基于高山臺改造方案分析

【摘要】高山臺作為無線臺的艱苦臺，在經(jīng)過不斷的改造，大大提高了安全播出能力。本文以浦城縣二級艱苦臺改造為例，從機房改造、發(fā)射天線系統(tǒng)改造、發(fā)射塔改造、小信號系統(tǒng)改造、防雷接地系統(tǒng)改造、供配電系統(tǒng)改造進行詳細闡述。

【關(guān)鍵詞】發(fā)射天線;發(fā)射塔;防雷接地

1. 現(xiàn)狀

1.1 地理位置與建筑面積

浦城縣騰云尖高山臺始建于1976年，海拔1470米，該臺與縣城關(guān)中心的直線距離約15.7公里，地面距離約30公里。

1.2 現(xiàn)有設(shè)備布置

盡管該轉(zhuǎn)播臺總建筑面積不到110平方米，但卻安裝了2部300W分米波電視發(fā)射機和1部100W米波電視發(fā)射機、2部300W調(diào)頻廣播發(fā)射機和2個小信號標準立柜、1套電視雙工器、1套調(diào)頻雙工器以及值班桌、備件資料柜、儀器資料柜、20KW自動穩(wěn)壓柜等。

1.3 發(fā)射塔與天線布置

發(fā)射塔位于發(fā)射機房樓西南側(cè)，安裝在發(fā)射塔桅桿上的4×4蝙蝠翼天線用于發(fā)射十二頻道電視節(jié)目信號（省一）;安裝在邊寬0.7米的直線段上部的2層4面四偶極板UHF全頻段全向發(fā)射天線，用于發(fā)射17頻道（中一）和23頻道（中七）電視節(jié)目信號;安裝在發(fā)射塔第一和第二休息平臺之間的直線段（邊寬1.4米）上的垂直極化的4層2面單偶極板調(diào)頻發(fā)射天線，用于發(fā)射102.7MHz（中一）和107.4MHz（省一）兩個頻率的調(diào)頻廣播節(jié)目信號。

1.4 信號源

電視節(jié)目信號和調(diào)頻廣播節(jié)目信號均來自地面C波段衛(wèi)星接收系統(tǒng)。

1.5 供配電、供水情況

一路容量為30KVA的10KV市電供電線路，來自距離轉(zhuǎn)播臺約2km的上百仗村變電站。在機房墻角明裝的配電箱為整個轉(zhuǎn)播臺的第一級配電箱;在發(fā)射機背后的墻面上安裝了5個發(fā)射機專用配電箱。

沒有市政自來水，全靠距離發(fā)射機房約150米的泵房抽水作為生活和工作用水。

1.6 道路

從浦城縣廣播電視局大樓到該轉(zhuǎn)播臺，行車距離約30公里，其中8公里為羊腸小道，需爬山2.5小時左右才能到達轉(zhuǎn)播臺。

2. 改造原因

福建省新聞出版廣電局根據(jù)國家新聞出版廣電總局和財政部《關(guān)于實施中央廣播電視節(jié)目無線數(shù)字化覆蓋工程的通知》，計劃在該轉(zhuǎn)播臺增加發(fā)射21頻道和29頻道無線數(shù)字電視，實現(xiàn)16套電視節(jié)目的無線數(shù)字化覆蓋。

3. 改造方案

我們根據(jù)廣播電視發(fā)射技術(shù)要求和騰云尖高山臺新增加的發(fā)射任務(wù)，結(jié)合實際情況，制定了騰云尖高山臺改造方案。

3.1 機房改造方案

采用調(diào)整機房設(shè)備布置方案，最主要措施就是重新設(shè)計發(fā)射機等設(shè)備的安裝位置，同時，騰出空間安裝監(jiān)視監(jiān)聽立柜、控制桌和低壓配電柜。在機房地面增加暗溝道和可開啟蓋板溝道，以滿足線纜和新增的高頻接地母線沿地溝內(nèi)敷設(shè)的技術(shù)方面需求。

3.2 發(fā)射天線系統(tǒng)改造方案

新增加的DS-29頻道和DS-21頻道，發(fā)射機額定輸出功率1千瓦、發(fā)射天線掛高30米、采用垂直極化方式、對位于浦城縣西南面的江西省橫峰縣天線下傾定向和對位于浦城縣西南面的江西省上饒市戈陽縣天線下傾定向。

（1）為落實以上規(guī)劃方案，就必須將用于播出DS-12頻道模擬電視的4×4蝙蝠翼發(fā)射天線拆除，騰出空間安裝新增兩個頻道的發(fā)射天線。

根據(jù)新增兩個頻道的天線極化方式相同、掛高高度一樣、需要下傾定向的方向也基本一樣的規(guī)劃要求，為減少投資，兩個新增頻道共用一副安裝高度為4.46米、增益為12.2dBd的4×4四偶極板（U-02）發(fā)射天線。

（2）為了盡量利用現(xiàn)有的分米波發(fā)射天線及其主饋管，將現(xiàn)有的分米波發(fā)射天線往下移，確保騰出的空間能滿足安裝一副新增的一層四面VⅢ四偶極板發(fā)射天線的技術(shù)要求（單元基本尺寸：1300×2800×400，增益：12.2dBd，取代原來的十二頻道4×4蝙蝠翼發(fā)射天線）。

（3）在機房內(nèi)新增一套分米波雙工器;兩部新增發(fā)射機輸出端與雙工器輸入端之間采用同軸銅質(zhì)硬饋管連接;雙工器輸出端與發(fā)射塔上部1：16變阻器輸入端之間的主饋線采用SDY-50-40-3饋管，既滿足技術(shù)要求，又經(jīng)濟。模擬電視12頻道發(fā)射天線由蝙蝠翼天線改為四偶極板發(fā)射天后，利用現(xiàn)有的主饋線，以減少投資。

（4）在機房饋線窗口和發(fā)射塔底部之間增加熱鍍鋅槽式電纜橋架（XQJ-01A-C500x150），讓波發(fā)射機輸出饋管均沿橋架內(nèi)暗敷設(shè)，以確保饋管長期在高山臺惡劣環(huán)境條件下安全運行。從發(fā)射塔底部至功分器輸入端的饋管和功分器輸出端至各發(fā)射天線單元輸入端的饋線，都必須用卡箍固定在塔體上，以免出現(xiàn)饋管（線）隨風(fēng)晃動，發(fā)生意外事故，造成停播。

3.3 發(fā)射塔改造方案

（1）由于U-02發(fā)射天線單元基本尺寸為400×1000×210和不允許在桅桿上焊接新構(gòu)件的技術(shù)要求以及發(fā)射塔距地面26.8m～34.0m段為直徑273mm的桅桿等實際情況，就必須對桅桿進行如下改造后才能滿足安裝（DS-21和DS-29）U-02發(fā)射天線的技術(shù)要求：

①通過熱鍍鋅螺栓連接，將L=700的75×50×6熱鍍鋅角鋼水平固定在發(fā)射塔桅桿上（33.5m、31.25m、29.0m處各安裝一套）;②將50×50×5熱鍍鋅角鋼制作的0.7m×4.46m安裝支架（根據(jù)U-02天線安裝要求設(shè)置必要的固定角鋼，并預(yù)留安裝孔）垂直焊接在75×50×6熱鍍鋅角鋼固定鋼架上。

（2）由于VⅢ頻段四偶極板發(fā)射天線單元尺寸為1300×2800×400，而在改造方案塔上天線布置圖中安裝該天線的直線段由邊寬0.7米的直線段和直徑為274毫米的桅桿組成，所以，也必須經(jīng)過改造后才能滿足安裝要求。

當(dāng)采用偏置安裝一層四面VⅢ頻段四偶極板發(fā)射天線時，東西兩面和西北兩面天線單元之間的距離宜不小于1.5米。因此，由熱鍍鋅槽鋼和角鋼制作的安裝支架必須滿足此要求，同時，要根據(jù)發(fā)射天線的安裝固定孔來具體設(shè)計支架尺寸和預(yù)留孔位置及其大小，力求達到既安全可靠，又盡量減少發(fā)射塔新增荷載的目的。

3.4 小信號系統(tǒng)改造方案

3.4.1 衛(wèi)星接收系統(tǒng)

拆除原有的Ф2.5m衛(wèi)星接收天線，新安裝兩付直徑為3米的衛(wèi)星地面接收天線分別接收中星6A衛(wèi)星上的TS流和中星6B衛(wèi)星上的廣播電視模擬信號;在發(fā)射機房小信號標準立柜上安裝新配置的AVS+專業(yè)衛(wèi)星綜合接收解碼器等設(shè)備;通過對衛(wèi)星信號的接收、解調(diào)、解擾、整形，還原出兩路TS流送給數(shù)字電視發(fā)射機;同時解調(diào)出音視頻信號送給模擬電視、調(diào)頻發(fā)射機和監(jiān)控、監(jiān)聽設(shè)備。

3.4.2 地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)

在浦城縣廣電局網(wǎng)絡(luò)中心機房增加四合一轉(zhuǎn)編碼器、AVS+復(fù)用器等設(shè)備，通過已經(jīng)敷設(shè)到臺的6芯光纖將地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)的TS流傳送到騰云尖轉(zhuǎn)播臺切換系統(tǒng)。

3.4.3 輸入信號處理、切換系統(tǒng)

在騰云尖發(fā)射機房里增加AVS+衛(wèi)星綜合接收解碼器、DS3適配器、碼流切換器等設(shè)備，并通過碼流切換器從衛(wèi)星接收的TS流和地面?zhèn)鬏斁W(wǎng)絡(luò)送來的TS流中選出兩路TS流輸入地面兩部1kw數(shù)字發(fā)射機。同時，將各路信號送給監(jiān)控系統(tǒng)。

3.5 升級改造監(jiān)控平臺，確保整個系統(tǒng)安全運行

騰云尖轉(zhuǎn)播臺已有的中心監(jiān)控平臺是2008福建省廣電局統(tǒng)一建設(shè)的監(jiān)控平臺，該平臺采用簡單、實用的方式實現(xiàn)了對3部模擬電視發(fā)射機和3部調(diào)頻廣播發(fā)射機參數(shù)的采集，且經(jīng)八年的使用已不能再勝任當(dāng)前和今后的監(jiān)控任務(wù)。

結(jié)合騰云尖轉(zhuǎn)播臺的自身特點和安全播出的總體需求，本次監(jiān)控系統(tǒng)升級改造的主要內(nèi)容如下：

⑴在不影響原有監(jiān)控系統(tǒng)的前提下，合理利用已有設(shè)備，建設(shè)新型轉(zhuǎn)播臺監(jiān)管平臺，統(tǒng)籌管理轉(zhuǎn)播臺。

⑵升級完善5個電視頻道，3個調(diào)頻頻率多路信源的自動切換系統(tǒng);實現(xiàn)主用、備用信源手動、自動切換，信源切換系統(tǒng)自動完成音頻信號的自動判別選擇，經(jīng)智能切換器選擇后的音視頻信號送入發(fā)射機。

⑶升級完善電視視音頻信號多畫面實時監(jiān)測系統(tǒng)，對5套電視節(jié)目的2路信源信號、入機信號、解調(diào)信號實現(xiàn)多畫面的實時監(jiān)測，并滿足數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視監(jiān)聽要求。

⑷升級完善調(diào)頻音頻信號監(jiān)測慢錄系統(tǒng)，對3套調(diào)頻節(jié)目的多路信源信號、入機信號、解調(diào)信號實現(xiàn)柱形圖的實時監(jiān)測，并滿足數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視監(jiān)聽要求。

⑸升級完善發(fā)射機自動化預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)發(fā)射機參數(shù)故障的及時準確報警。

⑹升級完善機房環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、實現(xiàn)機房內(nèi)溫度、濕度實時監(jiān)測報警及煙霧報警的功能。

⑺、建設(shè)以“電視墻和監(jiān)控桌”為核心的監(jiān)控中心，實現(xiàn)轉(zhuǎn)播內(nèi)網(wǎng)絡(luò)化遠程同步實時監(jiān)控。高山臺工作人員除了可以山上的監(jiān)控平臺監(jiān)控管理轉(zhuǎn)播臺事務(wù)外，在山下辦公區(qū)也可以用一臺普通電腦接入專用網(wǎng)絡(luò)（光纖內(nèi)網(wǎng)）實現(xiàn)遠程監(jiān)管監(jiān)控。

⑻針對騰云尖山高雷多的特點，整套監(jiān)控系統(tǒng)，加強防雷避雷措施，確保設(shè)備安全穩(wěn)定工作。

3.6 防雷接地系統(tǒng)

鑒于高山多次遭受雷擊，造成停播的客觀情況，為明顯減少雷擊概率，安全轉(zhuǎn)播（發(fā)射）中央和省臺等數(shù)字、模擬廣播電視信號，擬對防雷接地系統(tǒng)進行如下改造：

⑴在機房外墻外和發(fā)射塔基座附近增加6個接地坑和配套的垂直、水平接地體，以便降低防雷接地電阻，更有效地擴散雷電電流。

⑵在機房四周外墻上增加均壓網(wǎng)，以防止側(cè)擊雷經(jīng)過外墻門窗等薄弱環(huán)節(jié)進入室內(nèi)，危及人身和設(shè)備安全。

⑶在電力變壓器輸出、輸入端和低壓配電柜輸入端以及信號線輸入端加裝防浪涌避雷器，以免瞬間高壓損壞電源或信號設(shè)備。

3.7 供配電系統(tǒng)

根據(jù)行業(yè)標準，該臺的供電屬于一級負荷，該臺現(xiàn)有供電容量30KVA，不能滿足要求，必須擴容。除了要求兩路電源供電外，還要求電壓波動不大于±5%，頻率波動不大于±1%。目前，該臺只有一臺上海穩(wěn)利達有限公司生產(chǎn)的ZSBW-20KVA自動穩(wěn)壓器。因此，為了確保轉(zhuǎn)播臺用電安全，必須增加一套30kw柴油發(fā)電機機組、一個兩路電源切換柜、一個低壓配電柜和一臺三相50KVA高精度全自動交流穩(wěn)壓器、一臺50KVA干式變壓器。

經(jīng)過這幾年的改造，大大提高了安全播出能力：8公里羊腸小道改造為3米寬的便道;12芯光纜以及供電容量擴容，避雷設(shè)施、監(jiān)控、寬帶、內(nèi)部通信等設(shè)施的完善。

作者簡介：張正曉，浦城縣融媒體中心工作，高山臺臺長，研究方向為無線臺發(fā)射與維護。