地面数字电视覆盖不佳的原因分析及解决方案

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

言红波

株洲市广播电视台 湖南株洲 412000

摘要

通过收测和对场强值的统计,发现信道的覆盖效果并不理想,因此对存在的问题进行了试验,经过多次实践、分析和论证,得出了城市中高层建筑密度大,干扰了地面数字电视的信号传输。通过对已有的情况和多次的实践证明,一面四层天线的布置可以使整个基站的信号信号覆盖整个西城区,是改善地面数字电视信号传输的有效途径。


关键词

地面数字电视;覆盖不佳;解决方案

正文

1.收测情况

统计场强值的柱状,从收测数据来看,测试样本的平均信号强度为28.6dBμV,平均信噪比为14.77dB。如以LDPC误包率小于等于1%作为接收成功率的判决门限,有81个样本点满足此门限值,即接收成功率仅为21.7%,收测效果不理想。位于台站东侧和东南方向收测效果良好,在30km范围内场强大于40dBμV,都可以收看到地面数字电视节目;而其他方向,主要是西侧方向,在距台站5km以内场强值在40dBμV左右,收看效果良好;但是与台站距离超过5km,场强损失严重,画面出现大量马赛克和黑屏现象,无法收看到电视节目。因此,台站技术人员对造成上述收测现象可能产生的原因,进行了如下的分析和测试。

2.分析和测试

2.1.发射机效率及指标的影响

根据收测情况,台站技术人员初步分析,认为造成效果不好的原因是发射机的输出功率不正常。将发射机输出直接接到有功率指示的假负载上,发射机使用满功率1000W进行播音时,发射机共使用了4个直流电源,平均每个电源电压为50V、电流为32A,经计算,发射机整机实际输入功率为6400W,假负载的功率计指示的输出功率为600W,实际效率η为9.4%,发射机无法满功率播音。为了保证发射机满功率播出,台站决定更换一部新的地面数字电视发射机,用同样的方法测量,结果显示新发射机的输出功率正常。考虑到可能是同频干扰的因素,上报局科技处,经过沟通,将台站和周边发射台的48频道发射机都统一调成以微波为信号源的单频网,重新收测,效果依旧不理想。数字电视发射机的指标不正常也会对覆盖和接收产生影响,因此使用DTMB综合分析仪对发射机的带肩、调制误差率、带内不平坦度等关键指标进行了测量。

调制误差率是衡量发射机输出信号质量的根本指标,误差率的劣化会导致误码率增加,损失接收灵敏度,当低于接收门限值时,用户接收机的无法接收最终影响发射系统的覆盖范围。调制误差率越大,说明发射机输出信号质量越好。测量调制误差率值为44.53dB,符合不小于32dB的标准要求,误差矢量和星座图状态良好。通过上述分析得出:发射机的效率和技术指标对覆盖效果影响不大。

2.2.滤波器和馈管指标的影响

带通滤波器的通带应该平坦而窄小。经过分析,可能是带通滤波器通过大功率后,产生了较大的插入损耗。带通滤波器的质量好坏,直接影响地面数字电视的播出效果,因此拆除滤波器,将电视发射机直连馈线后,上天线发射。但拆除后,再次进行台区周围路测,发现没有明显改善。

地面数字电视的天线、馈管是新安装到铁塔上的,虽然在安装前,对天线和馈管都进行了严格的检测,但是在安装中,可能会出现有拖拽损伤或安装不到位的问题。因此,台站邀请天线厂家技术相关人员,对天线和馈管进行驻波比的测量。驻波比测量结果显示,馈管到发射机之间的硬馈的天线驻波比有所加大,这会影响到节目的接收效果,但根据经验,不会造成太大的影响。后查明,驻波比大的原因是馈管和硬馈之间法兰接口契合度不好,因此重新更换了新的法兰接口。

2.3.中波的干扰

怀疑中波广播对地面数字电视播出会产生电磁干扰。因台站有多部100kW和一部50kW中波发射机,中波可能会通过电力传输线和电视发射天线,串扰到电视发射机上;另外,因电视发射机房屏蔽不好,会对电视发射机产生干扰,可能引起电视覆盖场形产生畸变。因此,台站工作人员在晚上零点,在所有中波发射机都关闭之后,进行夜间收测,收测效果依旧不理想,排除了中波干扰的因素。

2.4.天线安装支架对垂直方向主波束没有下倾的影响

台站技术人员咨询天线厂家得知,天线的安装支架是在原80m塔上使用的,现塔高超过要求,安装支架的型号与新塔不匹配;同时,新的电视天线垂直方向主瓣波束没有做下倾处理。我们重新更换了安装支架,并对垂直方向主瓣波束做了下倾处理。

由于电视天线辐射主向与水平为同一方向,由于垂直方向的对称性,有一半有效辐射功率将会朝着水平线以上方向发射,而得不到有效的利用。为使尽可能地多的有效辐射分布于服务区,同时又不过多的降低发射天线的增益,应将发射天线主瓣往下倾斜一个适当的角度,来解决零点填充和提高辐射效率。解决垂直方向主波束下倾有两种方法:一是采用机械下倾,二是电气下倾。如果四偶极子单元板天线阵采用等幅同相馈电,等间距排列,可以根据实际情况将四偶极子单元板天线阵的上面第一层和第二层单元板做往下倾斜一个角度,这样可以使垂直方向主波束下倾一个角度,来提高辐射效率和对影响最大的第一和第二零点进行填充。如果是采用电气法下倾,则采用等幅90°相位差馈电来实现垂直方向主波束下倾与零点填充。

2.5.天线面数和层数对场强合成的

影响台站后来邀请了广电总局规划院、省局专家,同技术人员对前期工作进行分析。专家建议对天线先采用一层四面的安装方法,判断是不是各层天线场强叠加产生畸变,影响覆盖效果。具体是将馈管连接一分四的功分器,再连接4个天线,并做机械下倾处理。首先,采用4个方向等距离测试的方法,选取4个正方向,距离发射台大约为3km5km10km测试点进行收测,通过分析数据发现,东侧收测场强和收看效果较好,西侧测试场强略有提高,但是在大于6km的距离,依然无法收看节目;后将天线调整为东西两侧,馈管接一分八的功分器,再接8个天线,即两面四层,通过收测,发现东侧和西侧的场强数据与之前收测数据相比较,有所提高;后又将天线安装方式调整为西侧四面天线,馈管连接一个一分四功分器,再连接4个天线,全部辐射西侧市区方向,其他方向天线取消,如图4所示。通过场强收测,收测数据比之前的两面四层天线的安装方式所收测的场强值,有明显提高,可以收看的点距离更远了。

3.总结分析及整改方案

通过分析收测的数据,无论怎么调整天线层数,发射台东侧的收测数据和收看效果都要强于西侧;在西侧距离发射台相对较近的测试点收测,收看效果比较好;与发射台距离近似相等的点,位于郊区的测试点的收测收看效果,要强于位于市区内的测试点。通过一系列的实践验证,覆盖效果不好与发射系统的设备有一定的关系,但出现的问题都已经整改。因此,发射系统存在的问题,并不是台站覆盖效果不理想的主要原因。

市区高楼密集,对地面数字电视电磁波传输遮挡严重,是造成地面数字电视传输覆盖效果不理想的主要原因;城市中有不少高100m左右的高楼,因此台站塔的高度没有太大的高度优势,因而进一步减弱了传输覆盖效果。因为市区人口众多,为台站的主要覆盖范围,根据现有条件以及多次的实践验证,采用一面四层的天线安装方式,将发射机的功率全部覆盖到西侧市区,是提高地面数字电视传输覆盖效果的最有效的方式。为此,台站最终采用了该方案,对市区进行地面数字电视的覆盖。

 


...


阅读全文