肇庆国家高新区调频广播传输发射系统设计与工程实践

严锦华

摘 要 广播传输发射系统是整个广播系统中的关键部分。随着科学技术的快速发展，广播传输发射系统向着数字化、频率调制、智能化与大功率等方向快速发展。在调频广播传输发射系统的设计以及工程实践之中有许多需要注意的问题，为了给调频广播传输发射系统的设计以及实践提供借鉴，在文中就肇庆国家高新区调频广播传输发射系统设计与工程实践过程中的经验进行介绍。

关键词 调频广播；传输发射系统；设计；工程实践

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）191-0028-02

肇庆国家高新区位于广东省肇庆市最东端的大旺，经行业管理部门批准，使用99.9MHz频率进行调频覆盖，为区内人民群众提供立体声调频声音广播服务。由于区内原来没有广播发射台站，需要全新设计安装包括信号源传输、发射、机房、铁塔、监控等整套调频传输发射系统及配套设施。

1 发射台站选址和电磁辐射安全估算

1）发射站选址。对高新区进行实地勘察后，选择了区内最高的商业办公大楼顶层作为发射系统安装地点。该大厦高约60m，周边近距离没有建筑物阻挡，发射条件比较好。大厦配套设施齐全，管理完善，能保证安全播出，节约建设成本。

2）电磁辐射安全。根据发射站物业方的要求，我们对建站后的电磁辐射情况进行了估算。

（1）电磁辐射安全标准。

我国的相关部门以“对任何人无害”为原则制定了一系列电磁辐射安全标准，其中以卫生部起草的“环境电磁波卫生标准”国标GB9175-88的标准最高，要求最严格，因此引用该标准。按其一级标准是安全区，指在该环境电磁波强度下长期居住、生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老幼病残者）均不会受到任何影响的区域。在30MHz～300MHz频段，一级标准为场强小于5伏/米（V/m）。

（2）安全距离的估算。

① 估算公式。

根据相关论文，在给定安全限值的条件下，可采用以下公式进行距离估算：

D = （（Pt×Gt）/（4πρ））1/2

其中：D——安全距离 单位米（m）

Pt——发射机功率 单位瓦（W）

Gt——天线最大方向辐增益，即主瓣方向最大增益 本公式该因子是功率倍数

ρ——给定的极限功率密度 单位瓦/平方米（W/m2）

场强E与功率密度ρ的关系如下：

ρ=E2 /377（W/m2）E的单位为伏/米（V/m）

②距离估算。

本案例中，发射频率是99.9MHz，安全极限是5V/m，换算成功率密度为0.0663W/m2，天线主瓣最大增益为8.2dB，换算成倍数为6.6，

发射机功率最大为1000W，可计算出D值为：

D=[（1000×6.6）/（4×3.142×0.0663）]1/2=89m

估算公式中采用的是理想自由空间传输公式，在实际中由于空气对电磁波的吸收、反射等原因，损耗比自由空间大得多，且上述估算忽略了发射馈线及接头损耗，实际的安全距离比估算值小得多。

③广辐盖与灯下黑。

根据广播发射天线的工作原理，信号主要是利用空间波传播，大部分能量是从主瓣主射方向发射至远方，以视距传播至远方，而旁瓣方向的发射场强很小。

设计拟采用的四层天线，主瓣宽度不超过15°，以天线阵列中心为准线，垂直方向天线发射能量集中在15°（上下各7.5°）内，而在这个角度内，89m安全极限内不可能有人群或建筑物。该天线的副瓣增益很小，不到主瓣的1/20，按上面公式计算安全距离约为20m，副瓣大约在垂直方向30°，在这个角度和距离内也不可能有人群或建筑物。超过垂直方向30°外基本没有辐射能量。因此在发射站所在大厦，即使在天台上长期工作，也在一级安全区内，在大厦内工作和生活的人们更不会受到影响。这是我们常说的灯下黑，周边地区的电磁强度甚至比几十公里外还要小。

2 传输发射系统

为保证系统安全播出，同时兼顾系统造价，传输发射系统中关键设备调频发射机采用原装进口意大利ELENOS发射机，其他设备均采用国内质量较好的知名品牌产品，传输发射系统框图。

1）信号源传输。

节目源信号主用光纤传输，收发信机1：1主备配置。为确保传输安全，一般采用不同的路由备份，拟用数字微波进行备份。光端机和微波接收机解调出数字音频后用切换器选择，再经分配器分到主备调频发射机。

2）发射系统。

根据覆盖要求和高新区广播电视中心的发展要求，同时考虑到该发射站为无人值守站，设备预留较大冗余量，发射机采用1kW等级全固态立体声发射机。主备发射机通过同轴开关转换连接到天线及假负载，方便建成后的长期维护。天线系统采用四层全向单偶极子天线，垂直极化，主馈线采用损耗较小的1-5/8″物理发泡同轴电缆。

3）发射桅杆。

作为天线阵列支持物，在大厦顶层最高平面架设桅杆，桅杆采用三角型设计，减少风阻和方便工程人员安装与维护，天面与机房安装铁梯供安装维护人员上下。

3 机房及配套设施

为达到大厦顶层建筑物整齐美观要求，建造与旁边电信机房基本一致的4m×4m玻璃棉板房作为发射机房，配套空调、照明、防雷器及监控等配套设施。

按一般机房标准，配置低压配电箱，内置分路开关、防雷器及计量电表等。安装悬挂式消防球，配置两台3匹空调（工程机）交替工作，门禁按大厦要求安装电子安全门禁。

4 系统运行

肇庆高新区调频传输发射系统在2016年7月1日正式开播投入使用，运行至今未发现异常情况。系统各项运行指标达到设计要求，发射设备指标优于行业标准GY/T 169-2001， 发射天馈系统满足行标GY/T5051-94甲级台指标。高新区内覆盖满足ITU（国际电信联盟）关于立体声广播中等城市覆盖，中值场强（高出地面10m处测量）64dB（uV/m）要求。高新区内收听主观评价全部优于四级，95%以上地区达到五级。相关部门对电磁辐射进行了实地测试，未发现辐射超标现象。

参考文獻

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