南通廣播電視臺調頻同步改造

張望

南通廣播電視臺調頻同步改造

張望

為了提高南通縣區調頻接收效果，南通廣播電視臺決定用多站點小功率的方式對原有調頻發射系統進行同步改造。工程結束后，海安和啟東兩個分站完成對縣區的基本覆蓋，收聽效果大大提高。事實證明，小功率多站點的方式可以最大限度地利用電臺現有的資源，實現廣播的大范圍覆蓋。

三同一保；捕獲效應；相干區

一、引言

隨著南通廣播電視臺的組建，南通廣電迎來了新的發展機遇。社會科技進步，人民群眾文化需求不斷提高，廣播的作用越來越重要，但現有調頻發射系統已不適應形勢發展需求。為擴大廣播范圍，提升傳播能力和公共服務水平，保障人民群眾收聽廣播的基本權利迫在眉睫。

二、調頻同步廣播的優點

對于多徑干擾；由于功率小了，大部分反射波場強下降到不至于產生干涉的水平，并且由于布點多，部分多徑干擾區可能被互相掩蓋；可以用同步補點的辦法消除陰影區；小功率輻射易于規劃；可方便組成單頻網，滿足交通線上的無縫覆蓋，保證駕乘人員無需重新調諧地不間斷接收場強不均勻度僅為30dB，加上使用低高度垂直極化天線，極大地減小了對空輻射和根部近場輻射，既節約能源，又滿足電磁環境衛生標準，并可避免造成對航空頻段的干擾。

三、調頻同步廣播的理論要點

（一）捕獲效應

當兩個頻率相同或相近的高頻信號進入調頻接收機時，聽到的是場強較強的電臺的節目，這就是調頻接收機的“捕獲效應”。

（二）覆蓋重疊區

調頻同步廣播系統構建的關鍵就在于處理好等場強區的收聽效果，這就要求在等場強區內來自兩個發射臺的信號載頻頻率、調制度、音頻相位高度一致。針對此要求，國家廣電總局發布了相關的行業標準，我們將內容簡要為“三同一保”。

（三）“三同一保”

1.同頻

載波同頻≤1×10e-9

2.同相

音頻傳輸時延差相同，19KHz導頻同相

單聲道：≤10μs；

立體聲：≤5μs。

3.同調制度

包括予加重曲線一致≤3%

4.保證最小可用場強

四、原調頻系統的局限

南通市主城區的廣播覆蓋范圍大約為方圓40公里，但縣區的聽眾最遠可達90公里，如果想讓廣播傳到縣區，以現有的條件要么增高天線要么增大發射功率即高塔大功率，但是都不現實。

高塔大功率覆蓋模式雖然建設方便，省時省力，見效快，但也有其缺點。大區制覆蓋因頻率不能復用造成規劃困難；頻譜利用率低，浪費已緊缺的頻率資源；不能解決長距離交通線的連續覆蓋問題；浪費能源，覆蓋區場強不均勻，大量超出需要的無效輻射；污染環境，大功率FM發射臺在天線附近周邊地區輻射場強超過環境電磁波衛生標準。

思慮再三我臺決定以大功率發射形成對主城區（崇川，港閘）及周邊的優質覆蓋，以小功率布點形成對縣級城區的有效覆蓋，采用調頻同步技術實現各區、縣市覆蓋區的同步銜接，構建成一個主城區為中心向外輻射的調頻同步廣播網。

五、調頻同步的方案實現

（一）整體結構

該項目將建成一個以南通發射臺為中心的發射點，以海安、啟東發射臺為補點發射點的調頻同步廣播系統。通過本項目的建設，可大幅度提高調頻廣播信號在南通轄區內的覆蓋里程，進一步提升南通廣播電視臺的品牌效益。

南通發射臺作為整個調頻同步廣播系統的核心，擔負著同步音源編碼和主發射臺信號發射兩個任務。由于前端機房和發射機房在同一個機房內，所以在編碼端和主發射臺之間的音頻及監控信號傳送上采用線纜直接連接的方式。

海安發射臺和啟東發射臺的同步音頻信號傳送采用E1鏈路進行傳送，監控信息采用3G網絡進行回傳。

音頻信號傳送和監控信號回傳采用了兩種互不影響的鏈路，有助于提升系統的可靠性。

（二）發射站點布局

南通發射臺布局以南通主發射臺為中心，距其西北67.6公里處為海安發射臺，距其79.3公里處為啟東發射臺。3個發射臺所處區域的地形總體保持平坦，無明顯高山等阻擋物。

（三）南通同步發射方案

1.南通主發射機房

圖1 南通主發射臺系統圖

（1）同步編碼傳輸系統。

系統繼續沿用一期項目的同步廣播前端設備。

采用同步TS流編碼器完成數字音頻節目的同步壓縮編碼。該設備采用MPEG-1 layer2標準完成立體聲數字音頻的壓縮編碼（64～256kbps壓縮碼率可選），同時根據本地GPS提供的時標頻標信號在節目碼流中插入時間戳信號，實現同步傳輸功能。編碼器具有雙通道和單通道兩種版本，5套音頻節目共采用雙通道編碼器2臺和單通道編碼器1臺。

編碼器輸出碼流為符合DVB標注的TS傳輸流（ASI接口）。三臺編碼器的輸出碼流經過復用器復用后形成1路最終的節目碼流（包含5套節目）。該碼流通過ASI-E1適配器進行傳輸接口適配后送入E1鏈路傳輸。

通過上述系統，可完成5套立體聲數字音頻的同步壓縮編碼及傳輸，所需帶寬按照256kbps碼率計算約為1.3Mbps，僅需1個E1通道（2Mbps帶寬）即可完成5套立體聲節目的高保真同步傳輸。

（2）同步解碼調制發射系統。

南通發射臺原為非同步發射系統。因此，本項目中，需對發射臺的音頻解碼和調制發射相關設備進行同步升級改造。

音頻傳輸上，更換同步TS流解碼器。該設備負責接收TS傳輸流，完成碼流解復用、MPEG-1layer2標準音頻解碼、同步傳輸校準工作，輸出同步的立體聲數字音頻（相位誤差小于1μs），實現調頻同步廣播的“同相”要求。系統采用2臺雙通道解碼器和1臺單通道解碼器完成5套節目的同步解碼輸出工作。

調頻調制上，采用調頻同步數字激勵器對同步數字音頻進行調頻調制。激勵器采用DSP+DDS架構，采用高達1GHz的零倍頻主時鐘技術，可以獲得極高的調頻技術指標以及極高的設備一致性，保證實現調頻同步廣播的“同頻”、“同調制度”要求。

經過調制后的射頻信號送至5KW調頻功放進行發射。

（3）同步時鐘發生分配系統。

同步時鐘發生分配系統主要為系統中的同步設備（包括編碼器、解碼器和激勵器）提供1PPS時間標準和10MHz頻率標準信號。由于要供給前端編碼和解碼調制兩個同步系統，共需11組10MHz+1PPS信號。

設計采用1臺GPS頻標時標發生器和2臺頻標時標分配器，共可提供13組10MHz+1PPS信號。

2.海安發射機房

圖2 海安發射臺系統圖

（1）同步解碼調制發射系統。

海安的同步解碼調制發射系統為一期既有系統。

E1信號送至E1-ASI適配器中完成信號適配工作，經過ASI分配器進行信號分配后分別送至“同步TS流解碼器”中。

同步TS流解碼器負責接收TS傳輸流，完成碼流解復用、MPEG-1layer2標準音頻解碼、同步傳輸校準工作，輸出同步的立體聲數字音頻（相位誤差小于1μs），實現調頻同步廣播的“同相”要求。系統采用2臺雙通道解碼器和1臺單通道解碼器完成5套節目的同步解碼輸出工作。

系統采用調頻同步數字激勵器對同步數字音頻進行調頻調制。激勵器采用DSP+DDS架構，采用高達1GHz的零倍頻主時鐘技術，可以獲得極高的調頻技術指標以及極高的設備一致性，保證實現調頻同步廣播的“同頻”、“同調制度”要求。

經過調制后的射頻信號送至1KW調頻功放進行發射。

（2）同步時鐘發生分配系統。

包含了1臺GPS頻標時標發生器和1臺頻標時標分配器，可以為“同步編碼傳輸系統”和“同步解碼調制發射系統”提供9組

10MHz+1PPS信號。

3.啟東發射機房

圖3 啟東發射臺系統圖

啟東系統設計整體與海安相同，僅節目數量減少為3套。此處不再累述。

六、改造后效果

改造后主城區原有廣播范圍不變，兩個縣區的收聽效果明顯得到改善，海安和啟東縣區的調頻場強都在40dB以上，縣區方圓20km以內收聽效果都不差。主城區與縣區的兩條高速路上收聽幾乎可以做到無縫銜接。而兩處相干區都位于郊區人煙稀少的地方，且把相干區大小控制在最小，大約方圓5km。基本達到了改造前所預期的收聽效果。

七、結論

通過這次改造工程可以看到，在無法對天線和發射功率進行大的變動的情況下，調頻同步改造可以最大限度地利用已有資源擴大調頻的覆蓋范圍。

[1]王靜，褚國禎.調頻同步廣播的難點與改進[J].廣播與電視技術，2007,（12）:132-135.

張望，南通廣播電視臺。

F062.4

A

1008-4428（2016）12-168-03