鐘 琦

廣東省廣播電視技術(shù)中心 廣東省 廣州市 510012

廣播電視微波電路大部分都建于上世紀80年代，在當時的歷史環(huán)境下，微波電路為廣播電視發(fā)射臺提供了高質(zhì)量、穩(wěn)定可靠的廣播電視節(jié)目信號源，為人民看好電視、聽好廣播發(fā)揮了重要的作用。進入了本世紀第一個10年，廣播電視微波電路在原來的基礎(chǔ)上發(fā)展進入了數(shù)字化傳輸?shù)臅r代，繼續(xù)發(fā)揮著應(yīng)有的作用。微波站的站址選點基本都是選在所處地區(qū)的山頭高點上，或者是在城市中建立的高塔上，在當時的經(jīng)濟發(fā)展狀態(tài)下這樣的選點，微波電路的傳輸通道基本不受地面人造建筑物和構(gòu)筑物的阻擋影響。隨著我國改革開放，經(jīng)濟大發(fā)展，城市中的各種高大建筑如雨后春筍般出現(xiàn)，已經(jīng)威脅到甚至已經(jīng)影響了一部分微波電路的傳輸通道。廣播電視微波傳輸通道的保護已經(jīng)成為了保障微波電路安全傳輸?shù)闹匾蝿?wù)，相關(guān)的法律法規(guī)也陸續(xù)出臺。本文主要討論如何計算微波傳輸通道內(nèi)的建筑物限高數(shù)據(jù)，和提交怎樣的數(shù)據(jù)給地方城市規(guī)劃部門，用于作微波傳輸通道保護之用。

1 微波傳輸通道內(nèi)的建筑物限高計算推導(dǎo)

在微波電路設(shè)計中，確定初擬天線掛高的前提下，通過計算電路傳輸余隙來判斷建筑物或者障礙物是否會阻擋微波傳輸通道。根據(jù)這個思路，要計算現(xiàn)有微波電路傳輸通道內(nèi)的建筑物限高，可以轉(zhuǎn)換成傳輸余隙的計算，即在建筑物處傳輸余隙的的標準要符合國標，國標見表1。

表1 微波接力段余隙取值標準

圖1

微波電路的路由類型一般可以分為山頭和山頭之間、城市和城市之間和山頭和城市之間三種類型，山頭和山頭之間的微波通道一般都是距地面較高，基本不會被地面的建筑物影響，我們要考慮的一般都是后兩種類型的路由，所以在表1 中我們?nèi)∑交孛婕捌渌恼系K物類型。大多數(shù)地區(qū)白天和夜晚的天氣相對穩(wěn)定，K 值取值為4/3，根據(jù)表1，只要余隙滿足hce≥0.6F1 就不會對正常傳輸造成影響。

傳輸余隙計算示意圖如圖1所示。

一般工程計算，可以采用以下公式進行余隙計算：

上式中：h1、h2分別是A站、B 站的天線海拔掛高，單位為米；h3為建筑物海拔高度，單位為米；d1、d2分別是建筑物至A 站和B 站的距離，單位為km；d 是A、B 兩站的站距，單位為公里；he 為建筑物處C 處的等效地球隆起，計算方法見以下公式：

建筑物C 處的第一菲涅爾半徑F1可有下式算出：

λ為傳輸頻點的波長，單位為米。

根據(jù)表1 中hce≥0.6F1要求，即①≥0.6④，化簡可得：

根據(jù)⑤式可計算出的h3最大值，即C 處的建筑物限高，此處建筑物海拔高度不能超過h3。

這里舉一個實際的例子來說明一下。

這是一跳城市對山頭的傳輸路由。A 站天線掛高45 米，B 站天線掛高530米，兩站距離13.32公里，使用11GHz 傳輸頻點，通過⑤式可以算出距A 站600 米處建筑物限高為64米。實際上，在這個路由距A 站600 米處，當時正在進行一棟建筑物的施工，當施工高度超過64米時，我們就監(jiān)測到傳輸電平下降了。在實際運用中，我們可以距離A 站每200米計算一次限高，可以得出一組數(shù)據(jù)見表1。

表1

表2

根據(jù)表1 的數(shù)據(jù)可以描繪一條曲線見圖1。從圖中可見，這一票傳輸路由的限高數(shù)據(jù)從城市中開始一路升高，到4.6 公里處限高達到了204 米，一般的城市很少有這么高的建筑物了，這種路由的限高對城市建筑的發(fā)展影響相對較小。

圖1

圖2

我們再看一條城市對城市的傳輸路由。C 站天線掛高104米，D 站天線掛高170 米，兩站距離28.10 公里，使用U6GHz 傳輸頻點。通過⑤式可以算出一組表2的數(shù)據(jù)。

根據(jù)表2 的數(shù)據(jù)描繪一條曲線見圖2。從圖2可見，距離C站約3 公里處的建筑物限高最低，類似下凹的曲線，這種兩個城市之間的路由經(jīng)過的地形大部分都是有建筑物的，即使現(xiàn)在沒有，隨著經(jīng)濟發(fā)展逐漸增多的。所以這種路由的限高對城市建筑的發(fā)展影響相對較大的，特別是對C站所處的城市。

2 確定微波傳輸通道保護寬度

微波電波傳輸過程中，主要的能量集中在第一菲涅爾區(qū)中，只要第一菲涅爾區(qū)中沒有障礙物，可以認為電波處于自由空間傳播。因此，在選擇微波傳輸通道的保護寬度時，就以第一菲涅爾區(qū)的直徑為保護寬度。根據(jù)④式，距離發(fā)端站不同的距離，第一菲涅爾半徑F1的數(shù)值不同，最大值是在兩站的中間位置，為了便于計算和保護，可以將中間位置的第一菲涅爾直徑作為保護寬度。A站和B站之間6.4公里處的第一菲涅爾半徑為9.5 米,則整個傳輸通道保護寬度為19 米；C 站和D站之間14公里處的第一菲涅爾半徑為17.7 米，則整個傳輸通道保護寬度為35.4米。

3 在落實通道保護時還要注意的問題

3.1 微波站站址和微波傳輸通道數(shù)據(jù)的精度

在把計算出來的微波傳輸通道限高和寬度保護數(shù)據(jù)落實到城市規(guī)劃保護時，有兩個數(shù)據(jù)的精確度需要注意，就是微波站的坐標和天線掛高?，F(xiàn)在城市建筑中，建筑高度和坐標定位的精度都是在1 米以下。而一般在做設(shè)計時，微波站的站址坐標和天線的掛高往往都是通過1:50000 的地圖讀出或者使用GPS 儀器測出的，精度一般有5～10 米的誤差，這樣會導(dǎo)致微波傳輸通道計算與實際不符，耽誤了通道保護，影響微波正常傳輸。為解決這個問題，可以聘請微波傳輸通道經(jīng)過地區(qū)的城市規(guī)劃部門的測量單位或者隊伍，對微波站的站址坐標，以及天線的饋源處的海拔高度進行精確測量，這個測量可以達到厘米級。不同地區(qū)的規(guī)劃部門需要的站址坐標系都不盡相同，有北京坐標系、西安坐標系或者本地坐標系的，測量的單位可以按照當?shù)匾?guī)劃部門的要求給出站址坐標，海拔高度一般都采用黃海高程。在精確的海拔高度基礎(chǔ)上，計算微波傳輸通道的限高和寬度數(shù)據(jù)就可以應(yīng)用于實際保護了。

3.2 微波通道保護法理依據(jù)。

目前微波通道保護法理依據(jù)有兩個，一個是國務(wù)院于2000頒布的295 號令，即廣播電視設(shè)施保護條例，在其中的第十九條“確需在已有廣播電視信號空中專用傳輸通路內(nèi)興建建設(shè)工程的,城市規(guī)劃行政主管部門在審批前,應(yīng)當征得有關(guān)廣播電視行政管理部門同意。因建設(shè)工程阻擋空中專用傳輸通路,需要建立廣播電視空中信號中繼站的,建設(shè)單位應(yīng)當承擔所需費用并給予相應(yīng)的經(jīng)濟補償。”；二是最高人民法院關(guān)于審理破壞廣播電視設(shè)施等刑事案件具體應(yīng)用法律若干問題的解釋（法釋〔2011〕13號）。根據(jù)以上兩個依據(jù)，現(xiàn)有的微波傳輸通道可以進行城市規(guī)劃保護。如要新建微波電路，則在立項、設(shè)計時要把微波傳輸通道保護的可行性也要一并考慮，甚至可以征求城市規(guī)劃部門的意見。

結(jié)束語

目前廣播電視微波電路雖然已經(jīng)不是唯一、主要的信號源傳輸途徑，但對于高山發(fā)射臺、無線廣播電視數(shù)字覆蓋網(wǎng)，微波電路還是重要的信號源傳輸途徑，而且在構(gòu)建微波、光纖、衛(wèi)星“三位一體”的國家廣電基礎(chǔ)骨干傳輸網(wǎng)，繁榮公益性廣播電視事業(yè)，微波電路也是重要一環(huán)。因此保護好廣播電視微波電路這一優(yōu)質(zhì)資源，繼續(xù)發(fā)揮其作用，是非常重要和必要的。