數(shù)字化廣播射頻干擾沖突的分析與對策

摘 要：廣播數(shù)字化是國內(nèi)外技術(shù)研究的熱點問題，我國正處在由模擬廣播向數(shù)字廣播的轉(zhuǎn)換階段，調(diào)頻頻段數(shù)字廣播傳輸技術(shù)CDR，建立系統(tǒng)構(gòu)架包括純數(shù)字模式和數(shù)模同播模式。在此架構(gòu)下，F(xiàn)M對FM存在著射頻干擾沖突，CDR與FM之間存在干擾沖突，CDR面臨射頻保護等。通過對同頻、臨頻、互調(diào)等干擾進行分析，從頻率規(guī)劃、結(jié)構(gòu)調(diào)整、發(fā)射接收設(shè)備的技術(shù)改進探尋FM廣播的射頻保護，為純數(shù)字化廣播的實現(xiàn)提供參考。

關(guān)鍵詞：廣播射頻系統(tǒng);射頻干擾;信號沖突;射頻保護

中圖分類號：TN934.81 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）25-0034-03

為了推進無線廣播數(shù)字化的轉(zhuǎn)換工作，加快構(gòu)建技術(shù)先進、覆蓋廣泛的無線數(shù)字廣播體系，國家廣電總局推出了數(shù)字音頻廣播技術(shù)方案CDR。由于我國現(xiàn)存模擬FM發(fā)射和接收機數(shù)量規(guī)模龐大，從模擬到數(shù)字的平穩(wěn)過渡是聲音廣播數(shù)字化必須面對和解決的關(guān)鍵問題。在過渡轉(zhuǎn)換過程中，新的數(shù)字廣播要處理好與現(xiàn)有模擬廣播的關(guān)系，充分保護現(xiàn)有模擬FM廣播，同時避免數(shù)字廣播的建設(shè)不受模擬FM廣播的影響，并盡量減少規(guī)劃的頻率沖突，這樣才能確保數(shù)字廣播的順利實現(xiàn)。射頻干擾沖突的含義非常廣泛，包括同頻干擾、臨頻干擾、諧波輻射、互調(diào)干擾、信道擁擠、射頻阻塞和人為噪聲等。

1 中國的數(shù)字聲音廣播CDR

調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播信道傳輸技術(shù)行業(yè)標準中規(guī)定了在調(diào)頻廣播頻段87～108MHz范圍內(nèi)的數(shù)字音頻廣播系統(tǒng)廣播信道幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制技術(shù)。調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播發(fā)射系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)構(gòu)成，即音頻和數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)、復(fù)用子系統(tǒng)及信道編碼與調(diào)制子系統(tǒng)[1]。經(jīng)過復(fù)用和信道編碼與調(diào)制，形成調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播射頻信號RF。調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播采用正交頻分復(fù)用技術(shù)，頻道間隔設(shè)計為100kHz，數(shù)字信號帶寬以100kHz為單位，目前，標準中規(guī)定最多可以達到200kHz。發(fā)射臺解出以編碼復(fù)用的數(shù)字音頻廣播傳輸流，送入數(shù)字音頻廣播激勵器及發(fā)射機，完成數(shù)字音頻廣播覆蓋。其中，數(shù)字音頻廣播發(fā)射機工作于數(shù)模同播模式，同時輸出含有模擬調(diào)頻廣播和數(shù)字音頻廣播的射頻信號。

2 射頻干擾沖突及射頻保護

FM數(shù)字音頻廣播CDR的使用和發(fā)展造成射頻頻率間的干擾和沖突，表現(xiàn)在FM廣播對FM廣播、CDR對FM廣播及CDR面臨的射頻沖突和對外界的干擾。所謂射頻保護就是通過規(guī)劃和相關(guān)措施及射頻技術(shù)實現(xiàn)CDR技術(shù)下FM廣播的優(yōu)化配置及CDR由數(shù)模同播模式向純數(shù)字模式的轉(zhuǎn)換。

2.1 FM對FM的射頻沖突及保護

FM對FM的射頻沖突主要表現(xiàn)為同頻干擾、臨頻干擾和互調(diào)干擾等。同頻干擾和臨頻干擾主要存在于不同地域不同發(fā)射臺之間，不論是相干擾區(qū)域過大還是覆蓋區(qū)域出現(xiàn)空白，都會影響該節(jié)目應(yīng)有的覆蓋率[2]。因此，需要從臺站布局和功率分配上進行結(jié)構(gòu)調(diào)整。目前，正在研究和即將投入使用的單頻網(wǎng)絡(luò)（即多點單頻同頻組網(wǎng)）對解決同頻干擾、改善電磁環(huán)境有著重大的意義。

所謂互調(diào)干擾就是兩個中心頻率F1和F2通過某一設(shè)備產(chǎn)生差頻。如F1-F2、F2-F1、2F1-F2、2F2-F1等，從調(diào)頻頻率使用的范圍（87～108MHz）來看，2F、3F均落在其頻率上限之外，F(xiàn)1-F2、F2-F1均落在其頻率范圍下限之外，2F1-F2或2F2-F1則有可能落在其頻率范圍之內(nèi)。也就是說，諧波干擾和一次互調(diào)可不予考慮，有些二次差頻互調(diào)則往往在87～108MHz范圍內(nèi)，形成對域內(nèi)頻率的同頻或臨頻干擾，有些二次差頻互調(diào)也可能存在民航導(dǎo)航頻率（108～128kHz）的范圍內(nèi)，這是應(yīng)該避免的因素，民航導(dǎo)航頻率所產(chǎn)生的二次差頻互調(diào)存在調(diào)頻廣頻范圍內(nèi)產(chǎn)生同頻或臨頻干擾也是調(diào)頻廣播結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要因素。

2.2 CDR與FM的射頻沖突及保護

CDR標準的頻譜模式有三種，分別是純數(shù)字模式、立體聲調(diào)頻同播模式和單聲道調(diào)頻同播模式。對于單聲道調(diào)頻同播模式和立體聲調(diào)頻同播模式，數(shù)字信號都放在模擬FM信號兩邊的邊帶上傳輸，其帶寬以100kHz為標準，最寬不超過200kHz。立體聲FM頻譜帶寬300kHz，單聲道FM頻譜帶寬200kHz。實際上，CDR與FM的射頻沖突主要表現(xiàn)在對發(fā)射和接收設(shè)備的影響上。對發(fā)射設(shè)備來說，其CDR帶寬及FM頻譜帶寬必須控制在規(guī)定標準之內(nèi)，否則會發(fā)生相互干擾，導(dǎo)致信道擁擠甚至射頻阻塞;對接收設(shè)備來說，F(xiàn)M射頻的保護主要取決于FM接收機的中頻帶寬。目前，市面上模擬調(diào)頻立體聲收音機中頻濾波器常用的是陶瓷濾波器。其型號主要有LT10.7MA、LT10.7MS2、LT10.7MS3等，其衰減20dB時的帶寬分別為650、600kHz和520kHz。近年來新出的全數(shù)字化調(diào)頻立體聲接收機采用了數(shù)字濾波器，與陶瓷濾波器相比，濾波效果較好。對于單聲道而言，在200kHz范圍內(nèi)陶瓷中頻濾波器衰減3dB，而數(shù)字中頻濾波器衰減56dB。試驗表明，濾波器的過渡帶越窄，帶外的噪聲抑制就越好，對射頻的保護就越好。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化FM接收機將被越來越多地運用到實際生活中，逐漸取代現(xiàn)有模擬FM接收機，這對逐步實現(xiàn)CDR機全純數(shù)字化的頻率覆蓋起著決定性作用。

2.3 CDR系統(tǒng)的射頻保護

CDR運行過程中，射頻信號沖突主要來自于信號編碼與調(diào)制過程中臨近信號的碰撞所產(chǎn)生的信號受阻，以及射頻發(fā)射、傳輸、接收過程中受到的相近頻率信號的干擾，包括人為干擾、FM射頻干擾等。目前，CDR工程系統(tǒng)架構(gòu)處于技術(shù)研究和初步試用階段，隨著調(diào)頻頻段數(shù)字音頻廣播發(fā)射機的不斷研發(fā)和完善，將加速我國數(shù)字化廣播的轉(zhuǎn)換和實現(xiàn)。

3 射頻保護工作的實施要點

抑制射頻干擾沖突除依靠發(fā)射接收設(shè)備的數(shù)字化研發(fā)和不斷引入多點單頻同步組網(wǎng)等技術(shù)外，還必須加強對使用頻率的規(guī)劃和管理。

3.1 建立技術(shù)規(guī)范

加入數(shù)字信號后導(dǎo)致射頻干擾在頻率間隔100～250kHz內(nèi)加劇，但在同一城市即使采用200kHz頻率間隔，僅僅播放FM模擬節(jié)目的效果也不好。

對頻率間隔為300kHz和400kHz的頻率布局是關(guān)注的重點，這里引入射頻保護率的概念：為保證得到滿意的收聽質(zhì)量所需要的欲收信號場強與干擾信號場強的最小比值，以dB表示。欲收信號和干擾信號載波相同時的頻率保護率為同頻道保護率，載頻不同時的頻率保護率為臨頻保護率?？茖W(xué)合理的頻率規(guī)劃是有限廣播資源高效利用的重要保證，而射頻保護率又是頻率規(guī)劃的重要依據(jù)。

CDR制下射頻保護率的大小與數(shù)字信號的功率密切相關(guān)，數(shù)字信號的功率越大，其覆蓋范圍越廣，但對模擬信號的干擾也越大。

3.2 因地制宜地開展發(fā)射臺建設(shè)

在建造廣播發(fā)射系統(tǒng)時，要因地制宜，揚長避短，對建造環(huán)境進行勘察、檢測、設(shè)計，對同頻和臨頻電磁場強進行測試，依據(jù)射頻保護率確立發(fā)射機功率、覆蓋范圍等數(shù)據(jù)參數(shù)，制訂具體的方案，避免在建造過程中發(fā)生棘手和難以解決的問題[3]。對存在的不良因素進行風(fēng)險評估、效益分析、效果分析等。

3.3 加強頻率資源管理

對頻率使用的審批程序、使用地點、覆蓋范圍、功率大小做到嚴格把關(guān)和備案，定期收測檢查。對現(xiàn)有頻率使用進行調(diào)整整合，糾正不合理使用的問題。尤其是在由模擬廣播向數(shù)字廣播轉(zhuǎn)化的過程中，機遇與挑戰(zhàn)并存，一方面要加大規(guī)劃調(diào)整力度，另一方面要加強頻率資源保護，堅決打擊和取締黑廣播，充分認識黑廣播的危害，建立收測、巡查、執(zhí)法機制，使黑廣播無立錐之地。

3.4 從自身做起，加強電磁環(huán)境保護

CDR規(guī)定了現(xiàn)階段數(shù)字調(diào)頻與模擬調(diào)頻的兼容方式。隨著數(shù)字多媒體設(shè)備和無線局域網(wǎng)的出現(xiàn)，廣播信號環(huán)境越來越復(fù)雜。為了滿足通訊需要，新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)會搶占有限的蜂巢式站點。在信息時代，人們對信息的需求越來越迫切，諸多電子設(shè)備也都設(shè)置了RF信號交流系統(tǒng)，使通訊變得越來越擁擠。

廣播臺站應(yīng)從自身做起，樹立環(huán)保意識。具體來說，要加強對自身設(shè)備設(shè)施的電磁防護，積極開展設(shè)備運維管理，及時查找信道周圍出現(xiàn)的干擾源，并加以解決，及時發(fā)現(xiàn)并處理接地系統(tǒng)不良或變性造成交直流入地受阻的問題，對自身臺站頻率所產(chǎn)生的諧波及互調(diào)干擾信號應(yīng)進行阻塞和陷波處理。每一個商家都要從自身做起，在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、使用過程中，充分考慮對電磁環(huán)境的保護，自覺遵循行業(yè)規(guī)范，以有效避免電磁污染。

4 結(jié)語

本文通過對中國數(shù)字聲音廣播CDR的分析，認真討論CDR制下的射頻干擾沖突和射頻保護工作要點，為CDR系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展提供參考，為合理利用頻率資源，打擊黑廣播，樹立電磁環(huán)境保護意識奠定理論和實踐基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王雅琴.廣播發(fā)射射頻系統(tǒng)中的信號沖突消除方法分析[J].科技傳播，2014（18）：18，25.

[2]王菲，蔡超時，楊剛，等.數(shù)字聲音廣播的射頻保護率建模及分析[J].廣播與電視技術(shù)，2014（10）：94-100.

[3]周躍忠.信號沖突對廣播發(fā)射射頻系統(tǒng)的影響及消除辦法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（31）：86.