贵州广播电视台小关发射台调频多工天馈系统

贵州广播电视台 黄 海

贵州广播电视台小关发射台调频多工和天馈系统的更新改造，实现小关发射台“三满播出”，实现我台现有七个频率覆盖贵阳市的效果基本一致，提升覆盖区域信号场强，扩大覆盖区域，提高安全播出保障水平和收听质量，为我台调频广播的事业发展提供了有力保障。

1 项目背景及问题

贵州广播电视台小关发射台始建于2000年，该台站位于贵阳市云岩区鹿冲关森林公园猫冲山山头，占地600余㎡，海拔1386m，塔高85m，机房面积200余㎡，在地理位置上是设置广播电视无线发射台站对贵阳市主城区实现无线覆盖的理想站址。开始几年，天馈系统均采用一频率一付天馈方式发射播出。为解决多频率多付天线在一个铁塔上易产生互调交调等干扰，在2009年我台进行了多工及天馈系统（以下称系统）建设，系统由一个6+1调频多工器、双馈电缆和一付6层4面天线组成，整个系统设计承载功率50KW，项目建成后达到了预期，为我台的广播事业发展发挥了重要作用。

这套系统使用已有十年，加上我台事业发展，目前主要存在如下两个突出问题：一是现有的多工器最大承载功率为50KW，而当前小关发射台在播七个频率的发射机经过这些年的更新换代机均替换为10KW，总发射功率可达70KW，由于系统承载功率的限制，导致各频率发射机均不能满功率播出，使得台站设备整体性能未能得到充分发挥，影响城市规模扩大后跟进覆盖的需要。二是天馈线悬挂在塔上使用了十余年，老化现象严重，虽然每年都进行维护检修还是出现多次天线进水反射增大和接头松动烧馈线头的现象，存在安全播出隐患。

虽然近几年数字化移动传播技术突飞猛进，但是调频广播作为党的喉舌，仍然有着应急信息传达和战略信息储备的重要意义，所以系统改造是有必要的。通过此次多工系统的改造建设7+1多工系统满足小关发射台7套频率满功率播出的需要，保障调频广播在贵阳市区的良好的覆盖效果。

2 系统建设总体要求

2.1 建设目标

建设一套新系统，实现我台现有七个频率覆盖贵阳市的效果基本一致，提升覆盖区域信号场强，扩大覆盖区域，提高安全播出保障水平和收听质量。

2.2 系统设计要求

（1）系统设计承载功率达70KW以上。

（2）采用7个桥式双工器单元，预留宽带口，满足七台10KW调频发射机满功率播出，通过一台10KW调频发射机为备机，同轴倒换开关实现主备发射机切换，实现7+1的发射系统。

（3）采用一付6层4面双偶极子调频天线，实现双主馈双天线阵列，天馈系统分上、下两部分，可分列运行、互为备份，通过开关板实现上、下和上加下三种模式的快速切换运行。

3 技术方案

3.1 多工系统

（1）建设要求

调频7+1多工器采用全桥（七个桥式单元，宽带口预留）结构形式，技术方案根据现有的频率和功率进行设计，总输出功率不小于70KW，多工器合成的所有调频发射机满功率播出。

（2）技术指标

调频7+1多工器参数指标符合国家相关要求，技术指标如下：

频率范围/MHz：87～108。

特性阻抗/Ω：50。

电压驻波比/VSWR：<1.1。

隔离度/dB：>40。

3dB带宽/kHz：频率间隔≥2MHz>600；频率间隔≥1MHz>300。

最小频率间隔/MHz：1。

插入损耗/dB：频率间隔≥1.2MHz<0.2；频率间隔≤1.2MHz，≥0.5MHZ<0.3。

冷却方式：自然冷却。

温度漂移KHz/℃：＜2。

温升℃（相对于环境温度）：≤15，合成器在表面温度70℃内正常工作。

防雷接地：多工器防雷即防雷接地接入发射台地网中，符合相关要求。

CDR：支持CDR数模同播。

假负载最大承载功率：10KW。

同轴切换开关：频率范围/MHz：87～108；通过功率/KW：10；VSWR：1.04～1.08；泄露耦合量/dB：-63～-66；切换时间/S：≤3；控制方式：电动、手动均可；多工器与同轴开关采用一体化设计，提供固定面板和支架。

六端口开关板：频率范围/MHz：87～108；电压驻波比：≤1.1；插入损耗：≤0.15dB；输出幅度差：≤0.1dB；输出相位差：≤1°；端口数量：六端口；功率指示表和驻波比检测：显示当前发射、反射功率，安装监控软件在发射台的环境监控软件上，天线驻波比自动检测，安装监控软件在发射台的环境监控软件上，声光报警；开关板输出信号通过两条主馈线分别接入上、下半副天线，可同时工作，也可通过改变开关板的U-Link连接实现用上半副或下半副独立工作，开关板的U-LINK采用一体化设计，插拔时有机械助力装置，能够实现快速插拔。

（3）系统特点

①调频七工器

调频七工器为全桥式式结构，包含7个桥式双工器单元，宽带口预留，可直接扩展为八工器，频率在87至108MHz范围内全频段可调并且所有频点均支持CDR标准，多工系统原理图见图1。

图1 多工系统原理图

②天线开关板

天线开关板为直分式结构，多工器输出信号通过两条主馈管分别接入上、下两层天线，可同时工作，也可通过改变开关板的U-link连接实现上三层或下三层天线的独立工作；开关板的U-LINK采用一体化设计，插拔时有机械助力装置，能够实现快速插拔；含功率输入输出功率显示和驻波比报警单元，天线开关板的原理图和外观见图2。

图2 天线开关板原理图和外观

3.2 天线系统

（1）技术指标

6层4面天线系统指标符合国家相关要求，不低于以下指标：

天线频段：87-108MHz，功率容量120kW；

天线均采用封闭式同轴馈电方式，单片天线采用双输入馈电方式。即双馈双偶极子，每个振子输入接口为IF45，分馈线接头采用高密封性的EIA 7/8标准法兰连接，承载功率≥6KW；

天线功分器系统每路采用1分2再1分12的结构形式，1分2功分器的功率容量为60KW，输入接口采用6+1/8。1分12的功率容量为30KW，输入接口为4+1/2；

馈电系统：在机房内采用由50Ω/2：50Ω变阻器和能对单馈或双馈进行任意转换的面板上的Μ-Link组成的开关板。不得采用简单的50Ω/2：50Ω变阻器构成双馈的馈电系统；

天线增益：≥ 9.0 dBd；

驻波比：系统指标≤1.15；

天馈线阻抗：50Ω；

天线系统垂直面主波束下倾0.8～1.2°（电气下倾），第一零点填充＞10%；

天线安装时须对两根主馈电缆进行电长度等长处理(误差＜5cm)。驻波比测试应使用网络分析仪等数字仪器。天线生产厂商须提供天线馈电系统图、系统的水平面场型图及垂直面场型图（计算机理论计算结果），提供带实际地图参数的场型覆盖预测图。

（2）天线机械性能

天线材料：双偶极板天线振子采用304不锈钢外管，黄铜内导体。反射板为304不锈钢材质，可承受安装工人踩踏。所有螺栓及振子保护罩抱箍均为不锈钢；

功分器材料：选用紫铜管，法兰为铜镀镍；

天线尺寸：双偶极板天线应采用专门设计的天线；

防水性能：要求将干燥空气充入整个馈电系统内，直至天线振子输入端口；

环境温度：-40℃～+60℃；

最小承受风速：十二级；

安装构件及电缆卡箍采用热涮锌防腐。

（3）天线系统方向性图预测

根据双偶极子调频广播发射天线的参数特性，推算处天线系统建成后的方向性图，见图3，图4和图5。

图3 立体方向性图

图4 水平面方向性图

图5 垂直面方向性图

3.3 主馈线

主馈线采用进口4寸大功率馈线，接头采用进口4寸大功率馈线电缆头，双馈输出的接口采用6+1/8接口。主馈线指标要求如下：

单根87-108MHz功率容量≥40kW；

馈管尺寸为4寸；

主馈线为双主馈；

驻波比应满足：87～108MHz：≤1.10；

防雷接地：配置接地件，防雷接地符合国家相关标准。

4 系统功能

新建设的小关发射台调频多工及天馈系统，将整合小关发射台现有天馈系统，通过一套多工器和一副天线，实现对外发射覆盖，消除干扰存在的风险，提高安全播出保障水平。该项目采用一套调频全桥式7+1调频多功器实现了所有7个广播频率的功率合成，配置1台备用发射机在线热备；采用双主馈双天线阵列，天馈系统包括上、下两部分，可分列运行、互为备份，通过开关板能够实现上、下和上加下三种模式的快速切换，具有高安全性。所有频率共用一副6层4面的双偶极子垂直极化天线阵列，使铁塔承载负荷均衡，既消除了铁塔受力不均和负荷过重的安全隐患，又提高了发射增益，使得覆盖区域内场型更加均匀，也必将会改善收听效果。

结束语：本项目为对原系统的升级改造，技术成熟、可靠，机房面积及铁塔空间也满足项目建设的要求。该项目新系统投入使用后，对贵州广播电视台调频广播覆盖技术系统有重大意义：（1）消除小关发射台因设备老旧引起的安全播出隐患，实现“三满播出”，提高安全播出保障能力；（2）本次改造是西南地区功率最大，功能最全，监控手段最完善的7工器，改善贵阳市区收听效果，扩大覆盖区域，提高安全播出保障水平和覆盖效果。（3）在“十四五”贵州广播电视台的“发射中心”项目规划建设的期间中，增加远程监控发射机需求充分发挥小关发射台的重要作用，消除安全播出隐患，为“5G广播”实施解决后顾之忧。