浅谈调频天馈系统备份方法

2020-05-12陈文和童龙文

中国设备工程 2020年6期

陈文和，童龙文

（广东省广播电视技术中心，广东广州 510012）

安全播出重于泰山，故广播电视的播出发射环节均有备份，以防万一。

播出环节中，公共的关键环节叫作“两源一线”。“两源一线”之一被称作是万无一失的——供电，一般也有两路供电（按62号令，重点发射台站还有专线供电），加上发电机作为备份。高山发射台，一般实现一路供电和发电机的连锁备份。“两源一线”的另一源——信号源，一般有两路高质量的信号源加上1KHz（或彩条信号），传输链路也有光纤、卫星传输和微波电路，也是互为备份。其他环节备份也是一应俱全，只要资金充足，均比较容易实现1:1或者2:1的备份。“一线”就是指天馈线系统。在此，我们重点来讨论调频天馈系统的备份设计。

当前，调频天馈系统的备份一般有同塔备份和异地备份两种。

1 同塔备份

同塔备份又分为双馈单天线系统和双馈双天线系统。

1．1 双馈单天线系统的备份方式

国内大多电视塔都是在20世纪60、70年代始建并投入使用，那时之所以叫作电视塔，因广播都是通过中短波发射，电视塔专门用于发射模拟电视，节目套数不多，省级发射塔一般也就2～3套电视节目，像广东省，越秀山电视塔发射的节目为省台节目岭南台和中央台节目，分别在二频道和八频道发射播出，后来UHF频段的使用，才增加了粤语的珠江台。那时，电视塔并不是用于调频发射，电视频道天线占据最佳的位置。所以到80年代，调频发射逐步进入黄金时期后，但是，调频的天线位置普遍不佳，一般边宽均是超出3米的，高度也比较低。随着安全播出形势越来越紧张，调频天馈系统的备份就提上了议事议程。这时，由于桅杆长度限制，60～70年的电视塔调频天馈系统的备份多采用单天线双馈的方式。

这种双馈单天线系统的设计比较复杂，一般是四层四面天线和六层四面天线，分上、下半副天线播出。节目经一个多工器合成后，再通过开关板一分为二，然后，再经过两条等电长度的馈管，送到分支电缆后，到达每个半副天线。相当于两副天线同时播出同样的节目，在空中进行耦合，达到用户终端时，已经是一个完美电平，这时，信号的相位要求是同相。

图1 双馈单天线系统的示意图

图1是双馈单天线系统的示意图，通过开关板的倒换实现上、下半副天线对整副天线的备份，通过开关板的操作，把节目分别通过上半副或者下半副天线单独发射播出。半副天线单独发射播出时，由于功率减半，各频率节目的功率将相应减小，这时如果是试验频率广播节目，就可以关停或者以极小功率播出，以使主播频率播出功率大于70%的正常播出功率。图2为下半副天线播出时开关板的接法。同理，可以轻松实现上半副天线播出的倒换。

图2 下半副天线播出示意图

双馈单天线系统的要求比较严格。首先，对馈管的选择，比较苛刻，一般是同一厂家同一型号同一批次的馈管。如果总功率超过50KW,一般需要采用4吋馈管以上，这种馈管目前只能依赖进口。其次，开关板要进行阻抗匹配的设计，这是一个典型的T型分配网络。这种系统对零点的补偿实现起来也是比较难，一般要求各频率零点补偿大于10%。越秀山电视塔的采用的正式这种双馈单天线系统，最大功率为160KW,是当今国内功率最大的单天线系统。每条馈管最大功率80KW，为5吋馈管；天线为六层四面，由两副三层四面双偶极子天线构成，图3是天线的实物图，其中第三、第四层天线板稍高于其他层的天线板，这是基于更好的零点补偿考虑的，越秀山发射的各频道的零点补偿达到了16%以上。

1．2 双馈双天线系统的备份

图3 越秀山电视塔调频天线实物图

这种设计多采用在20世纪90年代以后起建的电视塔，这时已经专门对于桅杆的长度和边宽进行规范，使之比较满足于调频频段天线的安装要求，一般桅杆足够安装3副六层的调频天线。调频天线安装后覆盖效果也比较好，每副天线一般考虑的是功率容量和下倾角问题，不存在不同天线合成后的相位问题。为了使备份天线处于工作状态，保持对馈管的充气，一般在备份天馈系统采用一些试验频率的节目播出，当下经常被用在进行数字化的试验或者调频同步网的试验播出。一旦需要倒换，可以停播这些频率，以保证主播频点的节目播出。必要时，也可以进行互倒，就场强和收听结果进行比对试验。

这种设计，从同轴开关、多工器、馈管、天线都是分立的，通过天线板进行倒换就可以实现备份播出，见图4。

图4 双馈双天线系统示意图

2 异地备份

异地备份多用于灾备发射，这是一种相对极端的设计，是为了保证万无一失而设计的。异地备份一般只对一些关键的频点进行备份，以备在极端事件时，不会天空尽默。当然其功率也不可能像主播点的那么大，只是紧急状态的备份。一般有同城灾备，类似中央台和北京台分别在月坛和皂君庙两地建立的异地灾备系统。另一种是非同城灾备，一般在距离主播发射点30公里甚至更远的距离，用定向天线方式实现备份播出覆盖。

异地备份由于是同频发射，一般在主播频率每周的停机检修时开机播出，以便使备播的设备处于良好状态。当然，在一年两次的天馈指标测试时，也是要静默的。