FM同步廣播網技術上

1、調頻同步技術介紹廣播電視規(guī)劃院劉長占一調頻廣播相關標準介紹1.1 GB/T4311- 2000米波調頻廣播技術規(guī)范主要規(guī)定了調頻廣播的頻率范圍：87.0MHz108.0 MHz，從87.0MHz107.9 MHz,按照0.1 MHz頻率間隔設臺。單個頻道占用帶寬：200kHz ；100%調制時對應的調制頻偏為75kHz。預加重時間常數(shù)為50 s。音頻帶寬為30 Hz15 kHz。立體聲導頻為19 kHz o極化方式主要使用垂直/水平極化。并規(guī)定了射頻信號輸出、單聲 廣播、立體聲廣播、多路聲廣播、調頻數(shù)據廣播的占用帶寬和技術指標 等參數(shù)。1.2 GY/T169-2001米波調頻廣播發(fā)射機技術要求

2、和測量方法規(guī)定了射頻輸出信號雜散輻射、頻率偏差和寄生調幅等參數(shù)要求；規(guī)定了單聲廣播失真、頻響和信噪比等參數(shù)的技術要求和測量方法；規(guī)定了立體聲廣播失真、頻響、信噪比、左右聲道電平差、隔離度 和導頻等參數(shù)的技術要求和測量方法；規(guī)定多路聲廣播、調頻數(shù)據廣播的占用帶寬等參數(shù)的技術指標和測 量方法。1.3 GY/T154- 2000調頻同步廣播系統(tǒng)技術規(guī)范調制度穩(wěn)定性：2.5% ；已調制信號相位延時穩(wěn)定性：1 s/24h ；調頻同步廣播系統(tǒng)中各臺站基準頻率穩(wěn)定度：5X 10 9/24h;調頻同步廣播系統(tǒng)中各臺站載頻、導頻相對頻差：1X 10-9 ；在相干區(qū)內,各相鄰臺站載波場強差：6dB;在相干區(qū)內，各

3、相鄰臺站已調制信號之間的相對時間差：單聲：10 s立體聲：5 s各相鄰臺站調制度設置誤差：3% ；1.4 GY/T196 2003調頻廣播覆蓋網技術規(guī)定最低可用場強：農村：54dB V/m ；城市：66 dB V/m ；傳播曲線：采用ITU-R P.370-7建議書的場強曲線。射頻保護率：載頻間隔400kHz最好，正交計劃鑒別率：發(fā)射天線一般采用水平極化，垂直極化鑒別率 為 10dB o1.5 GY/Txxx- 200x調頻同步廣播覆蓋網技術規(guī)范同步技術要求：載波穩(wěn)定度：w lxi0-9/24h;導頻穩(wěn)定度:w ix 10 9/24h;調制頻偏穩(wěn)定度：w 1% /24h;相鄰臺站載波頻率差：w

4、 0.1Hz；相鄰臺站導頻差：w 0.00002Hz；相鄰臺站調制頻偏差：w 1% （1kHz , 100%調制）。相干區(qū)技術 要求：最小可用場強：40dBV;相鄰臺站場強差：w 6dB;相鄰臺站音頻延時：w 5 s （功率w 50W） ,w 10 s （功率50W）; 聲音質量要求：根據5分制聲音評分原則，相干區(qū)內聲音的主觀評價應大于3分。 相干區(qū)設立原則：相干區(qū)應設定于人口密度較低或接收群體相對較少的區(qū)域，相干 區(qū) 內的場強大于36 dB V的同頻信號應不大于4個。1.6 GB/T15770-1995廣播數(shù)據系統(tǒng)（RDS）技術規(guī)范RDS : radio data system調制特性、基帶

5、編碼、消息格式、尋址和 編碼及有關協(xié)議。節(jié)目名稱類型識別、替換頻率表、時間日期節(jié)目 識別碼、擴展國家碼中區(qū)域識別碼二調頻同步廣播簡介由于調頻廣播電聲指標明顯優(yōu)于調幅廣播，從80年代開始，隨著 我國國民經濟的快速發(fā)展，調頻廣播（調頻單聲/立體聲廣播）以其良 好的音質得到了廣播電臺的青睞，成為廣播電臺最主要的廣播發(fā)射方 式。隨著調頻廣播節(jié)目需求的增長，其廣播套數(shù)不斷增加，在某些區(qū) 域、特別是經濟發(fā)達地區(qū)調頻廣播頻率資源日益緊張，為調頻同步廣播 的發(fā)展提供了契機。目前調頻同步廣播主要用于交通節(jié)目廣播、擴大覆 蓋區(qū)域和盲區(qū)補充發(fā)射。調頻同步廣播就是多個發(fā)射站點發(fā)送相同的廣播節(jié)目進行大區(qū)域面 積覆蓋。國

6、內最初的調頻同步廣播需求是各地交通臺為解決高速 公路相 同節(jié)目覆蓋問題，而探索發(fā)展起來的，在高速公路邊適當距離上布設小 功率調頻同步廣播發(fā)射機，使行駛的車輛始終能夠接收到相同的節(jié)目信 號。其好處是顯而易見的，駕駛者在一條高速公路上可以始終聽到一個 電臺的節(jié)目，不會出現(xiàn)覆蓋中斷、或在不同區(qū)域必須切 換接收頻率的問題。對于運營者，在頻率資源日益緊張的環(huán)境下，調 頻同步廣播解決了 很多管理上的問題。調頻同步廣播主要指“三同”，即同頻、同相、同調制度，同時要 保證頻率穩(wěn)定度。目前調頻同步廣播主要有兩種型式：模擬調制調頻同 步廣播方式和數(shù)字調制調頻同步廣播方式。模擬調制方式有分為兩種工作方式：一個是音頻

7、同步方式，在音頻 信號傳輸?shù)礁鱾€發(fā)射臺站的鏈路中實現(xiàn)音頻信號的同步，在臺站音頻信號直接對載波進行調頻，通過GPS標定各臺站調頻載波的頻率、穩(wěn) 定度，通過各個調頻激勵器的設置實現(xiàn)同調制度指標。另一個是將 已調 制信號傳送到各個臺站，在臺站內對已調信號進行延時調整處理，使用 鎖定在高穩(wěn)時基的立體聲19kHz導頻信號作為載頻同步信 號基準。數(shù)字調制調頻同步廣播方式。數(shù)字化的音頻信號在激勵器中的立 體 聲編碼、數(shù)據處理直至射頻數(shù)字調制（DDS方式）輸出信號的過 程全為 數(shù)字化處理，從而保證“三同”。在歐洲國家，有些廣播機構利用RDS技術實現(xiàn)了不同頻率的調頻 同步廣播，其原理是在調頻廣播發(fā)射信號中利用副

8、載波把電臺名稱，節(jié) 目類型，節(jié)目內容及其它信息以數(shù)字形式發(fā)送出去。通過具有RDS功能 的調諧器就可以識別這些數(shù)字信號，并做響應處理，RDS廣播具有自動頻率調整（AF）功能，當信號低于某個水平時，AF功能 會自動搜索當前電臺節(jié)目的其他發(fā)射頻率，并根據電平檢測結果進行頻 率無縫切換?？梢詫崿F(xiàn)調頻同步廣播的要求。RDS收音系統(tǒng)還有有緊急事件播放、時間基準發(fā)送、自動對時等功能。三模擬調頻同步廣播方式對于在傳輸過程中保證音頻，將音頻傳送到各個臺站，使用模擬調 頻激勵器來保證同頻和同調制度的方式，從TV頻標提取高精度基準頻率信號，屬于第一代調頻同步廣播，由于技術很難保證“三同”， 現(xiàn)在基本不在使用。本文也

9、不在做過多介紹。在模擬調頻同步廣播方式 中，我們主要介紹同調制源的調頻同步廣播方式，以 STL調頻同 步設備為例進行介紹。圖1顯示了該系統(tǒng)的發(fā)射框圖，圖2為該系統(tǒng)的中繼框圖，圖3為 該系統(tǒng)的接收與調頻發(fā)射框圖。MPX微波功放I立體聲編碼器FM調制/時基信號微波變頻器局穩(wěn)時基源圖1系統(tǒng)的發(fā)射框圖分配器I CF9 70微波變頻器F微波接收機 F2力放1F2微波功放2圖2該系統(tǒng)的一F2FM激勵器微波 變頻器接收機數(shù)字延時器該系統(tǒng)的接收與調頻發(fā)射框圖該系統(tǒng)的信號傳輸基本原理時立體聲復合信號經過調頻調制和微波 變頻后進行傳輸，將信號由中心站傳送的中繼站，在中繼站經過 變頻處 理后分送到各個發(fā)射站。該系統(tǒng)

10、的“同頻”是將立體聲編碼器復合信號中的19kHz導頻 信號 鎖定在外部高穩(wěn)時鐘源上，整個系統(tǒng)以19kHz為系統(tǒng)時基，通過傳輸鏈路分發(fā)到各個終端發(fā)射臺站。在各個發(fā)射臺將接收到的微波信 號下變頻到2.5MHz的IF信號，提取出19kHz導頻信號作為時基。發(fā)射 臺的調頻激勵器的標準頻率源為恒溫晶體振蕩器,振蕩器輸出10MHz基 準頻率鎖定在19kHz導頻信號上，實現(xiàn)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定度滿足1 X 10 9/24h的要求。其同頻控制的優(yōu)點是整個同步廣播系統(tǒng)的標準頻率源鎖定 在中心站一個時基基準上，采用高等級（至少高于1X10 9/24h 一個數(shù)量級）的時鐘基準，就可以保證系統(tǒng)同頻。從音頻信號的角度來講，該系

11、統(tǒng)傳輸?shù)氖且颜{制調頻信號，音頻信 號的相位差表現(xiàn)為已調信號的相位差；調整信號到達各個發(fā)射臺站的時 延就可以“同相”問題。微波下變頻后的2.5MHz IF調頻信號，先經過 數(shù)字延時器（抽樣量化后變換成數(shù)字信號，再緩沖輸出，實現(xiàn)信號延 時，再反變換的模擬IF調頻信號），再進行送入激勵器。從中心站到各 個發(fā)射臺站的傳輸路徑不同，可以造成到達各臺站已調制調頻信號的時 延差，通過調整發(fā)射臺的數(shù)字延時器，可以使各臺站實現(xiàn)同步播出。如 果相鄰兩個發(fā)射臺播出功率不同，造成相關區(qū)不在兩個臺站的中間區(qū) 域，也可以調整數(shù)字延時器的時延參數(shù)，使兩個臺站到 達相關區(qū)的信號 延時滿足標準的要求。其延時設置一般以信號路徑距

12、中心站最遠的臺站 為參考基礎，其它臺站在相應調整時延參數(shù)，保證整個調頻同步廣播系統(tǒng)的“同相”。該系統(tǒng)的調制是在中心站完成，傳送的是已調制信號，在微波傳 輸 過程中，不進行解調處理，只是進行信號變頻，到達各發(fā)射臺的信 號的 調制度不會發(fā)生變化，其信號傳輸方式保證了 “同調制”。相干區(qū)的設置和調節(jié)受實際條件的限制比較多。臺站位置的選擇與 設計、地形的影響、覆蓋目標的范圍等因素會對同步覆蓋區(qū)的場型 產生 影響?？梢酝ㄟ^調整天線的方向性、發(fā)射機輸出功率、數(shù)字延時 器的時 延，根據我們的需要，將相干區(qū)調整到無人區(qū)或人口密度低的 地區(qū)。并 盡可能減小相干區(qū)的面積。模擬調頻同步廣播方式是上實際九十年代的產品

13、，在我國早期的幾 個調頻同步廣播網中有應用，其特點是“同調制”、時基系統(tǒng)內置與傳 輸系統(tǒng)，便于維護使用。其缺點是信號傳輸過程為模擬傳輸、切經過多 次變頻處理，信號損傷大、會影響立體聲調頻信號的信噪比和分離度等 指標。四數(shù)字調頻同步廣播方式數(shù)字調頻同步廣播方式在音頻信號傳輸、同頻實現(xiàn)、同相實現(xiàn)、同 調制度實現(xiàn)方面采用數(shù)字技術進行處理，來保證調頻同步廣播的“三同”。圖4為數(shù)字調頻同步廣播系統(tǒng)示意圖GPS標頻系統(tǒng)-音頻接收機圖 14數(shù)1數(shù)字周款雕廣播系統(tǒng) 囪放需這個系統(tǒng)的特點是利用各省廣播臺已經上星的廣播節(jié)目為音頻節(jié)目 源，使用數(shù)字衛(wèi)星同步音頻接收機來控制輸出音頻信號的同步，在送入 FM數(shù)字同步激勵

14、器進行延時調整后，數(shù)字化調頻處理再發(fā)射。該系統(tǒng)的同頻基準頻率源為GPS,但受限于GPS接收機的本地 時 鐘，普通GPS輸出的時鐘信號短期穩(wěn)定度不好，不能滿足調頻同步廣播 的要求。所以，該系統(tǒng)采用本地恒溫晶振（OCX。）來實現(xiàn)載頻的短期 穩(wěn)定度，GPS只用來修正本地恒溫晶振的長期老化特性，而不是作為 鎖相參考時鐘。GPS標頻系統(tǒng)輸出的時鐘信號作為FM數(shù)字同步激勵器 內部DSP （數(shù)字信號處理）和DDS （直接數(shù)字頻率合成 器）的參考時 鐘，可以使調頻載波信號和導頻信號的頻率精度達到1x 10-9以上。該系統(tǒng)考慮的音頻延時包含三個部分：發(fā)射機本地時延、FM信號傳播時延和衛(wèi)星鏈路產生的音頻時延。由于采用數(shù)字化調頻處理，發(fā) 射機本地時延是一致的；FM信號傳播時延可以根據相干區(qū)的設計，調整 激勵器延時參數(shù)控制；衛(wèi)星鏈路產生的延時在進入衛(wèi)星接收機解調之 前，不存在時延差，但普通衛(wèi)星接收機的