农村CATV与FM共缆传输的探索与应用

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一、概述

        我台从五十年代建设起来的农村有线广播网，以县站为中心，乡（镇）广播站为基础，转播中央台、省台节目，自办本县、本乡（镇）节目。这套网络具有入户率高、被动收听、乡村领导使用方便等特色，因而在相当长一个时期内，成为农村最主要的宣传工具。这些年来，电视迅速崛起，尤其是有线电视得到迅猛发展，有线广播却出现了严重的滑坡。是不是电视可以取代有线广播？答案是否定的。电视和广播作为不同的信息媒体，有着不同的特色和作用，电视不可能取代有线广播。我市农村的实际情况表明，广播仍然是快捷有效的宣传媒体，尤其是镇村两级基层组织得心应手的主要宣传工具。坚持广播电视并重，共同发展，是广播电视工作的方针。

        近些年来有线广播事业出现滑坡，不能只寻找外部原因，更重要的是要寻找自身原因，这样才有利于广播事业的发展。我台从发展农村有线广播以来，对广播的传输手段和设备进行了不断改进。从借用邮电杆路到自立木杆、水泥杆；传输载体从铁质线到铝包钢线、电缆；接收设备从压电喇叭到舌簧喇叭、动圈音箱；扩音设备从电子管到晶体管等等。所有这些，促进了有线广播的发展。但是，这些改进应该说是非本质的，它没有从根本上改变旧有的有线广播运行模式。几十年来基本未变的有线广播传输手段及其设备，与农村的需求已经不相适应。“有线广播”这一产品不能适应市场需求，这正是有线广播事业面临困境的最主要原因。一个产品经历了近半个世纪，周期已经过长，到了迫切需用要更新换代的时候了。

        有线电视的崛起，为有线广播的更新换代提供了契机。前些年许多广电系统的工程技术人员已对有线广播与有线电视音频共缆传输进行了有益的探索。但实践中已显露了它的许多不足，比如，对系统设备有过流要求，增加了成本；并且要通广播就不能集中供电，音频功率传输与集中供电不能兼容；接插件易损坏；维护工作量太大；传输质量没有显著提高。所以难易普及推广应用。为此，很多科研部门针对农村有线广播电视现状，率先进行有线广播和有线电视调频共缆传输研究，并开发出更新换代的调频共缆传输系列产品，走出了发展有线广播的新路子。例如，灵声是国内这一领域开发最早、规模最大、实力最强、生产最专业的企业之一。

二、调频广播基本原理

        众所周知，常规的有线广播是一个简单的“声—电—放大—传送—声”技术处理过程，它依靠导线来传送，传送距离不远。为了将声音传得更远，是否可以象货物一样用汽车、火车运送出去呢？我们同样可以把音频电信号装到高频无线电波（载波）上，高保真地传送出去，在用户端用收音机，将音频信号从载波上卸下来还原成声音。在技术上，使这种载波的频率按照所传送的音频信号的变化而变化，但振幅、相位不变，就是我们所讲的“调频”。

                                                                                               调频接收音箱原理框图

        我们知道，电视可以通过有线电视网络来传送，同样，FM也可以通过有线网络来传送，并且还可以与有线电视同缆、同网传送。《有线电视广播系统规范》中已专门安排了87-108MHz频段来传送FM广播，并规定了载频频点间隔400KHz，可设置52个载频点，系统输出口电平47-70dB,载频比单声道≥41dB,立体声≥51dB等等指标，同时还将Z1、Z2分配给卫星数字声广播节目下变频后在CATV网络中传送的专用频道。

三、广播传输方式

1、传统有线广播传输方式

        (1)传统的有线广播传输方式靠铁丝连接千家万户，由于风 吹雨淋，日益老化的站房维修经费直线上升，负担越来越重。
        （2）露天裸线损耗很大，各级站房电费居高不下。
        （3）线路直接受天气影响和外界干扰，音质音量无法控制。
        （4）由于线路高压较高，加之农村电力网全面普及，这种传输方式存在不少安全隐患。

2、调频广播传输方式

        （1）通过无线电波传送，无线电接收，但信号稳定性很差，杂音很大。
        （2）手动选频式，它是利用双连电容可调容量的变化改变本振频率来完成的，因受气候环境的影响，容抗不时发生变化，所接收的频率容易漂移，信号时有时无。
        （3）采用电调谐的形式，并附加点频控制，由变容二极管组成，但变容二极管提供的电压比较严格，一旦发生变化，频率也被改变，就会出现不稳定的现象。
        (4)晶振点频式广播，调频采用石英晶体振荡器，以稳定的本振频率克服了以上缺点，它不外界干扰，接收灵敏度高，频率准，不漂移，从而彻底解决了有线广播传输的一切问题，保持了原广播的特点。

四、CATV与FM共缆传输实施方案

        随着有线电视的迅速发展，“重电视、轻广播”的现象更加日益突出，我市的有线广播大部分处于瘫痪状态。笔者利用村村通有线电视的有利条件，应用CATV与FM共缆传输技术，大力发展农村广播。在本市派谭镇榕树吓村和东洞村开展试点。

        如何提高有线电视有线广播的双入户率，改善农村有线广播的质量，降低维护成本，节约乡镇机房用电量，拓展光缆有线电视网的业务功能。笔者设计并组织实施有线电视同频多点调频广播共缆传输方案予以解决。具体方案如图一所示。

                                                                            图一 调频广播与有线电视共缆传输方案

1．市、镇、村三级调频共缆同频传输

        把电台输出的广播音频信号通过光缆送到市有线电视网络机房中的共缆型调频调制器，调制器输出104MHz信号输入到有线电视频道混合器，混合后的调频广播信号和有线电视信号输入到光发射机，通过光缆干线传输到镇广播电视站。镇广播电视站通过光接收机输出信号，通过有线电视网络共缆传到用户。用户端采用双孔终端，在FM插孔上接上同频点频式调频音箱，即可收听到清晰优美的广播节目。

        当市电台播音时，广播信号通过共缆型调频调制器调制后，与CATV信号混合后进入HFC网，由于设在镇级广播电视站或村级广播室调频调制器处于关机状态，此时同频陷波器相当于一个直通器，所以市送来的FM104MHz与CATV信号即可直接传输到用户。

        当镇需要插入自办节目时，只要把设在镇广播电视站的同频共缆型调频调制器电源开关合上，此时该调频调制器不但输出一个和市台同频的调频广播信号，而且还输出一个开关信号给同频陷波器使其工作，该陷波器将市台的广播信号（FM104MHz）陷掉，即是只允许本地广播信号通过，而电视信号正常通过，同时将镇广播电视站的同频广播信号混入有线电视网，传输给本镇的用户，而不会对整个系统产生任何干扰，电视正常收看。

2、镇、村二级调频共缆同频传输

        当村级广播室正常传输镇广播电视站下送信号时，调频调制器处于关机状态，此时同频陷波器相当于一个直通器，将镇广播电视站送来的FM104MHz与CATV信号直接传输至村网用户。

        当村需要插入自办节目时，只要把设在村广播室的同频共缆型调频调制器电源开关合上，此时该调频调制器不但输出一个和镇广播电视站同频的调频广播信号，而且还输出一个开关信号给同频陷波器使其工作，该陷波器将镇广播电视站的广播信号（FM104MHz）陷掉，而电视信号正常通过，同时将村的同频广播信号混入有线电视网，传输给本村的用户，而不会对整个系统产生任何干扰，电视正常收看。

        只要在插播时间上作一些合理的安排，用户即可在不同时段，收听到市台、镇、村各级的广播。达到原有线广播“被动收听”的要求。

        同频陷波器一是陷掉上级同频广播信号，而电视信号正常通过；二是混合本级（镇级或村级）广播信号。它带有高频电子开关，只要提供开关信号，它就起陷波作用，否则处于直通状态。也就是说如果镇或村需要自播信号时，只要打开调频调制器电源开关，就能自播，此时陷波器陷掉上级广播信号；调频调制器处于关机状态时，用户直接接收市台或镇广播电视站信号。

        为了有效地保护TV信号不被偷接，对只装FM不装TV的用户，在其终端盒之前加接FM/TV分割器，将TV信号衰减至＜26dBμV，使其无法正常收看TV信号。而FM104MHz信号保持在40dBμV以上，保证正常收听FM信号。

五、实施方案中应注意的问题。

（一）镇广播电视站的广播机房

        镇广播电视站的广播机房不需要再单独设立，可以和有线电视机房设在一起。一般的机房只要安装一台调频调制器（包括卡座、CD机、话筒等）即可满足镇广播电视站自办节目的需要。在具体实施过程中，应注意以下几个问题：

        1．全市各镇站机房调频调制器的输出频率要统一，在88--108MHz之间选择。这样做的好处是：一是可以节省频率资源，全市各镇站统一使用同一频率传送调频广播信号，可经给上级台留出更大的频率空间；二是给全市统一定做接收音箱带来方便。

       2．调频广播信号是等幅波，从原理分析，它的加入并不增加交扰调制，但因增加了系统的载频数目，使互调产物数量增加，可以通过适当的频率选择，减少CTB和CSO对电视图像和对调频接收的干扰程度。因此，在确定调频频率时，要尽量避开空中开路发射的相邻频率调频强信号，以免造成误开机或干扰。基于以上因素，笔者建议全市的调频接收音箱统一定做为104MHz。

        3．调频调制器必须要有良好的接地，以消除机房内不同机器之间的互相干扰，特别是对有线电视信号的干扰，避免许多电视频道的图像出现水平横条纹，并随着声音的大小而改变等现象。

        4．调频调制器输出的FM信号，在经混合器输入光发射机时，必须要严格测量，保证符合光发射机对输入射频信号的电平要求，同时必须与输入光发射机的CATV信号保持基本一致。这一点在实践中尤其需要强调，因为此处的FM信号过高会造成对相邻频道CATV信号的干扰；反之过低，在CATV信号较低的地方，FM信号达不到打开调频音箱的电平要求，广播就不能正常工作。

        5．机房调频调制器的调制度必须调得当，一般以调制度指示在75%左右最好。调制度过高，会造成音箱音量过响，同时会出现“破锣声”现象，即是声音严重失真；调制度过低，则音箱声音偏低；若将调制度关死，则所有终端用户的调频广播音箱都听不到广播节目。

（二）村广播室机房

        村广播室机房的调频调制器与陷波器配合使用，效果好。但要注意如下几点：

        1．广播室输送的FM信号频率与镇FM信号频率一致，以利节省频率资源。

        2．陷波器应接在村级光接收机输出端（CATV入口处），以保证村广播播出的信号能覆盖全村。

        3．村广播室传送到陷波器输出端的FM信号必须与该镇CATV信号电平一致。例如陷波器输出端的镇CATV信号为98dB，则村FM信号电平也必须为98dB。如果村FM信号电平过高，就会干扰该村相邻频道的CATV信号；如果村FM信号电平过低，则村广播室送出的FM信号打不开用户的调频音箱。

        4．当村广播室距安装陷波器的线路太长时，村FM信号电平经传输衰减后可能达不到陷波器处的CATV电平值，这时可在线路中间安装放大器，以保证陷波器处的电平要求(需采用配套的60V供电式同频陷波器和60V输出式调频调制器)。

（三）关于接收FM信号的问题

        1．接收FM信号的调频音箱，必须采用点频式调频接收音箱，避免“频漂”。
        2．安装室内型的调频音箱，应距离电视机5米以上，防止干扰电视。
        3．送入调频音箱的CATV信号，必须控制在51±4dB之内。调频音箱依靠接收FM信号来实现自动开关机，以免引起不开机、误开机或不静噪。

        调频音箱的开启电平一般是32±5dB。当电平低于此值，音箱不响；当电平刚好等于此值，音箱处于临界状态，可能会出现时响时不响的现象；当电平过高时，有信号时音箱能正常工作，而关掉调频调制器电源后，音箱仍发出噪声或其他电台的声音，不能实现自动关机。原因是接入调频音箱的CATV电平过高，落在调频音箱的干扰电平大于35dB，达到调频音箱的开启电平，造成调频音箱处于开机状态。

        因此，为了避免上述出现的问题，就必须使输入调频音箱的电平处于最佳状态。依据国家标准，邻频传输系统中用户电视电平应在64±4dB，而FM电平输出口电平比TV低12dB，所以实际送入调频音箱的电平应为50dB左右。这样，就解决了电平过低造成调频音箱不能开启的问题，而干扰信号电平低于调频音箱的开启电平，也不会出现调频音箱在没有FM信号时也会开启的现象，实现了可靠静噪。

（四）设备器材选型的问题

        调频传输依赖于CATV线路，其自身设备器材类型不多，关键是两头，即发送一头的调频调制器和接收一头的调频接收音箱，目前市场价格竞争激烈。作为使用单位，在设计方案时，不能受此影响。相反，第一位考虑的是质量，尽量使用最新技术成果的产品，避免误入片面追求低价格的怪圈。我台经过认真细致的市场调研，对许多产品进行对比测试，决定选用浙江省灵声系列产品。多功能调频调制器选用NFM系列，技术指标符合国标，性能稳定，功能齐全，操作简便，可取代原音频播控台。调频接收音箱采用RFM系列，具有选择性高，防无线窜台，音质好、频漂小等优点。对调频接收音箱还要注意三点：一是每只音箱出厂前，必须要按标准进行“老化”实验；二是野外型调频音箱要防雨和防腐蚀材料，一般箱体原材料使用铝合金为宜，以延长使用寿命；三是调频音箱对工作电源有一定的要求，工作电压范围应为220±10%。陷波器选用最新开发的XFM系列，它可以解决同频传输信号衰减、插入难题，具有有效衰减非播出同频信号等优点。

六、共缆传输有以下几个优点：

        1．保留原有线广播的所有功能，如：可以播放通知、广告、CD、磁带、新闻等；
        2．调频广播采用调频方式，抗干扰性能好，用户听到的声音清晰；
        3．可靠性高，只要通电视，广播肯定响，无需为广播专门进行线路维护；
         4．维护费用低，工作量大大减少。除镇广播站、村广播室设备及用户音箱一次性购置，几乎不需再为线路增加维护费用，广播与电视共缆传输，少了有线广播网，工作量当然小得多，实践证明这是一种比较经济的传输模式。

七、结束语

        调频与有线电视共缆传输优点明显，频点利用率高，安装操作简便，线路与机房无距离要求，经济又实惠，只要有线电视信号好，广播就好。因此，调频共缆传输是促进调频广播的发展，是农村广播电视发展的趋势，是巩固农村广播的有效途径。