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调频电视中波发射台与微波站气象雷达站多台站相邻建设的可行性分析与工程实践

2017-12-26 8页 doc 22KB 60阅读

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调频电视中波发射台与微波站气象雷达站多台站相邻建设的可行性分析与工程实践调频电视中波发射台与微波站气象雷达站多台站相邻建设的可行性分析与工程实践 调频电视中波发射台与微波站气象雷达站 多台站相邻建设的可行性分析与工程实践 无线覆盖镬;? WirelessCoverage 调频电视中波发射台与微波站气象雷达站 多台站相邻建设的可行性分析与 工程实践 ◎陈克军承德市广播电影电视局副局长教授级高工 ◎孟宪国承德市广播电影电视局高工 摘要:本文对调频,电视,中发射台与微波站,气象雷 达站相邻建设面临的电磁干扰问题进行了详实分析,并 通过工程实践验证了多台站相邻建设的可行性,为此类 工程建设...
调频电视中波发射台与微波站气象雷达站多台站相邻建设的可行性分析与工程实践
调频电视中波发射台与微波站气象雷达站多台站相邻建设的可行性与工程实践 调频电视中波发射台与微波站气象雷达站 多台站相邻建设的可行性分析与工程实践 无线覆盖镬;? WirelessCoverage 调频电视中波发射台与微波站气象雷达站 多台站相邻建设的可行性分析与 工程实践 ◎陈克军承德市广播电影电视局副局长教授级高工 ◎孟宪国承德市广播电影电视局高工 摘要:本文对调频,电视,中发射台与微波站,气象雷 达站相邻建设面临的电磁干扰问题进行了详实分析,并 通过工程实践验证了多台站相邻建设的可行性,为此类 工程建设提供了理论依据,积累了施工. 关键词:中波台气象雷达站多台站相邻建设电磁 干扰 1基本情况 承德市广播电视发射台是承德市大型综合骨干台站.主 要担负着中央,省,市广播电视节目的传输转播发射任务. 共转播发射六套调频广播.五套模拟电视.一套地面数字电视. 一 套移动多媒体广播电视(CMMB)的无线发射及中央,省, 市广播电视节目的微波传输任务.广播电视发射台原址处于 居民区和建筑物包围之中,电磁环境较差.加之建台年代久远. 基础设施陈旧信号覆盖质量不能很好的满足广大群众的收 听收视需求.为解决这些问题,我局实施了发射台迁建工程. 新址位于市区佟山公园沙子梁.海拔440m,是市区范围内较 高点.前后左右均为市区人13密度较集中区域,电波可实现 对服务区的最佳覆盖.是建设调频电视发射台站及微波传输 站的理想地点.但同时也存在一些不利因素:一是新址东南 方1OOm处有一座气象雷达系统.塔高60m,海拔435m,频 率5300M,5500MHz.平均功率270kW.二是新址的西北方 200m是我市1084中波转播台所在地.该台承担着承德电台 节目的中波发射任务.海拔410m,与发射台新址海拔落差 30m, 两座75m中波自立塔座落在两台之间的山谷腹地,与 调频电视发射塔最近处仅80m.要在这种发射功率大,使用 频率多,信号调频,调幅多样调制三个台站相距不足百米 的复杂电磁环境中能否实现各自台站的正常工作.是建设发 射台需要高度重视缜密论证的问题.发射台气象雷达,中 波台布局见图1. 2技术可行性分析 2.1可能构成的干扰源 1.因电视图像为负极性调幅方式.中波调幅广播会对电 视图像造成干扰. 2.广电微波与气象雷达可产生互相干扰,尤其是气象雷 达功率较大.大功率调频电视发射机发射的高频谐波可对气 象雷达回波造成干扰. 3受发射塔位置的影响,调频电视各频率频道天线之间 相邻较近.各自谐波交调形成互扰. 4.中波,调频,电视采用公用接地地形式可能造成互扰. 114广播与电视技术2010年第12期 5电力电源系统对广电音视频信号可造成干扰. 2.2气象雷达干扰理论分析 气象雷达站海拔435m.塔楼及天线高60m.频率范围 5300M,5500MHz. 抛物面天线口径44m水平扫描0, 360度.垂直扫描一2至9O度.波束宽度小于1度.平均功 率270kW.最大功率318kW.承德市广播电视发射台使用的 调频广播频率主要有:1014MHz,107.6MHz,1O06MHz 891MHz, 976MHz,1032MHz模拟电视频率为DS-2, DS-4, DS-8, DS-I4,DS一20:地面数字电视频率为DS一 40:CMMB频率为DS-31.调频广播最大发射功率1O00W,模 拟电视,地面数字电视CMMB发射机最大发射功率1000W. 定向微波传输系统中心频率8G功率为32dBm. 从频率使用上分析广播电视发射台频率使用的频率 范围为广播电视专用频段.最低频率891MHz最高频率 734MHz,与气象雷达使用频率间隔较大.可避免同频干扰. 广播电视发射功率最大1kW,与雷达功率比较,功率较低. 且天线原理不同,产生互扰的可能性较小. 发射台微波系统是雷达系统可干扰的重点.需要对可 能出现的干扰情况进行周密考虑.在天线安装方位上进行合 理设计,尽量避免雷达波束对微波天线的直接扫描.发射台 微波系统是河北省数字微波北线端站,前方站是站位于海拔 211Om的雾灵山上的兴隆县五站.五站天线参数为:抛物面 天线口径2.4m,挂高30m,俯仰角1.98度.方位角47.58 度.根据微波传输理论计算出发射台微波系统参数为:方位 角22785度.俯仰角162度.抛物面天线口径32m.两站 间距5573km.天线挂高55m.气象雷达位于发射台东南方向. 微波天线主方向为西南方向.夹角可设计在90度以上.雷达 水平扫描方向刚好在微波接收天线侧背面发射塔和微波天 线后背对雷达扫描信号起到了一定的遮挡作用. 雷达扫描波束分析.根据天线波束形成理论.雷达抛物 面天线反射面辐射出的电磁波按照距离的不同.将天线周围 分为感应场区,辐射近场区和辐射远场区.天线最初辐射为 平行波束.传播一段距离后经相位干涉逐渐形成锥形波束. 天线平行波束属于近场区.能量主要集中在宽度为D的管道 内.形成的距离可用公式d=D/2来估算,D为天线口径; 为波长. 已知D=4.4m, 入=c/fC=3X10Bm/sf=5300M,5500MHz =3×10./5. 3X10.,55X10.=0.054,0.057m d=D/2=4.42/2×(0054,0.057)=169.82,179.25m 誊篓无线覆盖 WirelessCoverage l上90.d:lo0In]———. 根据公式求气象雷达波束高度 h=H+hl+dltai1B 式中h为渡束高度 .lIH为气象雷达海拔高度h为气象塔楼和天线中心高度lB为气象雷达垂童最低 扫描角dl为气象雷达和微波塔间距 l霍H=435nalhl=60mID=—2.ldl=0代入式中h=435+60+100tan_2.=495--0349Xl0049lm. 由此确定.气象雷达和广播电视发射台间距100m为雷 达天线平行波束扫描区域.能量主要集中在44m宽度的管 道内. 气象雷达垂直扫描角度为一2至90度,一2度时100m范 围内的波束扫描高度h=H+h+dtanD=491m(计算过程见图 2). 发射台微波塔位置海拔为430m.加上55m天线.微波 天线总高度为485m与气象雷达天线波束扫描高度落差近 6m(491—485m). 经过以上推导可得出结论:微波天线挂高可基本避开气 象雷达最低点扫描波束. 另外.0到一2度的扫描区间是气象雷达最初设计的理论 数值.目前承德市气象雷达的建设高度已经完全满足工作需 要.平时扫描范围在0至2O度之间,0度以下基本不使用. 卫星接收频段分别为Ku和C波段C波段与雷达频率较 近,需要采取防干扰措施.发射台主要接收鑫诺3号,中星 6B和中星9号卫星信号作为信号源使用,三颗卫星的接收方 向为正南方向偏东或偏西15度之间,在安装接收天线时.通 过采用建筑物遮挡的方式尽量避开雷达的扫面波束.避免干 扰现象. 气象雷达站位于市区较高点.扫描波束不会因为高山, 高楼等物体遮挡而产生反射现象因此不会出现反射波干扰 现象. 2.3工程实例参考 广播电视发射台原址与我市气象局相邻建设.气象局四 层楼顶曾建设气象雷达系统发射功率70kW.全向水平扫描 垂直0至60度扫描,使用多年双方均未出现干扰情况. 根据气象局提供信息.赤峰市红山区气象雷达站与广播 电视发射台同址建设情况与我市的情况基本相似.在建设时 2010年第12期广播与电视技术115 无线覆盖豢港 WirelessCoverage 进行了大量的考察论证,积累了丰富的经验.为掌握详实的 资料.承德市广播电视局与市气象局,无线管理局联合到 赤峰进行了实地调研.赤峰市气象站与赤峰市801转播台 坐落在赤峰市红山区红山公园内,气象站海拔840m中心 频率5420MHz.功率75kW,赤峰市801转播台海拔740m 两台相距150m.转播台主要转播四套调频广播三套电 视同时还有一套微波传输系统.广播分别伎用1024MHz 1057MHz, 96MHz,885MHz四个调频频率,功率全部为 1kW.三套电视分别使用DS3,DS,0,DS一13三个频 道.最大发射功率5kW.微波系统中心频率为4@Hz功率 30dBm.调研过程中,赤峰市气象局,无线电管理局和801 转播台负责人介绍了台站建设中电磁环境的论证,测试以及 防干扰情况,肯定了气象站与广播电视发射台相邻建设的可 行性,气象站和转播台负责人同时示:从台站使用至今未 发生过互相干扰情况. 3工程建设实践 3.1微波传输系统建设 依据前面提到的气象雷达电磁环境干扰理论分析和微波 前后站的信号传输条件,在发射台机房背面气象雷达东南 方向架设正四边形角钢结构微波塔主体材料选用L40X4 L180×16镀锌角钢.塔高65m(磁偏角69度方位角 22785度).在发射塔上安装主,副天线主天线挂高55m. 副天线45m天线口径32m俯仰角162度.工程结束 后,经过测量,微波塔天线角度与气象雷达所在位置夹角大 于120度,基本上在气象雷达水平扫描范围之外,四边形微 波塔对扫描波束起到了很好的遮挡作用,同时天线高度完全 在气象雷达垂直扫描范围之外,有效的避免了电磁环境干扰. 3.2卫星信号接收系统建设 考虑到卫星接收系统可能受到的干扰在卫星接收设施 选址上进行了精心设计.中星9号卫星的接收天线口径较小 机房檐体作为有效遮挡,直接;l每天 抗干扰能力较差.可利用 线安装在机房外墙上.鑫诺3号中星6B卫星接收频段分别 为C段和Ku波段天线口径选择24m以上,安装在机房房顶 机房房顶的高度为与雷达天线高度落差近40m已经完全在 气象雷达垂直水平扫描范围之外.可直接避开干扰. 3.3调频电视中波相互干扰防范措施 因发射台与中波台距离较近,为防止中波信号对视频的 干扰,在工程建设中专门采取了一些防干扰措施,确保不 出现干扰情况. 接地系统建设要高高质量,各项指标严格符合要求. 接地电阻要确保在04Q以下. 机房内屏蔽接地,机壳接地,电源中性线接地,工作电 路接地,保安接地,过压保护接地等全部统一就近与机房共 用地网可靠连接.机房铝制门窗,暖气管,水管,走线架等 各种导体就近与母线接地连接. 信号传输电缆全部采用屏蔽层编织数在96以上的国标双 屏蔽.信号调制以光调制,数字调制为主远距离传输以光 缆为主.重要信号传输电缆采用地埋方式个别电缆线路穿 入镀锌钢管中传输信号对于要求较高的少数设备,音视频 输入输出端口可安装铝质屏蔽外罩. 机房建筑采用钢筋混凝土结构,其内部钢筋结构为多面 体笼形,将其与接地系统良好联结,形成性能优良的屏蔽网. 天线类型的选择和安装.因90m发射塔高度已经确定. 调频,电视发射天线的选择和安装位置是必须认真考虑的问 题,既要最优化的扩大覆盖范围.又要最小化的减小相互间 干扰,还要兼顾铁塔的抗风和承载力.经过分析测算.电视 2频道原使用的蝙蝠翼天线不做变动.4频道蝙蝠翼天线改为 垂直极化天线,8频道十字天线改为缝隙天线.其余调频广 播天线全部使用垂直极化天线.根据天线理论,每个天线上 下间距至少应大于半个波长,但因发射塔位置有限在选择 天线安装位置时,进可能将高低频率差较大的天线安装在相 邻位置,通过相对扩大间距减小互扰.另外将1076M天线 水平安装在2频道蝙蝠翼天线振子之间. 4结束语 发射台自2006年11月在现址建成后我们多次进行电 磁环境测试,对广电的发射系统,传输系统进行技术指标测试, 其各项技术指标均满足技术要求,并与气象雷达站沟通联络 和技术联测均未发现高频交调干扰,低频电力干扰,视频 滚道干扰,音频哚声干扰等电磁干扰现象.当然客观的说, 气象雷达,调频,电视,中波发射台以及微波站相邻建设从 理论上讲会存在电磁环境干扰问题,但如果进行认真,严谨, 慎重的研究,分析,测算,在充分论证的基础上.采取有效 的防护措施和工程建设可以最大限度的减小相互干扰,形成 相对良好的电磁环境,视具体情况气象雷达台站与广电台站 相邻建设是可行的.随着国家新一代气象雷达系统的建设和 应用气象雷达与广电台相邻建设的情况将越来越多,我们 的工程实践为广播电视发射台工程建设提供了一个参考的范 例.圆 116广播与电视技术2010年第12期
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