河南省广播电视发射台天馈系统技术探析（论文） .pdf

传输 河南省广播电视发射台天馈系统技术探析 高晓岚 作者单位 河南省广播电视发射台 摘要 河南省广播电视发射台自从2 0 1 1 年起迁移至新址中原福塔 开始了广播电视节目的无线覆盖任务 在保证传输数量 和质量的情况下 如何通过对播出系统的改造提高系统的播出可靠性 成为值得探索的问题 本文介绍该台调频5 1 系统建设的 设计思路 设计方案以及取得的效果 关键词 无线覆盖 多工器 天馈线系统 河南省广播电视发射台目前承担着 河南省电视台和河南人民广播电台以及 河南数字电视和手机电视等共计1 4 套电 视调频等节目在以郑州为中心的方圆4 5 0 0 0k m 2 内的无线覆盖任务 发射台站 2 0 1 1 年元旦迁移至河南的地标建筑中原 福塔内开始无线覆盖任务 鉴于高塔的 特殊性和发射场地的局限性 利用好机 房场地 提升效益的探讨就显得尤为重 要 为满足其当前的播出需求和未来扩 容的可能性以及各个频率共塔互相问无 干扰 必须采用适当的多工系统和天馈 系统 经过多方研究论证设计 中原福 塔天馈系统可发射3 6 套广播电视节目 发射天线主要为垂直极化 为无线广播 电视发射由模拟向数字的全面转换奠定 了基础 本文针对发射塔的天馈线系统 工程从几个方面进行介绍 1 多工器和天馈系统的目标任务 多工器和天馈系统是无线发射环节 重要的部分 目前发射台站电视播出发 射机常采用一主一备的模式 调频发射 机由于近年来设备全固态 数字化 模 块化的技术日益成熟 发射机环节单一 模块故障设备仍能完成播出任务 且可 以快速地用备用模块替换 鉴于此 调 频发射机常采用n i 的播出模式 多频 率共用一台备机 但多工器属于无源器 件 只要维护得当 出故障影响播出的 几率几乎为零 所以没有要求做备份 天馈系统由于大多数暴露在室外 长期 受风吹日晒 氧化快 容易导致故障 为了确保播出的安全和日后扩容的需求 对多工器和天馈系统做以下要求 1 通过双工器实现多套节目共用 1 套天线系统播出 2 新天线能满足6 套调频广播节 目的播出需求 每套发射功率1 0 k w 2 2 8 3 设计安装2 套垂直极化天线 使其天线的使用频率覆盖整个调频波段 即8 7 1 0 8n h z 要求单套天线驻波比 带宽在s 1 2 0 时 b 1 2n h z 4 单套天线系统设计功率 6 0 k w 5 考虑到人民群众随着生活水平 的提高对精神生活的需求越来越大 以 及未来广播电视无线发射数字化的发展 趋势 尽量多地设置一些可用于移动接 收的无线数字电视频道和调频广播频率 2 多工系统配置方案 调频多工器是系统可以用来发送多 个频率的无源元件 它的选择相对其他 元件看起来简单一些 但也绝不可以掉 以轻心 它的一个显著特点是不需要设 置多个天馈系统 可以在同一时间实现 多频点传送 实践证明 多工器在调频 系统内的使用 不仅使无线发射系统天 馈部分变得简单 更节省了天线的空间 降低了设备投资和运行成本 并且由于 多工器自身所具有的隔离滤波作用 大 大降低了多天线的近距离所带来的串扰 现象 对发射机房室内空间的使用也有 很大的帮助 因此 多工器被广泛应用 于调频广播发射系统 调频多工器的是由一组星型双工器 和桥式双工器 又称滤波式双工器 组 合得来的 两个带通滤波器或谐振滤波 器组合称之为星型双工器 每个输入端 都表现为窄带特性 工作中对多工器的 选用要因地制宜 根据发送节目频点之 间的间隔和发送节目的数量来具体决定 多工器的配备类型 桥式双工器使用两 个3 d b 耦合器和两个带通滤波器 其功 率输入端不选用谐振器件 因此在输入 端口呈现宽频的性质有稳定的输入阻抗 所以这种形式易于级联扩展 并且频点 之间的隔离度能达到较为理想状态 具体的配备要在施工时候根据发射 的频点具体去选合适的多工器 但要注 意应根据现场实际情况 合理安排摆放 位置 要美观大方 方便未来的调试维护 连接馈管要尽可能短 必须注意馈管的 内部连接芯必须使用和外部相同的国家 标准件 因为新老件可能有一定的差异 如果因尺寸不一而造成连接不紧 在设 备的使用中极容易出现打火现象 击坏 多工器 3 天馈线系统配置方案 3 1 中原福塔设计标高3 8 8n l 其 中天馈线设计高度1 2 0n l 若将机房设计 在塔座部分 系统损耗非常大 为大幅 度缩短主馈线长度 提高发射效率 将 发射机房设置在标高2 4 1i n 的塔楼七层 和标高2 4 5m 的塔楼八层 通过变更设 计一方面极大地降低了对馈线的投资 节约了运营成本 另一方面也减少了系 统的损耗 避免了跨线长距离传输可能 产生的故障因素 发射台采用的主馈线 有两种型号 3 1 8 和5 3 1 8 主馈 线的衰减为2 0 0m h z 0 5 2 1 d b 1 0 0 m 通过此方案的变更系统减少衰减 1 0 4 2 d b 5 主馈线的衰减为6 0 0n h z 0 7 5 d b 1 0 0 m 减少衰减1 5 d b 以 调频系统为例 主馈采用3 1 8 馈线 长7 2m 衰减为0 3 7 5 d b 天线增益为 7 5 d b 将室内硬馈及弯头的损耗减去 相当于增大一倍发射功率 工程完工经 实地收测 调频广播的收测半径超过了 1 2 0k m 对中原城市群实施了全覆盖 3 2 随着广播电视无线数字化工作 的推进 未来的无线发射数字化内容将 会成为趋势 面向未来的需求 需要提 前对天线进行合理的配置 配置中考虑 下转第2 3 2 页 万方数据 求小于2 在额定输出功率1 0 0 k w 时 反射功率不能超过1l k w 在正常情况下 反射功率不超过4 k w 所以对1 l k w 以 下的功率指示 准确性要高 用假负载 测量1 l k w 以下值时 误差较大 导致 结果不准确 所以 用第二种方法测试 发射机加高压正调谐后 调整平衡不平 衡转换器 使天馈系统的驻波比变大 然后记录在不同入射功率下的反射功率 值 测试后 关闭发射机 用网络分析 仪在高末负载小箱处 测出天馈系统的 驻波比 测试了不同频率不同驻波比的数据 通过数据整体分析 在3 1 0 k w 指示范 围内 反射功率指示值与通过驻波比测 试计算的反射功率值 最大误差在1 0 以内 在0 3 k w 内 误差较大 在反射 为0 5 k w 时 误差能达到5 0 在实际 工作中 这足以满足发射机的要求 对于反射功率表的过荷保护功能 经过测试 在反射功率超过过荷设定值 能 能过封锁调制器 并使 反射功率 过荷指示灯 变红 完全能够实现过荷 保护功能 5 结语 5 1 此数字反射功率表 能够正确 地显示反射功率值 完全满足要求 而且 可以实现过荷阈值的设置和数字显示 并在反射功率超过设置阈值时 给发射 机发送过荷保护信号 完全实现d f l 0 0 a 发射机原模拟反射功率表的功能 5 2 此数字反射功率表 设计和生 产成本低 而原来使用的模拟反射功率 表为进口功率表 价格昂贵 使用此设 计反射功率表 既实现了进口器件国产 又降低了成本 5 3 根据此设计 也可以进行发射 机入射功率表的设计和研制 上接第2 2 8 页 垂直极化和水平极化两种大容量 宽频 段天线型式 双偶极子板状天线是一种 定向宽带天线 适合安装在铁塔塔身 经组合形成全向场型 这种天线缺点是 结构复杂 但可多工使用 平均功率容 量高 并按照不同的覆盖要求可以定向 辐射 而且自身结构便于塔身部位安装 这些优势使其在无线发射系统中广泛被 采用 功率容量富裕度的设计是天馈系 统的关键 充足的富裕对系统的稳定运 行和天馈系统的使用年限都有着决定性 作用 按照一级台站要求把四层四面双 偶极子天线分成上下两组 上两层为一 组 下两层为一组 这样就变成两副天线 做到天线本身互相备用 考虑到调频节目的良好经济效益和 较大发展空间 设计两副全频段调频天 线 每副天线的功率容量6 0k w 两副天 线功率总容量1 2 0k w 能满足8 套节目 同时工作的需要 目前 频天线t 6 段担 负5 套1 0k w 调频广播的发射任务 采 用了五主一备发射系统 通过同轴开关 将5 部主机和1 部备机连接至调频五功 器 再输出至t 6 开关板 通过天馈系统 进行无线覆盖 3 3 为进一步确保安全播出 系统 2 3 2 采用双路馈电模式 这样不但保证了馈线 系统可以有较大的容量 同时因为其天馈 系统每副天线有上下两副的特点 一旦天 线出现状况或需要检修 可以在很短时间 内进行切换从而确保安全播出 作为天馈 系统的总输入端的开关板 其性能的优劣 对天馈系统而言至关重要 发射台选用了 国际一流技术水平的开关板 设备具有功 率显示和自动u 出n k 脱扣功能 其屏幕 可以直观看到发射设备的输入输出功率 反射损耗和驻波比 通过自动u u n k 脱 扣功能快速实现上下两副天线的半副分 离 插入损耗 o 1 d b 电压驻波比 1 0 5 并带有有连锁和保护功能 为进一步保护 天馈系统稳定性 在馈线部分增设了充气 机设备对主馈线 天线功分器和分支电缆 内部进行充气 使其始终处于干燥状态 提高了设备的安全性 4 天馈系统指标及覆盖效果 河南省广播电视发射台天馈系统的 使用为n i 调频播出系统提供了强有力 的保障 设备达到了较高的资源使用和 调配效率 现在除 r 3 系统没有使用以外 其他t 1 r i 2 t 4 t 5 t 6 t 7 系统均运 行良好 达到了预期的覆盖效果 发射 台曾组织在中原福塔周边用移动调频广 播测试仪对接收场强进行收测 其场区 场强均达到6 5 d b 以上 收听效果良好 4 结语 在国内外 这种同塔 同桅 大功率 多频段 集广播电视大型天线为一体的 集中型天馈系统台站为数不多 经过严 格的测定 天馈系统技术参数与指标均 达到国际一流标准 配置双副天线的天 馈系统提高了系统的播出可靠性 使用 天线开关板进行双馈天线的切换 在上 两层或下两层天线出现问题后可以快速 判定问题所在 在短暂停机后切换 迅 速恢复成单路发射 然后进行问题处理 不会造成停播事故 目前 系统运行4 年 实现了设计的各项技术指标 且运行稳 定可靠 性能优异 对提升播出质量 扩大覆盖半径有很大的帮助 创造了很 好的社会效益和经济效益 参考文献 1 修庆波 浅析调频发射天线多工 器u 才智 2 0 1 2 3 2 2 朱喜旺 黄永涛 中原福塔天馈 系统 广播与电视技