广播电视微波电路传输通道保护数据分析和计算

钟 琦

广东省广播电视技术中心 广东省 广州市 510012

广播电视微波电路大部分都建于上世纪80年代，在当时的历史环境下，微波电路为广播电视发射台提供了高质量、稳定可靠的广播电视节目信号源，为人民看好电视、听好广播发挥了重要的作用。进入了本世纪第一个10年，广播电视微波电路在原来的基础上发展进入了数字化传输的时代，继续发挥着应有的作用。微波站的站址选点基本都是选在所处地区的山头高点上，或者是在城市中建立的高塔上，在当时的经济发展状态下这样的选点，微波电路的传输通道基本不受地面人造建筑物和构筑物的阻挡影响。随着我国改革开放，经济大发展，城市中的各种高大建筑如雨后春笋般出现，已经威胁到甚至已经影响了一部分微波电路的传输通道。广播电视微波传输通道的保护已经成为了保障微波电路安全传输的重要任务，相关的法律法规也陆续出台。本文主要讨论如何计算微波传输通道内的建筑物限高数据，和提交怎样的数据给地方城市规划部门，用于作微波传输通道保护之用。

1 微波传输通道内的建筑物限高计算推导

在微波电路设计中，确定初拟天线挂高的前提下，通过计算电路传输余隙来判断建筑物或者障碍物是否会阻挡微波传输通道。根据这个思路，要计算现有微波电路传输通道内的建筑物限高，可以转换成传输余隙的计算，即在建筑物处传输余隙的的标准要符合国标，国标见表1。

表1 微波接力段余隙取值标准

图1

微波电路的路由类型一般可以分为山头和山头之间、城市和城市之间和山头和城市之间三种类型，山头和山头之间的微波通道一般都是距地面较高，基本不会被地面的建筑物影响，我们要考虑的一般都是后两种类型的路由，所以在表1 中我们取平滑地面及其他的障碍物类型。大多数地区白天和夜晚的天气相对稳定，K 值取值为4/3，根据表1，只要余隙满足hce≥0.6F1 就不会对正常传输造成影响。

传输余隙计算示意图如图1所示。

一般工程计算，可以采用以下公式进行余隙计算：

上式中：h1、h2分别是A站、B 站的天线海拔挂高，单位为米；h3为建筑物海拔高度，单位为米；d1、d2分别是建筑物至A 站和B 站的距离，单位为km；d 是A、B 两站的站距，单位为公里；he 为建筑物处C 处的等效地球隆起，计算方法见以下公式：

建筑物C 处的第一菲涅尔半径F1可有下式算出：

λ为传输频点的波长，单位为米。

根据表1 中hce≥0.6F1要求，即①≥0.6④，化简可得：

根据⑤式可计算出的h3最大值，即C 处的建筑物限高，此处建筑物海拔高度不能超过h3。

这里举一个实际的例子来说明一下。

这是一跳城市对山头的传输路由。A 站天线挂高45 米，B 站天线挂高530米，两站距离13.32公里，使用11GHz 传输频点，通过⑤式可以算出距A 站600 米处建筑物限高为64米。实际上，在这个路由距A 站600 米处，当时正在进行一栋建筑物的施工，当施工高度超过64米时，我们就监测到传输电平下降了。在实际运用中，我们可以距离A 站每200米计算一次限高，可以得出一组数据见表1。

表1

表2

根据表1 的数据可以描绘一条曲线见图1。从图中可见，这一票传输路由的限高数据从城市中开始一路升高，到4.6 公里处限高达到了204 米，一般的城市很少有这么高的建筑物了，这种路由的限高对城市建筑的发展影响相对较小。

图1

图2

我们再看一条城市对城市的传输路由。C 站天线挂高104米，D 站天线挂高170 米，两站距离28.10 公里，使用U6GHz 传输频点。通过⑤式可以算出一组表2的数据。

根据表2 的数据描绘一条曲线见图2。从图2可见，距离C站约3 公里处的建筑物限高最低，类似下凹的曲线，这种两个城市之间的路由经过的地形大部分都是有建筑物的，即使现在没有，随着经济发展逐渐增多的。所以这种路由的限高对城市建筑的发展影响相对较大的，特别是对C站所处的城市。

2 确定微波传输通道保护宽度

微波电波传输过程中，主要的能量集中在第一菲涅尔区中，只要第一菲涅尔区中没有障碍物，可以认为电波处于自由空间传播。因此，在选择微波传输通道的保护宽度时，就以第一菲涅尔区的直径为保护宽度。根据④式，距离发端站不同的距离，第一菲涅尔半径F1的数值不同，最大值是在两站的中间位置，为了便于计算和保护，可以将中间位置的第一菲涅尔直径作为保护宽度。A站和B站之间6.4公里处的第一菲涅尔半径为9.5 米,则整个传输通道保护宽度为19 米；C 站和D站之间14公里处的第一菲涅尔半径为17.7 米，则整个传输通道保护宽度为35.4米。

3 在落实通道保护时还要注意的问题

3.1 微波站站址和微波传输通道数据的精度

在把计算出来的微波传输通道限高和宽度保护数据落实到城市规划保护时，有两个数据的精确度需要注意，就是微波站的坐标和天线挂高。现在城市建筑中，建筑高度和坐标定位的精度都是在1 米以下。而一般在做设计时，微波站的站址坐标和天线的挂高往往都是通过1:50000 的地图读出或者使用GPS 仪器测出的，精度一般有5～10 米的误差，这样会导致微波传输通道计算与实际不符，耽误了通道保护，影响微波正常传输。为解决这个问题，可以聘请微波传输通道经过地区的城市规划部门的测量单位或者队伍，对微波站的站址坐标，以及天线的馈源处的海拔高度进行精确测量，这个测量可以达到厘米级。不同地区的规划部门需要的站址坐标系都不尽相同，有北京坐标系、西安坐标系或者本地坐标系的，测量的单位可以按照当地规划部门的要求给出站址坐标，海拔高度一般都采用黄海高程。在精确的海拔高度基础上，计算微波传输通道的限高和宽度数据就可以应用于实际保护了。

3.2 微波通道保护法理依据。

目前微波通道保护法理依据有两个，一个是国务院于2000颁布的295 号令，即广播电视设施保护条例，在其中的第十九条“确需在已有广播电视信号空中专用传输通路内兴建建设工程的,城市规划行政主管部门在审批前,应当征得有关广播电视行政管理部门同意。因建设工程阻挡空中专用传输通路,需要建立广播电视空中信号中继站的,建设单位应当承担所需费用并给予相应的经济补偿。”；二是最高人民法院关于审理破坏广播电视设施等刑事案件具体应用法律若干问题的解释（法释〔2011〕13号）。根据以上两个依据，现有的微波传输通道可以进行城市规划保护。如要新建微波电路，则在立项、设计时要把微波传输通道保护的可行性也要一并考虑，甚至可以征求城市规划部门的意见。

结束语

目前广播电视微波电路虽然已经不是唯一、主要的信号源传输途径，但对于高山发射台、无线广播电视数字覆盖网，微波电路还是重要的信号源传输途径，而且在构建微波、光纤、卫星“三位一体”的国家广电基础骨干传输网，繁荣公益性广播电视事业，微波电路也是重要一环。因此保护好广播电视微波电路这一优质资源，继续发挥其作用，是非常重要和必要的。