广播电视台调频广播覆盖系统建设研究

刘全宁

（作者单位：广西广播电视技术中心南宁分中心）

调频广播经过数十年的发展，技术已经日趋成熟。目前，其主要在城市和沿高速公路布点，主要的听众是车载用户。随着私家车的迅猛发展，车载用户的需求也在不断增加。调频同步广播技术的应用解决了等场强区的同频干扰问题，使得移动收听者在几十甚至上百千米的范围内，不用更换频率，可以连续收听同一频率所播出节目，并且音质良好，无同频干扰。这一技术的应用为车载用户提供了更加稳定、清晰的广播服务，满足了他们在行车过程中收听广播的需求。未来，随着技术的不断进步和市场需求的变化，调频广播将会继续发展和创新。例如，随着5G等新技术的普及和应用，调频广播的传输效率得到进一步提升。同时，随着车载用户数量的不断增加，对调频广播的需求也将不断增长。因此，调频广播需要不断创新和完善，以满足不断变化的市场需求。

1 调频广播覆盖系统概述

调频广播覆盖系统是一种用于广播电台的传输覆盖系统，它主要通过调频方式将音频信号传输到覆盖区域。该系统由多个部分组成，包括前端系统、传输链路和覆盖网络。其中，前端系统负责将音频信号转换成适合传输的信号格式，并进行调制和解调处理[1]。传输链路用于传输流的发送，确保传输流能够顺利抵达覆盖区域，是传输码的信号传输通道和主要传输媒介。

2 调频广播覆盖系统的基本结构

2.1 信号传输前端

信号传输前端是调频广播覆盖系统中的重要组成部分，主要负责将音频信号进行调制和放大，通过天线向空中发射。在信号传输前端，音频信号被调制为调频信号，通过放大器进行放大，以便达到足够的发射功率。在调制过程中，音频信号会被加到一个载波上，使得载波的频率随音频信号的变化而变化[2]。此外，信号传输前端还可能包括一些辅助设备，如滤波器、均衡器等，用于对信号进行进一步的处理和优化，以确保信号的传输质量和接收效果。由此可以看出，信号传输前端负责将音频信号转换成适合传输的调频信号，并通过放大和调制处理，确保信号能够以高质量的方式传输给覆盖区域内的听众。

2.2 数字调频同步发射系统

数字调频同步发射系统是一种将音频信号通过调频技术进行数字处理和调制，然后通过天线或线路将调频信号发射出去的系统。该系统的主要特点是具有数字信号处理技术，可以有效地消除干扰，提高音频信号的传输质量和稳定性[3]。数字调频同步发射系统的原理框架如图1所示。

数字调频同步发射系统的主要实现的功能如下：

（1）E1信号解码与音频信号源。从同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy, SDH）通道传输到同步发射台的E1信号首先经过E1解码器解码，解码后的音频信号被用作同步激励器的音频信号源，这意味着解码后的音频信号被用作同步发射的音频内容。

（2）标频发生器与同步解码基准信号。标频发生器产生的1 pps和10 MHz标频信号同时供给E1同步解码器，作为其同步解码的基准信号源。这确保了同步解码器的准确性和稳定性，为后续的音频发射提供了准确的时序和频率基准。

（3）同步编码与解码确保相位同步精度，与发射台配套运行的信号前端的E1同步编码器与发射台的E1同步解码器确保了两个频率的相位同步精度优于1 μs。这意味着从编码到解码，整个传输过程中的相位保持高度一致，确保了音频信号的准确性和完整性。

（4）不同路径之间的传输时延自动调节。该系统还能实现不同路径之间的传输时延自动调节，无须人为干预。这确保了即使在复杂的网络环境中，音频信号也能保持稳定的传输时延，满足同步广播的要求。

3 广播电视台调频广播覆盖系统建设方案

3.1 关键技术

3.1.1 数字调制技术

数字调制技术是数字通信系统中的关键技术之一，用于将数字信号转换为适合在信道中传输的调制信号。正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）是一种常用的数字调制技术，具有较高的抗干扰能力和频谱利用率。OFDM的基本原理是将高速数据流分割为多个低速子数据流，然后在多个正交子载波上并行传输。每个子载波上的数据符号可以采用不同的调制方式，如正交幅度调制（Quadrature Amplitude Modulation, QAM）、相移键控（Shase-shiftkeying,PSK）等。由于子载波之间的正交性，OFDM信号具有良好的抗干扰性能。OFDM的抗干扰能力主要表现在以下几个方面：首先，由于子载波之间存在正交性，OFDM信号可以在一定程度上克服频率选择性衰落的影响[4]。其次，抵抗多径干扰。在无线通信中，多径效应是常见的干扰之一。OFDM信号具有较长的码元周期，可以有效地抵抗多径干扰。最后，抵抗符号间干扰。在高速数据传输中，符号间干扰是一个重要的问题。OFDM信号采用循环前缀等措施，可以有效地消除符号间干扰。此外，OFDM还具有较高的频谱利用率。由于子载波之间的正交性，OFDM信号可以在多个子载波上并行传输，从而提高了频谱利用率。

3.1.2 网络传输技术

网络传输技术在广播电视台调频广播覆盖系统建设中起着至关重要的作用。为了实现音频信号的实时、高效传输，可以利用高速光纤、微波或卫星等传输技术。本文结合广播电视台的实际情况选用了卫星传输技术。卫星传输技术的覆盖范围非常广。这对于需要覆盖广大地理区域的广播电视台来说，是一种非常有效的传输方式。其还具有传输容量大、传输速率快等优点，可以支持多路音频信号同时传输，满足广播电视台多频道、多节目的需求。在广播电视台调频广播覆盖系统中，卫星传输技术可以与其他传输方式配合使用，如光纤、微波等。这样可以实现信号的多元化、多路径传输，提高系统的可靠性和稳定性。需要注意的是，虽然卫星传输技术具有很多优点，但它也有一些局限性，如信号衰减、多径干扰等问题。因此，在选择卫星传输技术时，需要进行全面的评估和测试，确保其满足广播电视台调频广播覆盖系统的使用需求。

3.1.3 信号处理技术

数字信号处理（Digital Signal Processor, DSP）技术在广播电视台调频广播覆盖系统中的应用，对于提高信号质量和安全性具有至关重要的作用。信号处理技术的流程如下：

首先，压缩处理。在音频信号传输过程中，数据量较大是一个常见的问题。为了解决这一问题，DSP技术采用音频压缩算法，将音频数据的大小减小，以便更高效地传输和存储。这些压缩算法能够去除音频信号中的冗余信息，并利用先进的编码技术，以更低的比特率传输高质量的音频[5]。通过压缩处理，不仅可以节省带宽资源，还能提高传输效率，使得广播电台能够更经济高效地提供广播服务。

其次，编码处理。在音频信号传输之前，DSP技术还进行编码处理，将原始音频数据转换为适合传输或存储的格式。编码技术能够确保音频信号的稳定性和质量，在传输过程中减少信号的失真和干扰。先进的编码算法能够提供更高的音质和更低的比特率，使得音频信号在传输过程中保持清晰度和逼真度。编码处理还可以根据不同的传输媒介和网络环境进行优化，以适应各种传输条件，确保广播信号的稳定性和可靠性。

最后，加密处理。为了保护广播内容的安全性和防止未经授权的访问，DSP技术采用加密技术对音频信号进行加密处理。加密技术可以将音频数据转换为不可读的代码，只有拥有相应密钥的接收设备才能解密并播放音频内容。这种加密处理可以确保广播信号在传输过程中的安全性，防止信号被窃取或篡改。同时，加密技术还可以提供对广播内容的访问控制，确保只有授权的用户能够接收和播放广播信号，保护知识产权和用户隐私。

3.1.4 发射台站布局规划

发射台站布局规划是广播电视台调频广播覆盖系统建设中的重要环节。为了确保广播信号的全覆盖，需要综合考虑地形、地貌和建筑物分布等因素，进行合理的布局规划。首先，应对覆盖区域的地形、地貌进行详细的分析。了解地形地貌走势，对存在的建筑物、山脉等进行标注，搜集整理能够对广播信号的覆盖范围产生影响的因素。其次，结合地形地貌以及建筑物分布特征，确定发射台站的位置和数量。在确定发射台站的位置时，需要重点考虑信号传播的路径和覆盖范围，以便确保信号能够有效地覆盖目标区域。在此过程中还应考虑台站之间的距离，避免出现信号干扰和重叠的现象。此外，还需要考虑发射台站的供电、传输网络等配套设施的建设，确保发射台站能够稳定、可靠地运行，并满足音频信号的传输要求[6]。例如，在对发射台站进行规划时，可以采用模拟仿真软件对信号覆盖进行模拟。通过模拟不同地形、地貌和建筑物分布下的信号覆盖情况，来优化发射台站的布局，提高信号覆盖的效率和均匀性。

3.2 广播电视台调频广播覆盖系统建设流程

3.2.1 方案整体设计

具备一个科学的方案是建设调频广播覆盖系统的前提和基础，为此就需要结合广播电视台的整体需求来对调频广播覆盖系统方案进行整体设计。具体来讲，首先要确定发射台选址，即根据覆盖区域和地形地貌的特点，选择合适的发射台位置。一般来讲，发射台应设置在制高点或视野开阔的地方，以便信号能够更好地覆盖目标区域。在此过程中需要重点考虑电磁环境、地理环境等因素的影响，以便确保发射台能够稳定运行。其次，传输网络设计。传输网络是广播覆盖系统的重要组成部分，负责将音频信号从发射台传输到接收设备。在设计传输网络时，需要综合考虑信号的传输距离、传输带宽、传输质量等因素。例如，可以选择光纤、微波等传输方式来确保信号的稳定性和可靠性。再次，选择接收设备。接收设备是广播覆盖系统的终端设备，其主要负责将音频信号转换成声音。在选择接收设备时，要综合考虑设备的性能、价格、适用范围等因素。通常情况下应选择具有高灵敏度、低噪音、宽频带等特点的接收设备，以确保信号的接收质量和稳定性。最后，还要考虑其他配套设施的建设。例如，建设电力设施、通信设施、消防设施等，以确保广播覆盖系统的正常运行和安全。

3.2.2 设备采购与安装

在设备采购方面，应根据设计方案和需求，列出所需设备的清单，包括发射台设备、传输设备、接收设备等。在采购过程中，要明确设备的规格、性能、数量等要求，并选择合适的供应商，签订合同后，按照合同约定的时间和方式进行设备采购[7]。在采购过程中，要与供应商保持密切联系，及时了解设备的生产进度和质量情况。在设备到达现场后，进行开箱检查，确保设备完好无损。根据设计方案和安装要求，对设备进行布局和线路连接，确保信号传输的稳定性和可靠性。要注意安全操作，避免因操作不当造成设备损坏或人员伤亡。同时，要按照规范进行安装，确保设备的正常运行和使用寿命。

3.2.3 设备调试

在设备安装完成后，进行系统调试，确保各个设备能够正常运行。对发射台进行信号测试，确保信号能够稳定发射，覆盖目标区域。对接收设备进行测试，确保信号能够清晰接收，满足听众的需求。在调试过程中，要对设备的各项参数进行调整和优化，确保设备的最佳性能和稳定性。同时，对系统进行测试和评估，确保系统的可靠性和稳定性。

4 结语

本文对广播电视台调频广播覆盖系统建设进行了深入研究，给出了调频广播覆盖系统的基本结构，并对调频广播覆盖系统的建设方案进行了详细分析。从整体上来看，广播电视台调频广播覆盖系统建设是一个综合性、复杂性的系统工程，需要从多个方面进行考虑和评估。对此，就需要在建设过程中，通过科学规划、合理布局、精心施工，建设一个高性能、可靠、经济适用的调频广播覆盖系统，从而满足广播事业的发展和人民群众的收听需求。