数字电视同频转发器在补点覆盖中的应用

河南省广电局无线电台管理中心 李军辉

河南省无线发射传输管理中心 郁 桦

数字电视同频转发器在补点覆盖中的应用

河南省广电局无线电台管理中心 李军辉

河南省无线发射传输管理中心 郁 桦

随着数字电视传播技术的不断发展，人民群众对于电视信号的需求也在不断提高。与模拟电视不同的是，地面数字电视不仅要求在固定状态下接收到清晰、稳定的电视节目，而且要求在移动状态下实现正常接收。因此，这就对无线电视信号的覆盖状况提出了较高的要求。

近年来，随着数字技术的出现及迅速发展，地面数字电视业务也在大中型城市中如火如荼地展开了。但由于城市建筑物众多以及地理环境不理想，导致地面数字电视信号容易受到多径干扰。无论是单点发射还是组建单频网，都存在一些盲区和信号较弱的地区。因此，如何优化区域覆盖便成为网络建设的重点。

为了全面提高数字电视网络的覆盖率，更好地为人民群众的精神文化生活服务，有必要对现有的网络进行测定。结合这些区域范围小、施工地点精确的特点，同时考虑到便于安装和维护成本低廉等因素，可以采用小功率同频转发器进行补点，以达到快速见效的目的。

一、同频转发器简介

1.同频转发器概述。同频转发器因具有结构简单、转发信号时延短等特点，被广泛应用于乡镇居民区、旅游景区、道路定向覆盖、隧道涵洞以及地铁的信号覆盖等领域。同频转发器的工作稳定性与其输入信号强度、输出信号强度以及收发信号天线之间的隔离3个因素有直接关系。对于同频转发器的工作范围，需要设置在接收数字调制信号的动态峰值范围之内，同时要求具有良好的线性和低值的相位噪声，以保障额定频率的精确性和系统的稳定性，从而保证信号在传输过程中的低误码率和高信噪比。对于设备性能的衡量，主要考虑灵敏度、交调失真、增益、线性失真和输出功率等因素。同频转发器的内部结构如图1所示。

图 1 同频转发器内部结构

2.同频转发器的特点。同频转发器的电路设计采用低噪声技术，同时利用线性功放与增益功率控制技术，使用矩形通带特性完成邻频传输，因此具有较高的接收灵敏度和频谱利用率。可有效抑制带外与带内波动，具有较低的输入损耗以及平坦的群延迟等特点，能够最大限度地消除信号间的互相干扰。同频转发设备通常安装于室外，工作环境、供电条件较为恶劣。考虑到防盗、防撞击、防雷电以及防辐射等因素，同频转发器一般采用低功耗器件和大规模集成电路，以减少其工作时产生的热量，并且，在结构、布线与屏蔽等方面也采取一定的有效措施来提高设备的使用年限。

二、同频转发器在补点覆盖中的应用

1.数字电视补点覆盖设计。同频转发系统一般由接收用天线、同频转发器与发射用天线组成，主要包括以下2个方面。

（1）同频转发系统设备的选择。在实际测试中，接收天线选择八木天线，其中心频率为530MHz，前后比为25dB，增益为8dBi，接收信号强度为79.6dBuV。馈线选择1/2in的超柔射频电缆，其总长度为60m，到达主机端的信号强度为73.6dBuV，损耗为6dB。转发器的最大输出功率为2W，最大增益为93dB，两肩抑制比为-45dB，信号经过主机滤波、放大后，输出的信道功率强度为146.86dBuV。发射天线选择中型的板状天线，其前后比为23dB，增益为8dBi，带宽为526～534MHz，耐受功率为200W。

（2）隔离度的计算。根据接收天线与发射天线安装的位置、方位角以及天线指标，确定隔离度。隔离度的计算是同频转发系统设计中的关键环节。隔离度的大小对于转发器增益调整的上限起着决定性的作用。通常情况下，隔离度必须大于等于转发器增益值加上15dB，否则，就可能导致自激现象，严重时还会导致转发器不能正常工作。天线隔离度的计算公式为：

水平方向Ih=22+20lg（Dh/Lmd）+（接收前后比+发射前后比）-（接收增益+发射增益）+多径损耗+遮挡损耗；

垂直方向Iv=22+40lg（Dv/Lmd）+多径损耗+遮挡损耗。

式中，Dh为水平间距，Dv为垂直间距，Lmd为传输波长。

在同频转发器的选择上，一般最大增益值为93dB，因此其收发天线间的格律度必须高于108dB。例如，收发天线增益为8dBi，接收前后比为25dB，发射前后比为23dB，建筑遮挡为15dB，多径损耗为6dB，则计算出收发天线的水平间隔为20.9m，垂直方向间隔为13.95m。在实际安装中，收发天线两者间的水平距离应大于21m，垂直距离应大于14m。

2.实际应用。

（1）设备安装。依据理论计算与实地勘测的结果，确定同频转发器的实际安装位置。设备安装时，要充分考虑隔离度的设计要求，注意接收天线安装位置的选择，确保接收信号的“强、纯、稳”，接收的电平应大于50dBuV。在实际安装中，发射天线南偏西40°，俯角0.5～1.0°，覆盖的最大角度为120°。收发天线间的直线距离40m，位置背对背，收发天线之间以顶层电梯间作为遮挡物，在实际测试中，未出现转发器自激。接收天线位于电梯间顶部，发射天线位于顶楼南偏西方向，垂直距离大于设计值14m。满足水平和垂直隔离度的要求。

隔离度是由接收天线和发射天线的安装位置、方位角及天线指标决定的，是同频转发器在设置中最需要解决的问题。隔离度的大小决定了转发器增益调整的上限。一般隔离度应比转发器的增益大15dB以上，否则就有可能产生自激，导致转发器无法正常工作。在实际工程施工中，为了提高收发天线之间的隔离度，收发射天线可在不同高度和位置进行安装，并且尽量利用建筑物进行遮挡。

（2）覆盖测试。补点施工结束后，应对原有区域进行覆盖情况复测，以确定补点效果。

按照发射机的播出参数，移动车载接收机的接收门限在25dBuV（接收天线增益3dBi）左右。因此，规定信号场强低于25dBuV的区域为信号盲区，在路测图中用红色表示；场强在25～ 28dBuV时为信号弱区，易受天气和车速的影响而使接收机无法正常接收，造成接收画面中出现马赛克等情况，在路测图中用黄色表示；场强在28～32dBuV时，信号良好，接收机可稳定正常接收，在路测图中用蓝色表示。

在系统测试后，应对原有信号临界值区域进行逐一复测。同时，还应对区域内移动电视的效果进行观察。在实际测试中，只有工人路极短一段路程有马赛克显现，其余区域内移动电视画面完整清晰、声音无间断、持续稳定，达到了预期设计标准。在上述测试工程安装中，将接收天线安装于大楼西侧墙壁上，发射天线安装于大楼顶的铁塔上，发射天线方向向东，指向补点覆盖区域。

接收与发射之间的隔离度利用空间距离和建筑物墙体的阻挡实现，安装时收发天线垂直高度差为18m，水平相距为25m，满足了相互隔离度的要求，从而确保了系统运行的稳定、可靠。通过理论计算和实施，数字同频转发器能够在安装区域很好地对弱信号区进行补点，提高了该区的接收信号电平，达到了预期设计目的。

繁华的商业区有较多的商家和公交线路，移动电视接收质量的提高能够给运营商带来了更多的广告客户，为其产生取得了更大的经济效益。随着地面数字电视国家标准的出台，地面数字电视将会得到进一步的发展。在构建地面数字电视覆盖时，往往会存在信号的盲区和弱区，通过采用数字电视同频转发器进行补点，达到了安装方便、建网迅速的目的，具有较高的性能价格比。