南通广播电视台调频同步改造

2016-04-25张望

市场周刊 2016年12期

张望

南通广播电视台调频同步改造

张望

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。

三同一保；捕获效应；相干区

一、引言

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30dB，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

图1 南通主发射台系统图

（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-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。

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

图2 海安发射台系统图

（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

图3 启东发射台系统图

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40dB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。