調(diào)頻廣播跨區(qū)同步技術(shù)

婁盛斌

遼寧廣播電視中心發(fā)射臺(tái) （沈陽(yáng) 110000）

隨著我國(guó)社會(huì)信息化的不斷發(fā)展，調(diào)頻廣播因其特殊的便利性越發(fā)的受到社會(huì)的重視，廣播的受眾人群在快速增加。但目前我國(guó)電臺(tái)多由四級(jí)來(lái)承辦，并用各不相同的頻率播出的廣播形式，使相同的廣播節(jié)目在不同的區(qū)域采用了各種不同的頻率進(jìn)行傳輸，當(dāng)行駛的車輛從一個(gè)覆蓋區(qū)到另一個(gè)覆蓋區(qū)時(shí)，除了需要對(duì)接收頻率重新進(jìn)行調(diào)整，另外也無(wú)法不間斷的收聽完整的廣播節(jié)目，這對(duì)于流動(dòng)接收群體顯然是極不方便的。而建立調(diào)頻同步廣播網(wǎng)就能成為一種很好的解決辦法。調(diào)頻同步廣播，是指在一個(gè)較大的地域內(nèi)，兩部或更多的發(fā)射機(jī)，使用同一頻率播出同樣節(jié)目的一種廣播形式。

1 調(diào)頻同步廣播的主要優(yōu)點(diǎn)

(1)增大了廣播的覆蓋區(qū)域

(2)不對(duì)已有的電磁環(huán)境產(chǎn)生影響。能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射機(jī)小功率下有效輻射最大化，并能實(shí)現(xiàn)最低可用場(chǎng)強(qiáng)下使收聽質(zhì)量得到保證。

(3)大范圍覆蓋更加有利于聽眾的收聽

(4)更低的建設(shè)費(fèi)用、更高的工作可靠性。單獨(dú)一處發(fā)射源發(fā)生故障只影響部分地區(qū)的覆蓋。

2 調(diào)頻同步廣播帶來(lái)的技術(shù)問(wèn)題

在正常的情況下，數(shù)個(gè)布置較為簡(jiǎn)單的發(fā)射源，假如在發(fā)射時(shí)使用相同的載波頻率，那么在這些發(fā)射源的交疊覆蓋區(qū)內(nèi)，其接收機(jī)中將引發(fā)明顯的同頻干擾。這種同頻干擾會(huì)主要在以下幾方面體現(xiàn)：

(1)載頻頻差干擾 假設(shè)兩個(gè)發(fā)射機(jī)標(biāo)稱頻率是相同的，但其實(shí)際的載頻也依然存在一些差異，這樣在接收機(jī)里就會(huì)形成差拍干擾。

(2)已調(diào)波信號(hào)相位差干擾 如果數(shù)個(gè)發(fā)射源發(fā)射的已調(diào)波信號(hào)間的相位有差異，那么其被接收機(jī)接收的時(shí)間也會(huì)不同，這樣就會(huì)產(chǎn)生失真。

(3)已調(diào)波頻差干擾 如果數(shù)個(gè)發(fā)射源發(fā)射的已調(diào)波信號(hào)間的頻偏有差異，那么其被接收機(jī)接收后也會(huì)產(chǎn)生失真。所以數(shù)個(gè)調(diào)頻信號(hào)的疊加相對(duì)比數(shù)個(gè)調(diào)幅信號(hào)的疊加情況要復(fù)雜很多。在其信號(hào)全部覆蓋區(qū)內(nèi)，最易出現(xiàn)失真的區(qū)域不是在兩個(gè)發(fā)射臺(tái)的中間地帶，也不是在某臺(tái)發(fā)射機(jī)的主服務(wù)區(qū)，而是在兩個(gè)信號(hào)的延時(shí)差較大的區(qū)域。因此要合理安排發(fā)射機(jī)的布局，盡量消除這種敏感區(qū)域。

3 調(diào)頻同步廣播的技術(shù)實(shí)施

調(diào)頻同步廣播的技術(shù)實(shí)施方式上，有部分與過(guò)去的單發(fā)射源大功率覆蓋有所區(qū)別。例如：傳送音頻信號(hào)的方式，因采取了數(shù)字同相編解碼相關(guān)技術(shù)，能夠有效的在相干區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻同步系統(tǒng)的“同相”，并且讓多發(fā)射源的調(diào)頻同步系統(tǒng)調(diào)試難題可以很容易的得到解決，進(jìn)而就可以有效的在大范圍區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多發(fā)射源的系統(tǒng)同步。

3.1 同頻

可以將高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)設(shè)為參考頻率源，其后再應(yīng)用鎖相電路來(lái)實(shí)現(xiàn)不同發(fā)射源的相關(guān)載波頻率差符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2. 同相

(1)節(jié)目傳輸系統(tǒng) 因數(shù)個(gè)發(fā)射源布置在不同的地區(qū)，無(wú)論是采用信號(hào)線傳輸或是采用衛(wèi)星傳輸，都要將發(fā)射機(jī)音頻信號(hào)在輸入端產(chǎn)生的傳送延時(shí)考慮在內(nèi)。通常情況下在發(fā)射機(jī)輸入端調(diào)整數(shù)字延時(shí)線，來(lái)保證信號(hào)在天線饋電點(diǎn)處的時(shí)延值相同。

(2)發(fā)射機(jī)本身群時(shí)延 在電視發(fā)射機(jī)中，群時(shí)延是一個(gè)很重要的技術(shù)指標(biāo)。在單個(gè)調(diào)頻發(fā)射機(jī)工作時(shí)，不需要考慮此問(wèn)題，而作為調(diào)頻同步廣播，必須將經(jīng)過(guò)濾波器和非線性電路時(shí)產(chǎn)生的時(shí)延考慮在內(nèi)。由于發(fā)射機(jī)的不同，調(diào)整將有一些差異。

(3)天饋線處產(chǎn)生的延時(shí) 由于不同的饋線的行波速度是不相同的，這就需要要確保采用相同型號(hào)的傳輸饋線和等長(zhǎng)度。

3.3.同調(diào)制度

調(diào)制度的不同，會(huì)對(duì)解調(diào)后的音頻信號(hào)造成失真?，F(xiàn)在假設(shè)給兩個(gè)發(fā)射機(jī)的調(diào)制器分別送入相同的音頻型號(hào)，第一個(gè)調(diào)制器為±75kHz頻偏，第二個(gè)調(diào)制器為±74 kHz頻偏。有研究指出，位于接收端的后一個(gè)載波會(huì)受前面一個(gè)載波的干擾。干擾位于兩部發(fā)射機(jī)輻射區(qū)間的等場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)，此類干擾聲與白噪聲類似，不過(guò)只在調(diào)制時(shí)會(huì)出現(xiàn)，在調(diào)制達(dá)到 100%時(shí)將會(huì)產(chǎn)生最大的聲音響度。

另外，位于相干區(qū)，來(lái)自兩個(gè)不同的發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的電波將會(huì)顯現(xiàn)出迭加的駐波狀態(tài)，其波峰與波谷會(huì)按照半波長(zhǎng)的形式顯現(xiàn)，要保證迭加后在波谷位置的場(chǎng)強(qiáng)值大于接收機(jī)的門限電平。

4 對(duì)調(diào)頻同步廣播的一些思考

從1995年在廣東進(jìn)行調(diào)頻同步廣播開始，我國(guó)廣播技術(shù)工作者進(jìn)行了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，為我國(guó)跳屏同步廣播的發(fā)展提供了十分有益的經(jīng)驗(yàn)。

但是由于調(diào)頻同步廣播存在的干擾區(qū)問(wèn)題，使得調(diào)頻同步廣播相對(duì)與中波同步廣播會(huì)更加的難于實(shí)現(xiàn)，迄今為止調(diào)頻同步廣播的發(fā)展速度相對(duì)較慢，并多是用應(yīng)用在高速公路。對(duì)于調(diào)頻同步廣播來(lái)說(shuō)，要做到無(wú)失真信號(hào)接收，最重要的工作就是“三同一?！?，此外，還應(yīng)對(duì)下面的一些問(wèn)題進(jìn)行考慮：

(1)由于信號(hào)在相干區(qū)會(huì)產(chǎn)生失真，所以調(diào)制同步廣播所覆蓋的地區(qū)越廣，所對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)調(diào)頻同步廣播的復(fù)雜度也會(huì)相應(yīng)增加。

(2)調(diào)頻同步廣播設(shè)備管理和維護(hù)更加困難。假設(shè)射頻相干區(qū)場(chǎng)強(qiáng)差＜6dB，信號(hào)延時(shí)差＜10μs，那么兩個(gè)相鄰的發(fā)射源互相間距離應(yīng)在18km左右。按這種計(jì)算方法可以得出如果要在 100km的公路沿線達(dá)到廣播的無(wú)縫覆蓋，就要設(shè)置六個(gè)發(fā)射臺(tái)站，并隨著覆蓋區(qū)的增加，所需的發(fā)射臺(tái)站數(shù)也要相應(yīng)增加。這樣其相關(guān)設(shè)備的管理和維護(hù)也就會(huì)更加困難。

(3)相關(guān)指標(biāo)測(cè)試更難，調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)除應(yīng)有的測(cè)試項(xiàng)目外，還應(yīng)再進(jìn)行6dB相干區(qū)的檢測(cè)，還包括相干區(qū)內(nèi)相鄰發(fā)射源間已調(diào)波時(shí)間差的測(cè)試，同步廣播系統(tǒng)所需的相關(guān)測(cè)試工作量大且普遍在測(cè)試設(shè)備上準(zhǔn)備不完善。這兩個(gè)指標(biāo)對(duì)于同步廣播系統(tǒng)關(guān)系重大，如果不進(jìn)行測(cè)試就難以建立同步廣播系統(tǒng)。

(4)多普勒效應(yīng)的影響

在非移動(dòng)或小區(qū)域內(nèi)接收，一些技術(shù)性問(wèn)題在目前條件下的實(shí)現(xiàn)相對(duì)較為容易，不過(guò)假設(shè)在高速公路上實(shí)現(xiàn)移動(dòng)接收，那實(shí)現(xiàn)同頻難度可能要更大一些，因?yàn)樵谝苿?dòng)情況下需考慮多普勒效應(yīng)。

下面我們以f、c、v分別表示載波頻率、電磁波速和移動(dòng)接收體的速度，則按照下面的公式可以計(jì)算接收頻率和發(fā)射頻率之間的差：

可以看出在接收端速度大于70km的情況下，其接收到的頻率會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)民眾的生活水平持續(xù)提高，對(duì)各類廣播文藝節(jié)目的要求也隨之提高，另外國(guó)家近幾年投入大量的人力物力用于高速公路的建設(shè)，高速公路可以說(shuō)是四通八達(dá)，所以調(diào)頻廣播的發(fā)展還有很大的空間。

針對(duì)近些年調(diào)頻同步廣播的建設(shè)，我們也取得相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)頻廣播的技術(shù)也日益成熟。確?！叭槐！钡膶?shí)現(xiàn)是調(diào)頻廣播正常播出的重要保證，以目前的條件來(lái)說(shuō)，采取“同頻”鎖相環(huán)相關(guān)技術(shù)與“GPS頻率源”技術(shù)，可以有效的實(shí)施，對(duì)于“同調(diào)制度”應(yīng)用目前較為成熟的數(shù)字調(diào)頻激勵(lì)器也能夠達(dá)到相關(guān)的技術(shù)要求，只要對(duì)調(diào)頻同步發(fā)射源位置的距離和發(fā)射機(jī)功率進(jìn)行合理地規(guī)劃，并且對(duì)天線方向和高度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整就能夠確保實(shí)現(xiàn)相干區(qū)內(nèi)的可用場(chǎng)強(qiáng)最低化，所以調(diào)頻同步主要的工作是如何保證同步廣播系統(tǒng)音頻信號(hào)“同相”傳輸上，如果在這一點(diǎn)做好了，基本上就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的同步廣播。

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