无线覆盖发射台信号源系统设计

罗信海，张 林，姚 琥

（贵州广播电视台，贵州 贵阳 550002）

东山发射台是贵州广播电视台的无线发射台之一，始建于20世纪70年代，占地面积约50亩（1亩≈666.667 m2），地处东山公园之中。办公室和机房为钢筋混泥土结构，独栋六层小高楼，位于东山巅峰处。东山发射台的早期就是最早的贵州电视台，全台所有业务都在那里开展。那时只有无线发射[1]的地面模拟电视，更谈不上当今电视多元化时代的卫星电视、有线电视和网络电视。

该发射台目前承担着4个电视频道的无线发射[1]工作，分别是2频道贵州二套公共频道、4频道贵州一套卫视频道、21频道中央七套农业与军事频道以及27频道中央一套综合频道。4套电视频道都为模拟发射，由2个米波和2个分米发射组成。主要满足市区和近效没有接入有线电视网络的用户观看。如今东山发射台4个频道的播出情况已纳入了国家监管中心和贵州省广电局805监测台的监管范围，同时规定了发射台停播率为发射≤30秒/百小时。可见播出无小事，必须细心做好播出中的每一个细节才行。

东山无线覆盖[2]发射台信号源系统包括信号源传输系统、信号源切换系统、信号源监视系统和信号源报警系统组成。

1 信号源传输系统

电视大楼与无线发射台的直线距离在5 km左右，这么远的距离，要想把电视信号传送过去进行播出，难度很大。

随着现代化城市的快速发展，市政建设和棚户区改造的增多，光缆时常被挖断，严重影响到了东山发射台的安全播出。同时，电视监管机构对电视台播出信号的中断要求也在逐年提高，停播率指标也在逐年下降。在这样的双重压力下，本台传输方式面临着更新。

在本台领导的高度重视下，在相关部门领导的关心和支持下，在本部门员工的全力投入下，完成了东山发射台信号源传输系统方案，图1为该传输系统方案。

图1 东山发射台单频道信号源传输系统方案

从图1可以看出，这只是其中一个频道GZTV-1的信号流程图，其他3个频道GZTV-2、CCTV-1和CCTV-7也是按照这种方式进行传输的。信号依次定义为光缆主、光缆备、微波主、微波备。此方案中不仅有稳定的主备有线光缆，还有主备无线微波，信号传输相当可靠，确保了安全播出。假如两路光缆同时中断，主备微波也能确保信号在长时间传输过程中不会中断，这是该方案优点之一。

从光缆上看，光缆1是用模拟光机PFM－50AV直接传输模拟视音频信号，发射台端对信号不作任何处理就可以直接使用；光缆2是传输数字TS流，用的是数字光端机，发射台端需对TS流信号进行解码处理后才能使用。2套微波传输的都是数字TS流。微波主在发端IDU[3]处输入ASI流，在收端ODU[3]输出中频信号[4]IF信号，接入卫星解码器即可解码出视音频信号。微波备在发端需要用转码器把ASI流转换成IP流，再接入发端IDU中。收端ODU输出IF信号送入IDU中，IDU输出的IP信号用IP解码器解码出视音频信号。多元化多途径的传输，让信号传输更安全，这是该方案优点之二。

主备光缆为两个不同品牌的光端机，主备微波也是不同品牌的产品。不同品牌传输将避免同一产品在相同信号错误信息点上的处理会得出相同的故障现象，这是该方案优点之三。

光缆传输有模拟有数字，微波的解码端也有模拟和数字。从这一点上看，本台已经考虑到发射台以后的发展方向，模拟只是目前过度性的考虑，过不了多久，全数字传输和发射的时代即将到来。这说明系统具有前瞻性、有预期性，这是该方案优点之四。

综上所述，此方案优点多，性能好，值得肯定。

2 信号源切换系统

随着安全级别的增大，必须建立一个安全可靠的信号源切换系统。针对东山发射台目前是模拟电视发射这一特殊情况，最终选择的是洪深现代公司的HS5452VA五进二出视音频自动切换器[5]。该切换器为广播级切换器，具体功能介绍如下：

1）广播级2路视频场消隐切换。

2）多功能、两路分配音视频输出，集切换器、分配器、均衡器为一体。

3）具有断电直通功能。

4）可提供RS-232C串行接口，通过计算机进行控制。

5）音频接头随意灵活，可选择平衡或不平衡音频头。

6）灵活性强，用户可根据自身需求定制。

7）手动自动切换，该设备支持手动和自动两种方式，功能相互独立，切换时视音频同时切换。

此切换器是按音频的有无来进行判断信号是否中断。自动状态下，在节目播出的过程中如果遇到播出主路信号中断，可以根据面板选定时间延时自动播出备路信号，并产生蜂鸣声以提示（可根据需要关断蜂鸣声），主路信号恢复则重新自动输出主路信号；当节目声音中断时间达到预置时间（本台使用的预置时间为10 s），系统会认为信号已经中断，则自动选择第二路输入源来作为输出信号。如果第二路也没有声音，10 s后会自动选择第三路输入源来作为输出信号，依此类推。该切换器[5]是5×2的自动切换器，即5路信号输入和2路信号输出。手动状态下，该机作为普通二选一切换器使用。单频道播出切换器的接入如图2所示。

图2 单频道播出信号的接入

从图2可以看出，5路信号中的前4路信号是从贵州电视台大楼用光缆和微波传输方式传送过来的电视信号，另外一路则是本地信号。这里需要把本地信号说明一下，本地信号就是在发射台所在地，用卫星接收天线接收解码出来的信号。GZTV1、CCTV1和CCTV7这3套节目，在东山发射台楼顶用3 m的C波段卫星接收天线，定向接收115.5°E（东经115.5度）中星6B号直播卫星，解出的信号作为本地信号。GZTV2由于没有上星，没有本地信号。经自动切换器输出的2路信号分别接入主、备系统中进行播出。

3 信号源监视系统

一个好的信号监视监听系统，对节目的安全播出起到了画龙点睛的作用。该发射系统的监视系统用的是最传统的直接观看方式。

在播出切换器上，只接入了每路信号的视频1（VIDEO-1）和音频1（AUDIO-1），而VIDEO-2和AUDIO-2并没有接入，甚至没有画出来。其实第二路信号已经规划在视音频分配器上了，经视音分配器后的VIDEO-11和AUDIO-11接入信号监视器上。如图3所示为信号监视系统。

图3 单频道信号监视系统

从图3可以看出，每个频道的每个信号源分别接有一台监视器用作信号监视，信号都来源于第二路视音频信号。为了方便记忆，本台有一个不成文的统一规定，那就是1口永远是播出，2口才是监视。良好的操作规则，可以在应急的时候带来一些便利。能在出现问题时不用看线号，第一时间解决故障。

4 信号源报警系统

为了提高信号监测的及时性、准确性，最大限度地保障广播电视节目的安全播出。光有了信号监视系统是不行的，是不全面的，这在信号的监测上留有死角。面对这样苛刻的安全播出指标，为了降低停播风险，不得不加强监测环节。经与博汇技术工程师进行多次的技术交流，根据本台的要求量身定制了监测报警系统方案，选择了TrinityAres数字电视监管系统。

该系统由1台RemoteAres-SDI电视多画面显示监测报警主机、1台AudioAres-AES/EBU音频广播监测前端、1台24口千兆网络交换机、2个大音箱和1台计算机等组成，如图4所示。

图4 报警系统拓扑图

TrinityAres数字电视监管系统是博汇科技推出的新一代广电监测产品，在节目播出和传输网络各环节的QAM/QPSK信道监测、码流监测分析、码流解扰和解码、IP网络组播码流、码流录制、视音频内容监测、多画面组合显示、多方式报警、监测数据记录和网络查询、分布式监测网络集中监管等全面应用解决方案。

组网灵活的优点受到业内好评，本台利用这一优点，定做了一套模拟视音频、数字信号SDI、ASI流和IP流等多元化的信号源监控系统，获得了理想的监控效果。TrinityAres数字电视监管系统检测界面如图5所示。该系统的视音频信号来源于视音频分配器的信号VIDEO-22和AUDIO-22。

该电视监管系统在节目视频或音频丢失的情况下，频道画面会有红色边框闪烁提示，左上角信息显示区会简要说明频道的丢失内容，同时大音箱会语音报警。就算工作人员不在机房也能知道当前的报警信息。该系统除了报警功能外，独特的录相回查功能也很强大。

此外，本台还加装了一套音频监测系统ForTune AM16作为辅助监视，相当于监视报警备份系统。此系统支持16路音频的实时监视，每路音频可以接入一路或两路声音。当节目的音频丢失时，按照预先设置的丢失时间内还没有恢复声音，此时蜂鸣器会不间断地响起，音柱指示下方的TH中的“T”会变红，则提示某节目中断。此时需要手动主机上的DISALARM按键或外接键盘上的F2键方可取消报警。音柱监视如图6所示。

图5 TrinityAres数字电视监管系统（截图）

图6 ForTune AM16音频监控系统（截图）

从报警系统上，不但可以从画面上看到信号故障，是视频黑频还是音频丢失等，还可以从报警声音上听出是哪个频道的哪个信号出了问题，对于下一步的快速解决问题提供了关键依据。

5 总结

一个良好完整的信号源系统，在一定程度上对降低电视节目播出的停播率起到重要的作用，这也是从源头上做到了较好的保障。为保证信号源的安全可靠，其传输采用多路由、多方式互为主备。

本台的无线发射台，为了保障安全播出，首先保证了尽可能多而且全面的信号源。两根不同路由的光缆，两套独立的无线微波外加一路本地信号。就算光缆都中断，微波全被干扰或损坏，起码还有一路本地信号用于播出。当然这样的可能性是不可能发生的。再次是建立了一个全面的主备报警系统，一旦主系统故障，备系统会挺身而出，让预防工作不间断。最后有一个安全可靠的信号自动切换器，安装后再没出现过任何播出事故。

本台无线覆盖[2]信号源系统，设计新颖、安全可靠，为保证本台停播率指标不超标立下了汗马功劳，值得有此需求的同行参考与借鉴。

[1] 沈海群.广播电视无线发射技术分析[J].西部广播电视，2014（16）：181.

[2] 肖幸伟.广州广电无线覆盖工程建设[J].中国有线电视，2011（4）：532-535.

[3] 罗信海，张林.贵州广播电视台微波中继系统[J].电视技术，2014，38（24）：43-46.

[4] 李锁成，施继忠.CATV450MHz邻频双向传输系统的中频信号处理前端[J].电视技术，1994，18（1）：37-40.

[5] 史宙亮，李功杰.SDI数字信号切换器的设计与制作[J].现代科学仪器，2008（6）：15-17.