调频广播跨区同步技术

娄盛斌

辽宁广播电视中心发射台 （沈阳 110000）

随着我国社会信息化的不断发展，调频广播因其特殊的便利性越发的受到社会的重视，广播的受众人群在快速增加。但目前我国电台多由四级来承办，并用各不相同的频率播出的广播形式，使相同的广播节目在不同的区域采用了各种不同的频率进行传输，当行驶的车辆从一个覆盖区到另一个覆盖区时，除了需要对接收频率重新进行调整，另外也无法不间断的收听完整的广播节目，这对于流动接收群体显然是极不方便的。而建立调频同步广播网就能成为一种很好的解决办法。调频同步广播，是指在一个较大的地域内，两部或更多的发射机，使用同一频率播出同样节目的一种广播形式。

1 调频同步广播的主要优点

(1)增大了广播的覆盖区域

(2)不对已有的电磁环境产生影响。能够实现发射机小功率下有效辐射最大化，并能实现最低可用场强下使收听质量得到保证。

(3)大范围覆盖更加有利于听众的收听

(4)更低的建设费用、更高的工作可靠性。单独一处发射源发生故障只影响部分地区的覆盖。

2 调频同步广播带来的技术问题

在正常的情况下，数个布置较为简单的发射源，假如在发射时使用相同的载波频率，那么在这些发射源的交叠覆盖区内，其接收机中将引发明显的同频干扰。这种同频干扰会主要在以下几方面体现：

(1)载频频差干扰 假设两个发射机标称频率是相同的，但其实际的载频也依然存在一些差异，这样在接收机里就会形成差拍干扰。

(2)已调波信号相位差干扰 如果数个发射源发射的已调波信号间的相位有差异，那么其被接收机接收的时间也会不同，这样就会产生失真。

(3)已调波频差干扰 如果数个发射源发射的已调波信号间的频偏有差异，那么其被接收机接收后也会产生失真。所以数个调频信号的叠加相对比数个调幅信号的叠加情况要复杂很多。在其信号全部覆盖区内，最易出现失真的区域不是在两个发射台的中间地带，也不是在某台发射机的主服务区，而是在两个信号的延时差较大的区域。因此要合理安排发射机的布局，尽量消除这种敏感区域。

3 调频同步广播的技术实施

调频同步广播的技术实施方式上，有部分与过去的单发射源大功率覆盖有所区别。例如：传送音频信号的方式，因采取了数字同相编解码相关技术，能够有效的在相干区内实现调频同步系统的“同相”，并且让多发射源的调频同步系统调试难题可以很容易的得到解决，进而就可以有效的在大范围区域内实现多发射源的系统同步。

3.1 同频

可以将高稳定度的标准频率信号设为参考频率源，其后再应用锁相电路来实现不同发射源的相关载波频率差符合标准要求。

3.2. 同相

(1)节目传输系统 因数个发射源布置在不同的地区，无论是采用信号线传输或是采用卫星传输，都要将发射机音频信号在输入端产生的传送延时考虑在内。通常情况下在发射机输入端调整数字延时线，来保证信号在天线馈电点处的时延值相同。

(2)发射机本身群时延 在电视发射机中，群时延是一个很重要的技术指标。在单个调频发射机工作时，不需要考虑此问题，而作为调频同步广播，必须将经过滤波器和非线性电路时产生的时延考虑在内。由于发射机的不同，调整将有一些差异。

(3)天馈线处产生的延时 由于不同的馈线的行波速度是不相同的，这就需要要确保采用相同型号的传输馈线和等长度。

3.3.同调制度

调制度的不同，会对解调后的音频信号造成失真。现在假设给两个发射机的调制器分别送入相同的音频型号，第一个调制器为±75kHz频偏，第二个调制器为±74 kHz频偏。有研究指出，位于接收端的后一个载波会受前面一个载波的干扰。干扰位于两部发射机辐射区间的等场强点，此类干扰声与白噪声类似，不过只在调制时会出现，在调制达到 100%时将会产生最大的声音响度。

另外，位于相干区，来自两个不同的发射机产生的电波将会显现出迭加的驻波状态，其波峰与波谷会按照半波长的形式显现，要保证迭加后在波谷位置的场强值大于接收机的门限电平。

4 对调频同步广播的一些思考

从1995年在广东进行调频同步广播开始，我国广播技术工作者进行了大量的科学实验和工程应用实验，为我国跳屏同步广播的发展提供了十分有益的经验。

但是由于调频同步广播存在的干扰区问题，使得调频同步广播相对与中波同步广播会更加的难于实现，迄今为止调频同步广播的发展速度相对较慢，并多是用应用在高速公路。对于调频同步广播来说，要做到无失真信号接收，最重要的工作就是“三同一保”，此外，还应对下面的一些问题进行考虑：

(1)由于信号在相干区会产生失真，所以调制同步广播所覆盖的地区越广，所对应的实现调频同步广播的复杂度也会相应增加。

(2)调频同步广播设备管理和维护更加困难。假设射频相干区场强差＜6dB，信号延时差＜10μs，那么两个相邻的发射源互相间距离应在18km左右。按这种计算方法可以得出如果要在 100km的公路沿线达到广播的无缝覆盖，就要设置六个发射台站，并随着覆盖区的增加，所需的发射台站数也要相应增加。这样其相关设备的管理和维护也就会更加困难。

(3)相关指标测试更难，调频同步广播系统除应有的测试项目外，还应再进行6dB相干区的检测，还包括相干区内相邻发射源间已调波时间差的测试，同步广播系统所需的相关测试工作量大且普遍在测试设备上准备不完善。这两个指标对于同步广播系统关系重大，如果不进行测试就难以建立同步广播系统。

(4)多普勒效应的影响

在非移动或小区域内接收，一些技术性问题在目前条件下的实现相对较为容易，不过假设在高速公路上实现移动接收，那实现同频难度可能要更大一些，因为在移动情况下需考虑多普勒效应。

下面我们以f、c、v分别表示载波频率、电磁波速和移动接收体的速度，则按照下面的公式可以计算接收频率和发射频率之间的差：

可以看出在接收端速度大于70km的情况下，其接收到的频率会出现一定的偏差。

5 结语

近年来民众的生活水平持续提高，对各类广播文艺节目的要求也随之提高，另外国家近几年投入大量的人力物力用于高速公路的建设，高速公路可以说是四通八达，所以调频广播的发展还有很大的空间。

针对近些年调频同步广播的建设，我们也取得相当多的经验，调频广播的技术也日益成熟。确保“三同一保”的实现是调频广播正常播出的重要保证，以目前的条件来说，采取“同频”锁相环相关技术与“GPS频率源”技术，可以有效的实施，对于“同调制度”应用目前较为成熟的数字调频激励器也能够达到相关的技术要求，只要对调频同步发射源位置的距离和发射机功率进行合理地规划，并且对天线方向和高度进行相应调整就能够确保实现相干区内的可用场强最低化，所以调频同步主要的工作是如何保证同步广播系统音频信号“同相”传输上，如果在这一点做好了，基本上就可以实现调频的同步广播。

[1]李广顺,李肖群,李伟. 辽宁广播数字传输系统概述[J]. 电大理工,2014, (2):11-13.

[2]王静,褚国祯. 调频同步广播的难点与改进[J]. 广播与电视技术,2001, (12):132-134.