调频同步广播网设计原则及建设方案

宁应斌

（大连新闻传媒集团大连广播电视发射台，辽宁 大连 116000）

0 引言

随着社会的快速发展和城市化进程的加快，广播作为一种重要的信息传播工具，其作用日益凸显。然而，由于地理环境的复杂性和信号传输的困难，广播在某些地区的覆盖效果并不理想。为了解决这一问题，大连市广播电台决定引入调频同步广播网技术，以扩大广播覆盖范围，提升信号质量。

1 调频同步广播网的设计原则

调频同步广播网的设计需遵循以下原则。第一，稳定性与可靠性。系统采用数字基带同步技术，实现全系统的同步与稳定。数字音频信号在传输过程中不会失真，且抗干扰能力强，保证了系统的稳定性与可靠性[1]。第二，易集成与可扩展性。所设计的系统应易于集成、通用性强、可扩展性强、生命周期长。整个系统是一个“网络化”工程，各部分之间相互独立又相互联系，方便进行系统集成与扩展。此外，系统设计遵循行业标准《调频同步广播系统技术规范》（GY/T 154—2000），保证了系统的标准化与兼容性[2]。第三，同频、同相、同调。系统设计要求各发射机的调频信号频率相同、相位相同、调制度相同，是实现全系统无缝隙同步覆盖的关键技术指标[3]。第四，远程监控与管理。系统应具备远程监控管理中心，实现对各发射站点发射系统及工作环境的监控和管理。第五，抗干扰性能。系统应具备良好的抗干扰性能，以确保广播节目的清晰度与稳定性。

2 调频同步广播网的系统构成及工作原理

调频同步广播网主要由同步编码器、同步解码器及数字同步激励器等构成。同步编码器安装在信号前端系统中，负责对音频信号进行编码压缩、复用，并以复用码流的形式传输音频信号。同步编码器还负责插入同步时间标识，为同步解码器提供时间同步基准。同步解码器安装在各发射台，与同步编码器配合使用，主要功能是从传输网络接收节目传输码流，并进行信号的解复用，根据收到的同步时间标识测量系统时延，并对各路音频进行自动延时补偿，保证各发射台的时间同步。数字同步激励器是实现高质量同步广播的关键设备，不但要具有目前国际上通用的数字激励器的全部功能，而且需增加“同频”“同相”“同调制度”等特殊功能。数字同步激励器的性能直接关系到载波和调制度的稳定度[4]。

调频同步广播网的工作原理如下。各发射台的调频同步发射机使用同频率、同时间发送同一套节目。由于各个发射台传输链路不同，即使全部采用同一种物理链路，也存在传输路由参数变化、时延抖动等问题，很难保证恒定的传输时延。因此，需要通过数字基带同步技术来解决传输中的自动延时调整问题。数字基带同步技术是一种通用的单频网同步技术，使用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）标频发生器输出的1 PPS、10 MHz时钟和标频信号作为同步编解码器的基准信号，确保各发射台的时间同步[5]。同时，采用数字调频技术，使各发射台发出的调频信号各项指标完全一致（同步），精准实现整个调频网络的物理同步[6]。

3 调频同步广播网的建设方案

大连广播电视台以传播文化、传递信息、服务听众为宗旨，拥有丰富的广播节目资源和广泛的听众基础。然而，由于地理环境的复杂性，该台在某些地区的覆盖效果并不理想。为了解决这一问题，大连广播电视台决定引入调频同步广播网技术，以扩大广播覆盖范围，提升信号质量。

3.1 发射台站的选择和建设

根据大连市的地理环境和广播覆盖需求，可选择5 个发射台站作为调频同步广播网的发射节点，分别位于市区中心、东南部山区、西部和北部沿海附近。每个发射台站都配备了高性能的发射机和天线系统，以确保信号的稳定传输和覆盖效果。发射机选用RVR 公司输出功率为2 kW 的调频发射机，频率范围为87.5 ～108 MHz，调制方式为调频（Frequency Modulated，FM），音频输入为音频工程师协会/欧洲广播联盟（Audio Engineering Society/European Broadcast Union，AES/EBU）数字音频信号，具有输出功率大、效率高、稳定性好等优点。天线系统选用国产高性能天线系统，具体参数如下：天线增益8 dB，极化方式为垂直极化，阻抗50 Ω，每百米馈线损耗≤0.5 dB。

3.2 传输网络的设计和建设

本次调频同步广播网建设采用了光纤传输和微波传输相结合的传输网络方案。光纤传输选用了华为公司的OptiX OSN 3500 型光传输设备。该设备具有传输容量大、稳定性高、扩展性强等优点，能够满足广播信号传输的需求。为了保证光纤传输的质量和稳定性，采用了高品质的光缆和连接器，光缆型号为GYTA53-12B1，连接器型号为FC/APC。微波传输选用了哈里斯公司的钻石系列数字微波设备。该设备采用先进的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）调制技术和高效的信号处理算法，能够在复杂的电磁环境下实现高速、稳定的微波传输。

为了确保光纤和微波传输的顺畅连接和高效传输，关键节点采用了华为公司的OSN 7500 型光交叉连接设备。该设备具有交叉连接容量大、调度灵活、扩展性强等优点，能够实现光纤和微波传输的高效转换和调度。在数据方面，通过仿真和实际测试验证了该传输网络方案的可行性和性能。仿真结果表明，该方案能够满足大连广播电视台调频同步广播网的传输需求，在恶劣的电磁环境下仍能保持较高的传输质量和稳定性。实际测试结果表明，该方案在光纤和微波传输的带宽利用率、误码率、抖动等指标上均表现出色，能够满足广播信号传输的要求。

3.3 天馈线系统设计

天馈线系统的设计和选择在调频同步广播网建设中直接影响广播信号的覆盖范围和传输质量。在本次大连广播电视台调频同步广播网的建设中，天线选用了国产高性能天线，型号为TDB-805。这款天线具有增益高、方向性好、结构紧凑等特点，适用于广播发射的需求。为了确保天线的稳定性和耐久性，安装采用了优质铝合金材料和防水处理工艺。馈线方面选用了国产高品质馈线，型号为SYV-50-7，具有损耗低、阻抗匹配好、耐高温等特点，能够保证广播信号的高质量传输。

在选择天馈线系统的过程中，技术人员还进行了详细的数据分析和模拟测试。通过对不同型号、不同参数的天线和馈线进行组合测试，得出了最佳的天馈线系统方案[7]。该方案在实际应用中的覆盖范围达到了预期目标，信号质量稳定可靠，能够满足大连广播电视台的广播需求。为了确保天馈线系统的正常运行和维护方便，安装时采取了多项措施，如在天线安装位置加装了避雷针和接地系统，定期清洁和检测天馈线系统。

3.4 监控系统的设计和实施

监控系统能够对广播网进行实时监测、故障预警和数据分析，确保广播网正常运行。本次大连市广播电台调频同步广播网的建设中，设计并实施了一套完善的监控系统。

监控系统采用基于云计算的远程监控方案，由前端数据采集设备、网络传输设备和后端数据处理设备组成。前端数据采集设备负责采集各发射台站和传输网络的工作状态、信号质量等数据，网络传输设备负责将数据传输到后端数据处理设备进行分析和处理。其中，前端数据采集设备选用高性能的数据采集器，型号为DAQ-3000，具有多通道、高精度、高速度等特点，能够实时监测各发射台站和传输网络的工作状态和信号质量；网络传输设备选用高可靠性的网络交换机和路由器，型号为CISCO Catalyst 3850 和CISCO ISR 4451，具有高速、稳定、安全等特点，能够保证数据的实时传输和网络安全；后端数据处理设备选用高性能的服务器和存储设备，型号为Dell PowerEdge R740 和Dell EMC Unity 500F，具有高性能、大容量、可扩展等特点，能够对数据进行高效处理和存储。

监控系统主要实现如下几个功能。第一，实时监测。通过前端数据采集设备实时监测各发射台站的工作状态和信号质量，包括发射功率、频率偏差及调制误差等指标，同时监测传输网络的运行状态和故障情况，包括光纤和微波传输的带宽利用率、误码率及抖动等指标。第二，故障预警。设置阈值和告警规则，监测到异常情况时，系统会及时发出告警信息，通知相关人员进行排查和处理。告警信息可以通过短信、邮件及电话等多种方式发送。第三，数据分析。通过对历史数据进行统计和分析，可以评估广播网的覆盖范围、覆盖效果和信号质量等指标，为广播网优化提供参考依据。通过对故障数据的分析，可以找出故障的原因和规律，提出改进措施，提升广播网的稳定性和可靠性。第四，远程管理。通过云计算技术实现远程管理和控制，可以在任何地点通过互联网访问监控系统，查看实时监测数据和历史数据，进行故障预警和数据分析，大大提高了工作效率和管理水平。

3.5 电源和防雷系统的设计和建设

为了保证调频同步广播网的稳定运行，方案设计了一套可靠的电源和防雷系统。电源系统采用市电和备用发电机相结合的方式，确保在市电中断的情况下仍能保证系统的正常运行。防雷系统则采取了多级防雷措施，包括避雷针、避雷带及接地系统等，以降低雷电对系统的影响[8]。

4 结语

通过对大连地区的地理环境和覆盖需求的综合考虑，本文提出了一套完整的调频同步广播网建设方案。该方案采用了数字基带同步技术、光纤传输和微波传输相结合的传输网络方案以及高性能的发射机、天线系统和监控系统。通过实际测试和仿真验证，该方案在扩大广播覆盖范围、保障信号质量以及提升系统稳定性方面取得了良好效果。方案综合考虑了易集成、可扩展、同步性等多个设计原则，为大连地区的广播服务提供了可行的解决方案，也为调频同步广播网技术在实际应用中的推广提供了经验和建议。