數字化廣播射頻干擾沖突的分析與對策

摘 要：廣播數字化是國內外技術研究的熱點問題，我國正處在由模擬廣播向數字廣播的轉換階段，調頻頻段數字廣播傳輸技術CDR，建立系統構架包括純數字模式和數模同播模式。在此架構下，FM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、互調等干擾進行分析，從頻率規劃、結構調整、發射接收設備的技術改進探尋FM廣播的射頻保護，為純數字化廣播的實現提供參考。

關鍵詞：廣播射頻系統;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字化的轉換工作，加快構建技術先進、覆蓋廣泛的無線數字廣播體系，國家廣電總局推出了數字音頻廣播技術方案CDR。由于我國現存模擬FM發射和接收機數量規模龐大，從模擬到數字的平穩過渡是聲音廣播數字化必須面對和解決的關鍵問題。在過渡轉換過程中，新的數字廣播要處理好與現有模擬廣播的關系，充分保護現有模擬FM廣播，同時避免數字廣播的建設不受模擬FM廣播的影響，并盡量減少規劃的頻率沖突，這樣才能確保數字廣播的順利實現。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、互調干擾、信道擁擠、射頻阻塞和人為噪聲等。

1 中國的數字聲音廣播CDR

調頻頻段數字音頻廣播信道傳輸技術行業標準中規定了在調頻廣播頻段87～108MHz范圍內的數字音頻廣播系統廣播信道幀結構、信道編碼和調制技術。調頻頻段數字音頻廣播發射系統由三個子系統構成，即音頻和數據輸入子系統、復用子系統及信道編碼與調制子系統[1]。經過復用和信道編碼與調制，形成調頻頻段數字音頻廣播射頻信號RF。調頻頻段數字音頻廣播采用正交頻分復用技術，頻道間隔設計為100kHz，數字信號帶寬以100kHz為單位，目前，標準中規定最多可以達到200kHz。發射臺解出以編碼復用的數字音頻廣播傳輸流，送入數字音頻廣播激勵器及發射機，完成數字音頻廣播覆蓋。其中，數字音頻廣播發射機工作于數模同播模式，同時輸出含有模擬調頻廣播和數字音頻廣播的射頻信號。

2 射頻干擾沖突及射頻保護

FM數字音頻廣播CDR的使用和發展造成射頻頻率間的干擾和沖突，表現在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劃和相關措施及射頻技術實現CDR技術下FM廣播的優化配置及CDR由數模同播模式向純數字模式的轉換。

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為同頻干擾、臨頻干擾和互調干擾等。同頻干擾和臨頻干擾主要存在于不同地域不同發射臺之間，不論是相干擾區域過大還是覆蓋區域出現空白，都會影響該節目應有的覆蓋率[2]。因此，需要從臺站布局和功率分配上進行結構調整。目前，正在研究和即將投入使用的單頻網絡（即多點單頻同頻組網）對解決同頻干擾、改善電磁環境有著重大的意義。

所謂互調干擾就是兩個中心頻率F1和F2通過某一設備產生差頻。如F1-F2、F2-F1、2F1-F2、2F2-F1等，從調頻頻率使用的范圍（87～108MHz）來看，2F、3F均落在其頻率上限之外，F1-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。也就是說，諧波干擾和一次互調可不予考慮，有些二次差頻互調則往往在87～108MHz范圍內，形成對域內頻率的同頻或臨頻干擾，有些二次差頻互調也可能存在民航導航頻率（108～128kHz）的范圍內，這是應該避免的因素，民航導航頻率所產生的二次差頻互調存在調頻廣頻范圍內產生同頻或臨頻干擾也是調頻廣播結構調整的主要因素。

2.2 CDR與FM的射頻沖突及保護

CDR標準的頻譜模式有三種，分別是純數字模式、立體聲調頻同播模式和單聲道調頻同播模式。對于單聲道調頻同播模式和立體聲調頻同播模式，數字信號都放在模擬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在對發射和接收設備的影響上。對發射設備來說，其CDR帶寬及FM頻譜帶寬必須控制在規定標準之內，否則會發生相互干擾，導致信道擁擠甚至射頻阻塞;對接收設備來說，FM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。近年來新出的全數字化調頻立體聲接收機采用了數字濾波器，與陶瓷濾波器相比，濾波效果較好。對于單聲道而言，在200kHz范圍內陶瓷中頻濾波器衰減3dB，而數字中頻濾波器衰減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。隨著技術的不斷發展，數字化FM接收機將被越來越多地運用到實際生活中，逐漸取代現有模擬FM接收機，這對逐步實現CDR機全純數字化的頻率覆蓋起著決定性作用。

2.3 CDR系統的射頻保護

CDR運行過程中，射頻信號沖突主要來自于信號編碼與調制過程中臨近信號的碰撞所產生的信號受阻，以及射頻發射、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工程系統架構處于技術研究和初步試用階段，隨著調頻頻段數字音頻廣播發射機的不斷研發和完善，將加速我國數字化廣播的轉換和實現。

3 射頻保護工作的實施要點

抑制射頻干擾沖突除依靠發射接收設備的數字化研發和不斷引入多點單頻同步組網等技術外，還必須加強對使用頻率的規劃和管理。

3.1 建立技術規范

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

對頻率間隔為300kHz和400kHz的頻率布局是關注的重點，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。科學合理的頻率規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劃的重要依據。

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

3.2 因地制宜地開展發射臺建設

在建造廣播發射系統時，要因地制宜，揚長避短，對建造環境進行勘察、檢測、設計，對同頻和臨頻電磁場強進行測試，依據射頻保護率確立發射機功率、覆蓋范圍等數據參數，制訂具體的方案，避免在建造過程中發生棘手和難以解決的問題[3]。對存在的不良因素進行風險評估、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和備案，定期收測檢查。對現有頻率使用進行調整整合，糾正不合理使用的問題。尤其是在由模擬廣播向數字廣播轉化的過程中，機遇與挑戰并存，一方面要加大規劃調整力度，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、執法機制，使黑廣播無立錐之地。

3.4 從自身做起，加強電磁環境保護

CDR規定了現階段數字調頻與模擬調頻的兼容方式。隨著數字多媒體設備和無線局域網的出現，廣播信號環境越來越復雜。為了滿足通訊需要，新業務的出現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，諸多電子設備也都設置了RF信號交流系統，使通訊變得越來越擁擠。

廣播臺站應從自身做起，樹立環保意識。具體來說，要加強對自身設備設施的電磁防護，積極開展設備運維管理，及時查找信道周圍出現的干擾源，并加以解決，及時發現并處理接地系統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生的諧波及互調干擾信號應進行阻塞和陷波處理。每一個商家都要從自身做起，在產品設計、生產、使用過程中，充分考慮對電磁環境的保護，自覺遵循行業規范，以有效避免電磁污染。

4 結語

本文通過對中國數字聲音廣播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系統的建設和發展提供參考，為合理利用頻率資源，打擊黑廣播，樹立電磁環境保護意識奠定理論和實踐基礎。

參考文獻：

[1]王雅琴.廣播發射射頻系統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.數字聲音廣播的射頻保護率建模及分析[J].廣播與電視技術，2014（10）：94-100.

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