調頻廣播異地備播系統建設初探

王全立

備播系統作為廣播業務最后的一個環節，播出的重要性不言而喻。河南廣播電視臺所屬的福塔和梅山發射臺，覆蓋區域包括鄭州市區及周邊地區，是全省覆蓋最為核心的區域，聽眾密度全省最大。長期以來由于河南廣播電視臺廣播大廈27樓機房和樓頂發射塔空間受建筑設計限制，廣播發射設備眾多，僅有一副發射天線，而且為福塔和梅山兩個臺站備播的節目套數很多。因此，備播系統的建設需要綜合考慮多方面的因素，既能分別為福塔和梅山備播，又要考慮到在極端情況下同時為福塔和梅山兩個臺站備播。

1 異地備播系統建設考慮及實施步驟

1.1 備播系統天饋單位選擇的參數

調頻廣播可以滿足大眾化的高質量收聽需求，是電臺廣播覆蓋的主要手段。其優點是傳輸質量高，頻帶寬，頻譜利用率高，既可進行數字音頻廣播，又可用進行節目交換和節目傳輸，是電臺廣播信號傳送的基本途徑；網絡損耗低、抗電磁干擾能力強，傳輸系統工作性能穩定，接收簡單[1]。河南廣播電視臺為保障安全播出，實現對福塔和梅山的異地備播，在無法新增調頻天饋系統的基礎上，充分利用已改造的雙饋系統，購置了10kW三工器一臺，總體設想是：采用全橋式結構，寬帶口預留（用于接原有雙工器輸出）。末級橋式單元濾波器采用4腔以上結構形式，保證了頻率間隔0.8MHz時有較高的隔離度。功率容量：總輸出功率容量不小于60KW。濾波器指標能滿足數字音頻廣播（CDR）的相關技術要求。三工器的F1要求帶寬滿足CDR全模式帶寬要求，F2與F3間隔0.8MHz，應采用交叉耦合技術[2]。

技術參數要求：頻率范圍：87～108MHz；功率：3×10kW，結構形式；全橋式結構（3個橋式單元）；輸入阻抗：50Ω；駐波比：≤1.1；隔離度：≥40dB ；濾波器帶寬：600kHz；工作溫度范圍：10℃～55℃；多工器系統插入損耗：＜0.4dB；頻率間隔大于1MHz，＜0.6dB；頻率間隔小于1MHz，橋式單元濾波器采用3腔以上結構，外腔體采用鋁合金材料，厚度≥8mm，內導體采用紫銅材料；冷卻方式：自然冷卻；輸入接口：3；輸出接口：4。

調頻天線開關板總體要求：天線開關板將射頻輸出信號等分成兩路，用兩根等長的主饋線將射頻信號輸送到天線的上下半副兩部分，通過開關板面板上U形連接器進行全功率下全幅半幅天線倒換[3]。技術參數要求：頻率：87～108MHz；功率容量：≥60kW；駐波比：≤1.1；插入損耗：≤0.1dB；端口阻抗：50Ω；輸出相位差：≤2°；輸入端口：4直饋；輸出端口：3直饋。

制作材料和工藝要求：功分器外導體材質等于或優于純紫銅；內導體等于或優于黃銅鍍銀；內、外導體表面光亮，接頭緊湊，無泄漏；U-LINK采用一體化設計，與面板的插拔必須要有機械助力設計；結構簡單、合理、操作方便、運行穩定可靠。

硬饋、彎頭、插芯等配件要求：硬饋采用T2精拉紫銅管，保證內導體的直線度；彎頭外導體采用T2精拉紫銅管，銀焊，內導體采用H62黃銅鍍銀，內外導體采用聚四氟乙烯絕緣片固定；插芯：鈹青銅鍍銀插芯，內置抗壓彈簧；饋管的安裝固定要制作機房架空橋架，饋管采用專用吊架與架空橋架連接，饋管走向采用合理的立體布局；根據發射機接口配備合適的轉接件。

系統建設采取了對六端口天線開關板進行改造的方案，增加三個端口，由原來的六端口增加到九端口，直徑為120mm。此項改造是實現備播需求的關鍵技術，改造后的九端口天線開關板可以實現同一副天線具備三種不同的工作方式。兩組多工器與天線開關板連接，通過U-Link切換，實現了兩組多工器對天饋系統的靈活調度，既可以實現兩組多工器同時工作，又可以實現單組多工器工作時對天饋系統的冗余備份，提高發射系統的穩定性。

1.2 備播系統天線開關板的改造

根據實際備播的需要，來切換多工器與天線開關板的連接：

1）工作狀態I（需要福塔和梅山兩組多工器同時工作時）如圖1所示：梅山使用上半副天線、福塔使用下半副天線，在這種情況下可以實現同時對福塔和梅山進行備播。

圖1 兩組多工器同時工作天線開關圖

2）工作狀態II（需要梅山多工器工作時）如下圖2所示：一體切換狀態如下：U-Link正常連接：梅山接入，天線正常工作。U-Link A連接：梅山接入，上半副天線工作，下半副天線備份。U-Link B連接：梅山接入，下半副天線工作，上半副天線備份。

圖2 梅山多工器工作天線開關圖

3）工作狀態III（需要福塔多工器工作時）具體切換狀態如下：U-Link正常連接時福塔接入，天線正常工作。U-Link A正常連接時福塔接入，上半副天線正常工作，下半副天線作為備份。U-LinkB正常連接時福塔接入，下半副天線正常工作，上半副天線作為備份。

通過技術改造實現了對同一副天線三種不同的工作方式，無論是在哪一種工作狀態下，都能夠有力保障整個調頻異地備播系統的穩定性，尤其是在現有的發射系統基礎上實現了同時為福塔和梅山的異地備播。

2 開關板指標測試及結論

系統建設完成后，設備提供商按照我們的要求對設備出廠標示的各項指標進行了全面測試。通過92.4MHz、106.6MHz兩個頻率的反射損耗、插入損耗分別進行了測試，結果顯示：

92.4MHz的反射損耗，表示為在±300kHz（CDR帶寬）的92.1和92.7處反射損耗在-30dB以下，折合駐波比為1.07。106.6MHz的反射損耗在±300KHz（CDR帶寬）的106.3和106.9處反射損在-30dB以下，折合駐波比為1.07。另外，我們還對開關單路的插入損耗進行測試，測試結果表明當開關板系統為一分二系統時，單路插入損耗理想狀態為單路-3dB衰減（即1/2功率），實際測得所示衰減值為-3.02、-3.04、-3.05即在三分貝基礎上的損耗，真實插入損耗為減去-3dB，即各點插入損耗分別為-0.02dB、-0.04dB、-0.05dB。

結合以上各數據所示可知，三工器所對應的三個頻率，反射損耗均在-30dB以下（駐波比小于1.07），反射功率約為發射功率的0.11%；對應三個頻率的插入損耗，92.4MHz約-0.18dB，功率經過多工器損耗約為4%、106.6MHz約為-0.26dB，功率經過多工器損耗約為5.5%、107.4MHz約為-0.27dB，功率經過多工器損耗約為6%；開關板反射損耗小于-40dB，反射功率約為發射功率0.01%；開關板插入損耗為-0.05dB，功率經開關板后損耗約為1.15%。綜上所述，該三工器系統及開關板均達到或優于甲級應用指標，可滿足發射臺對該種設備的指標需求[4]。

3 改造后的實際應用效果

調頻廣播鄭州市異地系統建設項目于2018年5月建設完成，該系統支行穩定可靠，各項技術指標均符合標準要求。該系統的建設實現了河南廣播電視臺對在福塔和梅山發射頻率的異地備播，有效提高了調頻廣播在鄭州地區的覆蓋保障能力，有效提升廣播應對突發事件的應急處理能力[5]。在福塔天饋系統檢修和梅山多功器檢修期間，異地備播系統發揮了重要作用。

4 結束語

綜上所述，調頻廣播備播系統的設計與應用，為調頻廣播地面覆蓋設計了“雙保險”，更大程度提升了系統的可靠性。