山东调频同步广播系统技术方案

唐燕燕 王翔 山东广播电视台

1.引言

调频广播经过数十年的发展，技术日趋成熟。现主要在城市、沿高速公路布点，随着私家车的迅猛发展，主要听众对象为车载用户。调频同步广播技术的应用解决了等场强区的同频干扰，移动收听者在几十甚至上百公里的范围内，不用更换频率，可以连续收听同一节目，并且音质良好，无明显同频干扰。

山东广播电视台共有8套调频广播频率，其中交通广播具有全省同频同步的急迫需求，音乐广播和体育广播具有济南周边区域的覆盖需求。

由于各方面原因，交通广播在本项目实施前只是以异频方式覆盖了省内少数几个城市，而音乐广播和体育广播广播信号仅能覆盖济南主城区，远远不能满足广播事业发展需要。

2. 项目总体目标

（1）交通频率同步覆盖范围：济南城区及济南周边地区；山东境内沿京台高速公路同时辐射周边，实现京台高速公路（山东段）无缝覆盖；济宁市部分县、市同步补点覆盖，改善这些地区的收听效果。

（2）音乐广播及体育频率同步覆盖范围：济南周边及济南周边地区调频同步覆盖，从而改善该地区的收听效果。

（3）在规划覆盖范围内，覆盖场强符合GY/T 196-2003《调频广播覆盖网技术规定》最低可用场强要求；同步系统指标符合 GY/T 154-2000《调频同步广播技术系统规范》相关要求；收听效果主观评价不低于4分。

（4）同步效果长期稳定，在外电磁环境和本系统发射参数未变化情况下，收听效果不能有较明显劣化。

（5）系统以移动或联通公司标准双向SDH E1为信号传输链路。

（6）为保障播出安全，要求除济南主发射台外所有发射台站有防插播保护功能。

（7）为确保整个系统运行安全和维修方便快捷，要求系统具有功能全面且安全稳定的远程监控监听功能，能够远程监测监控发射站点运行状态和参数并能够保存备查，为系统运行维护提供有效的管理手段。

3. 系统总体设计原则

系统设计遵循如下原则：

（1）技术先进性

采用当今最先进、可靠的调频同步广播技术（零倍频DDS高本振稳定同步技术），实现相干区内同步效果达到主观评价4分及以上，并保持长期稳定运行。

（2）经济性

在整体设计中，在保证系统质量和性能的基础上，统筹规划，以保证最佳的性能价格比。为了降低系统成本，尤其是为了节约机房建设费用，同时为了方便管理，在进行系统设计时，我们尽量考虑了利用现有发射台原有的发射机、发射铁塔、供配电和防雷接地系统，充分利用现有站点资源，以降低投资。

（3）前瞻性

在系统架构设计、软件设计理念、设备选型等方面，采用目前先进且成熟的技术，符合当今的最新潮流以及今后几年的发展。

（4）可扩展性

调频广播覆盖网的建设是一个长期的过程，随着广播电台业务的发展，将不断添加台站和功能模块，因此系统设计采用了模块式结构，今后可灵活地进行规模扩展和功能扩展。

4. 同步广播系统的基本结构

4.1 信号传输方法

根据用户的要求，除主发射台外，15个同步站点采用标准SDH双向E1信号传输通道，传输E1信号和相关的监测信号，通道带宽2M，BNC接口。为了保证济南主发射台信号的安全性，主发射台的音频信号直接取自总控机房E1复用器之后，位于广电大楼27层的主发射台、与总控机房距离20米左右，采用同轴电缆传输。

4.2 信号传输前端结构和信号流程

信号传输前端的设备分别安装在总控机房内二台42U的标准机柜内。为了实现交通广播、音乐广播和体育广播三套节目在各站点的同步广播，演播室输出的三套数字音频信号经E1音频同步编码器先经过加密，然后嵌入GPS同步时标，最后转换成E1信号送入SDH通道传输到远程发射站点。在本案中为了确保安全播音，三套节目的E1音频同步编码采用冗余设计。每套节目配有主备音频同步编码器，其输出的E1信号经E1自动切换器选择输出一路E1信号，三套节目的E1信号经E1复用器合成为一路E1信号，经三台E1分配器分别送到1#---15# E1数据复用器，经SDH通道传输到远端15个同步站点内与总控机房1#---15# 对应的数据复用器。在总控机房的主要同步设备有6台E1音频同步编码器、6台GPS标频发生器、3台E1信号自动切换器、1台E1复用器、3台E1 分配器、15对E1数据复用器等设备。

信号传输前端拓扑见图1。

4.3 调频同步发射系统

E1信号借助SDH通道传输到各站点的E1数据复用器（1#---15#），E1数据复用器输出的E1信号经分配、解码输出的音频信号作为同步激励器的音频信号源。由于各同步站点的配置要求不同，分别阐述如下：

（1）德州陵县、泰安、济宁、枣庄翼云山同步改造

图1 信号传输前端拓扑图

E1信号借助SDH通道传输到德州陵县、泰安、济宁、枣庄翼云山站点的E1数据复用器（12#---15#），E1数据复用器输出的E1信号经分配、解码输出的音频信号作为同步激励器的音频信号源。四座发射台利用原有的发射机和天馈系统，每个站点增加1台100W同步激励器、一台GPS标频发生器、一台E1同步解码器组成FM同步广播发射系统。GPS标频发生器输出的1PPS和10MHz标频信号分别送到E1同步解码器。GPS标频发生器输出的655.36MHz、24.32MHz标频信号分别送到同步激励器的DSP单元，作为音频时钟和射频时钟的标频，对音频和射频实施同步，确保了“三同一保精密同步”。

德州陵县、泰安、济宁、枣庄翼云山同步改造同步广播系统框图见图2。

图2 德州陵县、泰安、济宁、枣庄翼云山同步改造同步广播系统框图

（2）济南主发射台新增同步改造

由于广电大楼27层的主发射台与总控机房距离20米左右，采用同轴电缆传输E1信号。从总控室的E1分配器输出的含有三套节目的E1信号通过SYV-50—7同轴电缆传输到27楼的主发射机房，电缆连接到E1分配器，E1分配器输出三路E1信号分别送该三台同步解码器，解码后输出交通广播、音乐广播和体育广播的音频信号作为同步激励器的音频信号源。

在主发射台的交通广播、音乐广播和体育广播，三套节目的FM同步系统在原有的发射机和天馈系统基础上增加三台100W同步激励器、三台GPS标频发生器、3台E1同步解码器组成三套节目的FM同步系统。

安装在27楼主发射机房的 GPS标频发生器输出的1PPS和10MHz标频信号分别送到E1同步解码器。GPS标频发生器输出的655.36MHz、24.32MHz标频信号分别送到同步激励器的DSP单元，作为音频时钟和射频时钟的标频，对音频和射频实施同步，确保了“三同一保精密同步”。

主发射台同步改造系统图见图3。

（3）新建四个（三套节目）同步发射基站

图3 主发射台同步改造系统图

在新建的四座同步发射基站的E1信号通过SDH通道传输到四个新建站点，各站点分别安装（1#--4#）E1数据复用器与总控机房的（1#--4#）E1数据复用器相互对应。E1数据复用器经分配器输出三路E1信号（交通广播、音乐广播和体育广播），三套节目经三台E1同步解码器解调后输出的音频信号作为同步激励器的音频信号源。同步激励器输出的RF信号驱动1KW功率放大器，三套节目的功率放大器输出的RF信号经三工器与连接的SDY-50-40馈管送到双层发射天线实现三套节目的同步广播。

每座站点的FM同步广播发射系统由一台E1数据复用器、一台E1分配器、三台E1同步解码器、三台GPS标频发生器、三台30W同步激励器、三台1KW功率放大器、一台三工器和天馈系统组成，设备安装在19” 42U机柜内。

GPS标频发生器输出的1PPS和10MHz标频信号分别送到E1同步解码器。GPS标频发生器输出的655.36MHz、24.32MHz标频信号分别送到同步激励器的DSP单元，作为音频时钟和射频时钟的标频，对音频和射频实施同步，确保了“三同一保精密同步”。

新建四个（三套节目）同步发射基站系统图见图4。

图4 新建四个（三套节目）同步发射基站系统图

（4）新建七个（交通广播）同步发射基站

SDH通道传输到七个新建站点的七台E1数据复用器（5#--11#）），E1数据复用器输出E1信号（交通广播）经E1同步解码器解调后输出的音频信号作为同步激励器的音频信号源，同步激励器输出的RF信号驱动1KW功率放大器，1KW功率放大器的输出经50-22馈管送到双层发射天线实现交通台的同步广播。

每座站点的FM同步广播发射系统由一台E1数据复用器、一台E1同步解码器、一台GPS标频发生器、一台30W同步激励器、一台1KW功率放大器和天馈系统组成。

GPS标频发生器输出的1PPS和10MHz标频信号分别送到E1同步解码器。GPS标频发生器输出的655.36MHz、24.32MHz标频信号分别送到同步激励器的DSP单元，作为音频时钟和射频时钟的标频，对音频和射频实施同步，确保了“三同一保精密同步”。

新建七个同步发射基站系统图见图5。

图5 新建七个同步发射基站系统图

5. 远程监测管理网

同步广播系统的远程监控系统可保证同步广播网在任何时间处于最佳的状态运行。通过SDH E1双向通道实现远程监控信号的传递。

远程监控系统以科学管理来替代以人为主传统管理的设计理念，采用人性化的监控软件、先进的硬件技术和专用传输通道(E1通道)，建立一个安全、稳定、可靠的广播信息远程监控平台，在有力保障广播发射机房发射系统正常运行的同时，确保FM同步网在最佳同步状态运行。通过监控管理信息系统的建设，尽可能地降低人为因素对安全播出的影响，提升管理水平，促进广播覆盖的健康发展。

在系统整体的设计上，以数据库作为整个系统的软件平台，所有有关发射台日常运作的相关信息以及每个管理模块都以数据库这一纽带相互利用、相互依存。在系统中采用了集散控制系统的设计理念。