河南省廣電局無線電臺(tái)管理中心 李軍輝

河南省無線發(fā)射傳輸管理中心 郁 樺

數(shù)字電視同頻轉(zhuǎn)發(fā)器在補(bǔ)點(diǎn)覆蓋中的應(yīng)用

河南省廣電局無線電臺(tái)管理中心 李軍輝

河南省無線發(fā)射傳輸管理中心 郁 樺

隨著數(shù)字電視傳播技術(shù)的不斷發(fā)展，人民群眾對(duì)于電視信號(hào)的需求也在不斷提高。與模擬電視不同的是，地面數(shù)字電視不僅要求在固定狀態(tài)下接收到清晰、穩(wěn)定的電視節(jié)目，而且要求在移動(dòng)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)正常接收。因此，這就對(duì)無線電視信號(hào)的覆蓋狀況提出了較高的要求。

近年來，隨著數(shù)字技術(shù)的出現(xiàn)及迅速發(fā)展，地面數(shù)字電視業(yè)務(wù)也在大中型城市中如火如荼地展開了。但由于城市建筑物眾多以及地理環(huán)境不理想，導(dǎo)致地面數(shù)字電視信號(hào)容易受到多徑干擾。無論是單點(diǎn)發(fā)射還是組建單頻網(wǎng)，都存在一些盲區(qū)和信號(hào)較弱的地區(qū)。因此，如何優(yōu)化區(qū)域覆蓋便成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)。

為了全面提高數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率，更好地為人民群眾的精神文化生活服務(wù)，有必要對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)合這些區(qū)域范圍小、施工地點(diǎn)精確的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到便于安裝和維護(hù)成本低廉等因素，可以采用小功率同頻轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)，以達(dá)到快速見效的目的。

一、同頻轉(zhuǎn)發(fā)器簡(jiǎn)介

1.同頻轉(zhuǎn)發(fā)器概述。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)時(shí)延短等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民區(qū)、旅游景區(qū)、道路定向覆蓋、隧道涵洞以及地鐵的信號(hào)覆蓋等領(lǐng)域。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的工作穩(wěn)定性與其輸入信號(hào)強(qiáng)度、輸出信號(hào)強(qiáng)度以及收發(fā)信號(hào)天線之間的隔離3個(gè)因素有直接關(guān)系。對(duì)于同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的工作范圍，需要設(shè)置在接收數(shù)字調(diào)制信號(hào)的動(dòng)態(tài)峰值范圍之內(nèi)，同時(shí)要求具有良好的線性和低值的相位噪聲，以保障額定頻率的精確性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而保證信號(hào)在傳輸過程中的低誤碼率和高信噪比。對(duì)于設(shè)備性能的衡量，主要考慮靈敏度、交調(diào)失真、增益、線性失真和輸出功率等因素。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖 1 同頻轉(zhuǎn)發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的特點(diǎn)。同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的電路設(shè)計(jì)采用低噪聲技術(shù)，同時(shí)利用線性功放與增益功率控制技術(shù)，使用矩形通帶特性完成鄰頻傳輸，因此具有較高的接收靈敏度和頻譜利用率?？捎行б种茙馀c帶內(nèi)波動(dòng)，具有較低的輸入損耗以及平坦的群延遲等特點(diǎn)，能夠最大限度地消除信號(hào)間的互相干擾。同頻轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備通常安裝于室外，工作環(huán)境、供電條件較為惡劣?？紤]到防盜、防撞擊、防雷電以及防輻射等因素，同頻轉(zhuǎn)發(fā)器一般采用低功耗器件和大規(guī)模集成電路，以減少其工作時(shí)產(chǎn)生的熱量，并且，在結(jié)構(gòu)、布線與屏蔽等方面也采取一定的有效措施來提高設(shè)備的使用年限。

二、同頻轉(zhuǎn)發(fā)器在補(bǔ)點(diǎn)覆蓋中的應(yīng)用

1.數(shù)字電視補(bǔ)點(diǎn)覆蓋設(shè)計(jì)。同頻轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)一般由接收用天線、同頻轉(zhuǎn)發(fā)器與發(fā)射用天線組成，主要包括以下2個(gè)方面。

（1）同頻轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)備的選擇。在實(shí)際測(cè)試中，接收天線選擇八木天線，其中心頻率為530MHz，前后比為25dB，增益為8dBi，接收信號(hào)強(qiáng)度為79.6dBuV。饋線選擇1/2in的超柔射頻電纜，其總長(zhǎng)度為60m，到達(dá)主機(jī)端的信號(hào)強(qiáng)度為73.6dBuV，損耗為6dB。轉(zhuǎn)發(fā)器的最大輸出功率為2W，最大增益為93dB，兩肩抑制比為-45dB，信號(hào)經(jīng)過主機(jī)濾波、放大后，輸出的信道功率強(qiáng)度為146.86dBuV。發(fā)射天線選擇中型的板狀天線，其前后比為23dB，增益為8dBi，帶寬為526～534MHz，耐受功率為200W。

（2）隔離度的計(jì)算。根據(jù)接收天線與發(fā)射天線安裝的位置、方位角以及天線指標(biāo)，確定隔離度。隔離度的計(jì)算是同頻轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隔離度的大小對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)器增益調(diào)整的上限起著決定性的作用。通常情況下，隔離度必須大于等于轉(zhuǎn)發(fā)器增益值加上15dB，否則，就可能導(dǎo)致自激現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)器不能正常工作。天線隔離度的計(jì)算公式為：

水平方向Ih=22+20lg（Dh/Lmd）+（接收前后比+發(fā)射前后比）-（接收增益+發(fā)射增益）+多徑損耗+遮擋損耗；

垂直方向Iv=22+40lg（Dv/Lmd）+多徑損耗+遮擋損耗。

式中，Dh為水平間距，Dv為垂直間距，Lmd為傳輸波長(zhǎng)。

在同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的選擇上，一般最大增益值為93dB，因此其收發(fā)天線間的格律度必須高于108dB。例如，收發(fā)天線增益為8dBi，接收前后比為25dB，發(fā)射前后比為23dB，建筑遮擋為15dB，多徑損耗為6dB，則計(jì)算出收發(fā)天線的水平間隔為20.9m，垂直方向間隔為13.95m。在實(shí)際安裝中，收發(fā)天線兩者間的水平距離應(yīng)大于21m，垂直距離應(yīng)大于14m。

2.實(shí)際應(yīng)用。

（1）設(shè)備安裝。依據(jù)理論計(jì)算與實(shí)地勘測(cè)的結(jié)果，確定同頻轉(zhuǎn)發(fā)器的實(shí)際安裝位置。設(shè)備安裝時(shí)，要充分考慮隔離度的設(shè)計(jì)要求，注意接收天線安裝位置的選擇，確保接收信號(hào)的“強(qiáng)、純、穩(wěn)”，接收的電平應(yīng)大于50dBuV。在實(shí)際安裝中，發(fā)射天線南偏西40°，俯角0.5～1.0°，覆蓋的最大角度為120°。收發(fā)天線間的直線距離40m，位置背對(duì)背，收發(fā)天線之間以頂層電梯間作為遮擋物，在實(shí)際測(cè)試中，未出現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)器自激。接收天線位于電梯間頂部，發(fā)射天線位于頂樓南偏西方向，垂直距離大于設(shè)計(jì)值14m。滿足水平和垂直隔離度的要求。

隔離度是由接收天線和發(fā)射天線的安裝位置、方位角及天線指標(biāo)決定的，是同頻轉(zhuǎn)發(fā)器在設(shè)置中最需要解決的問題。隔離度的大小決定了轉(zhuǎn)發(fā)器增益調(diào)整的上限。一般隔離度應(yīng)比轉(zhuǎn)發(fā)器的增益大15dB以上，否則就有可能產(chǎn)生自激，導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)器無法正常工作。在實(shí)際工程施工中，為了提高收發(fā)天線之間的隔離度，收發(fā)射天線可在不同高度和位置進(jìn)行安裝，并且盡量利用建筑物進(jìn)行遮擋。

（2）覆蓋測(cè)試。補(bǔ)點(diǎn)施工結(jié)束后，應(yīng)對(duì)原有區(qū)域進(jìn)行覆蓋情況復(fù)測(cè)，以確定補(bǔ)點(diǎn)效果。

按照發(fā)射機(jī)的播出參數(shù)，移動(dòng)車載接收機(jī)的接收門限在25dBuV（接收天線增益3dBi）左右。因此，規(guī)定信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)低于25dBuV的區(qū)域?yàn)樾盘?hào)盲區(qū)，在路測(cè)圖中用紅色表示；場(chǎng)強(qiáng)在25～ 28dBuV時(shí)為信號(hào)弱區(qū)，易受天氣和車速的影響而使接收機(jī)無法正常接收，造成接收畫面中出現(xiàn)馬賽克等情況，在路測(cè)圖中用黃色表示；場(chǎng)強(qiáng)在28～32dBuV時(shí)，信號(hào)良好，接收機(jī)可穩(wěn)定正常接收，在路測(cè)圖中用藍(lán)色表示。

在系統(tǒng)測(cè)試后，應(yīng)對(duì)原有信號(hào)臨界值區(qū)域進(jìn)行逐一復(fù)測(cè)。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)區(qū)域內(nèi)移動(dòng)電視的效果進(jìn)行觀察。在實(shí)際測(cè)試中，只有工人路極短一段路程有馬賽克顯現(xiàn)，其余區(qū)域內(nèi)移動(dòng)電視畫面完整清晰、聲音無間斷、持續(xù)穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在上述測(cè)試工程安裝中，將接收天線安裝于大樓西側(cè)墻壁上，發(fā)射天線安裝于大樓頂?shù)蔫F塔上，發(fā)射天線方向向東，指向補(bǔ)點(diǎn)覆蓋區(qū)域。

接收與發(fā)射之間的隔離度利用空間距離和建筑物墻體的阻擋實(shí)現(xiàn)，安裝時(shí)收發(fā)天線垂直高度差為18m，水平相距為25m，滿足了相互隔離度的要求，從而確保了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠。通過理論計(jì)算和實(shí)施，數(shù)字同頻轉(zhuǎn)發(fā)器能夠在安裝區(qū)域很好地對(duì)弱信號(hào)區(qū)進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)，提高了該區(qū)的接收信號(hào)電平，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目的。

繁華的商業(yè)區(qū)有較多的商家和公交線路，移動(dòng)電視接收質(zhì)量的提高能夠給運(yùn)營(yíng)商帶來了更多的廣告客戶，為其產(chǎn)生取得了更大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著地面數(shù)字電視國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，地面數(shù)字電視將會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。在構(gòu)建地面數(shù)字電視覆蓋時(shí)，往往會(huì)存在信號(hào)的盲區(qū)和弱區(qū)，通過采用數(shù)字電視同頻轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)，達(dá)到了安裝方便、建網(wǎng)迅速的目的，具有較高的性能價(jià)格比。