中波同步广播单频组网的进展与应用

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安徽省广播电视局 应毓海 吕希才 洪雷
一、概述

　　在广播电台的覆盖中，各台都想尽量扩大覆盖范围，为此，提出了中波同步广播的技术方案，但是由于频率制同步广播组网需要多个频率，不仅占用了频道资源，也不利于中波段的频率净化。而采用基于自适用相位制中波同步广播概念的单一频率同步组网技术后，一方面可以节约紧张的频率资源和能源，同时还减少了干扰、改善了覆盖的质量，并且便于听众在不同地区收听同一节目。本文向读者简要介绍了中波同步广播的进展和单频组网技术继安徽省的应用后的国内其他几个应用实例，表明了此项技术有较好的实用价值。

　　安徽省广播电视科研所在省广电局的规划部署下，从80年代初就开始进行同步广播技术研究，相继研制了数字式、智能化等一系列中波同步广播激励器，其后又基于自适应相位制中波同步广播的概念和智能化激励器，开展了中波广播单一频率同步组网（以下简称单频组网）的课题研究，获得成功并投入了现场实用，于1994年5月通过了广电部专家会议鉴定，同时荣获该年度的全国十大电子科技成果奖和1998年度国家科技进步三等奖。

　　1996年该项目研究成果还被国家广电部、邮电部共同推荐作为我国政府向国际电联(ITU)提交的建议书，并获得ITU-RWP10A/10D和TG10/5的工作会议通过，使最后形成的ITU-R560-3建议书中增加了“在中国从事的研究”一节。为中国在该领域争得了应有的地位。 在其后的几年间，特别是近一、二年来单频组网技术在全国逐步推广，有效地扩大了中波广播的覆盖，提高了覆盖质量。

二、中波同步广播技术发展概况

　　中波同步广播从60年代开始在我国实施，用的是频率制同步广播技术，它是用稳定度相对较高的振荡源作为激励器进行工作。在日常的工作中，要定期将振荡源与标准信号（频率）进行比对，并校准振荡源的精度。初期采用的都是人工或电控步进电机校准方式，这种方式的同步质量主要依赖于振荡源的精度和稳定度（一般仅为10-5量级）。80年代开始应用数字和自动化技术，使用数字电路自动校准，精度有所提高（量级约为10-7左右）。随着现代计算机技术和智能化技术的飞快发展，以计算机技术为核心，开发出了新一代智能化中波同步广播激励系统（系统精度可达10-10量级以上）。文献资料表明两同频台间的频率差（△f）小于0.1Hz是同步广播的必要条件，△f小于0.015Hz时，干涉区场强极慢衰落，听觉不明显，人耳对此时的同步衰落的主观听觉良好⑴。

　　单频组网使用的都是底三代智能化同步广播技术。实践证明频率制同步广播网的同步台有频差存在，同频保护率最好只能做到3—4dB，一般在6dB左右、服务区不能搭界，因此一套节目需用3到4频率点覆盖。而采用自适应相位制单频组网技术，同频台之间的频差趋近于零，只有固定相位差，故同频保护率可以趋近于0dB，服务区可以搭界，一套节目只需一个频率覆盖，从而真正实现了无缝隙中波同步广播覆盖。

三、单频组网广播技术简介

　　在传统的锁相环同步技术中，既要求保证锁定精度高、捕捉速度快、S/N值高。又要求电路对参考标频信号的瞬时相位扰动具有很强的抑制能力，这使得锁相环路设计时对环路的“自然频率”、“锁定速度”及“稳定相位误差”等一系列参量无法取得协调统一，只能折中考虑，因而实践中只能顾此失彼，大大减低了实用水平。 而基于自适应相位制中波同步广播概念和激励系列的单频组网技术是在精确同步中，针对上述环路工作过程和一些环路参量的实现过程提出的一种精密频率校正、保持和跟踪、锁定的方法，它以计算机实时测控技术为核心，通过一个受计算机离散调整的闭环反馈控制过程，实现自适应相位制同步。

　　在单频组网设备中，高稳压控晶体振荡器的频率Fr与标频SF(1MHz)之间频率误差以相位差函数的形式出现，由计算机通过A/D进行检测数据采集，并进行分析，最后产生决策控制电压Vc输出，对VCXO的误差进行修正。

　　单频组网设备接入标频后就不断的进行修正，这一系列的动态校频过程使得VCXO的频率精度逐步逼近标频信号的精度。入网台的发射机采用这种方式校频后，起精度趋近高精度标频的精度量级，因而能够实现单频组网广播。

四、单频组网广播技术应用

　　单频组网广播技术最先应用于安徽省人民广播电台第一套节目的覆盖，即用936KHz一个频率，先覆盖合肥与宿州两地，后扩大到省级骨干台，覆盖了芜湖、滁州、宣城等地，在等场强区内同频保护率趋于0dB。这样节省了两个省台同步网频率，其中864kHz指派供省电台的经济节目使用，另一个留做备用。我省单频网自1993年投入 使用至今工作稳定可靠，在多次的等场强区现场测试中，记录仪绘出的场强变化曲线数小时内均为一条平直线⑶。同步效果理想，收到了良好的经济效益和社会效益。

　　经过数年的努力，单频组网技术在全国推广也取得了很好的效果。例如1999年春节，由于上海人民广播电台提桥发射台设备改造，其间因为大功率发射机需停播更换，考虑到时值春节更要确保市区的完整、优质的覆盖，因此选择了采用单频组网技术。具体方案是：在市区内的三个呈三角形分布的发射台中，各用一部频率为990KHz、功率为10KW的发射机，构成单频同步广播网覆盖整个上海市区，收到了很好的效果，即使是大功率台难以覆盖的高架桥下或高大楼群遮挡的阴影区也都能收听好（1998年5月曾做过与70KW单机工作覆盖的对比，三台10KW覆盖效果好于单机覆盖）。

　　另外广州市、杭州市、郑州市等地，也在采用单频组网广播技术后，消除了干扰区，解决了部分区域原先收听不好广播节目的困难，取得了较好效果。

　　下面重点介绍2000年7月在广东省的应用情况。由于频率资源紧张，广东省台的广东花都发射台和珠海转播台都是使用同一频率，756KHz播出珠江台节目和1062KHz播出中央一套节目。花都台位于广州市以北30Km的花都市郊区，756KHz、1062KHz两个频率的发射机都是PCM型50kW；珠海台位于珠海市北部，756KHz与1062KHz的发射机功率也都是50kW，但机型是762厂产的板调式发射机。两台直线距离约130km，改造前已采用频率制同步广播技术。两台间6dB的干扰区大致范围有番禺、东莞、增城等地甚至延伸到了广州市南部近郊，在干扰区内，接收到的信号有汽笛声、失真、衰落等明显同频干扰现象，这严重影响了这两套节目的优质覆盖，甚至台里的经济效益。广东省局技术管理中心会同花都台和珠海台的技术人员根据听众反映，在干扰区实地进行了认真地收测，感到干扰确实严重。为了简便可靠地改变这些地方的收听效果，决定试用单频组网技术进行改善。

　　为了验证单频组网的实施效果，省局技术管理中心组织花都台和珠海台的技术人员，在单频组网设备安装前，对两台间6dB干扰区内的覆盖情况进行了收测评价。

测试仪器：M-262E场强仪；BOLONG HS-490收音机；Tecsun DL737收音机

　　由这些实测数据可以看出：保护率小于6dB时中波同频干扰严重，无法收听。需要进行改造，故引入单频组网设备，于2000年7月13日开始安装，7月17日调试完毕，这时两台均处于单频组网广播状态。7月18日，仍由省局技术管理中心组织花都、珠海两台有关人员共同对覆盖效果进行测试、评价，现场测试记录如表3、表4所列：测试1062KHz中一节目信号，结果与756KHz基本一致。

测试仪器：M-262E场强仪；BOLONG HS-490收音机；Tecsun DL737收音机

　　另外，若播出中将某一部发射机的标频临时撤除，模拟同步网处于精密频率制或准相位制状态时，在等场强干扰区内收听的效果没有变化，这反映了系统的自适应无痕迹过渡，但此时若使用仪器测试，可见场强有变化，缓慢变化约为±3dB，与文献的结论相符。从以上测试结果可以看出：广东省电台的两个发射台采用单频组网广播技术以后，同频保护率趋近于0dB，在等场强区内也能较好收听。受到广东省厅技管中心的高度评价。他们拟将佛山等地的其他转播同样节目的台也纳入此网中，分别组成全省的中一和珠江两套节目的单频覆盖网。

五、单频组网广播设备的连接和安装

　　为了简单方便系统安装连接发射机，单频组网设备从设计时就进行考虑：使用标准机箱，可以方便的安装在发射机机架上；只要一根两头带有Q９接头的电缆与发射机外接震荡器口相接，接卫星接收机就完成了系统的激励，对多频点的发射台，一个频率合成单元(FSU）可以提供4个频率点输出，每个频率点输出有互为备份两路，是非常经济、有效的；积木式的结构能方便地为用户提供多样类型的系统和今后的扩展。

　　由于设备是免维护设计，安装使用都极其方便，只需接入一个中央电视台第1或2、7套节目信号，由设备本身从中提取16行中的1MHz标频信号，实时自动校频，无需人工操作和调整。另外1MHz标频插入信号不存在像色同步信号在切换时会影响频率相位精度的因素，其频率稳定度、相位连续性最优。在1Vp-p视频信号中，1MHz标频幅度可达700mv，而色同步信号只有150mv，行同步信号为300mv，从信噪比的角度看，1MHz标频也具有明显优势，实践证明在弱场强接收彩色无法再现时，同步激励器仍可工作。

　　我所还大量地为广电总局无线局、海峡之声电台及全国各省、市电台转播台提供了精密的同步基准载频源，使的发射台频率精度得到了保证，在日常的监测中频差为零。由于中波同步激励系统有智能化、自动校频、告警指示和主备切换等功能，大大减轻了值机维护人员的劳动强度。十多年来在全国各地应用，经受了灰尘、潮湿、高寒、高温、强干扰等各种恶劣环境的考验，可以与各种不同型号的发射机（国产、进口）相匹配。还通过了吉林省厅科技处、广电总局五三五台和南京十四所等单位的随机实测指标。

　　近年来，为了适应各种台站的工作需要，我们又开发出适用于实验台工作使用的多频点、捷变频、单机箱、带数码频率显示的各类中波激励系统，形成了系列产品，力求为安全优质播出、扩大有效覆盖、节约能源提供更好、很好的手段。

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