调频广播发射系统应用现状及其升级方案研究_倪鹏.pdf

2022年第46卷第10期59Network MultimediA网 络 多 媒 体文献引用格式：倪鹏.调频广播发射系统应用现状及其升级方案研究 J.电声技术，2022，46（10）：59-62.NI P.Research on application status and upgrade of FM broadcast transmission system J.Audio Engineering，2022，46（10）：59-62.中图分类号：TN934.2 文献标识码：A DOI：10.16311/j.audioe.2022.10.017调频广播发射系统应用现状及其升级方案研究倪 鹏（云南广播电视台，云南 昆明 650106）摘要：调频广播发射系统无故障连续工作，是广播发射电台的基本需求。这就要求广播台站一方面尽可能地为调频广播发射系统创造一个较好的工作环境，另一方面又要保证调频广播系统本身的各个部件具有较高的可靠性。对此，以云南省昆明市广播电视台调频广播发射系统为例，就其应用现状及存在的问题进行分析总结，并针对性地提出几点升级方案建议，以供参考。关键词：广播发射系统；调频信号；智能化Research on Application Status and Upgrade of FM Broadcast Transmission SystemNI Peng(Yunnan Radio and Television Station,Kunming 650106,China)Abstract:FM broadcast transmission system fault free continuous work is the basic needs of broadcast transmission stations,which requires the broadcast station on the one hand as far as possible for FM broadcast transmission system to create a better working environment,on the other hand to ensure the FM broadcast system itself each component has a high reliability.This paper mainly takes the FM broadcast transmission system of Kunming Radio and Television Station in Yunnan Province as an example,analyzes and summarizes its application status and existing problems,and puts forward several suggestions for upgrading programs for reference.Keywords:broadcast transmission system;FM signal;intelligence0 引 言调频广播是一种以调频广播方式传送信号的广播形式，在国内已有几十年的历史。调频广播以其高保真、音质好、抗干扰性、传输稳定等优点而被人们所接受1。本文结合调频广播应用现状，提出几点升级优化建议。1 昆明市广播电视台调频广播发射系统应用现状1.1 应用现状昆明市广播电视台调频广播发射台现有位于新闻中心 26 楼和太华山的 2 个发射台站，均能向台内的四套调频广播播出。其中，新闻中心主播95.4 MHz 和 105 MHz，太华山主播 100.8 MHz 和102.8 MHz，两台站相互备份。其中，新闻中心发射台采用 1+1 的方式，发送器和同轴开关由远端同轴反转系统控制。电源使用 20 kV 高压不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS）供电。该发射器有 1 kW Elenos（意大利制造）8 台（每种频率 2 台）。天线采用四层扇形结构，横向偏振，调频信号经过 4 工合成后上天线，覆盖昆明坝子。太华山发射台通过调频发送器 N+1 智能监视系统进行广播（也就是 N 个主机、1 个备用设备、4+1 运行方式），用户可以在任意一个终端上实现对发射机的实时监视、远程控制、故障处理和数据管理，全面保障安全播出。主备发射机采用美国HarrisZ5（5 kW，共5台），4 个四边双偶极天线，4 组调频信号通过 4 个多工器与一个天线组合，用于昆明坝子、玉溪、安宁等区域。电力供应保障为80 kVA UPS，24小时不停播放。2022年第46卷第10期60网 络 多 媒 体etwork MultimediaN值班人员可以利用远端同轴倒相系统，对信息中心发射台的发射器及同轴切换进行实时控制，并可在太华山发射台 N+1 智能系统内实现两个发射台之间的无缝切换。1.2 存在的问题太华山发射台的 5 个发射机中，其中一台为备机，该备机的启用时间为 2009 年 3 月份，其余4 台均是不同频率的主机。4 台主机中，两台（105 MHz、95.4 MHz）启用时间为 2011 年 3 月，两台（100.8 MHz、102.8 MHz）启用时间为2003年7月。上述发射机的投入使用时间均超过了 10 年，严重超期服役。由于功率放大器和激励单元的老化，导致发射台的声音质量和性能有所下降，存在严重的安全隐患。与此同时，哈里斯 Z 系列的发送机已经停止生产，将会出现零件不足等问题。对此，建议更换为100.8 MHz 和 102.8 MHz 主发射机。2 昆明市广播电视台调频广播发射系统选择2.1 系统技术选型经过前期的技术调查和对类似电台的走访和咨询，调频发送器 N+1 智能监控系统是目前应用最广泛和最先进的一种，其运行费用较低，智能水平较高。鉴于哈里斯 Z 系列目前已停产，新的发送机可以选用品质和性能相当的发送机（主要考虑 CD音质、效率、低功耗、低噪音等）。2.2 系统软硬件组成软件主要由数据采集子系统程序、数据服务器管理子系统、终端监控程序子系统以及终端远程访问程序组成。2.2.1 系统硬件组成系统硬件主要包括以下设备：（1）数据资料采集器（工业控制计算机），负责收集、整理发送端的资料；（2）负责对数据库中的数据进行处理、存储和写入的数据服务器；（3）监控终端，利用数据库中的数据，实现对发送设备的远程监控和对数据的查询，还可以通过终端遥控发送器；（4）模拟接口，用于把诸如发射机、天线等的输入、输出数据转换成计算机识别的数据；（5）N+1 发射器的频率变换设备，负责将N+1 发射器的操作频率手动地变换成所需的工作频率；（6）对 N+1 发射机控制器进行反转，用于将发射机的自动/人工反转到 N+1 发射机操作；（7）同轴适配器，负责向天线交换控制器发送天线的切换状态和数据，接收指令控制天线的切换，并为其提供不同的保护，该系统采用 4+1 的方式，共 4 个同轴转接器，与 4 个转发器相对应；（8）其他附属装置，包括网卡、中继站、网线以及其他附属装置等。2.2.2 系统功能介绍（1）实时监控。对发射系统的全部工作状态进行实时监控，并将各主要参数全部显示出来；且能在接口上自动开启声响警报，并用警示颜色指示故障发送器及故障发生位置，便于当班人员迅速做出判断，并及时进行故障诊断与排除。（2）智能控制。系统能够在远程控制的条件下，实现对发送设备的自动控制。若为定时开关，则在出现故障后自动紧急处理并且能自动倒换备机播放。（3）数据管理。系统可以将定时数据和事件数据保存到数据库，同时长时间保存到服务器上，可对数据进行开放的调阅、管理。（4）全中文系统界面。系统使用全中文的界面菜单，并伴随鼠标的指示，显示直观，易于操作。（5）系统硬件可脱离软件系统实现对天线开关的控制。该系统的硬件能够在不依赖于软件系统的情况下实现对天线开关的控制，并且能够提供多种保护。3 昆明市广播电视台调频广播发射系统升级解决方案3.1 系统软硬件升级方案由于原有 HarrisZ 系列变送器已经停产，需要选择其他类型的新变频器，因此，对原有的调频4+1 监视系统进行了改造。鉴于新型传送器（通信接口、通信协议）的特性，且为了更好地适应原 4+1调频监测系统功能要求，需进行如下改造。3.1.1 硬件方面因为这种新型的传输器大多采用网口通信方式，因此，需要将网络线路从新的传输器中重新接2022年第46卷第10期61Network MultimediA网 络 多 媒 体上。此外，AC 接触器控制启闭方式也因新型变送器而被取消，无法从 AC 接触器的副接点上得到开关的状态，从而应改造其对应同轴转接器。为此，建议可以从新发送器 DB-25 远程接口（GPI/O）上抽取开/关状态 2。3.1.2 软件方面软件方面，对整个系统的通信模块进行改进，并添加网络接口和通信协议。具体而言：一是要在用户主页上添加一个新的发送器的参数显示窗口；二是要在保留原有功能的基础上，更新数据采集端的自动转换程序代码，并增加对新的传送器的控制；三是要更新数据服务器的监测资料库，增加新的传送器历史记录的存储和查询功能。3.2 智能化调频广播发射系统升级方案结合昆明市广播电视台调频广播发射系统应用现状可知，采用调频发射机 N+1 智能化监控系统的发射台，有着较高的播出稳定性与安全性。对此，建议在对昆明市广播电视台调频广播发射系统进行升级优化的过程中，进一步升级优化 N+1 调频发射机控制系统。N+1 调频发射机系统是针对单一的调频广播发射机存在较大的停播风险而设计的一种解决方案3。N+1 调频发射机系统的使用，将大大减小调频发射机系统出现故障中断的可能性，保证广播安全、顺利、稳定播出。传统的 N+1 系统建设方式，必须要获得各个发射机的通信控制接口。各个发送站采用的是不同的生产厂商的设备，不同的发射机的通信控制协议存在着很大的差别，这就造成了 N+1 控制器的信号调整工作量很大，并且很容易出现错误 4。鉴于此，本文所提出的 N+1 控制系统采用了一种新的设计思想，其较传统 N+1 系统建设方案有更好的普遍性和适应性，主要技术思路如图 1 所示。系统的监控与切换流程如下所述。当 N+1 系统检测到某组节目发射机发生故障时，会自动发出启动备用发射机的指令。首先将故障发射机的电源切断，确认其关机后，发送发射机同轴开关切换指令，将发射机的射频输出转换到负载端口，连接到虚拟负载，并发送命令，激活备用发射器的同轴开关，并将其射频输出转换到相应的信道上；其次，N+1 智能控制系统发出指令，把备用发射机的激励频率转换为与故障发射机激励器相同的频率，把备用发射机的激励装置的 AR/AL 输入信号转换为相应于故障发射机激励的 AR/AL 信号，以确保广播节目信号与故障发射机播放的节目一样，使后备发射机启动 5。此时，备用发射机将代替失效的发射机。在技术人员对故障发射机进行修理后，经试运行，确定故障已消除，N+1 智能控制系统恢复到最初的工作状态，备用发射机处于关机待命状态，当其他发射机再次出现故障时，立即替换。此种技术思路具有以下优势：（1）集中于发射系统的主报警，忽视次要报警，从而使故障的出现更为精确；（2）通用性好，无需采集各个发射机的监测参数，就能适应所有厂商的发送系统；（3）适用范围广，对于一组多工位的部分频率调制装置以及一组独立的天馈装置，可以将其组合配置为 N+1 系统。3.3 无线信号升级方案利用数字微波站的信号处理技术，对上行信号进行有效的处理，既可以对数据的传输进行全面的监测，又可以对下行信道进行有效的操作。在数输出控制信号输出控制信号智能同轴开关智能同轴开关馈线馈线信号采集主机工作备机静默主机故障备机工作信号采集激励器激励器发射器假负载假负载耦 合检 波耦 合检 波发射器激励器激励器发射器发射器管理控制系统管理控制系统图 1 N+1 系统建设思路2022年第46卷第10期62网 络 多 媒 体etwork MultimediaN字微波的传输控制下，可以对调频广播信号进行滤波，并进行频率的自由转换。这样不但可以方便地对信号进行放大、解调，而且可以利用一些密码技术，对信号进行调制、解调。3.4 发射设备布局升级方案结合以往经验，在系统的布局设计中，建议增加一个 RF 切换器装置，当调频发送端出现故障或发送功率小于采样功率时，该装置可自动切换到备用电源，使广播节目能够正常播放。当广播节目正常播放时，值班人员有足够的时间将虚假负荷连接到 RF 开关上，检查和修理故障的发射机，而不会对节目的安全播放造成任何影响。此外，在本地调频广播信号源中，建议采用主备用译码器的方案，并在输入端采用 ASI 和RFRFRF（DVBC）两种方式来实现双备份。在设定解码器主信号源时，要特别注意主备用信号源的设定。与此同时，针对本地调频广播节目的需要，建议可以采用 GPS 时钟基准源（10 MHz、1PPS），通过 TS 流译码器对接收到的 TS 数据进行译码。利用 TS 数据流中的时标与时钟参考信号的时标进行比较，并在此基础上实现 DSP/DAES/EBU 的数据采集，以此保证音频传输信道的时延相同，从而在一定程度上满足同步广播的要求。4 结 语随着互联网技术和集成电子技术的发展，调频广播发射系统的自动化、智能化程度越来越高。就目前我国调频广播发射系统的应用情况来看，还普遍存在有较大停播风险、偏远地区信号覆盖质量相对较差等问题，建议在今后的工作中积极推动调频广播发射系统的智能化建设，积极引入 N+1 调频发射机控制系统、多工器、天馈线系统等；同时，增加无线信号的覆盖面以及覆盖强度，着力优化发射设备布局。参考文献：1 杨熙，张艳强，张旭荣.本地调频广播发射系统的设计改造及应用 J.电视技术，2022，46（5）：132-135.2 贺培洲.浅析中波广播干扰调频广播信号问题的处理 J.西部广播电视，2022，43（3）：228-230.3 冯怡瑞.调频广播与中短波广播监测技术的应用探讨 J.西部广播电视，2022，43（12）：230-233.4 袁明珠.调频广播覆盖区接收性能分析及对策探讨 J.广播与电视技术，2022，49（8）：116-119.5 秦艳艳.调频广播覆盖的影响因素及优化技术探究 J.中国新通信，2022，24（16）：98-100.编辑：郭芳园节点，一旦故障，无备用设备。对此，日常应急解决方法是通过跳线完成信号的调度。4.2 音频系统音频系统以数字调音台为核心设备。通过日常使用发现，调音台整体配置达到了需求，但也存在问题。具体为调音台无备用设备，且为单电源接口。考虑到安全性，后期又采购了一台双电源数字调音台作为备用。5 结 语在媒体融合的大背景下，县级融媒体中心可以将高清演播室建设作为关键点。通过分析高淳区融媒体中心高清演播室建设，相关人员应认识到系统设计的重要性。因此，在对演播室进行系统设计时，要重视视频系统、音频系统的设计，充分论证。县级融媒体中心资源有限，技术力量相对弱，在媒体融合的过程中，要充分利用有限资源，助力电视制作水平迈上新台阶。参考文献：1 薛文峰.融媒体演播室的技术发展趋势分析 J.中国传媒科技，2020（11）：90-92.2 李耀文.中小型电视台高清演播室视频系统设计与实践 J.数字通信世界，2022（3）：72-74.3 夏青.高清演播室视频系统设计思路与搭建探讨 J.中国传媒科技，2018（7）：47-48.4 方莉萍.融媒体高清新闻演播室系统设计与实现 J.广播与电视技术，2021（5）：56-60.5 黄平.气象演播室从标清过渡到高清所面临的问题 J.中国传媒科技，2012（2）：39-40.6 赵鹏.电视台综艺演播室音频系统的设计与应用研究 J.中国传媒科技，2017（8）：113-114.编辑：郭芳园（上接第 58 页）