山東調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)技術方案

唐燕燕 王翔 山東廣播電視臺

1.引言

調(diào)頻廣播經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，技術日趨成熟?，F(xiàn)主要在城市、沿高速公路布點，隨著私家車的迅猛發(fā)展，主要聽眾對象為車載用戶。調(diào)頻同步廣播技術的應用解決了等場強區(qū)的同頻干擾，移動收聽者在幾十甚至上百公里的范圍內(nèi)，不用更換頻率，可以連續(xù)收聽同一節(jié)目，并且音質(zhì)良好，無明顯同頻干擾。

山東廣播電視臺共有8套調(diào)頻廣播頻率，其中交通廣播具有全省同頻同步的急迫需求，音樂廣播和體育廣播具有濟南周邊區(qū)域的覆蓋需求。

由于各方面原因，交通廣播在本項目實施前只是以異頻方式覆蓋了省內(nèi)少數(shù)幾個城市，而音樂廣播和體育廣播廣播信號僅能覆蓋濟南主城區(qū)，遠遠不能滿足廣播事業(yè)發(fā)展需要。

2. 項目總體目標

（1）交通頻率同步覆蓋范圍：濟南城區(qū)及濟南周邊地區(qū)；山東境內(nèi)沿京臺高速公路同時輻射周邊，實現(xiàn)京臺高速公路（山東段）無縫覆蓋；濟寧市部分縣、市同步補點覆蓋，改善這些地區(qū)的收聽效果。

（2）音樂廣播及體育頻率同步覆蓋范圍：濟南周邊及濟南周邊地區(qū)調(diào)頻同步覆蓋，從而改善該地區(qū)的收聽效果。

（3）在規(guī)劃覆蓋范圍內(nèi)，覆蓋場強符合GY/T 196-2003《調(diào)頻廣播覆蓋網(wǎng)技術規(guī)定》最低可用場強要求；同步系統(tǒng)指標符合 GY/T 154-2000《調(diào)頻同步廣播技術系統(tǒng)規(guī)范》相關要求；收聽效果主觀評價不低于4分。

（4）同步效果長期穩(wěn)定，在外電磁環(huán)境和本系統(tǒng)發(fā)射參數(shù)未變化情況下，收聽效果不能有較明顯劣化。

（5）系統(tǒng)以移動或聯(lián)通公司標準雙向SDH E1為信號傳輸鏈路。

（6）為保障播出安全，要求除濟南主發(fā)射臺外所有發(fā)射臺站有防插播保護功能。

（7）為確保整個系統(tǒng)運行安全和維修方便快捷，要求系統(tǒng)具有功能全面且安全穩(wěn)定的遠程監(jiān)控監(jiān)聽功能，能夠遠程監(jiān)測監(jiān)控發(fā)射站點運行狀態(tài)和參數(shù)并能夠保存?zhèn)洳?，為系統(tǒng)運行維護提供有效的管理手段。

3. 系統(tǒng)總體設計原則

系統(tǒng)設計遵循如下原則：

（1）技術先進性

采用當今最先進、可靠的調(diào)頻同步廣播技術（零倍頻DDS高本振穩(wěn)定同步技術），實現(xiàn)相干區(qū)內(nèi)同步效果達到主觀評價4分及以上，并保持長期穩(wěn)定運行。

（2）經(jīng)濟性

在整體設計中，在保證系統(tǒng)質(zhì)量和性能的基礎上，統(tǒng)籌規(guī)劃，以保證最佳的性能價格比。為了降低系統(tǒng)成本，尤其是為了節(jié)約機房建設費用，同時為了方便管理，在進行系統(tǒng)設計時，我們盡量考慮了利用現(xiàn)有發(fā)射臺原有的發(fā)射機、發(fā)射鐵塔、供配電和防雷接地系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有站點資源，以降低投資。

（3）前瞻性

在系統(tǒng)架構設計、軟件設計理念、設備選型等方面，采用目前先進且成熟的技術，符合當今的最新潮流以及今后幾年的發(fā)展。

（4）可擴展性

調(diào)頻廣播覆蓋網(wǎng)的建設是一個長期的過程，隨著廣播電臺業(yè)務的發(fā)展，將不斷添加臺站和功能模塊，因此系統(tǒng)設計采用了模塊式結構，今后可靈活地進行規(guī)模擴展和功能擴展。

4. 同步廣播系統(tǒng)的基本結構

4.1 信號傳輸方法

根據(jù)用戶的要求，除主發(fā)射臺外，15個同步站點采用標準SDH雙向E1信號傳輸通道，傳輸E1信號和相關的監(jiān)測信號，通道帶寬2M，BNC接口。為了保證濟南主發(fā)射臺信號的安全性，主發(fā)射臺的音頻信號直接取自總控機房E1復用器之后，位于廣電大樓27層的主發(fā)射臺、與總控機房距離20米左右，采用同軸電纜傳輸。

4.2 信號傳輸前端結構和信號流程

信號傳輸前端的設備分別安裝在總控機房內(nèi)二臺42U的標準機柜內(nèi)。為了實現(xiàn)交通廣播、音樂廣播和體育廣播三套節(jié)目在各站點的同步廣播，演播室輸出的三套數(shù)字音頻信號經(jīng)E1音頻同步編碼器先經(jīng)過加密，然后嵌入GPS同步時標，最后轉換成E1信號送入SDH通道傳輸?shù)竭h程發(fā)射站點。在本案中為了確保安全播音，三套節(jié)目的E1音頻同步編碼采用冗余設計。每套節(jié)目配有主備音頻同步編碼器，其輸出的E1信號經(jīng)E1自動切換器選擇輸出一路E1信號，三套節(jié)目的E1信號經(jīng)E1復用器合成為一路E1信號，經(jīng)三臺E1分配器分別送到1#---15# E1數(shù)據(jù)復用器，經(jīng)SDH通道傳輸?shù)竭h端15個同步站點內(nèi)與總控機房1#---15# 對應的數(shù)據(jù)復用器。在總控機房的主要同步設備有6臺E1音頻同步編碼器、6臺GPS標頻發(fā)生器、3臺E1信號自動切換器、1臺E1復用器、3臺E1 分配器、15對E1數(shù)據(jù)復用器等設備。

信號傳輸前端拓撲見圖1。

4.3 調(diào)頻同步發(fā)射系統(tǒng)

E1信號借助SDH通道傳輸?shù)礁髡军c的E1數(shù)據(jù)復用器（1#---15#），E1數(shù)據(jù)復用器輸出的E1信號經(jīng)分配、解碼輸出的音頻信號作為同步激勵器的音頻信號源。由于各同步站點的配置要求不同，分別闡述如下：

（1）德州陵縣、泰安、濟寧、棗莊翼云山同步改造

圖1 信號傳輸前端拓撲圖

E1信號借助SDH通道傳輸?shù)降轮萘昕h、泰安、濟寧、棗莊翼云山站點的E1數(shù)據(jù)復用器（12#---15#），E1數(shù)據(jù)復用器輸出的E1信號經(jīng)分配、解碼輸出的音頻信號作為同步激勵器的音頻信號源。四座發(fā)射臺利用原有的發(fā)射機和天饋系統(tǒng)，每個站點增加1臺100W同步激勵器、一臺GPS標頻發(fā)生器、一臺E1同步解碼器組成FM同步廣播發(fā)射系統(tǒng)。GPS標頻發(fā)生器輸出的1PPS和10MHz標頻信號分別送到E1同步解碼器。GPS標頻發(fā)生器輸出的655.36MHz、24.32MHz標頻信號分別送到同步激勵器的DSP單元，作為音頻時鐘和射頻時鐘的標頻，對音頻和射頻實施同步，確保了“三同一保精密同步”。

德州陵縣、泰安、濟寧、棗莊翼云山同步改造同步廣播系統(tǒng)框圖見圖2。

圖2 德州陵縣、泰安、濟寧、棗莊翼云山同步改造同步廣播系統(tǒng)框圖

（2）濟南主發(fā)射臺新增同步改造

由于廣電大樓27層的主發(fā)射臺與總控機房距離20米左右，采用同軸電纜傳輸E1信號。從總控室的E1分配器輸出的含有三套節(jié)目的E1信號通過SYV-50—7同軸電纜傳輸?shù)?7樓的主發(fā)射機房，電纜連接到E1分配器，E1分配器輸出三路E1信號分別送該三臺同步解碼器，解碼后輸出交通廣播、音樂廣播和體育廣播的音頻信號作為同步激勵器的音頻信號源。

在主發(fā)射臺的交通廣播、音樂廣播和體育廣播，三套節(jié)目的FM同步系統(tǒng)在原有的發(fā)射機和天饋系統(tǒng)基礎上增加三臺100W同步激勵器、三臺GPS標頻發(fā)生器、3臺E1同步解碼器組成三套節(jié)目的FM同步系統(tǒng)。

安裝在27樓主發(fā)射機房的 GPS標頻發(fā)生器輸出的1PPS和10MHz標頻信號分別送到E1同步解碼器。GPS標頻發(fā)生器輸出的655.36MHz、24.32MHz標頻信號分別送到同步激勵器的DSP單元，作為音頻時鐘和射頻時鐘的標頻，對音頻和射頻實施同步，確保了“三同一保精密同步”。

主發(fā)射臺同步改造系統(tǒng)圖見圖3。

（3）新建四個（三套節(jié)目）同步發(fā)射基站

圖3 主發(fā)射臺同步改造系統(tǒng)圖

在新建的四座同步發(fā)射基站的E1信號通過SDH通道傳輸?shù)剿膫€新建站點，各站點分別安裝（1#--4#）E1數(shù)據(jù)復用器與總控機房的（1#--4#）E1數(shù)據(jù)復用器相互對應。E1數(shù)據(jù)復用器經(jīng)分配器輸出三路E1信號（交通廣播、音樂廣播和體育廣播），三套節(jié)目經(jīng)三臺E1同步解碼器解調(diào)后輸出的音頻信號作為同步激勵器的音頻信號源。同步激勵器輸出的RF信號驅動1KW功率放大器，三套節(jié)目的功率放大器輸出的RF信號經(jīng)三工器與連接的SDY-50-40饋管送到雙層發(fā)射天線實現(xiàn)三套節(jié)目的同步廣播。

每座站點的FM同步廣播發(fā)射系統(tǒng)由一臺E1數(shù)據(jù)復用器、一臺E1分配器、三臺E1同步解碼器、三臺GPS標頻發(fā)生器、三臺30W同步激勵器、三臺1KW功率放大器、一臺三工器和天饋系統(tǒng)組成，設備安裝在19” 42U機柜內(nèi)。

GPS標頻發(fā)生器輸出的1PPS和10MHz標頻信號分別送到E1同步解碼器。GPS標頻發(fā)生器輸出的655.36MHz、24.32MHz標頻信號分別送到同步激勵器的DSP單元，作為音頻時鐘和射頻時鐘的標頻，對音頻和射頻實施同步，確保了“三同一保精密同步”。

新建四個（三套節(jié)目）同步發(fā)射基站系統(tǒng)圖見圖4。

圖4 新建四個（三套節(jié)目）同步發(fā)射基站系統(tǒng)圖

（4）新建七個（交通廣播）同步發(fā)射基站

SDH通道傳輸?shù)狡邆€新建站點的七臺E1數(shù)據(jù)復用器（5#--11#）），E1數(shù)據(jù)復用器輸出E1信號（交通廣播）經(jīng)E1同步解碼器解調(diào)后輸出的音頻信號作為同步激勵器的音頻信號源，同步激勵器輸出的RF信號驅動1KW功率放大器，1KW功率放大器的輸出經(jīng)50-22饋管送到雙層發(fā)射天線實現(xiàn)交通臺的同步廣播。

每座站點的FM同步廣播發(fā)射系統(tǒng)由一臺E1數(shù)據(jù)復用器、一臺E1同步解碼器、一臺GPS標頻發(fā)生器、一臺30W同步激勵器、一臺1KW功率放大器和天饋系統(tǒng)組成。

GPS標頻發(fā)生器輸出的1PPS和10MHz標頻信號分別送到E1同步解碼器。GPS標頻發(fā)生器輸出的655.36MHz、24.32MHz標頻信號分別送到同步激勵器的DSP單元，作為音頻時鐘和射頻時鐘的標頻，對音頻和射頻實施同步，確保了“三同一保精密同步”。

新建七個同步發(fā)射基站系統(tǒng)圖見圖5。

圖5 新建七個同步發(fā)射基站系統(tǒng)圖

5. 遠程監(jiān)測管理網(wǎng)

同步廣播系統(tǒng)的遠程監(jiān)控系統(tǒng)可保證同步廣播網(wǎng)在任何時間處于最佳的狀態(tài)運行。通過SDH E1雙向通道實現(xiàn)遠程監(jiān)控信號的傳遞。

遠程監(jiān)控系統(tǒng)以科學管理來替代以人為主傳統(tǒng)管理的設計理念，采用人性化的監(jiān)控軟件、先進的硬件技術和專用傳輸通道(E1通道)，建立一個安全、穩(wěn)定、可靠的廣播信息遠程監(jiān)控平臺，在有力保障廣播發(fā)射機房發(fā)射系統(tǒng)正常運行的同時，確保FM同步網(wǎng)在最佳同步狀態(tài)運行。通過監(jiān)控管理信息系統(tǒng)的建設，盡可能地降低人為因素對安全播出的影響，提升管理水平，促進廣播覆蓋的健康發(fā)展。

在系統(tǒng)整體的設計上，以數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)的軟件平臺，所有有關發(fā)射臺日常運作的相關信息以及每個管理模塊都以數(shù)據(jù)庫這一紐帶相互利用、相互依存。在系統(tǒng)中采用了集散控制系統(tǒng)的設計理念。