一. 同頻廣播提出和技術標準
早在2000年12月,生效實施了《調頻同步廣播系統技術規范》GY/T154-2000,它由廣電總局科技司提出,廣電總局廣播電視計量中心,聯合杭州眾力傳播公司、青島廣電所、浙江人民廣播電臺等單位共同起草,1999年6月開始經多次討論、實驗、修改、征求專家意見、專家審定、報批等程序,共同完成的。標準的核心是規定了實現“三同”a.同頻:相對頻差≤1×10ˉ9;b.同相:傳輸時延差≤10μs(單聲),5μs(立體聲);c.同調制度:調制度偏差限制在約5%以內。這是保證單頻網正常運行的必要條件。在實際調整中還要有“一保”,即保證可用場強。可以通過采用全數字化的立體聲編碼調制器,精確地實現上述要求,解決模擬FM調制無法解決的相鄰發射機調制度精密相等問題。
二. 調頻同步廣播的實現方案
同頻廣播的核心技術之一是完成前端同步激勵及音頻信號的傳輸,必需采用第二方傳輸鏈路來實現,目前的主要方式有衛星、微波、光纖三種,具體根據臺站條件和實現目標選擇,我臺同頻廣播使用的是微波傳輸方式,三者之間的優缺點如下表1:
除了傳輸之外的另一個主要技術是調頻同步的實現方法,目前有兩種,一是每個發射點使用單獨的激勵器,通過GPS衛星定位,實現時間上高精度統一,通過調制到播出信號內容中,這種方案以杭州眾傳為代表,其數字FM同步廣播發射機采用調頻數字激勵器,直接將衛星接收機送來的數字信號進行濾波、預加重、延時、導頻產生、立體聲編碼等全數字處理,再由直接數字合成技術將MPX信號調制輸出,GPS數字標準頻率發生器同步整個系統,經由功率放大器、調頻天線在交疊區域實現高質量、無干擾接收和無縫覆蓋。第二種是南京同頻公司的解決方法,利用一臺激勵器,通過微波寬帶調制,延時等處理后,把調制后的FM信號分別送到發射點,解調后作為外激勵推動末級放大,實現多點發射和覆蓋。優點是投資相對較少,由于是一臺激勵器送出的調制信號,三同可以嚴格保證,重點放在保證可以用場強上,缺點是系統中一旦激勵器出現故障,影響范圍大。我臺所采用的是第二種方法。
三. 調頻同步廣播的優缺點
同頻廣播可以解決大面積情況的小功率覆蓋問題,廣播頻率專業化情況下分區覆蓋、如交通頻率應用于道路沿線的交通信息;地形、地理等原因造成的覆蓋率低,改善人口密集區域情況下的收聽,一般使用小功率同步布點。另一個優點是建網容易、建網費用低、投資回收快、聽眾無需更換接收機,同時一些發射點、天饋系統、傳輸鏈路等設施設備,將來數字化廣播實現時可以繼續使用,不會重復投資造成浪費;再次是易于規劃,提高頻譜利用率,消除陰影區,在改善場強不均勻度方面,使用低高度垂直極化天線,極大地減小對空輻射和根部近場輻射,節約能源,滿足電磁環境衛生標準,避免對航空頻段造成干擾。缺點也是顯而易見的,一方面是本身的技術缺陷,相干區的技術處理難度大,并且這種情況不可避免,另外在管理和維護方面不集中,造成設備安全運行保障性不夠強。
四. 調頻同步廣播的發展現狀
鑒于調頻同步廣播的諸多優點,歐美一些國家(如法國、意大利、美國等),早在80年代晚期就開始了FM同步廣播技術的研究,已建成若干實用的幾百到兩千公里的單頻網(覆蓋高速公路和補點)。廣電總局科技司分別布署了杭甬高速公路,北京市城區兩個調頻同步廣播的試點,分別由浙江臺、北京臺跟眾力傳播公司、青島廣電所合作實施,并且已于2000年通過驗收。在此基礎上,進一步擴大覆蓋的試驗,深圳電臺自1998年起也進行了調頻同步廣播試驗,2005年已建成5個發射點的同步廣播系統,基本實現了同步廣播設定的任務目標,由眾力公司設計實施,河南電臺3個點系統試驗播出,截止到2008年初,我國在建和已經實現的調頻同步廣播臺站有20多家。同頻激勵和系統方案的主要廠家,國外的有意大利泰可諾公司DEX30數字調頻激勵器,已有10多年的產品經驗;國內的有杭州眾傳公司、北京吉兆電子有限公司,以及南京同頻公司等多家,河南省已有省經濟臺、信息臺、許昌臺等多家省市級電臺涉足同頻廣播。
五. 濮陽人民廣播電臺同頻廣播覆蓋系統簡介
陽人民廣播電臺新聞綜合頻率調頻100.1FM同頻廣播項目自2008年8月立項,2008年11月底開工,2009年3月底和4月初分別進行了階段性測試,目前整個系統已經完成調試,正在運行中。
1.調頻同步廣播系統組成:
系統結合濮陽人民廣播電臺提供的基礎數據,利用現有已建的廣播發射基站站址,在范縣和臺前兩地增加轉播基站,南京同頻傳輸公司具體采用廣播信號同頻譜傳輸技術,以濮陽市發射中心為頻譜信號源,通過微波頻譜合成發射系統,將頻譜信號傳輸到范縣和臺前兩地,微波頻譜發射系統采用超線性大功率發射技術,對廣播信號進行無失真頻譜搬移,實現三地同頻同步播出,有效地提高信號覆蓋范圍。同頻譜傳輸技術,可使各個發射基站發射出來的信號頻譜完全一致,從而實現同步廣播的目標。

圖1
每個基站包括調頻發射機,微波調制和傳輸系統,射頻調制系統,天饋系統。
基站系統方框圖如下圖3、圖4:

圖3

圖4
范縣發射臺框圖(臺前無射頻延時器,其他同范縣發射臺):
2.系統特點:一是采用單一激勵器,通過微波同頻譜傳輸技術,其他兩發射點相當于同一末級功放的不同模塊,因為單一的信號源和復合調制信號,不存在頻率、相位和調制度的差異,這樣可以嚴格保證同頻、同相、同調制度;二是把濮陽和范縣兩發射點進行延時處理,根據電波傳輸速度300m/us計算,濮陽距離臺前地理位置相距80Km,濮陽距范縣40Km,分別對兩地延時150us,80us。(計算出的延時距離分別為45Km,24Km),用于調整發射點間的時間差,在相交區域內使發射電波盡量減少時間差;三是根據地形條件和天線掛高,有選擇性的把濮陽發射點定位為全向天線,覆蓋濮陽市區及相鄰縣域,范縣發射點為東偏北和正南雙面定向天線,臺前為東單面定向天線,發射功率分別采用了3Kw、1Kw、1Kw;四是根據實際測試覆蓋情況,適當調整各點發射功率,把相干區控制到人口相對稀少的區域內,保證沿濮臺公路(大概處于三發射點連線中軸內)收聽效果良好,圖
4為同頻覆蓋范圍示意圖。

圖4
系統安裝調試完成后,我臺組織技術人員分別對覆蓋內區域進行了實地收聽和測試,結果如下:以濮陽為中心,向南、西、北三個方向,接收信號為濮陽3千瓦機器發射,所測區域內收聽效果良好;濮陽、范縣兩發射臺同頻相干區域位于范縣西8-11公里處,南北寬3公里左右,帶狀,有同頻干擾噪音,沿濮臺公路實測,沿途收聽,可正常收聽,相交區域不定時有聲噪音;范縣毛樓旅游區、辛莊一帶,沿線使用車載收音機移動接收,有明顯的聲干擾,固定接收信號方向性強,同時開濮陽和范縣點和單開對比發現,場強基本相當,轉動天線,分別接收到兩點發射信號。根據測試結果判斷,該地處于濮陽和范縣兩發射點共同覆蓋區域;范縣和臺前由于分別采取了定向天線,且范縣、臺前一帶行政區域呈帶狀,兩發射點相干區在臺前西7-10公里左右,沿濮臺公路收聽,未見明顯噪聲干擾,向北覆蓋測試至陽谷縣西湖及縣城南,收聽效果良好,最東測試點至臺前吳壩鄉銀河渡口,信號良好。 [Page]
3.存在問題和調整解決:根據測試結果判斷,范縣南毛樓、辛莊一帶處于同頻干擾區域內,由于該區域為人口密集區,影響群眾收聽。為改善該區覆蓋情況,與天線廠家反復研究,把范縣發射臺1千瓦定向天線變更為東北和正南兩個主指向區域,(圖4中紅色橢圓覆蓋為調整后的示意圖)分別由兩層雙偶極板天線組成,即要滿足西、北、南三方的主要覆蓋區域(濮陽市轄區內),又減少與范縣發射點之間的相互干擾。采取以上措施后,于2009年4月3日,再次對原路線進行了移動接收,收聽效果明顯改變,毛樓相干區域移除,隨后又沿大堤向東行至高碼頭和臺前清河交界處,可以清晰接收臺前發射點信號。
4.濮陽臺同頻廣播實例技術難點分析:一是本方案中,三點相距均勻,所要求覆蓋區域特殊(東西狹長帶狀),特別是濮陽發射點,既要照顧全方向的主要覆蓋,又盡量避免對東面范縣發射點的同頻干擾,發射功率要求較大,可以認為,臺前和濮陽兩地為主要發射臺,范縣做為補點存在,這樣呈啞鈴型發射覆蓋,兩頭功率大,中間補點,覆蓋效果得到改善;二是通過實踐發現,在延時開通和關閉的狀態下,對相干區的接收影響不明顯,主要取決于該地覆蓋場強大小,因為對每個接收點來說,兩個發射源到達的時間差均不相同,延時量不能以點蓋面;三是對相干區的定向接收問題,沒能夠通過改變發射天線的極化方式來進行對比(沒垂直極化天線可用),如果能在不同的發射站點分別采用垂直和水平相交的極化方式,相交區域的同頻干擾應有所改善;四是大功率覆蓋對同頻廣播的效果影響較大,功率越高,固定地理位置見的相干區范圍越廣,場強越強,越難處理,本案例中適當降低范縣發射點功率,減少和移動了相干區,但除非是各點覆蓋區域邊緣相交,否則相干區會不可避免的存在。
六. 系統運行中的其他必要條件分析
同步播出網絡建成后,技術層面的安全播出和內容方面的安全保障,是系統運行的必要條件,技術實現作為形式,是為廣播的具體內容服務的,在傳輸和多點發射這種情況下,除了要給信號的安全優質傳輸留出設計余量,還要從管理上保證內容的安全性。比如說,發射站點的選址,天饋線的架設安裝,用電方面的安全,微波傳輸受不受惡意攻擊等等,如果是無人值守,就要采取遙測和遙控的手段,及時了解到現場設備的運行情況,一旦有異常,能夠自動采取降功率,自動保護,定時恢復等具體功能。因此說,調頻同步廣播是個大的系統工程,不是一勞永逸、一次投入、終身受益的,這些特點也為同步廣播的普及性造成了阻力,廣播電視行業向來是重投資、高標準、嚴要求,是把安全問題放在首位的行業,如果不能保證這些,有時候覆蓋甚至還不如不覆蓋,沒有調頻,還有中波來彌補。相信隨著技術的進步,網絡化和集團化的廣播覆蓋會越來越好。B&P
參考文獻:
1. 錢岳林“調頻同步廣播技術” 《世界廣播電視》 2000年5月
2. 余勝潔“關于調頻同步廣播發射系統的建設”《世界廣播電視》 2005年
3. 李為豐“調頻同步廣播是解決覆蓋問題的好辦法”《廣播電視網絡技術》2001年
4. 王亞峰 “調頻廣播覆蓋及單頻網絡組建的設想”《廣播動態》2008年
5. 濮陽市力天世紀公司 濮陽人民廣播電臺調頻同步廣播驗收報告 2009年4月
6. http://www.tpwave.com/ 南京同頻微波公司
7. http://www.zhcfm.com/ 眾傳公司網站