一. 引言

随着科技的发展,传统的模拟音频广播已不能满足大众需求。作为广播的补充和延伸。新兴的中国第三代广播技术。数字音频广播(DAB)应运而生。数字声音广播可以消除模拟广播中经常出现的干扰和衰落带来的影响,获得最高可达到CD质量的声音广播节目,同时数字声音广播可提供多媒体业务,充分满足广大听众的不同需要,令一方面,对广播机构来说,数字声音广播带来的好处是。节约发射功率和频谱,用数字音频广播覆盖网络,发射机功率可降低为源来的1/3。而频谱利用率起码可为源来的3倍,并可传送文字、图片、视频等多媒体广播。他的频率范围为30MHZ-3000GHZ,在移动速度达到200公里/小时时接到的信号质量仍可令人满意,数字音频广播实现地面无线网络方式覆盖可分为两种;单发射台站和单频网(SFN)覆盖。采用单频网方式,适合于城区面积较大,单发射台站无法瞒足基本覆盖要求的地区,在该方式中,由多个不同地点的发射机以相同的载波频率和广播节目。组成数字移动多媒体广播网。单频同步广播模式主要有两个优势,一是节约频谱资源,二是可有效地扩大覆盖范围,改善收听地区内的接收效果。由于仅使用一个广播频道发射,所以有较高的频谱利用率。而且容易实现补点功能。在接收点收到的信号场强是由来自所有发射机的信号到达接收点的场强叠加,当其中一个发射机的信号被遮挡时,接收机仍然可以收到来自其他发射机的发射信号

二.数字广播同步同频网络的组建

103.8MHz省交通文艺广播台,是首个在吉林全省范围内实行调频同步广播,组成数字移动多媒体网的音频广播频道,在整各数字移动多媒体广播覆盖网络的系统中。卫星传输覆盖链路是数字音频广播系统结构的核心。也是103.8MHz省交通文艺节目集成传输播出的重要枢纽。吉林省交通文艺广播台依托各地、市、县广播电视发射台为优选用发射站,因为各广播电视发射台具备安装整套发射系统的便利条件,又有一定的可扩展性。

(1)单个发射站点的系统建设

103.8MHz省交通广播文艺台在全省范围内以相同的载波频率和广播节目,组成同步数字广播移动多媒体网。工程于2010年5月开始在各地、市、县广播电视台(103.8MHz省交通文艺广播信号)落地施工建设,到10月底实现同步信号省内基本覆盖。各发射站点配以卫星接收天线(2M大锅)。杭州众传生产的数字设备。同步数字音频卫星接收机,GPS天线,GPS标准频率发生器,调频同步数字激励器,1000W一体调频广播数字立体生发射机,单偶极子广播发射天线。

(2)同步的实现

103.8MHz省交通文艺广播,省内同步、同频、同节目播出网系统是由,GPS卫星接收天线,GPS频率发生器,卫星信号接收机,激励器,发射机各设备相互配合实现的。具体过程(如图)

1.GPS天线提供连续、实时的三维位置,三维速度和精密时间,不受天气的影响,采用差分定位,精度可达厘米和毫米级。频率GPSL1(C/A)or +GPSL2+GION as(L1L2)。驻波比<1.5,1增益53.db,右旋圆极化。

2.ZHC.GPS标准频率发生器是为数字同步激励器配备的标准频率信号发生器,其输入信号采用GPS(全求卫星定位系统)信号。采用锁相集成电路,以GPS信号解调的10KHz标准信号为基准进行相位比较,并通过环路滤波滤除高频成份,去控制压控恒温震荡器(OCXO),最后经过缓冲输出327.68MHz-24.32MHz标准频率(IPPS)。其准确度达10-10数量级,该机采用超大规模集成电路,使整机具有高的频率稳定度,较小的相位抖动。GPS输入卫星天线接收。频率稳定度<1*10-10/24h。

3.ZHC600S同步数字音频卫星接收机用于调频同步广播系统中接收DVB-SIMOEG-2标准的无加扰数字卫星信号,对SCOC/MCPCC波段和Ku波段信号兼容。采用FPGA及DSP 技术对音频广播节目进行同步跟踪,时延在2uS之内,采用GPSK解调一体化高频头,门限低,音频信噪比90%,检测不到信号30秒自动复位,抗干扰能力强,并有短电记忆功能。易于寻星。设备性能稳定。安装方便。操作简易。

4.ZHC618D-30W调频同步数字激励器,该数字调频同步激励器直接将数字音频信号进行滤波,预加重,延时,导频产生,立体声编码等全数字处理,再控制直接数字合成技术将数字MPX信号调制输出,由GPS数字标准频率发生器提供基准时中信号,射频输出标准频率为103.8MHz,步进10KHz数字AGC控制输出功率零漂移。实时数字检测识别技术和密码论证系统,高级MCU控制系统,已调制信号相位延时调节范围0-3999999步进1uS,标准AES/EBU数字音频输入,全新的数字信号处理(DDS)技术,直接数字合成频率(DDS)技术,输出功率0-额定功率。

5.ZHC618F-1000W一体调频广播立体声发射机,本发射机采用简约的设计理念,将1KW调频立声体发射机的激励器和功率放大器,输出滤波器,开关电源等安装于一个标准机箱中,减少了普通发射机各部件之间的连接电缆,可靠性更高操作更简便,采用最新DSP +DDS全数字化技术的立体声调频激励器,全过程数字化处理(DSP+DDS),达到接近CD音质的完美听觉效果。模拟音频和数字音频(AES/EDU)可同时输入,数字音频优先,完善的过流、过压、过功率、驻波比过大报警及保护功能。输出功率0-1000W连续可调。

(3)系统实现了以下目标

覆盖效果;市区及高速公路覆盖的接收场强大于45Dbuv/m。同步效果;在相干区内从监听设备中听到的(语音、音乐、背景噪声.)声音。无明显失真。无明显衍生信号噪声。无同频差拍声。整个系统(除盲区及其边缘外)五分制综合主观评价达到4分级。

三.建网中遇到的问题和解决方法

在同步同频广播发射过程中,碰到最多的问题是同步失锁,一旦一个发射点出现问题,其相邻两个发射点的交越位置接收信号因场强而形成捕获效应。覆盖重叠区场强差小于6db的区域接收到的广播信号就不好,在各站点的等场强区甚至完全不能收听。经过发射播出运行实践。将系统中遇到的问题及问题解决方法规纳以下几点。

1. 当出现同步失锁故障时,(1)调整GPS卫星接收天线位置,是解决同步故障有效的方法之一。因建网初期,本发射点的同步总是不好。经观察发现,在夜里广播电视发射机关闭时,GPS接收机(ZHC.GPS标准频率发生器)指示灯亮能跟踪,但白天一开发射机就出现同步失锁现象。经分析可能是GPS卫星接收天线的问题,这是在安装时为了方便整齐,把天线安装在广播电视发射塔上,发射机发射的高频信号频率与GPS工作信号频率相近,发射机工作时,发射天线就对GPS卫星时钟接收天线产生干扰。使其无法同步。后将GPS卫星时钟天线从塔上取下,安装在远离发射天线的位置,故障解除。(2)使用仪器对数字立体声调频激励器的延时进行调整,校正传输链路时延,调整发射信号在交越干扰区时延相等。同时对导频的延时调整和音频的时延调整必须同步进行。为保证1us的延时准确度,在音频样值内插器将音频采样频率升高后,实现延时细调。

2. 终端接收到的节目内容出现停播或不停地重复回声播放的情况,产生故障的原因有两种;一是传输信号链路畅通时(使用微波信源),问题出在复用器,因复用器有一功能,当检测到外部信号码流异常时,将信号延时的内容进行缓存,从而肇成复用器死机,造成回声播出现象。只要对适配器重新启动,回声现象消除。二是传输信号链路出现故障时,因冬季雨雪天气,卫星接收天线(大锅)被雪覆盖,使卫星信号接收机无法接收到信号,造成发射机(激励器、功率放大器)无音频信号输出。当把接收天线上的(大锅)积雪清除后,检测到正常外部数字信号码流进来时,发射机会自动刷新回复播出.

四.小结

103.8MHz省交通文艺台,全省同步同频网覆盖建设完成后,经测试,同步同频覆盖良好,效果满意,广播信号收听清晰悦耳,达到了设计要求。