肇慶國家高新區(qū)調(diào)頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計與工程實踐

嚴錦華

摘 要 廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)是整個廣播系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)向著數(shù)字化、頻率調(diào)制、智能化與大功率等方向快速發(fā)展。在調(diào)頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計以及工程實踐之中有許多需要注意的問題，為了給調(diào)頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計以及實踐提供借鑒，在文中就肇慶國家高新區(qū)調(diào)頻廣播傳輸發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計與工程實踐過程中的經(jīng)驗進行介紹。

關(guān)鍵詞 調(diào)頻廣播；傳輸發(fā)射系統(tǒng)；設(shè)計；工程實踐

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）191-0028-02

肇慶國家高新區(qū)位于廣東省肇慶市最東端的大旺，經(jīng)行業(yè)管理部門批準，使用99.9MHz頻率進行調(diào)頻覆蓋，為區(qū)內(nèi)人民群眾提供立體聲調(diào)頻聲音廣播服務(wù)。由于區(qū)內(nèi)原來沒有廣播發(fā)射臺站，需要全新設(shè)計安裝包括信號源傳輸、發(fā)射、機房、鐵塔、監(jiān)控等整套調(diào)頻傳輸發(fā)射系統(tǒng)及配套設(shè)施。

1 發(fā)射臺站選址和電磁輻射安全估算

1）發(fā)射站選址。對高新區(qū)進行實地勘察后，選擇了區(qū)內(nèi)最高的商業(yè)辦公大樓頂層作為發(fā)射系統(tǒng)安裝地點。該大廈高約60m，周邊近距離沒有建筑物阻擋，發(fā)射條件比較好。大廈配套設(shè)施齊全，管理完善，能保證安全播出，節(jié)約建設(shè)成本。

2）電磁輻射安全。根據(jù)發(fā)射站物業(yè)方的要求，我們對建站后的電磁輻射情況進行了估算。

（1）電磁輻射安全標準。

我國的相關(guān)部門以“對任何人無害”為原則制定了一系列電磁輻射安全標準，其中以衛(wèi)生部起草的“環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準”國標GB9175-88的標準最高，要求最嚴格，因此引用該標準。按其一級標準是安全區(qū)，指在該環(huán)境電磁波強度下長期居住、生活的一切人群（包括嬰兒、孕婦和老幼病殘者）均不會受到任何影響的區(qū)域。在30MHz～300MHz頻段，一級標準為場強小于5伏/米（V/m）。

（2）安全距離的估算。

① 估算公式。

根據(jù)相關(guān)論文，在給定安全限值的條件下，可采用以下公式進行距離估算：

D = （（Pt×Gt）/（4πρ））1/2

其中：D——安全距離 單位米（m）

Pt——發(fā)射機功率 單位瓦（W）

Gt——天線最大方向輻增益，即主瓣方向最大增益 本公式該因子是功率倍數(shù)

ρ——給定的極限功率密度 單位瓦/平方米（W/m2）

場強E與功率密度ρ的關(guān)系如下：

ρ=E2 /377（W/m2）E的單位為伏/米（V/m）

②距離估算。

本案例中，發(fā)射頻率是99.9MHz，安全極限是5V/m，換算成功率密度為0.0663W/m2，天線主瓣最大增益為8.2dB，換算成倍數(shù)為6.6，

發(fā)射機功率最大為1000W，可計算出D值為：

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間傳輸公式，在實際中由于空氣對電磁波的吸收、反射等原因，損耗比自由空間大得多，且上述估算忽略了發(fā)射饋線及接頭損耗，實際的安全距離比估算值小得多。

③廣輻蓋與燈下黑。

根據(jù)廣播發(fā)射天線的工作原理，信號主要是利用空間波傳播，大部分能量是從主瓣主射方向發(fā)射至遠方，以視距傳播至遠方，而旁瓣方向的發(fā)射場強很小。

設(shè)計擬采用的四層天線，主瓣寬度不超過15°，以天線陣列中心為準線，垂直方向天線發(fā)射能量集中在15°（上下各7.5°）內(nèi)，而在這個角度內(nèi)，89m安全極限內(nèi)不可能有人群或建筑物。該天線的副瓣增益很小，不到主瓣的1/20，按上面公式計算安全距離約為20m，副瓣大約在垂直方向30°，在這個角度和距離內(nèi)也不可能有人群或建筑物。超過垂直方向30°外基本沒有輻射能量。因此在發(fā)射站所在大廈，即使在天臺上長期工作，也在一級安全區(qū)內(nèi)，在大廈內(nèi)工作和生活的人們更不會受到影響。這是我們常說的燈下黑，周邊地區(qū)的電磁強度甚至比幾十公里外還要小。

2 傳輸發(fā)射系統(tǒng)

為保證系統(tǒng)安全播出，同時兼顧系統(tǒng)造價，傳輸發(fā)射系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備調(diào)頻發(fā)射機采用原裝進口意大利ELENOS發(fā)射機，其他設(shè)備均采用國內(nèi)質(zhì)量較好的知名品牌產(chǎn)品，傳輸發(fā)射系統(tǒng)框圖。

1）信號源傳輸。

節(jié)目源信號主用光纖傳輸，收發(fā)信機1：1主備配置。為確保傳輸安全，一般采用不同的路由備份，擬用數(shù)字微波進行備份。光端機和微波接收機解調(diào)出數(shù)字音頻后用切換器選擇，再經(jīng)分配器分到主備調(diào)頻發(fā)射機。

2）發(fā)射系統(tǒng)。

根據(jù)覆蓋要求和高新區(qū)廣播電視中心的發(fā)展要求，同時考慮到該發(fā)射站為無人值守站，設(shè)備預留較大冗余量，發(fā)射機采用1kW等級全固態(tài)立體聲發(fā)射機。主備發(fā)射機通過同軸開關(guān)轉(zhuǎn)換連接到天線及假負載，方便建成后的長期維護。天線系統(tǒng)采用四層全向單偶極子天線，垂直極化，主饋線采用損耗較小的1-5/8″物理發(fā)泡同軸電纜。

3）發(fā)射桅桿。

作為天線陣列支持物，在大廈頂層最高平面架設(shè)桅桿，桅桿采用三角型設(shè)計，減少風阻和方便工程人員安裝與維護，天面與機房安裝鐵梯供安裝維護人員上下。

3 機房及配套設(shè)施

為達到大廈頂層建筑物整齊美觀要求，建造與旁邊電信機房基本一致的4m×4m玻璃棉板房作為發(fā)射機房，配套空調(diào)、照明、防雷器及監(jiān)控等配套設(shè)施。

按一般機房標準，配置低壓配電箱，內(nèi)置分路開關(guān)、防雷器及計量電表等。安裝懸掛式消防球，配置兩臺3匹空調(diào)（工程機）交替工作，門禁按大廈要求安裝電子安全門禁。

4 系統(tǒng)運行

肇慶高新區(qū)調(diào)頻傳輸發(fā)射系統(tǒng)在2016年7月1日正式開播投入使用，運行至今未發(fā)現(xiàn)異常情況。系統(tǒng)各項運行指標達到設(shè)計要求，發(fā)射設(shè)備指標優(yōu)于行業(yè)標準GY/T 169-2001， 發(fā)射天饋系統(tǒng)滿足行標GY/T5051-94甲級臺指標。高新區(qū)內(nèi)覆蓋滿足ITU（國際電信聯(lián)盟）關(guān)于立體聲廣播中等城市覆蓋，中值場強（高出地面10m處測量）64dB（uV/m）要求。高新區(qū)內(nèi)收聽主觀評價全部優(yōu)于四級，95%以上地區(qū)達到五級。相關(guān)部門對電磁輻射進行了實地測試，未發(fā)現(xiàn)輻射超標現(xiàn)象。

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