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地市级广播电台传输与覆盖系统的设计与实践

　　一、概述
　　合理的构建广播电台信号的传输和覆盖网络，可最大限度的发挥广播电台的技术优势，作为地市级广播电台，其经济状况、地理位置、人口分布、行业规定等情况在一定的条件下决定了当地广播系统的发展步伐及传输覆盖的形式。卫星覆盖的方式目前对于市级广播电台来讲，在播出覆盖成本、经济效益、技术等方面都不太实际，短时间内难以应用；互联网网上广播覆盖目前处于发展阶段，随着经济的发展和数字技术在广播系统的应用，可逐步实现地市级电台的网上广播，但不可能在短时间替代传统的广播节目接收手段，只能是传统广播在网络世界的延伸和补充；因此地市级电台利用中波、调频进行无线发射覆盖是目前的主要覆盖方式，利用有线电视网络传输广播电台信号是目前的主要传输方式。
　　1、覆盖结构
　　地市级电台的覆盖按行政区域和人口分布情况可分为三个覆盖层面，即城市覆盖、城镇覆盖和乡村覆盖。城市覆盖应采用无线发射、有线电视分配网络辐射的形式，同时在公交车等小范围场所设立固定接收；城镇覆盖除采用上述形式以外，再在城镇乡村设立固定接收设施覆盖；村级以传输发展有线广播为主、有线用户发射（辐射）为辅的方式覆盖。
　　2、发展要求
　　地市级广播电台的技术发展要逐步向以下几方面发展：
　　⑴、系统数字化：在节目的查询、采集、编排、审听、调用等方面实现节目数字化录制，数字化编辑，数字化存储和数字化音频节目资源共享等自动化功能，并逐步向实现广播全系统的数字化。
　　⑵、播出自动化：在播出、管理等方面通过采用数字音频工作站系统，可极大的提高播出系统的安全可靠性和技术指标，不断加快广播电台的数字化进程。
　　⑶、传输网络化：建立计算机局域网络互联互通系统，实现广播电台内部信息、数据的交互和节目资源的共享，在信号的外部传送方面，充分利用有线电视网络实现音频传输和射频传输。
　　⑷、发射固态化：逐步更新原有的电子管发射机，采用全固态发射机。可大幅度提高发射设备的技术指标和系统稳定性并可同时降低发射成本。
　　⑸、覆盖多元化：改变原有的单一形式的无线发射方式，采用有线网络辐射、空间无线发射、互联网交互等多渠道、多形式的覆盖体系，互为取长补短。
　　鉴于上述要求，我们在充分考虑到承德地处山区的地理环境和电磁环境情况、经济发展情况、人口分布情况的基础上，根据承德市的实际设计并实施了承德市广播电台的传输覆盖技术系统。总的原则是采用有线传输、有线辐射、无线发射，利用高山地形建大功率调频发射台，县区建小功率调频发射台，采取有线无线互补链接、中波、调频多点发射的形式实现全方位立体覆盖。
　　二、信号传输系统
　　1、基本情况
　　承德市下辖兴隆、滦平、隆化、围场、宽城、平泉、丰宁、承德县八县和双滦、双桥、营子三区，市区所在地在双桥区。全市总人口340万，总面积4万平方公里，其中市区面积18.6平方公里，承德电台现播出两套广播节目，第一套节目无线调频频率89.1MHz、93.8MHz；调幅频率1584KHz；有线调频频率103MHz。第二套节目无线调频频率97.6MHz、调幅频率900KHz、有线调频频率99MHz。
　　2、音频信号传输途径　　由电台播控室送出的两套立体声音频广播信号经分配器分配输出5路信号：
　　⑴、送到调频发射机房实现电台信号在市区的调频中心发射。
　　⑵、送到微波机房经微波发射机传输到150公里外的兴隆县雾灵山上，实现电台信号的大功率调频覆盖发射。
　　⑶、经光缆传输到3公里外的市网络公司有线电视前端机房后，分为两路：一路送入市区有线广播电视网实现电台信号的市区有线辐（发）射；另一路传输到各个县区的有线电视前端机房实现电台信号的县域网有线辐（发）射。同时，又为分布在各个县区的小功率调频发射机提供信号源，实现小功率调频覆盖发射。　　⑷、经光缆传输到1.2公里外的中波台机房实现电台信号在市区的调幅（中波）中心发射。
　　⑸、送到音频采集系统为今后实施互联网网上广播提供信号源。
　　3、有线网络传输与覆盖承德市各县区目前已全部实现光纤联网，可在此基础上充分利用现有的传输系统实施广播电台信号的传输和覆盖。
　　⑴、市区部分：将送入到市网络公司前端机房的音频信号，经调制后进入市区有线电视网完成对市区广播信号的调频有线覆盖。另外，可设立独立频道（频率），为宾馆、饭店、车站提供背景音乐及适时语音广播。
　　⑵、县城部分：送入市网络公司前端机房的信号在调制之前经市县SDH传输网络传送到各县区的有线电视前端机房后分成两路，一路送入县级有线电视网络实现对县、乡（镇）的调频有线覆盖；另一路送入建在每个县城的调频发射机实现对该县城的调频无线覆盖。
　　⑶、乡村部分：利用有线电视网络采用有线广播和有线电视共缆传送的模式实现县、乡、村的广播覆盖，具体是采用不同的频点，通过光纤或同轴网将调频信号送到各村调频音箱,实现终端调频自动接收多点扩音直接进行音频广播。
　　三、大功率调频调幅多频发射
　　无线发射系统以中波、调频为主要方式，市区采用多频调频、调幅混合发射覆盖，县级和乡镇采用调频同频发射。
　　1、调幅（中波）发射　　由建在海拔385米的沙子梁中波发射台完成承德电台两套节目在承德市区的中波覆盖。
　　第一套节目发射频率：1584KHz；发射机功率：1Kw；发射天线高度：90米。
　　第二套节目发射频率：900KHz；发射机功率：1Kw；发射天线高度：76米。
　　2、大功率调频发射
　　⑴、由建在海拔355米的承德市佟山调频发射台完成承德电台两套节目在承德市区的调频覆盖。
　　第一套节目发射频率：89.1MHz；发射机功率：3Kw；发射天线高度：186米。
　　第二套节目发射频率：97.6MHz；发射机功率：1Kw；发射天线高度：186米。
　　覆盖区域：6400平方公里。覆盖半径：40公里。覆盖人口：约60万人。
　　⑵、由建在海拔2118米的兴隆县雾灵山上的调频发射台完成承德电台第一套节目在承德周边区域的覆盖。
　　发射频率：93.8MHz发射机、发射机功率：5Kw、发射天线高度：60米。
　　覆盖区域：57000平方公里。覆盖半径：120公里，覆盖人口：约350万人。
　　3、技术要求
　　⑴、每个调频发射频率要遵守频率制约关系。
　　⑵、在中波、调频覆盖的中心区域（900平方公里市区）其中波场强要达到80dB以上、调频场强要达到65dB以上。
　　⑶、系统技术指标全部要达到甲级。
　　4、大功率调频覆盖的局限性
　　大功率调频调幅多频发射系统经近十几年的不断完善和技术改造其各项技术指标、覆盖效果都满足了实际要求。但大功率调频多频发射系统因其固有的特性存在着一些不足：　　⑴、因调频广播工作于米波段，易因高大建筑物和其他物体反射形成多径干扰。
　　⑵、因高山和低谷等地形因素会产生收不到信号的阴影区。
　　⑶、可能对航空无线电业务造成干扰。
　　⑷、大功率多频覆盖因频率不能复用造成规划困难，频谱利用率低。
　　⑸、覆盖区场强不均匀度高，形成能源的浪费。
　　四、小功率调频多点同频发射
　　1、方案的提出
　　根据承德市所辖县区地域广阔、属于山区和丘陵地带、人口多集中于县城，农村人口分散，受地理环境、频率资源、资金匮乏、技术维护等因素以及调频大功率覆盖的技术性制约，在县城不适合建立大功率调频发射台。因此我们设计并实施了"小功率调频多点同频发射"系统。
　　2、设计方案
　　⑴、在双桥区以外的十个县区每个县区分别建立承德电台两套节目、两个频率（93.8MHz、97.6MHz）的调频发射台；
　　⑵、采用调频小功率（50-100W）多点（10个县区）同频发射的方式覆盖，实现两套广播节目对县区所在地县城的无线覆盖。
　　3、技术要求
　　⑴、以十个县区的县城所在地为有效覆盖区域（每个县区按4平方公里考虑），保证该区域能用收音机直接接收。
　　⑵、在各个郊县有效覆盖区域的直接接收场强要达到65dB以上。
　　⑶、为减小和避免同频干扰，以发射天线为中心半径20公里处场强要低于30dB。
　　⑷、两个发射台的覆盖交汇点即最大直视距离点设计场强要在25dB以下。
　　⑸、全部系统技术指标要达到甲级。
　　⑹、要遵守发射频率之间的频率制约关系,相邻频率要求要符合国家行业标准。
　　4、技术设计
　　调频同频覆盖技术的本身并不复杂，其关键是如何尽可能的避免或减少同频干扰，因为在一般情况下，若采用调频同频发射的方式在各自所覆盖的区域的交汇点将可能出现相互干扰，解决的方法是：在满足有效覆盖区域正常收听的前提下，合理的选择发射机的发射功率、发射天线高度和相邻各发射点之间的距离，根据覆盖区域的地理情况、人口分布情况进行设计来避开同频干扰。
　　根据上述技术要求，按平坦地域自由空间损耗时接收场强进行设计，设计发射天线h1高度为30米，增益为6dB（换算成放大倍数为10㏒×6dB=4），馈线效率取0.8，发射机标称输出功率为100W，接收按用户直接接收考虑，接收天线h2按0.5米计算，频率按93.8MHZ计算。则：
　　经以上理论计算可知在最大直视距离25.5Km处的场强（21dBμV/m），低于最低可用场强（行业标准农村为54dBμV/m）及服务场强即最低可收听场强（一般在35dBμV/m以上），在有效覆盖区域的最低场强和最大视距区域场强均符合设计要求,另外在工程实践中由于发射机实际输出功率要低于标称功率再加之山区传输的衰减问题，在上述点的实际场强值还将要低于理论设计值。因此在有效覆盖区域内，两个发射台的相邻覆盖点即在各自半径为25.5km的范围内将不会形成同频干扰情况的，而在有效覆盖区域内的场强（75dBμV/m）又远高于行业标准最低可用场强（54dBμV/m）所以在有效覆盖区域内是可以满足正常的收听。因此技术方面是可行的。
　　系统在实施完成后经技术指标测试、接收场强测试和主观收听均满足了设计要求。
　　5、同频多点发射的特点　　由于采用小功率按需布点的方法，在满足设定覆盖需要的前提下，单台发射机的功率大幅度降低，这就使得诸多问题应刃而解，具有如下特点：　　⑴、一套节目固定一个频率，方便了节目播出预告和听众对节目的记忆选择。
　　⑵、由于发射功率的减小，对于多径干扰问题，大部分反射波场强下降到不至于产生干涉的程度。
　　⑶、小功率辐射易于规划，且提高频谱利用率，节约了频率资源。
　　⑷、场强不均匀度低，加上使用低高度垂直极化天线，极大地减小对空辐射和根部近场辐射，既节约能源，又满足电磁环境卫生标准，并可避免造成对航空频段的干扰。　　　　⑸、其缺点是由于同频干扰的原因不能象调频同步广播那样实现无缝覆盖。
　　五、结束语
　　广播电台的无线、有线、卫星和互联网四种传输覆盖形式，以传统的方式、发展的技术、未来的趋势从各自的特点充分发挥优势实现着传输和覆盖，作为地市级广播电台，要实现信号的广域传输和系统的覆盖，必须是传送与发射、有线与无线、多频与同频、调频与调幅互补相依的共同行为，用中波、调频进行无线发射覆盖仍然是目前主要的受众渠道,今后广播无线发射覆盖、有线传输覆盖和网络交互覆盖取长补短、相互促进是广播电台的发展方向,广播与互联网相结合、广播的无线和有线相互补充是未来广播技术。