數(shù)字電視同頻轉(zhuǎn)發(fā)器在補點覆蓋中的應(yīng)用

河南省廣電局無線電臺管理中心 李軍輝

河南省無線發(fā)射傳輸管理中心 郁 樺

數(shù)字電視同頻轉(zhuǎn)發(fā)器在補點覆蓋中的應(yīng)用

河南省廣電局無線電臺管理中心 李軍輝

河南省無線發(fā)射傳輸管理中心 郁 樺

隨著數(shù)字電視傳播技術(shù)的不斷發(fā)展，人民群眾對于電視信號的需求也在不斷提高。與模擬電視不同的是，地面數(shù)字電視不僅要求在固定狀態(tài)下接收到清晰、穩(wěn)定的電視節(jié)目，而且要求在移動狀態(tài)下實現(xiàn)正常接收。因此，這就對無線電視信號的覆蓋狀況提出了較高的要求。

近年來，隨著數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)及迅速發(fā)展，地面數(shù)字電視業(yè)務(wù)也在大中型城市中如火如荼地展開了。但由于城市建筑物眾多以及地理環(huán)境不理想，導(dǎo)致地面數(shù)字電視信號容易受到多徑干擾。無論是單點發(fā)射還是組建單頻網(wǎng)，都存在一些盲區(qū)和信號較弱的地區(qū)。因此，如何優(yōu)化區(qū)域覆蓋便成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點。

為了全面提高數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，更好地為人民群眾的精神文化生活服務(wù)，有必要對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進行測定。結(jié)合這些區(qū)域范圍小、施工地點精確的特點，同時考慮到便于安裝和維護成本低廉等因素，可以采用小功率同頻轉(zhuǎn)發(fā)器進行補點，以達到快速見效的目的。

一、同頻轉(zhuǎn)發(fā)器簡介

1.同頻轉(zhuǎn)發(fā)器概述。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器因具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)發(fā)信號時延短等特點，被廣泛應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民區(qū)、旅游景區(qū)、道路定向覆蓋、隧道涵洞以及地鐵的信號覆蓋等領(lǐng)域。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的工作穩(wěn)定性與其輸入信號強度、輸出信號強度以及收發(fā)信號天線之間的隔離3個因素有直接關(guān)系。對于同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的工作范圍，需要設(shè)置在接收數(shù)字調(diào)制信號的動態(tài)峰值范圍之內(nèi)，同時要求具有良好的線性和低值的相位噪聲，以保障額定頻率的精確性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而保證信號在傳輸過程中的低誤碼率和高信噪比。對于設(shè)備性能的衡量，主要考慮靈敏度、交調(diào)失真、增益、線性失真和輸出功率等因素。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖 1 同頻轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的特點。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的電路設(shè)計采用低噪聲技術(shù)，同時利用線性功放與增益功率控制技術(shù)，使用矩形通帶特性完成鄰頻傳輸，因此具有較高的接收靈敏度和頻譜利用率?？捎行б种茙馀c帶內(nèi)波動，具有較低的輸入損耗以及平坦的群延遲等特點，能夠最大限度地消除信號間的互相干擾。同頻轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通常安裝于室外，工作環(huán)境、供電條件較為惡劣?？紤]到防盜、防撞擊、防雷電以及防輻射等因素，同頻轉(zhuǎn)發(fā)器一般采用低功耗器件和大規(guī)模集成電路，以減少其工作時產(chǎn)生的熱量，并且，在結(jié)構(gòu)、布線與屏蔽等方面也采取一定的有效措施來提高設(shè)備的使用年限。

二、同頻轉(zhuǎn)發(fā)器在補點覆蓋中的應(yīng)用

1.數(shù)字電視補點覆蓋設(shè)計。同頻轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)一般由接收用天線、同頻轉(zhuǎn)發(fā)器與發(fā)射用天線組成，主要包括以下2個方面。

（1）同頻轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)備的選擇。在實際測試中，接收天線選擇八木天線，其中心頻率為530MHz，前后比為25dB，增益為8dBi，接收信號強度為79.6dBuV。饋線選擇1/2in的超柔射頻電纜，其總長度為60m，到達主機端的信號強度為73.6dBuV，損耗為6dB。轉(zhuǎn)發(fā)器的最大輸出功率為2W，最大增益為93dB，兩肩抑制比為-45dB，信號經(jīng)過主機濾波、放大后，輸出的信道功率強度為146.86dBuV。發(fā)射天線選擇中型的板狀天線，其前后比為23dB，增益為8dBi，帶寬為526～534MHz，耐受功率為200W。

（2）隔離度的計算。根據(jù)接收天線與發(fā)射天線安裝的位置、方位角以及天線指標，確定隔離度。隔離度的計算是同頻轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隔離度的大小對于轉(zhuǎn)發(fā)器增益調(diào)整的上限起著決定性的作用。通常情況下，隔離度必須大于等于轉(zhuǎn)發(fā)器增益值加上15dB，否則，就可能導(dǎo)致自激現(xiàn)象，嚴重時還會導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)器不能正常工作。天線隔離度的計算公式為：

水平方向Ih=22+20lg（Dh/Lmd）+（接收前后比+發(fā)射前后比）-（接收增益+發(fā)射增益）+多徑損耗+遮擋損耗；

垂直方向Iv=22+40lg（Dv/Lmd）+多徑損耗+遮擋損耗。

式中，Dh為水平間距，Dv為垂直間距，Lmd為傳輸波長。

在同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的選擇上，一般最大增益值為93dB，因此其收發(fā)天線間的格律度必須高于108dB。例如，收發(fā)天線增益為8dBi，接收前后比為25dB，發(fā)射前后比為23dB，建筑遮擋為15dB，多徑損耗為6dB，則計算出收發(fā)天線的水平間隔為20.9m，垂直方向間隔為13.95m。在實際安裝中，收發(fā)天線兩者間的水平距離應(yīng)大于21m，垂直距離應(yīng)大于14m。

2.實際應(yīng)用。

（1）設(shè)備安裝。依據(jù)理論計算與實地勘測的結(jié)果，確定同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的實際安裝位置。設(shè)備安裝時，要充分考慮隔離度的設(shè)計要求，注意接收天線安裝位置的選擇，確保接收信號的“強、純、穩(wěn)”，接收的電平應(yīng)大于50dBuV。在實際安裝中，發(fā)射天線南偏西40°，俯角0.5～1.0°，覆蓋的最大角度為120°。收發(fā)天線間的直線距離40m，位置背對背，收發(fā)天線之間以頂層電梯間作為遮擋物，在實際測試中，未出現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)器自激。接收天線位于電梯間頂部，發(fā)射天線位于頂樓南偏西方向，垂直距離大于設(shè)計值14m。滿足水平和垂直隔離度的要求。

隔離度是由接收天線和發(fā)射天線的安裝位置、方位角及天線指標決定的，是同頻轉(zhuǎn)發(fā)器在設(shè)置中最需要解決的問題。隔離度的大小決定了轉(zhuǎn)發(fā)器增益調(diào)整的上限。一般隔離度應(yīng)比轉(zhuǎn)發(fā)器的增益大15dB以上，否則就有可能產(chǎn)生自激，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)器無法正常工作。在實際工程施工中，為了提高收發(fā)天線之間的隔離度，收發(fā)射天線可在不同高度和位置進行安裝，并且盡量利用建筑物進行遮擋。

（2）覆蓋測試。補點施工結(jié)束后，應(yīng)對原有區(qū)域進行覆蓋情況復(fù)測，以確定補點效果。

按照發(fā)射機的播出參數(shù)，移動車載接收機的接收門限在25dBuV（接收天線增益3dBi）左右。因此，規(guī)定信號場強低于25dBuV的區(qū)域為信號盲區(qū)，在路測圖中用紅色表示；場強在25～ 28dBuV時為信號弱區(qū)，易受天氣和車速的影響而使接收機無法正常接收，造成接收畫面中出現(xiàn)馬賽克等情況，在路測圖中用黃色表示；場強在28～32dBuV時，信號良好，接收機可穩(wěn)定正常接收，在路測圖中用藍色表示。

在系統(tǒng)測試后，應(yīng)對原有信號臨界值區(qū)域進行逐一復(fù)測。同時，還應(yīng)對區(qū)域內(nèi)移動電視的效果進行觀察。在實際測試中，只有工人路極短一段路程有馬賽克顯現(xiàn)，其余區(qū)域內(nèi)移動電視畫面完整清晰、聲音無間斷、持續(xù)穩(wěn)定，達到了預(yù)期設(shè)計標準。在上述測試工程安裝中，將接收天線安裝于大樓西側(cè)墻壁上，發(fā)射天線安裝于大樓頂?shù)蔫F塔上，發(fā)射天線方向向東，指向補點覆蓋區(qū)域。

接收與發(fā)射之間的隔離度利用空間距離和建筑物墻體的阻擋實現(xiàn)，安裝時收發(fā)天線垂直高度差為18m，水平相距為25m，滿足了相互隔離度的要求，從而確保了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、可靠。通過理論計算和實施，數(shù)字同頻轉(zhuǎn)發(fā)器能夠在安裝區(qū)域很好地對弱信號區(qū)進行補點，提高了該區(qū)的接收信號電平，達到了預(yù)期設(shè)計目的。

繁華的商業(yè)區(qū)有較多的商家和公交線路，移動電視接收質(zhì)量的提高能夠給運營商帶來了更多的廣告客戶，為其產(chǎn)生取得了更大的經(jīng)濟效益。隨著地面數(shù)字電視國家標準的出臺，地面數(shù)字電視將會得到進一步的發(fā)展。在構(gòu)建地面數(shù)字電視覆蓋時，往往會存在信號的盲區(qū)和弱區(qū)，通過采用數(shù)字電視同頻轉(zhuǎn)發(fā)器進行補點，達到了安裝方便、建網(wǎng)迅速的目的，具有較高的性能價格比。