【摘要】随着宁波市大规模的城市建设，使得城市范围越来越大，市区高楼越来越多,空中电波拥挤，直接导致了广播发射信号传播过程中的不断劣化。本文就鄞州电视台调频发射机房整体升级改造进行原因说明。同时，通过这次升级改造，发射覆盖范围和服务范围上都有所突破，提高有效的发射效率与覆盖范围。尤其在鄞州区地理环境较为特殊的山区，通过对调频广播发射周边设备及天馈系统极化方式的改造与更新，进行简明单述。
【关键词】 调频发射 垂直极化天线 设备配置 天馈系统
这次调频广播发射系统的工程改造与更新，根据鄞州广播电视台的现状，台领导要求我们技术中心对整个电台发射机房系统及周边设备进行必要配置改造，保证安全播出。基于以上原则，我们中心并与多家厂家和上级台技术专家进行探讨，实地考察，综合其它电台发射塔的建设经验，我台进行一系列发射系统机房设备的数字化等改造，并通过政府采购程序等。以下是根据实际情况进行各环节发射系统设备技术改造，供大家交流探讨。
一．我台广播调频和发射系统的历史情况
台广播调频发射系统是以鄞州广播电视发射塔为中心，2008年架设105.2HMZ的广播调频发射天馈系统，设在鄞州电视发射塔145米高上，水平极化天线，包括一台主机为哈里斯3500W和备机为上海产3000W发射机，以及供配电系统三相20KV，UPS电源。该系统经过6年来的运行，部分设备已趋老化，天馈系统，发射机、UPS电源等相继出现过故障现象，已不能达到有效的规划覆盖范围。每年夏天受到雷电造成发射设备跳机，烧保险丝，电源配电系统及发射机电源系统等均遭雷击打坏，卫星接收机损坏，播出机房雷击感应通过电话线窜入损坏两部热线电话等故障……鄞州区属于多雷区的发射台设备经常遭受雷击，因此防雷历来是我们广播电视技术人员感到棘手问题，需要不断研究探讨。
二．广播发射系统专业设备采购的总体原则
1．全固态调频立体声广播发射机招标技术方案要求系统设计科学，配置合理，工作稳定安全，性价比高，符合新技术发展方向。并具备一定的扩展性，要求功能完备，发射机应具有标准通信协议接口。发射机应具备良好的可维护性。
2．对周边设备要求运行可靠，操作直观简便，系统信号调配灵活，所使用的系统设备应具备稳定的、成熟的先进技术，系统设计考虑完善的应急方案，应急操作要求既安全又快捷、方便。
3．对整个调频发射天馈系统，目前参照广电总局和省颁的、电视调频广播发射天线馈线系统技术指标(Gy/t 5051—94)及电视调频广发射天线系统技术指标测量方法(Gy/t5052—94)天线系统技术要求。馈线的绝缘电阻一定（≥100ΜΩ），维护管理方便。
三．发射系统设备的改造与配置
1．发射铁塔及机房的防雷电改造
宁波市地处亚热带季风区，雷暴活动频繁，年平均雷暴日达到46天，是雷暴高发要区。鄞州广播电视发射塔高145米，海拔300多米，作为鄞州城区最高建筑物之一，发射塔在已有避雷手段的情况下，还经常受到雷电的侵袭。为确保安全播出的正常进行，必须全方位的加强电视塔和机房区的防雷避雷各种措施。2014年底，台里全面启动对调频发射系统工程改造，其中，防雷措施的改造是重中之重，必须建设一个有良好效果的防雷系统以确保设备不被雷击。我们主要通过三方面改善地网、电源防雷、天馈防雷等，综合提高防雷效果。
（1）铁塔机房重新进行地网施工，我们在原有的发射塔，沿呈辐射状从五个方向形成独立接地点，专门做成2.5米×2.5米矩形地井，地井深度为4米多，每个接地点敷设一定数量接地模块（采用Φ60㎜×60㎜×6㎜角铁）、填埋长效降阻剂（木炭、铁粉、食盐等）等，水平接地体均埋于地下，焊接部位及户外特别是裸露部分均进行双重防腐防锈处理，经过一定时间后经电阻仪测得接地电阻小于0.5欧姆，图1所示：
图1, 2.5米×2.5米矩形接地
（2）同时对鄞州发射机房内设备进行联合接地改造，防止地电位反击；
（3）发射机输出端，增加发射机专用射频避雷器（型号LKF-5KW-50Ω-Φ40），功率5KW；
（4）、对于发射机房电源部分增设德国原装进口OBO避雷器（三相四线C级保护带N-PE隔离，40KA,型号：V20-C/3+NPE）。
2．调频天馈系统选择及更新
发射天馈系统是广播发射的重要组成部分，我台广播电视发射塔145米高，上面已经架满了一层天线，底下是4面4层水平5kw双偶极子调频发射天线，休息平台下面是另一付省台借用的104.2HMZ，最下面是移动公司的面包天线。铁塔顶上是避雷针。调频广播发射铁塔的天线和省台发射天线都共用，塔上天线都满架，想提高天线的位置已不可能。我们知道调频广播的覆盖范围一般最好在发射天线的视距之内。通过专家的反复论证，只能从天线的极化上改变。首先要弄清什么是极化方式，这里我简单地说说；所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波，当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。哪再来说说垂直极化方式的优点；（1）垂直极化方式波被反射后无相位变化不影响接受。（2）在建筑物遮挡的背面，垂直极化方式波绕射能力比水平极化波强，贴近地面的垂直计划场强优于水平极化波。汽车收音机一般采用垂直接受天线，接受垂直极化波时，其方向图水平方向的，垂直极化方式能改善城市盲区，方便大多数汽车用户移动接收等，都优于水平极化方式。因为在电波的传输过程中,电波经过反射以后，可能会造成极化的改变，对于垂直极化波，其被光滑地面反射时，极化方式不变，对于水平极化波，经过光滑的地面反射时，有180°的相位变化，由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时，会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生热能。
这次我们专门通过技术人员和专家论证，最终选择安装两层单偶定向垂直极化发射天线，型号为TK02Ｄ-5KW。这次选择两层单偶定向垂直极化发射天线，我们进行积极探索和尝试。安装使用后，技术中心在主任带队组织技术人员及上级台专家一道专门在市区抽点对105.2Mz调频广播场强测试。并且跟往年测试点进行比较，测试比较结果增加了场强，扩大了有效的覆盖范围，改善接收效果。
3．全固态发射机的更新
去年底，我们购置一台意大利原装进口Elenos(意利诺斯)型号为ETG3500全固态调频发射机，该发射机主要有以下特点：
（1）整机效率非常高（标称为整机效率≥68%），整机经过实测效率超过71%，非常节能环保，整机效率的提高使得发热量和温升非常小，这从根本上提高了大功率电子设备的稳定性；该机的额定功率为3.5KW，目前我们使用的功率为3KW。常小，整机只有4U高度，重量32kg，设备搬运非常轻便；
（2）该发射机带有数字音频AES/EBU接口输入，能有效改善音质，并能在一定程度提高抗干扰性；立体声信噪比≥72dB，立体声分离度≥55dB，失真度≤0.05％，谐波和寄生辐射≤－80dB，音频频率响应±0.1dB（30Hz/15KHz），左右音频输入电平调整-15dB～+10dB通过显示屏以0.1dB步进调整，预加重0/25/50/75μS通过显示屏可调。
（3）发射机提供完整的通讯协议，均为数字量呈现，包括发射机内部每组电源、每组末级功放组件的电压、电流、温度、功耗等。
（4）重新购置了一套天馈系统（四层单偶垂直极化发射天线，型号为TK04-5KW；两层单偶定向垂直极化发射天线，型号为TK02Ｄ-5KW，驻波比≤1.10，增益8.2dB），以提高发射增益和功率容量如图2。
图2 调频发射机图片
整体项目调频谐波经测试达到宁波市无线电管理局测试的标准。
4．发射机前的音频链路（数字音频处理器）更新
发射机前音频链路就是增加一台音频数字处理器，改善音质的同时，防止音频音量过大引起过调失真；我台08年购置的ORBAN2300数字音频处理器，已不适应现在高频的音质处理功能的要求，这次改造机会新购全数字的ORBAN 8600数字音频处理器如图3。
图3 ORBAN 8600数字音频处理器
我们选购的ORBAN 8600数字音频处理器，经过周边省台考察交流，最终选择了目前Orban的旗舰处理器数字音频处理器OPTIMOD-FM 8600，是超越OPTIMOD-FM8500的新一代产品。凭借所具备的FM模拟传输和数字媒体通用五波段和俩波段处理功能，8600是目前电台最稳定的声音，实现通道间和音源间的无缝切换。确保观众锁定自己的频率。这款Orban8500FM音频处理器具有包括立体声加重、均衡、AGC、五频段压缩、峰值限制、立体声编码和复合限幅等功能，其声音处理能力功能多样化，较之我台老型号Orban2300FM音频处理器等有质的飞跃，目前我们了解到已少量广播电台使用。
安装时提醒注意的是；
（1）输入电平REFERENCE LEVEL调整标准：先选择ROCK-MEDIUM预置，然后调整该参数，使AGC METER衰减量在10dB左右；如果小于10dB（表桥显示偏高），就要调低REFERENCE LEVEL；如果大于10dB（表桥显示偏低），就要调高REFERENCE LEVEL。注：以上调整对AES3输出口不起作用。
（2）LOSSY CODES 压缩编码器，把ORBAN和压缩编码器连接时，必须关掉PRE-E（PRE-EMPHASIS），因为压缩编码器接收不了预加重的信号。
（3）输出电平调整标准：使用调制度监测仪或其它监测制度的设备，使调制度达100%（通常±75kHz偏离）。
（4）CLIP LEVEL电平调整是调整内部A/D转换器的最大输入最平，调低了会引起信号过载、失真，调高了会降低信噪比。
音频处理器就是广播传输系统环节中的关键设备之一，它对播音质量的影响非常大。但很少关心音频处理器的工作状态及设置问题，我们用音频处理器来增加覆盖范围，相对于其他方式，可节省大量的电力、设备投资和维护费用，是一种十分经济可行的方法。当然，音频处理器对节目内容的压缩要适量，过大的压缩会对节目内容产生损伤，影响音乐的艺术效果，会使立体声广播失去其应有的特色。综上所述，在发射机的节目输入端，使用ORBAN 8600优质的音频处理器，以压缩节目的动态范围，增加响度，扩大节目覆盖范围，使声音更加悦耳、清晰、动听。
5．机房稳压电源的改造
（1）购置一台20KV三相稳压电源，改善原稳压电源老化造成不稳引起的设备故障；
（2）增加一台带来电记忆功能的空调，对机房进行降温，这样就可以避免机房断电后来电要重新进行调整室温。
6．数字光端机在传输到铁塔更新
购置一台广播级数字音频光端机（型号CAES02-E），该型号的光端机输入信号模拟数字音频任选，输出两路数字音频，并自带以太网通道，提供监控链路，从电台总控室到发射铁塔机房200多米距离之间均采用数字光端机音频传输，从而有效保真音频质量，并提高音频抗干扰性，同时通过音频光端机自带以太网通道，可以实现发射机远程监控信号回传及发射机房视频信号回传。
广播级专业AES/EBU数字音频光端机，在1芯光纤上，传输1～8路AES/EBU数字音频信号源，符合国家广电总局批准发布的GY/T 158—2000数字音频信号接口、GY/T 156-2000数字音频参数标准规范。
广播级专业AES/EBU数字音频光端机，可以满足对广播级AES/EBU数字音频信号源的光传输的需求。
新系统音频利用从电台机房总控来的二台数字光端机的两路光缆传输广播信号，经铁塔机房供发射机调频信号互为备份。经过信号分配和自动倒换功能，通过系统调度，实现调频节目中的任意备播。新系统还完善了监测、监听和报警等功能。音频系统流程：系统中有多节点转换功能，在光端机输出与发射机输入端设置一排跳线盘，在发射机输入端配置一块接口板。主要是为了在紧急情况下能够确保音频传输系统播出，如：音频系统中自动倒换板或音分等设备出现故障时，具有两种方式的手动应急跳线功能。（1）一路直接从数字音频分配器输出连接到发射机输入。（2）另一路直接从光端机输出连接到发射机输入。
机房配置了调频发射机二台，每台最大发射功率为3KW，二付独立天线，经过我们合理组建，转换方便。
四．结束语
以上广播设备通过技术改造更新，并通过近1年的运行，完全满足我台对安全播出的要求。调频发射机24小时不间断满功率运行，尚未发生任何故障，系统设备稳定性高，安全播出有了保证；由于采用发射机智能远程监控系统，能实时监测控制发射机的工作状态，随时查看发射机的状况，并对发射机的工作状况进监控并能对出现的故障进行分析，减少运维工作量，收听音质明显提高，声音更加动听悦耳，扩大了电台覆盖范围。
参考文献：
1、《鄞州广播电视台无线覆盖设备更新竣工文件》；
2、《米波调频广播技术规范GB/T 4311-2000》
3、《广播电视安全播出管理规定》