调频同步网系统理论与实践 第 1 页 共 12 页 调频同步广播最新技术及应用 索召和

摘要：本文介绍了调频同步网广播的最新技术进展，同时对新的“动态自动同步”系统与传统的同步方式进行了比较。最后介绍了调频同步网的全套解决方案及成功案例。

关键字：数字激励器，调频发射机，调频同步广播，动态同步

1 概述 在知识与信息爆炸的今天，广播由于其独特的便利性越来越受到重视，收听广播的人群在迅速增加。但目前中国四级办电台、不同频率发射的广播方式，使同一广播节目在不同地区采用不同的频率发送，跨区行车时往往不能收听同一套完整的节目。

由于相邻地区信号的干扰，使信号交迭区的收听质量大为下降，甚至无法收听。据专家介绍，这种同时办台方式极大地浪费现有频率资源，中国发达地区调频节目最多可以达10多套，欠发达地区只有几套，而欧美发达国家则多达40多套。

鉴于此，中国电子学会广播电视分会覆盖专业委员会的专家们提出，中国要制定措施，大力推广调频同步广播发射系统。调频同步广播是一项能使多个发射台站的发射机采用同一频率、同一节目源“同步”工作，实现大范围广播覆盖技术。采用调频同步广播发射系统，可以有效地解决广播移动收听、减少信号交迭区干扰、提高广播收听质量、节约频率资源和加快广播专业化发展，特别给公路、铁路交通干线移动人群收听带来便利；同时，还可节约电台投资、节约电台运行成本、提高广播网络安全性、减少电磁污染等。 调频同步网系统理论与实践 第 2 页 共 12 页 广电总局在于2000年制定了相关标准GY/T 154—2000《调频同步广播系统技术规范》，推动调频同步网广播技术的发展，并且取得一定成果。

《调频同步广播系统技术规范》概括为“三同一保”，即频率同步、时间（相位）同步、调制度同步和保证必要的最低接收场强，并给出相应的技术指标。该规范为调频同步广播奠定了技术基础。

但是由于当时调频同步广播整体技术水平的限制，实施的系统未能达到较好的实际效果。究其原因主要是：

 由于采用模拟调频激励器，调制度同步很难实现精确同步；共源技术虽然解决了调制度精确同步问题，但需要对射频信号进行传输，又无法兼顾时间同步问题；  节目传输受实际传输链路的限制，时间（相位）同步基本不能保证；此外对立体声导频同步没有规定，该同步系统对立体声效果较差；  以前的系统，对标准中要求的“三同”一般只能做到“一同”或者“两同”， 无法实现真正同步，导致实际覆盖效果不理想；  此外，对系统化设计重视不够。在系统建设中，太强调同步技术，希望用同步完全解决相干问题，而或略了“网络化设计”或“系统化设计”的作用，换言之，对同步网的“网络”特性重视不够； 由于上述原因，实施的一些同步广播系统基本达不到使用要求， 到2006年左右该系统基本处于停滞状态。 2 新技术的突破

北京同方吉兆在分析、借鉴以前模拟同步技术的基础上，与中国传媒大学合作，提出了以数字技术为基础的新一代调频同步广播系统，主要特征为：

1、通过采用数字调频激励器，改进频率同步、调制度同步、导频同步等同步指标，同时大大改进失真、信噪比、隔离度等关键技术指标，使调频发射机的播出质量大大提高；

2、采用数字音频信号传输，通过音频SFN服务器／适配器设备，将GPS中调频同步网系统理论与实践 第 3 页 共 12 页 的“秒脉冲”时间基准插入到传输流中，实现延时“动态自动调整”，从而大大改善系统时间同步性能和系统调试、维护工作量。该技术的应用解决了不同传输链路下的时延自动调整问题，是一种通用的解决方案。

3、强调以系统设计为主、同步调整为辅的系统设计理念，在系统集成中强调标准化、通用性、可扩展性等，使系统更具有实用性。

采用上述新技术后，系统的同步信能大大提高，同步广播覆盖效果明显改善。该系统已经在深圳、淄博、北京、贵阳等省市成功运行，取得良好的社会效益和经济效益。

3 同步技术介绍 3.1 国家相关标准 相关国家标准和行业标准如下：  GB/T 4311—2000《米波调频广播技术规范》  GY/T 154—2000《调频同步广播系统技术规范》  ITU-R建议书BS.412《米波调频声音广播规划标准》 GY/T169-2001 《米波调频广播发射机技术要求和测量方法》 同步广播标准主要技术要求为： 1) 各台站基准频率源稳定度≤5*1E-9/24h(准确度1E-7即可) 2) 载波相对频差≤1*1E-9 3) 相干区内载波场强差<6dB 4) 相干区内已调信号的时间差≤10μs（单声道），≤5μs（立体声） 5) 相邻站调制度设置误差≤3% 6) 补点ERP应小于主发射机的20% 7) 最低可用场强农村为54dB，城市为66 dB（立体声） 标准归纳为“三同一保”，即同频、同相、同调制度，保证最低可用场强。 3.2 同步系统原理 同步广播要求多个台站采用同一个频率、同一时间发送同一套节目。由于各个台站传输链路不同，即使全部采用同一种链路也存在时延抖动、传输路由参数等变化问题，很难保证恒定的传输时延，所以时间同步是一个技术难点。 调频同步网系统理论与实践 第 4 页 共 12 页 本系统采用了目前国际上通用的一种单频网适配技术，在音频传输链路上插入1PPS时间基准，通过SFN适配器解决自动延时调整问题，使系统实现自动时间同步。 此外该系统可以实现防插播功能，基本原理为在前端“SFN服务器”中插入识别码，到激励器中解出，可剔除中间环节插入的非法信号。 调频同步广播系统原理框图如下：

同步系统原理框图 典型的E1传输链路同步方案：

数字音频SFN服务器

GPS参考源

数字音频传输网络

数字音频SFN适配器 GPS参考源 数字音频SFN适配器 GPS参考源 FM发射机-数字激励器

FM发射机-数字激励器

AES输入 调频同步网系统理论与实践

第 5 页 共 12 页 E1传输链路下同步系统原理图

典型的卫星/有线传输链路同步方案：

卫星/有线传输链路下同步系统原理图 在实际使用中，允许采用多种传输链路传输，如卫星、地面数字微波、有线电视传输网络等，该系统具有通用性。

4 关键技术 4.1 数字调频激励器

调频数字激励器是该项目的关键技术，该数字激励器不但具有目前国际上通用的数字激励器的全部功能，而且增加了“同步信令”功能，从而使系统可以实现同步自动调整。

立体声数字调频激励器的性能直接关系到载波和调制度的稳定度，是实现高质量同步广播的关键。系统所设计的激励器功能上可以实现从音频输入（AES/EBU），立体声编码、数据处理直至射频数字调制（DDS方式）输出87~108MFM信号的全数字过程。

此系统具有灵活性、兼容性和高性能指标。主要表现在以下几个方面： 调频同步网系统理论与实践 第 6 页 共 12 页  采用1000MHz D/A变换器，可以直接实现74MHz~110MHz的射频输出。输出频率分辨能力可达到48位（1uHz）。独立工作时频率稳定度< 1×10-6(内部温补晶振)，同步工作时频率稳定度<1×10-11 (锁定GPS)；  从音频抽样到射频输出全程（二进制）数值运算都在16位精度、40

位累加器尾数处理以上；  具有数字音频信号（AES/EBU），左、右声道模拟信号及RDS、SCA1，SCA2输入接口。可内建RDS/RBDS（数据由com2接入）及FMHDS 17.5kbps/28kbps(数据由com2接入)；  输出延迟数字可调, 最大可达20 ms，步进1ms/10μs/100ns；  频偏数字可调，精确度可达0.01%。 此外，数字激励器在调频技术指标上还具有优良的性能，如：  信噪比: >80dB  音频失真: < 0.02% , 30~15000Hz

 立体声隔离度： > 60dB , 30~15000Hz

数字激励器编码部分原理框图如下： 立体声编码S/PDIF输入

音

频接口

+10 dB增益调整

左右模拟输入A/D

外同步输入

两路AES输入RDS SCA A/D两路AES输出

DDS调制350M D/A跟踪滤波

管理模块EthernetRS232KEY/LCD日誌左路信令解调注: 颜色为可选模块左右模拟输出D/A19K导频输出右路音频延时校准GPS时标1PPS频标10MHZGPS锁定指示RF功放控制

接口

延时粗调0—300ms(步进20us)延时细调0—20us(步进1us)

5dBFR输出

FR检测

右路

信令解调

左路音频延时校准

延时粗调0—300ms(步进20us)内插内插延时细调0—20us(步进1us)导频相

位校准

数字编码板原理框图