數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)探討

徐春熠

內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺(tái) 內(nèi)蒙古 包頭市 014010

1 概 述

（意利諾斯）數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，同步效果優(yōu)良，系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

廣播要發(fā)展，技術(shù)須先行。包頭市北郊高原山地居多，受地形影響，依靠單個(gè)發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行調(diào)頻無(wú)線覆蓋有很大的局限性，經(jīng)過(guò)技術(shù)評(píng)估，引進(jìn)數(shù)字調(diào)頻同步廣播技術(shù)，通過(guò)同步補(bǔ)點(diǎn)，已建成完整的數(shù)字調(diào)頻同步廣播無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)。

以包頭廣播電視臺(tái)調(diào)頻播控機(jī)房設(shè)備為例，該臺(tái)數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)是由杭州瑞業(yè)通訊設(shè)備有限公司承建，數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)采用該公司（中國(guó)區(qū)域總代理）的意大利ELENOS

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)保障

本文從技術(shù)角度闡述包頭廣播電視臺(tái)同步廣播實(shí)現(xiàn)所依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和具體實(shí)現(xiàn)方法。

2.1 技術(shù)要求

我國(guó)現(xiàn)行調(diào)頻同步廣播的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為《GY/T 154-2000調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，其主要內(nèi)容為調(diào)頻同步廣播必須達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的“三同”“一保”，以徹底解決廣播發(fā)射相干區(qū)內(nèi)的干擾問(wèn)題，做到全系統(tǒng)無(wú)縫隙同步覆蓋，保證調(diào)頻同步廣播網(wǎng)正常運(yùn)行。

所謂“三同”就是通常所強(qiáng)調(diào)的調(diào)頻同步廣播三大要素“同頻”、“同相”、“同調(diào)制度”?！耙槐！本褪且笙到y(tǒng)內(nèi)所有發(fā)射服務(wù)區(qū)內(nèi)有足夠覆蓋場(chǎng)強(qiáng)。

2.1.1 “同頻”的要求

（1）FM同步廣播系統(tǒng)中，任意相鄰兩臺(tái)發(fā)射機(jī)之間的載波、導(dǎo)頻相對(duì)頻率差小于1×10-9。

（2）FM同步廣播系統(tǒng)中，各臺(tái)站的基準(zhǔn)頻率源的穩(wěn)定度≤5×10-9/24小時(shí)。

2.1.2 “同相”的要求

（1）FM同步廣播系統(tǒng)中，在相干區(qū)內(nèi)同一參考點(diǎn)，任意相鄰兩臺(tái)發(fā)射機(jī)發(fā)射的已調(diào)波信號(hào)之間的相對(duì)時(shí)間差：

單聲道廣播≤10μS；立體聲廣播≤5μS。

（2）FM同步廣播系統(tǒng)中，各發(fā)射機(jī)已調(diào)制信號(hào)相位時(shí)延穩(wěn)定性：優(yōu)于±1μS（1KHz，最大頻偏：±75KHz，24小時(shí)）。

2.1.3 “同調(diào)制度”的要求

（1）FM同步廣播系統(tǒng)中，任意相鄰兩臺(tái)發(fā)射機(jī)的調(diào)制度誤差≤3%。

（2）FM同步廣播系統(tǒng)中，要求每部發(fā)射機(jī)調(diào)制度穩(wěn)定性≤2.5%（1KHZ，最大頻偏：±75KHz，24小時(shí)）。

2.1.4 “一?！钡囊?/h4>

電波場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法

數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)，系統(tǒng)均使用意大利ELENOS（意利諾斯）數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)整機(jī)，其采用現(xiàn)階段國(guó)際先進(jìn)的數(shù)字音頻處理（DSP）和直接數(shù)字頻率合成（2.4G DDS）技術(shù)，運(yùn)用大規(guī)模集成電路及統(tǒng)一的固件版本，不受阻容器件精度及老化影響，也不受發(fā)射機(jī)開機(jī)時(shí)長(zhǎng)影響，保證任意兩臺(tái)發(fā)射機(jī)音頻指標(biāo)參數(shù)的一致性，僅存量化誤差。

2.2.1 同頻實(shí)現(xiàn)方法

采用全球定位系統(tǒng)GPS，輸出高精度的10MHz和1PPS參考頻率，保證發(fā)射機(jī)載頻和19KHz立體聲導(dǎo)頻絕對(duì)精度和相對(duì)頻差均≤1X10-11，以完全滿足同步廣播對(duì)同頻的技術(shù)要求。

2.2.2 同相實(shí)現(xiàn)方法

音頻采用統(tǒng)一的編解碼，由GPS輸出10MHz和1PPS來(lái)實(shí)現(xiàn)音頻相位自動(dòng)校準(zhǔn)，且不受傳輸鏈路的路徑影響，保證到任意同步發(fā)射機(jī)基站的音頻相位完全一致，音頻相位偏差≤1μS，加上ELENOS發(fā)射機(jī)特有的自動(dòng)導(dǎo)頻同相技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同相。另外，ELENOS數(shù)字調(diào)頻同步發(fā)射機(jī)內(nèi)置高精度的時(shí)延調(diào)整，總延時(shí)1S，步進(jìn)0.1μS，以完全滿足同步廣播對(duì)同相的技術(shù)要求。

2.2.3 同調(diào)制度實(shí)現(xiàn)方法

采用ELENOS數(shù)字同步廣播發(fā)射機(jī)，保證發(fā)射機(jī)調(diào)制度完全一致，僅存設(shè)置偏差；然后同步音頻傳輸采用統(tǒng)一的編解碼，保證音頻的一致性，以此完全滿足同步廣播對(duì)同調(diào)制度的技術(shù)要求。

3 系統(tǒng)技術(shù)介紹

以下從包頭廣播電視臺(tái)已經(jīng)建成的數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)出發(fā)，對(duì)同步傳輸鏈路、同步發(fā)射設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行逐一闡述。

3.1 同步傳輸鏈路

該臺(tái)的同步音頻通過(guò)E1鏈路（2MHz）傳輸，通過(guò)統(tǒng)一的同步編解碼，保證任意同步發(fā)射點(diǎn)音頻信號(hào)的一致性，時(shí)延偏差≤1μS，滿足同步廣播的技術(shù)要求。E1鏈路由電信、聯(lián)通提供。

該臺(tái)應(yīng)急廣播系統(tǒng)，采用數(shù)字RDS碼流進(jìn)行控制，并接入數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)RDS副信道，音質(zhì)更悅耳，控制門限更低，運(yùn)行更穩(wěn)定。

傳輸鏈路如圖1所示。

圖1 傳輸鏈路示意

3.2 同步發(fā)射設(shè)備

數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)采用意大利數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)整機(jī)及全球定位系統(tǒng)GPS輸出10MHz和1PPS，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻載頻和立體聲導(dǎo)頻的同頻和同相。下面主要介紹本數(shù)字調(diào)頻同步系統(tǒng)核心產(chǎn)品數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)示意如圖2所示。

圖2 ELENOS數(shù)字調(diào)頻同步廣播發(fā)射機(jī)示意圖

3.3 ELENOS數(shù)字調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的主要特點(diǎn)

（1）采用現(xiàn)階段國(guó)際先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理（DSP）和直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)，用大規(guī)模集成電路，替代傳統(tǒng)的模擬電路，技術(shù)指標(biāo)和設(shè)備穩(wěn)定性得到極大提升。

（2）采用2.4G時(shí)鐘，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，最大化保真音源。

（3）音頻指標(biāo)，實(shí)測(cè)音頻信噪比S/N:≥85dB；頻響：≤±0.03dB（20Hz～15KHz，預(yù)加重和不預(yù)加重）；失真：＜0.01%（20Hz～15KHz）；立體聲分離度：≥60dB。

（4）采用自主專利技術(shù)“ICEFET &ECOSAVING”：自動(dòng)檢測(cè)每組功放管溫度，當(dāng)功放管溫度過(guò)高時(shí)，進(jìn)行智能降溫和保護(hù)；自動(dòng)檢測(cè)每組功放管的輸入和輸出功率，當(dāng)測(cè)到不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)它將會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)智能均流，從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)功放單元的穩(wěn)定性。

（5）采用自有專利技術(shù)的一次性功率分配、合成技術(shù)，使功放在分配、合成中功率損失達(dá)到最小。功耗的降低一方面減少了播出成本，另一方面降低了機(jī)器的溫升，提高了機(jī)器的穩(wěn)定性。

（6）FM87.5～108MHz全頻帶設(shè)計(jì)，任意頻點(diǎn)實(shí)測(cè)功率均能達(dá)到或超過(guò)額定功率值。

（7）智能化設(shè)計(jì)，保證發(fā)射機(jī)在極端環(huán)境工作時(shí)，盡可能不停機(jī)。

（8）具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)溫保護(hù)。

（9）具有發(fā)射機(jī)輸出短路和開路保護(hù)，駐波比智能保護(hù)控制電路。

（10）整機(jī)效率高，滿功率時(shí)整機(jī)效率超過(guò)70%，并通過(guò)特定電路設(shè)計(jì)，使得發(fā)射機(jī)在50%～100%功率工作時(shí)，整機(jī)效率也能達(dá)到或超過(guò)70%。

（11）3～5KW廣播發(fā)射機(jī)為4U機(jī)型，1～2KW發(fā)射機(jī)為1U體積小、重量輕，節(jié)省機(jī)房空間。

（12）免費(fèi)提供完整通訊協(xié)議，通過(guò)DB9接口能監(jiān)測(cè)控制發(fā)射機(jī)高亮OLED顯示的所有數(shù)據(jù)，且全為數(shù)字量；通過(guò)DB9與PC相連，運(yùn)用微軟自帶超級(jí)終端監(jiān)控發(fā)射機(jī)的所有參數(shù)；也可采用配套提供發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

（13）Elenos全系列調(diào)頻發(fā)射機(jī)和功放（包括數(shù)字調(diào)頻和傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)），監(jiān)控協(xié)議完全兼容，更新該品牌發(fā)射機(jī)的功率等級(jí)，不需要更換發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟硬件。

（14）發(fā)射機(jī)可以通過(guò)GSM調(diào)制解調(diào)器（選配）相連，采用手機(jī)發(fā)短信的方式與發(fā)射機(jī)通信，了解發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)，以及對(duì)發(fā)射機(jī)功率及開機(jī)、關(guān)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。當(dāng)發(fā)射機(jī)發(fā)生故障時(shí)，發(fā)射機(jī)會(huì)自動(dòng)將故障代碼及時(shí)用短信方式告知用戶手機(jī)，幫助客戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并排除故障。

（15）發(fā)射可設(shè)置最多六個(gè)頻道，每個(gè)頻道包括發(fā)射頻率、發(fā)射功率、音頻增益、音頻輸入模式、預(yù)加重等參數(shù)完全獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)一鍵切換，特別適用于N+1系統(tǒng)作為備機(jī)。

（16）發(fā)射機(jī)自帶數(shù)字音頻AES/EBU接口，支持?jǐn)?shù)字音頻優(yōu)先輸入。

（17）采用金屬元素銦替代傳統(tǒng)的導(dǎo)熱硅脂，保證功放管散熱均勻、良好、長(zhǎng)效，結(jié)點(diǎn)溫度低。

（18）采用先進(jìn)平面技術(shù)設(shè)計(jì)，保證發(fā)射機(jī)內(nèi)部RF模塊、功率分配器、功率合成器、低通濾波器等布局優(yōu)化，減少接插件，直接焊接，保證設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（19）散熱器設(shè)計(jì)和風(fēng)道設(shè)計(jì)均為自有專利技術(shù)，主流風(fēng)道只經(jīng)過(guò)散熱器表面，提高整機(jī)穩(wěn)定性。

（20）所有采用DSP+DDS技術(shù)發(fā)射機(jī)音頻指標(biāo)參數(shù)一致性非常好，僅存量化誤差。

（21）同步10MHz標(biāo)頻輸入，也可根據(jù)客戶要求內(nèi)置GPS模塊，實(shí)現(xiàn)載波和導(dǎo)頻頻率精度達(dá)到1.15*10-11。

（22）同步1PPS標(biāo)頻輸入，進(jìn)行音頻和19KHz導(dǎo)頻同步，實(shí)現(xiàn)同步廣播。

（23）發(fā)射機(jī)本機(jī)音頻延時(shí)功能，音頻總延時(shí)1S，步進(jìn)0.1μS。

（24）發(fā)射機(jī)自帶雙激勵(lì)器1+1自動(dòng)切換功能，外置激勵(lì)器接入后直接升級(jí)為雙激勵(lì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)，且不需增加任何軟硬件設(shè)備。

（25）發(fā)射機(jī)可直接用于數(shù)字調(diào)頻同步廣播系統(tǒng)，便于后期同步升級(jí)時(shí)發(fā)射機(jī)不需要作任何改動(dòng)，避免重復(fù)投入。

3.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

包頭廣播電視臺(tái)采用ELENOS發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)智能化管理。具體功能包括：

（1）對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行開、關(guān)機(jī)操作。

（2）調(diào)整發(fā)射機(jī)的功率和頻率。

（3）對(duì)主備發(fā)射機(jī)進(jìn)行智能切換。

（4）對(duì)發(fā)射機(jī)的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的音頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)聽，并可升級(jí)對(duì)機(jī)房環(huán)境進(jìn)行紅外視頻監(jiān)控。

（5）對(duì)發(fā)射機(jī)每組電源的工作電壓、電流、溫度、輸出功率進(jìn)行顯示。

（6）對(duì)每組末級(jí)功放管的電流、溫度、功耗進(jìn)行顯示。

（7）對(duì)整機(jī)工作效率、環(huán)境溫度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)（轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)溫度受控）進(jìn)行顯示。

（8）對(duì)N+1系統(tǒng)六組工作頻率的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，包括當(dāng)前頻道的頻率、功率、音頻工作模式、音頻電平、預(yù)加重等進(jìn)行設(shè)置。

（9）對(duì)N+1系統(tǒng)頻道進(jìn)行一鍵切換，非常適合骨干臺(tái)N+1系統(tǒng)。

（10）定時(shí)開關(guān)機(jī)功能。

（11）歷史記錄查詢，歷史運(yùn)行曲線查詢。

（12）故障信息查詢。

（13）SCA和RDS碼流基帶的控制和調(diào)整。

遠(yuǎn)程監(jiān)控示例，如圖3所示。

圖3 ELENOS智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)