计上宜采用小功率多布点的方式沿高速公路均匀设置。
对于地级区域覆盖而言, 其注重的是区域内县、市等人口稠密区域的覆盖, 需要在保证县、市覆盖的基础上尽量减小相干区的范围和影响。此种情况下发射台的选址应趋向人口中心区并配以合适的发射功率以彼此衔接。
在复杂的覆盖项目中, 还可能出现上述情况的综合体, 就需要根据实际情况进行合理而灵活的设计、调整。
2.巧妙利用地形及人口分布特点进行调整
地形是影响无线覆盖效果的重要因素之一。在调频同步广播系统设计、调整时, 地形往往可以充当天然的屏障来隔离两个相邻发射台的覆盖区, 从而极大的压缩相干区范围。
而人口分布也是在做规划调整时所需考虑的重要因素。人口分布虽不能影响发射状况, 但人作为广播的受众, 人口的分布特点是调频同步网规划调整的重要依据。
因此, 在规划调整中, 应当结合地形及人口特点, 将相干区尽量利用有利地形压缩相干区, 尽力将相干区调整至人口分布相对稀疏的区域;同时, 结合调频同步广播技术优化相干区的收听效果。
2 调频同步广播系统设计、调整
2.1 调频同步广播系统需求分析及设计
玉溪人民广播电台在2009年提出了广播同频覆盖计划。计划设计实现玉溪市八县一区的调频同频同步覆盖。覆盖要求以八县一区的城区作为主覆盖区, 同时兼顾各区、县间交通干线的覆盖。
图1是玉溪市区、县分布图。由图1可以看出, 设计覆盖区具有如下特点:
1.玉溪市整体地形特点为山多、湖多;
2.各区、县基本都由山区或湖区隔开;
3.红塔区是玉溪市行政、人口及地理中心;
4.红塔区、峨山县、江川县、通海县、华宁县四县一区相隔较近, 间距约20~25km;澄江县、易门县、新平县、元江县 (新平以南, 图中未标出) 与上述四县一区间隔较远, 间距50~100km。
在设计的覆盖区内, 红塔区、澄江县和新平县原有发射台, 其余县均需新建发射台。
由上面的覆盖需求可以看出, 玉溪的调频同步覆盖要求具有人口覆盖和区域覆盖相结合的特点。其中各区、县的人口覆盖是重点, 同时兼顾区、县间交通联络线的区域覆盖。根据这一特点, 采用50W小功率多布点的覆盖方式, 设计在各区、县城区建立发射点, 以红塔区原有发射台1k W的覆盖区域为中心, 以各县的小功率覆盖形成对红塔区1k W覆盖区域的延伸。其中峨山县、江川县、通海县、华宁县四县与红塔区相隔较近, 通过上述设计可实现城区人口稠密区域的优质覆盖, 同时采用同步广播技术实现交通联络线上相邻发射台覆盖区的同步衔接, 实现交通联络线这一特定区域的区域覆盖;新平县原有高山发射台, 通过峨山县的衔接与红塔区发射台的覆盖区连接, 实现对新平城区的优质覆盖及交通线的同频同步覆盖;澄江县、易门县、元江县距红塔区较远, 此次设计先以小功率实现城区的有效覆盖, 根据实际的覆盖情况再酌情补点实现高速公路沿线线的覆盖。
2.2 玉溪调频同步广播系统建设及调整
按照上述设计, 玉溪人民广播电台于2010年开始建设调频同步广播系统。调频同步广播系统由音频同步传输系统和同步发射系统组成。由于需在全市八县一区建立发射点, 有必要选择一个发达且经济的传输链路。经过考察, 选用了基于DVB标准的同步TS流编、解码器组成的同步传输系统, 利用玉溪市的数字有线电视网络进行音频的同步传输。
系统结构如图2所示。前端子系统在电台机房内, 由同步TS流编码器 (主, 备) , ASI自动音频切换器和ASI光发射机 (主, 备) 组成;节目分配传输系统由数字电视传输网络和接口转换设备 (QM调制器) 等组成;发射台子系统由全市一区八县多个台站调频同步数字激励器组成;同时预留监控子系统, 以便将来完成节目分发和远程监控回传功能。同步TS流编码器负责对AES数字音频进行编码压缩并插入时间戳信息, 通过QAM调制后, 送入数字有线电视网络传送至各区、县发射台。各区、县的同步TS流解码器接收、解码输出同步音频, 送入调频同步数字激励器进行调制、发射。整个系统以GPS频标、时标发生器提供的时间和频率基准信号为同步参考。
利用上述系统可实现各发射台音频传输延时的自动测量和补偿。系统的调整主要是根据发射台的位置和相干区位置, 对射频信号的延时进行调整。
系统的同步调整方案如图3所示。以红塔区为中心, 按图3站点间连线所示进行射频延时的调整。系统的调试难点在于:江川县、通海县、华宁县三县形成三角形分布, 会产生多发射台相干问题。由于此次覆盖主要是以人口覆盖为重, 因此在此区域的调整需以人口分布作为重要依据。经考察可发现, 从江川县有分别通往通海县和华宁县的公路。而华宁县和通海县间由于有山势阻隔, 人烟稀少, 只有一条老公路连接。这些特点为系统同步调整提供了突破口:山势阻隔将极大压缩相干区范围;人口稀少决定这一区域将不会作为覆盖重点区。在进行此区域的同步调整时, 通海县、华宁县均以江川县为准进行调整, 而通海县、华宁县之间则不作调整。
实际效果表明, 通过上述分析而得出的调试手段获得了极好的效果。城区的发射台为城区人口提供了优质覆盖, 主观收听评价可达5分;通过各区、县发射台覆盖区的相互衔接实现了各区、县间主要交通干线的覆盖, 经过同步调整后, 相干区内的主观收听评价也可达到4分。总体上, 系统实现了预期的设计目标。
3 结束语
由于玉溪的地形地貌复杂, 传统的调频覆盖方式无法满足广播业务和听众需求的发展。调频同步广播技术为我们提供了一种新的模式, 但复杂的地形和人口分布特点也为该技术的应用增加了障碍。通过与局总工办、厂家技术人员一起经过一年多的考察、设计和建设调整, 分析了调频同步广播技术覆盖的特点, 结合玉溪的实际情况, 巧妙的利用地理及人口特点, 克服不利因素, 完成了系统的设计和建设。目前, 玉溪人民广播电台调频同步广播系统已率先在全省正式运行。这是玉溪人民广播电台在覆盖方式上的一次创新, 也是对调频同步广播技术的一次创新实践。
摘要：文章讨论了调频广播覆盖衡量指标和调频同步广播技术的特点, 探索了调频同步广播技术实际应用的技巧。结合玉溪人民广播电台调频同步广播系统的设计、建设、调整的实例, 总结了调频同步广播技术应用的方法和技巧。
高速公路调频同步网 篇6
关键词：延时自动同步,调频同步广播系统,应用
1 同相理论
调频同步广播同相系统中相同的节目码流经不同的传输链路传输到发射台, 由发射机编码调制后发射射频信号, 假设节目码流经两个发射台 (发射台A和发射台B) 到接收机的延时分别为总延时TA、TB, 总延时包括射频信号传输延时与节目码流传输延时, 即射频延时和音频延时。射频延时指的是射频信号发射后传递至接收机的延时, 音频延时所指的是节目码经过传输网络传递至发射台的延时。节目传输网络主要由有线电视网络、IP网络、通信网络传输、卫星传输以及微波传输等传输方式中的一种或者若干种组成。整体来说, 音频传输会随着时间的变化发生相应的变化, 射频延时具有不变的特性, 当确定了发射功率以及发射台位置后, 相同接收点接收信号的射频延时相同。
2“延时自动同步”技术在调频同步广播系统中的应用
2.1 延时自动同步系统的结构
典型调频同步广播系统主要有两部分组成, 即发射站点以及节目中心端。其中同步编码器是中心端系统的重要组成部分, 同步编码器的功能主要包括: (1) 压缩编码和封装音频节目; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 在码流中增加相应的时间戳信息; (3) 确定网络适配后, 将信息送入传输网络。传输网络将节目码发送至各发射台, 然后由发射台将节目码流经信号送入同步解码器中。同步解码器的功能主要包括: (1) 对接口进行适配; (2) 通过对GPS时间信息进行分析, 并测量传输延时信息; (3) 自动补偿传输延时; (4) 解码音频信号, 并将同步AES信号传递至同步激励器中。通过将同步解码器与同步编码器增加到调频同步广播系统中, 能够实现完全同相, 相对延时小于1μs, 能够很好地满足行业规范和要求。
2.2 基于延时自动同步调频同步广播系统的特点
因为同步解码器与同步编码器具有自动补偿功能以及延时实时测量功能等, 并且该系统采用了单频网同步技术, 具备性能指标高等优点, 被广泛应用在调频同步广播系统中。基于延时自动同步技术调频同步广播系统最显著的特点就是“自动化”, 主要体现在系统维护与系统调试两个方面。调频同步广播系统中延时测量既没有专用的测量设备, 也没有统一的测量方法, 通常状况下不能够快速、准确地测量系统延时, 无法实现调频的精确同步, 对相干区的收听效果产生不良的影响。由于系统的延时并不是一成不变的, 导致系统出现延时的原因主要包括:传输网络中设备的更换、传输网络路由器的调整以及传输网络延时固有变化等。系统维护人员无法全面了解系统延时的变化状况, 只有当相干区收听质量严重降低后, 确定原因之后才能够判断是否延时发生变化, 导致严重的播出事故。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 由同步解码器每4秒对GPS信息与码流的时间信息的延时进行测量, 测量延时小于1μs。
延时自动同步技术应用TS码流, 能够保证节目码流在各种网络中进行同步传输, 信号源主备份与传输网络设计在调频同步广播系统中的作用至关重要, 系统将节目码流同步到发送至各个发射台, 因为不同发射台的重要等级、硬件条件以及所处位置不同, 因此, 信号的传输方式也存在一定的差异。为了保证系统能够安全播出, 节目源通常利用主备路方式, 如果某个发射点的主信号源发生故障或者问题后, 由备份信号源代替主信号源, 以此保证信号能够安全、稳定地传输。
2.3 系统调试
基于延时自动同步调频同步广播系统的相干区的调试内容主要包括:干扰区调试、覆盖区调试、频率锁定调试、场强调试以及天线定向调试等, 在进行相干区调试时需要对环境进行全面的调查和分析, 并做好上述方面的交叉调试。对于调试后依然不能够满足指标要求, 尤其是几项重要指标, 需要将其调整至听众稀少的区域。
3 结语
调频同步广播系统经过多年的发展, 由于其自身的众多优势被广泛应用在全国广播电台中。通过将延时自动同步技术应用在调频同步广播系统中, 能够实现对系统延时的自动测量和调整, 有效减少维修工作量, 提高系统稳定性, 为保证调频同步广播系统的安全、稳定运行奠定坚实的基础。
参考文献
[1]杨刚, 杨霏, 蔡超时, 等.基于“延时自动同步”技术的调频同步广播系统[J].广播与电视技术, 2010 (5) .
调频同步广播系统的理论及应用 篇7
1 调频同步广播的相关理论
1.1 调频同步广播信号的数学分析
根据调频同步广播概念, 两个发射点产生的调频信号有同样的中心频率和相位调制函数。这两个信号到达某一点接收地点时, 信号的中心频率是一致的, 信号的幅度可能是不同的, 由于接收点到两个发射台的距离不同, 两个信号还会有时间差, 可以把这个时间差记为t0。因为某一接收点的信号是两个信号的叠加, 可以把接收地点的合成信号表示为:
这里, 把第一个信号用作参考, 假设它是没有延时的, 而第二个信号则有一个延时t0, 也就是说, t0是第二个信号相对第一个信号的延时。一般说来, 合成信号是幅度和频率都是随时间变化的调频/调幅信号, 它可以表示为:
其中A (t) 是合成信号的瞬时振幅, φ (t) 是合成信号的瞬时相角。从上面分析不难看出, 除非在两个信号之间没有延时, 即t0=0, 或者没有调制信号, 即μ (t) ≡0的情况下是一个不随时间变化的常数外, 一般而言是随时间变化的, 也就是有了寄生调幅成分。后面的分析表明, 这种寄生调幅的“调制度”在某些情况下还相当深, 以至于正常的接收都不能够进行。
1.2 调频同步广播的基本技术要点
(1) 保证多发射机之间的同频。
与以往对于调频发射机的要求不同的是, 在标准中不要求发射机的载波和导频的稳定性, 不要求载波的精确度, 而要求系统内设备的载波相对值, 即频率差。实际上, 同频是一个相对概念, 是要求整个系统的频率相同, 而与单机的载波稳定性或载波精确性无关。
简单来说, 按照100MHz载波频率考虑, 系统内发射机的相互间频率差在0.1Hz以内。对于接收而言即使在相干区的固定点, 每5秒钟有一个驻波周期通过, 是可以被接收的。而对于移动接收来说, 即使按照100km/小时的速度, 因移动而产生的多普勒效应所收到的两个电台的频率差为2×10-7, 大于载波和导频的要求.由此, 得出的结论是, 对于调频同步广播系统1×10-9的要求, 不论对于静态还是动态接收, 都是比较合适的数值。
(2) 保证在发射天线馈源端系统同相。
与单点发射方式不同, 同步广播的技术要求是根据在相干区的良好收听来确定。对于同频广播, 要达到应有的效果, 必须保证在相干区节目是“同相”的, 也就是说, 收听的节目不能是有“二重奏”或“回声”, 尽管在接收机中不能够实际反映, 似对于接收而言, 会造成明显的失真。在相干区的测试数据表明:对于单声道广播, 如果要保证3KHz以下信号失真小于1%, 要求两个已调波时延差小于10微秒, 此时, 对于5k Hz的信号, 要求相千区两部发射机输出信号经射频解调后的节目信号时延值小5微秒, 才能保证立体声的分离度和失真指标。
2 调频同步广播系统的应用
为了实现对某一主城区的“面”覆盖, 本节主要围绕调频同步广播系统的应用展开讨论。
2.1 系统应用依据及技术规范
应用依据是:国家广电总局科技司广技频字[2004]65号文。应用技术规范是:GB/T4311-2000《米波调频广播技术规范》、GY/T154-2000《调频同步广播系统技术规范》。
2.2 系统应用的设计要求
工作频率:调频波段106.1MHz;调制方式:调频立体声;天线极化方式:垂直极化;扩展性:系统具备方便于扩充台站能力;发射机调制度稳定度:小于等于2.5%;已经调制信号相对延时稳定性:优于±1μs;同频:相对频差小于等于1×10-9;同相:相对时间延差小于等于5μs (立体声) ;同调制度:同调制度差小于等于3%;保证相干区内的最低可用场强满足ITU的规定。
2.3 系统应用的环境
根据规划预计的覆盖范围, 在工程实施前需要对周边地区的电磁环境进行分析摸底。本文研究的调频同步广播系统的应用, 调频段设置在106.1MHz±0.2MHz, 在覆盖范围内和覆盖边缘区域选择有代表性的场点进行应用, 以保证系统建成后, 既不受干扰, 又不干扰正在使用的其他频段电台。
2.4 广播发射站的布点及传输
站点的选择除要根据覆盖需要、信号传输方式外, 还要充分考虑机房建设、天线架设等方面的可能性。由于调频同步广播发射站的布点会牵涉到所选站点的大楼业主、城管、环保、公安等部门复杂的系统工程, 站点的选择不可能严格按照一般的立体声相距9km的原则进行, 实际工程中发射机间的距离取小于23.4km。我们兼顾系统应用地区的地形地貌和人口的疏密程度, 采用适当增加各发射点间的距离和发射功率等方面, 以实现人口的有效“面”覆盖。系统应用工程采用“中心开花”方式, 即一个中心站, 两个副站, 共三个站点同时对应用区域进行覆盖。采用STL发射机, 把复合信号由中心台传给各副台。其中输入的音频信号在立体声发生器中以基准的19KHz调制成标准的立体声信号 (副载波为38KHz, 19KHz是导频) , 然后送入STL发射机, 各发射台的结构基本上是相同的, 即有STL接收机、数字延时器和同步激励器所组成, 扩展时加有STL发射机。
3 结语
此外, 由于调频同步广播对多径传播缺乏抵抗力, 一般情况下, 到达接收机无线电信号, 不仅包括通过从发射台 (中心台、副台) 与接收机之间的直接传播路径来的信号, 而且包括许多经过或近或远的障碍物、一次或多次反射的信号。因此, 在部分覆盖区域存在较小面积的失真是不可避免的, 调频同步广播技术还需深入探讨、研究, 使其不断的改进。
参考文献
[1]王静, 褚国祯.调频同步广播的难点与改进[J].广播与电视技术, 2007, 12:132～135.