貴州廣播電視臺(tái) 黃 海
貴州廣播電視臺(tái)小關(guān)發(fā)射臺(tái)調(diào)頻多工和天饋系統(tǒng)的更新改造,實(shí)現(xiàn)小關(guān)發(fā)射臺(tái)“三滿播出”,實(shí)現(xiàn)我臺(tái)現(xiàn)有七個(gè)頻率覆蓋貴陽(yáng)市的效果基本一致,提升覆蓋區(qū)域信號(hào)場(chǎng)強(qiáng),擴(kuò)大覆蓋區(qū)域,提高安全播出保障水平和收聽(tīng)質(zhì)量,為我臺(tái)調(diào)頻廣播的事業(yè)發(fā)展提供了有力保障。
貴州廣播電視臺(tái)小關(guān)發(fā)射臺(tái)始建于2000年,該臺(tái)站位于貴陽(yáng)市云巖區(qū)鹿沖關(guān)森林公園貓沖山山頭,占地600余㎡,海拔1386m,塔高85m,機(jī)房面積200余㎡,在地理位置上是設(shè)置廣播電視無(wú)線發(fā)射臺(tái)站對(duì)貴陽(yáng)市主城區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)線覆蓋的理想站址。開(kāi)始幾年,天饋系統(tǒng)均采用一頻率一付天饋方式發(fā)射播出。為解決多頻率多付天線在一個(gè)鐵塔上易產(chǎn)生互調(diào)交調(diào)等干擾,在2009年我臺(tái)進(jìn)行了多工及天饋系統(tǒng)(以下稱系統(tǒng))建設(shè),系統(tǒng)由一個(gè)6+1調(diào)頻多工器、雙饋電纜和一付6層4面天線組成,整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)承載功率50KW,項(xiàng)目建成后達(dá)到了預(yù)期,為我臺(tái)的廣播事業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。
這套系統(tǒng)使用已有十年,加上我臺(tái)事業(yè)發(fā)展,目前主要存在如下兩個(gè)突出問(wèn)題:一是現(xiàn)有的多工器最大承載功率為50KW,而當(dāng)前小關(guān)發(fā)射臺(tái)在播七個(gè)頻率的發(fā)射機(jī)經(jīng)過(guò)這些年的更新?lián)Q代機(jī)均替換為10KW,總發(fā)射功率可達(dá)70KW,由于系統(tǒng)承載功率的限制,導(dǎo)致各頻率發(fā)射機(jī)均不能滿功率播出,使得臺(tái)站設(shè)備整體性能未能得到充分發(fā)揮,影響城市規(guī)模擴(kuò)大后跟進(jìn)覆蓋的需要。二是天饋線懸掛在塔上使用了十余年,老化現(xiàn)象嚴(yán)重,雖然每年都進(jìn)行維護(hù)檢修還是出現(xiàn)多次天線進(jìn)水反射增大和接頭松動(dòng)燒饋線頭的現(xiàn)象,存在安全播出隱患。
雖然近幾年數(shù)字化移動(dòng)傳播技術(shù)突飛猛進(jìn),但是調(diào)頻廣播作為黨的喉舌,仍然有著應(yīng)急信息傳達(dá)和戰(zhàn)略信息儲(chǔ)備的重要意義,所以系統(tǒng)改造是有必要的。通過(guò)此次多工系統(tǒng)的改造建設(shè)7+1多工系統(tǒng)滿足小關(guān)發(fā)射臺(tái)7套頻率滿功率播出的需要,保障調(diào)頻廣播在貴陽(yáng)市區(qū)的良好的覆蓋效果。
建設(shè)一套新系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)我臺(tái)現(xiàn)有七個(gè)頻率覆蓋貴陽(yáng)市的效果基本一致,提升覆蓋區(qū)域信號(hào)場(chǎng)強(qiáng),擴(kuò)大覆蓋區(qū)域,提高安全播出保障水平和收聽(tīng)質(zhì)量。
(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)承載功率達(dá)70KW以上。
(2)采用7個(gè)橋式雙工器單元,預(yù)留寬帶口,滿足七臺(tái)10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)滿功率播出,通過(guò)一臺(tái)10KW調(diào)頻發(fā)射機(jī)為備機(jī),同軸倒換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)主備發(fā)射機(jī)切換,實(shí)現(xiàn)7+1的發(fā)射系統(tǒng)。
(3)采用一付6層4面雙偶極子調(diào)頻天線,實(shí)現(xiàn)雙主饋雙天線陣列,天饋系統(tǒng)分上、下兩部分,可分列運(yùn)行、互為備份,通過(guò)開(kāi)關(guān)板實(shí)現(xiàn)上、下和上加下三種模式的快速切換運(yùn)行。
(1)建設(shè)要求
調(diào)頻7+1多工器采用全橋(七個(gè)橋式單元,寬帶口預(yù)留)結(jié)構(gòu)形式,技術(shù)方案根據(jù)現(xiàn)有的頻率和功率進(jìn)行設(shè)計(jì),總輸出功率不小于70KW,多工器合成的所有調(diào)頻發(fā)射機(jī)滿功率播出。
(2)技術(shù)指標(biāo)
調(diào)頻7+1多工器參數(shù)指標(biāo)符合國(guó)家相關(guān)要求,技術(shù)指標(biāo)如下:
頻率范圍/MHz:87~108。
特性阻抗/Ω:50。
電壓駐波比/VSWR:<1.1。
隔離度/dB:>40。
3dB帶寬/kHz:頻率間隔≥2MHz>600;頻率間隔≥1MHz>300。
最小頻率間隔/MHz:1。
插入損耗/dB:頻率間隔≥1.2MHz<0.2;頻率間隔≤1.2MHz,≥0.5MHZ<0.3。
冷卻方式:自然冷卻。
溫度漂移KHz/℃:<2。
溫升℃(相對(duì)于環(huán)境溫度):≤15,合成器在表面溫度70℃內(nèi)正常工作。
防雷接地:多工器防雷即防雷接地接入發(fā)射臺(tái)地網(wǎng)中,符合相關(guān)要求。
CDR:支持CDR數(shù)模同播。
假負(fù)載最大承載功率:10KW。
同軸切換開(kāi)關(guān):頻率范圍/MHz:87~108;通過(guò)功率/KW:10;VSWR:1.04~1.08;泄露耦合量/dB:-63~-66;切換時(shí)間/S:≤3;控制方式:電動(dòng)、手動(dòng)均可;多工器與同軸開(kāi)關(guān)采用一體化設(shè)計(jì),提供固定面板和支架。
六端口開(kāi)關(guān)板:頻率范圍/MHz:87~108;電壓駐波比:≤1.1;插入損耗:≤0.15dB;輸出幅度差:≤0.1dB;輸出相位差:≤1°;端口數(shù)量:六端口;功率指示表和駐波比檢測(cè):顯示當(dāng)前發(fā)射、反射功率,安裝監(jiān)控軟件在發(fā)射臺(tái)的環(huán)境監(jiān)控軟件上,天線駐波比自動(dòng)檢測(cè),安裝監(jiān)控軟件在發(fā)射臺(tái)的環(huán)境監(jiān)控軟件上,聲光報(bào)警;開(kāi)關(guān)板輸出信號(hào)通過(guò)兩條主饋線分別接入上、下半副天線,可同時(shí)工作,也可通過(guò)改變開(kāi)關(guān)板的U-Link連接實(shí)現(xiàn)用上半副或下半副獨(dú)立工作,開(kāi)關(guān)板的U-LINK采用一體化設(shè)計(jì),插拔時(shí)有機(jī)械助力裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)快速插拔。
(3)系統(tǒng)特點(diǎn)
①調(diào)頻七工器
調(diào)頻七工器為全橋式式結(jié)構(gòu),包含7個(gè)橋式雙工器單元,寬帶口預(yù)留,可直接擴(kuò)展為八工器,頻率在87至108MHz范圍內(nèi)全頻段可調(diào)并且所有頻點(diǎn)均支持CDR標(biāo)準(zhǔn),多工系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1。
圖1 多工系統(tǒng)原理圖
②天線開(kāi)關(guān)板
天線開(kāi)關(guān)板為直分式結(jié)構(gòu),多工器輸出信號(hào)通過(guò)兩條主饋管分別接入上、下兩層天線,可同時(shí)工作,也可通過(guò)改變開(kāi)關(guān)板的U-link連接實(shí)現(xiàn)上三層或下三層天線的獨(dú)立工作;開(kāi)關(guān)板的U-LINK采用一體化設(shè)計(jì),插拔時(shí)有機(jī)械助力裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)快速插拔;含功率輸入輸出功率顯示和駐波比報(bào)警單元,天線開(kāi)關(guān)板的原理圖和外觀見(jiàn)圖2。
圖2 天線開(kāi)關(guān)板原理圖和外觀
(1)技術(shù)指標(biāo)
6層4面天線系統(tǒng)指標(biāo)符合國(guó)家相關(guān)要求,不低于以下指標(biāo):
天線頻段:87-108MHz,功率容量120kW;
天線均采用封閉式同軸饋電方式,單片天線采用雙輸入饋電方式。即雙饋雙偶極子,每個(gè)振子輸入接口為IF45,分饋線接頭采用高密封性的EIA 7/8標(biāo)準(zhǔn)法蘭連接,承載功率≥6KW;
天線功分器系統(tǒng)每路采用1分2再1分12的結(jié)構(gòu)形式,1分2功分器的功率容量為60KW,輸入接口采用6+1/8。1分12的功率容量為30KW,輸入接口為4+1/2;
饋電系統(tǒng):在機(jī)房?jī)?nèi)采用由50Ω/2:50Ω變阻器和能對(duì)單饋或雙饋進(jìn)行任意轉(zhuǎn)換的面板上的Μ-Link組成的開(kāi)關(guān)板。不得采用簡(jiǎn)單的50Ω/2:50Ω變阻器構(gòu)成雙饋的饋電系統(tǒng);
天線增益:≥ 9.0 dBd;
駐波比:系統(tǒng)指標(biāo)≤1.15;
天饋線阻抗:50Ω;
天線系統(tǒng)垂直面主波束下傾0.8~1.2°(電氣下傾),第一零點(diǎn)填充>10%;
天線安裝時(shí)須對(duì)兩根主饋電纜進(jìn)行電長(zhǎng)度等長(zhǎng)處理(誤差<5cm)。駐波比測(cè)試應(yīng)使用網(wǎng)絡(luò)分析儀等數(shù)字儀器。天線生產(chǎn)廠商須提供天線饋電系統(tǒng)圖、系統(tǒng)的水平面場(chǎng)型圖及垂直面場(chǎng)型圖(計(jì)算機(jī)理論計(jì)算結(jié)果),提供帶實(shí)際地圖參數(shù)的場(chǎng)型覆蓋預(yù)測(cè)圖。
(2)天線機(jī)械性能
天線材料:雙偶極板天線振子采用304不銹鋼外管,黃銅內(nèi)導(dǎo)體。反射板為304不銹鋼材質(zhì),可承受安裝工人踩踏。所有螺栓及振子保護(hù)罩抱箍均為不銹鋼;
功分器材料:選用紫銅管,法蘭為銅鍍鎳;
天線尺寸:雙偶極板天線應(yīng)采用專門設(shè)計(jì)的天線;
防水性能:要求將干燥空氣充入整個(gè)饋電系統(tǒng)內(nèi),直至天線振子輸入端口;
環(huán)境溫度:-40℃~+60℃;
最小承受風(fēng)速:十二級(jí);
安裝構(gòu)件及電纜卡箍采用熱涮鋅防腐。
(3)天線系統(tǒng)方向性圖預(yù)測(cè)
根據(jù)雙偶極子調(diào)頻廣播發(fā)射天線的參數(shù)特性,推算處天線系統(tǒng)建成后的方向性圖,見(jiàn)圖3,圖4和圖5。
圖3 立體方向性圖
圖4 水平面方向性圖
圖5 垂直面方向性圖
主饋線采用進(jìn)口4寸大功率饋線,接頭采用進(jìn)口4寸大功率饋線電纜頭,雙饋輸出的接口采用6+1/8接口。主饋線指標(biāo)要求如下:
單根87-108MHz功率容量≥40kW;
饋管尺寸為4寸;
主饋線為雙主饋;
駐波比應(yīng)滿足:87~108MHz:≤1.10;
防雷接地:配置接地件,防雷接地符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
新建設(shè)的小關(guān)發(fā)射臺(tái)調(diào)頻多工及天饋系統(tǒng),將整合小關(guān)發(fā)射臺(tái)現(xiàn)有天饋系統(tǒng),通過(guò)一套多工器和一副天線,實(shí)現(xiàn)對(duì)外發(fā)射覆蓋,消除干擾存在的風(fēng)險(xiǎn),提高安全播出保障水平。該項(xiàng)目采用一套調(diào)頻全橋式7+1調(diào)頻多功器實(shí)現(xiàn)了所有7個(gè)廣播頻率的功率合成,配置1臺(tái)備用發(fā)射機(jī)在線熱備;采用雙主饋雙天線陣列,天饋系統(tǒng)包括上、下兩部分,可分列運(yùn)行、互為備份,通過(guò)開(kāi)關(guān)板能夠?qū)崿F(xiàn)上、下和上加下三種模式的快速切換,具有高安全性。所有頻率共用一副6層4面的雙偶極子垂直極化天線陣列,使鐵塔承載負(fù)荷均衡,既消除了鐵塔受力不均和負(fù)荷過(guò)重的安全隱患,又提高了發(fā)射增益,使得覆蓋區(qū)域內(nèi)場(chǎng)型更加均勻,也必將會(huì)改善收聽(tīng)效果。
結(jié)束語(yǔ):本項(xiàng)目為對(duì)原系統(tǒng)的升級(jí)改造,技術(shù)成熟、可靠,機(jī)房面積及鐵塔空間也滿足項(xiàng)目建設(shè)的要求。該項(xiàng)目新系統(tǒng)投入使用后,對(duì)貴州廣播電視臺(tái)調(diào)頻廣播覆蓋技術(shù)系統(tǒng)有重大意義:(1)消除小關(guān)發(fā)射臺(tái)因設(shè)備老舊引起的安全播出隱患,實(shí)現(xiàn)“三滿播出”,提高安全播出保障能力;(2)本次改造是西南地區(qū)功率最大,功能最全,監(jiān)控手段最完善的7工器,改善貴陽(yáng)市區(qū)收聽(tīng)效果,擴(kuò)大覆蓋區(qū)域,提高安全播出保障水平和覆蓋效果。(3)在“十四五”貴州廣播電視臺(tái)的“發(fā)射中心”項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)的期間中,增加遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)射機(jī)需求充分發(fā)揮小關(guān)發(fā)射臺(tái)的重要作用,消除安全播出隱患,為“5G廣播”實(shí)施解決后顧之憂。