調頻廣播對隧道覆蓋的探索與實踐

唐浩騫，石 磊

（四川廣播電視臺，四川 成都 610041）

0 引言

廣播作為一項傳統的傳播方式，具有覆蓋面廣且傳播迅速，信息量大且滲透性強，投資成本小且收聽靈活便利，性價比高且見效快等獨特優勢。近年來，隨著廣播技術的不斷進步，廣播不僅能適應新時代輿論宣傳的要求，而且服務于經濟的作用也更好地體現了出來。目前廣播受眾的主體由散在的個體轉變為具有同一特征的私家車用戶，伴隨我國人均汽車保有量水平的逐年上漲，聽眾對廣播的覆蓋效果提出了更高的要求。因此，廣播最有必要率先實現新聞傳播的全方位覆蓋，全天候延伸和多領域拓展[1]。

為實現調頻廣播節目在川內特殊地段的精準覆蓋，保證收聽的連續性，更徹底地消除交通網1 km以上隧道和多層地下停車場調頻廣播覆蓋盲區，更有效地延伸廣播覆蓋網，補齊對特殊地理環境下廣播覆蓋的短板，提升聽眾收聽體驗，方便應急廣播信號的全方位覆蓋，覆蓋人員做了大量勘測和試驗。通過對調頻廣播在高速公路隧道、城市道路的下穿隧道、大型建筑的地下停車場等多地的覆蓋實踐，多次實踐數據對比及覆蓋效果分析研究，得出兩個經驗：一是在調頻廣播信號獲取端需采用衛星接收和空間開路信號接收相結合的方式；二是對四川地區的隧道采取調頻全向小天線的覆蓋方式，能精準有效解決隧道的廣播覆蓋問題，且成本較低[2]。

1 隧道覆蓋的方案設計

在隧道覆蓋的方案設計中，首先是信號源的獲取。充分考慮到四川復雜的地形地貌，川內高速公路的隧道多建于穿越地理環境復雜的山區，空中的調頻廣播信號極不穩定，即使同屬一個隧道群，也不能保證所有的隧道口都能接收到空間開路信號，因此，在實際操作中四川廣播電視臺采取了以空間開路信號與衛星信號相結合的信源獲取工程建設模式。在能夠接收到空間開路信號的隧道使用開路信號作為信源，在無法接收開路信號的隧道使用衛星信號接收作為信源，這種創新性的建設方式有效地保障了信號源的穩定和隧道內部的完整覆蓋。

其次在隧道內進行電磁波覆蓋，目前普遍采用泄漏電纜，泄漏電纜可以有效減小信號陰影及遮擋，保證隧道內信號覆蓋均勻，但是對于超長隧道調頻廣播信號覆蓋不是最佳選項。漏纜本身造價成本過高，而且建設施工周期長，需要長時間封道施工，協調工作非常困難，并且隧道空間相對封閉，空氣流動性不好，很多灰塵尤其是剎車產生的金屬粉塵漂浮在空氣中，容易堵塞泄露電纜的輻射縫隙導致輻射效果變差，后續運維成本很高。經全面評估，最終放棄泄漏電纜，而采用傳統調頻廣播覆蓋的全向小天線進行隧道內廣播信號發射。

本項目的目的是要完成包括中央和地方臺的10套調頻廣播在隧道進行同頻覆蓋，在應急狀況需要時，可插播10套應急調頻廣播節目，并可在用戶中心機房查看覆蓋區域光纖直放站主要工作狀態參數。

1.1 覆蓋系統主要功能指標

隧道覆蓋系統由10路前端信號處理單元、寬帶光纖調頻直放站、線極化發射天線組成。系設計時充分考慮系統的技術先進性、高可靠性，確保覆蓋系統具有可連續不停機廣播、使用壽命長等特點，覆蓋技術采用數字調制技術、寬帶大功率放大技術、小型線極化調頻發射天線技術等。

系統主要檢驗技術指標包括隧道覆蓋區域信號場強大于26 dBuV/m，隧道左右車道達到信號全覆蓋，左右車道區域收聽聲音清晰、無同頻干擾。隧道系統線纜布線符合有線廣播電視系統相關標準要求，隧道光纖直放站功率小于80 W。

1.2 系統原理框圖

調頻廣播信號對隧道進行覆蓋的實施框圖如圖1所示。

圖1 隧道調頻廣播覆蓋系統原理框圖

在隧道外，有三種有效的獲取信號源的方式。第一種是光纜傳輸信號，這種方式能保證信號源穩定，效果好，但是不適合四川的山區環境；第二種方式是空間開路調頻廣播信號，這種方式簡易并且造價低，也是一種理想的信號源獲取方式，適合入口空間開闊的隧道，只是在四川的復雜山區里，隧道口的遮擋嚴重，空間開路信號獲取困難并且不穩定；第三種獲得信號源方式是通過衛星接收天線接收來自衛星的上星節目。在實際進行調頻廣播隧道覆蓋，主要采取空間開路信號和衛星信號作為信號源，在隧道或地下停車場外選擇合適的位置安裝偶極子接收天線或衛星接收天線，將10套調頻廣播節目信號通過10路解調器解調出10路音頻信號，再經10路數字調頻調制器處理單元變頻處理，再生成10套相應頻率的調頻廣播射頻信號，各頻率節目信號經處理后發射的調制度、載波頻率一致，電平基本一致，且調頻信噪比高。經處理的10路調頻射頻信號經10路混合器合成為1路寬頻帶信號輸入到2 mW光發射機，經光分配器再傳輸到隧道或地下停車場的光纖調頻直放站進行放大，再通過射頻功率分配器傳輸至調頻全向小天線轉換為電磁波供隧道或地下停車場車載調頻接收機接收。

直放站的工作狀態參數通過安裝于直放站內的光纖收發器回傳到前端信號處理單元，再經GPRS模塊回傳到隧道調頻廣播覆蓋系統管理中心，采用計算機查看直放站工作狀態參數。

2 調頻廣播隧道覆蓋技術實施

建設調頻廣播隧道覆蓋系統，在隧道區域施工分為信源接收系統安裝、隧道前端設備安裝、光纖調頻直放站安裝、調頻全向小天線安裝四部分[3]。

2.1 信源接收系統安裝

在城區的隧道覆蓋主要采用FM偶極子接收天線獲得信號源，振子外導體采用優質不銹鋼制作，內導體采用黃銅制作并表面鍍銀處理，安裝件采用優質鋼材制作表面熱浸鋅處理，緊固件為不銹鋼材質。特點是天線增益高，帶寬寬，安裝方便，使用壽命長，接收連接饋線損耗小。

在山區的隧道覆蓋主要采用衛星信號接收獲得信號源，衛星接收天線為1.8米C波段前饋衛星接收天線，天線呈鍋蓋狀，表面是高精度鋁制反射面，安裝調試簡便設計新穎。

天線接收到信號后經10路解調器解調成10路音頻信號，對應送入10路調頻調制器調制為10路射頻信號，再經10路混合器混合成1路寬帶射頻信號，去推動2 mW光發射機轉換成光信號傳輸至光纖直放站光接收機。10路數字解調調制處理原理如圖2所示。

圖2 10路數字解調調制處理原理圖

2.2 光纖調頻直放站安裝

光纖調頻直放站為小功率調頻廣播發射設備，采用智能化的全固態功率放大設計技術，超線性、寬頻帶功放單元，適合用于車輛密集的地下停車場和蜿蜒曲折的隧道所出現的局部信號弱區的補充覆蓋。功放采用模塊化設計，功率器件全部采用利于數、模功率傳輸的高增益、超線性、寬頻帶工作的進口LDMOS管，顯控單元嵌入式微機數據檢測、監控技術，自診斷功能完備，便于安裝維護，具有過功率、過流、過熱、短路和駐波比過大等多種自動保護功能，具有多重防雷措施，且有較高的系統組網性價比，能有效擴展調頻廣播網絡的延伸覆蓋范圍。

光纖調頻直放站外形尺寸為：500 mm（長）×380 mm（寬）×120 mm（厚），質量25 kg，安裝于隧道出口墻面，離隧道頂面1.0 m處，連接光纖直放站的線纜從隧道墻面距頂面1.0 m處沿墻表面布明線至地溝，應急廣播音頻信號經2路無源音頻分配器插入到2×5路數字調頻調制器。

光纖直放站的工作狀態參數通過安裝于直放站內的光纖收發器回傳到前端近端機通信單元處理，在前端機房采用計算機能查看直放站工作狀態參數[4]。光纖直放站輸入輸出口向下，采用M10不銹鋼螺釘緊固于Φ10膨脹螺釘孔。光纖直放站接地采用3 mm×4 mm阻燃電力電纜接地線，供電由安裝于直放站旁的配電箱對直放站進行供電。

2.3 調頻全向小天線安裝

電磁波在隧道中傳播，不同于普通的空間環境，普通空間中的電磁波主要是直射信號，隧道對其中的電磁信號有很強的反射作用，因此，電磁信號的直射和反射會產生相互加強和相互干擾。通過前期的試驗和計算，選用的調頻全向小天線功率為60 W，在隧道中的安裝間距為400 m，根據施工隧道的長度來確定全向小天線的安裝數量。實際安裝中選擇的調頻全向小天線是根據隧道空間環境，為了不妨礙隧道行車，對調頻廣播傳統的單偶極子天線進行改良，縮小天線尺寸，現為直徑Φ550 mm×100 mm（厚），質量為4.5 kg，也相應地降低單個天線的功率。全向小天線安裝于隧道墻面離頂1.0 m處，通過接力的方式小天線均勻分布在隧道中，按照調頻小天線安裝的固定孔位通過模板鉆打2-Φ8膨脹螺釘孔。天線安裝方向按箭頭標志向下，將天線安裝支架用M8膨脹螺釘緊固于墻面安裝孔，使用Φ16 mm射頻電纜連接調頻小天線，距頂面1.0 m沿墻表面布明線。

3 覆蓋系統測試

對隧道覆蓋系統安裝完成后，需進行全面的測試。測試分兩部分：一部分是對單設備的測試，10路數字調頻解調調制單元、光纖調頻直放站、調頻全向小天線在安裝前已進行技術指標測試，安裝完成后檢查所有連接設備連接線、纜連接的正確性，通電檢查所有設備工作狀態參數是否符合要求，檢查系統主要技術指標符合招標技術要求，否則，分析原因，調試達要求。

另一部分是對覆蓋效果的測試。由于隧道環境設備較多，電磁干擾復雜，因此每一次隧道廣播覆蓋完成后，測試的結果都有很大差別，改善的辦法與隧道環境相關，因此安裝后的測試很重要，本項目采用頻譜儀、路測儀和符合國標的車載收音機往返覆蓋區域收聽音質情況，并進行主觀評分。如有同頻干擾，應調試解決后再進行收聽測試。在系統運行中，還要進行定期的系統測試，以便根據隧道電磁環境的變化，隨時調整系統參數。本項目實施完成后進行覆蓋效果測試的標準為：覆蓋區域信號全覆蓋，信號場強大于26 dBuV/m，主觀評分為4分以上，并且覆蓋區域收聽聲音清晰、無同頻干擾，系統線纜布線符合有線廣播電視系統相關標準要求。

4 結束語

由于四川省地形地貌原因，接收空間廣播信號可能效果不佳，因此隧道調頻廣播覆蓋采用了衛星接收與空間信號無線接收相結合的方式作為信號源，保證了前端信號的穩定可靠；選擇調頻全向小天線而不采用漏纜方式降低了建設成本，易于施工，利于后期維護，適合在四川地區擴大應用范圍。四川廣播電視臺按上述系統架構以分布式調頻全向小天線的方式對10條隧道與2個地下停車場進行了十套調頻廣播節目的同頻覆蓋，取得了很好的覆蓋效果。