Als Sohn eines Funktechnikers habe ich schon einige Funktürme gesehen. Von kleinen, ländlichen AM-und FM-Türmen bis hin zu städtischen „Konstellations“-Türmen, die Dutzende oder sogar Hunderte von Diensten bedienen, gibt es viel mehr, als man denkt.
Mein Vater und ich waren zu Besuch den sogenannten „FM Supertower“ in St. Louis, MO, jetzt zweimal, um den Turm und die unterstützende Infrastruktur darunter zu erkunden. Beide Besuche sind auf unserem YouTube-Kanal „TNGD“ dokumentiert:
Aber in diesem Blogbeitrag führe ich Sie durch einige der Highlights, und vielleicht erfahren Sie etwas mehr darüber, wie Talk-und Musikradios entstehen seinen Weg zu Ihren Autolautsprechern – zumindest hier in den USA – mit einer Technologie, die weniger als 100 Jahre alt und voll von technologischem Wandel ist.
Von IP zu RF
Das Audio für FM Radiosendungen gelangen über eine Vielzahl von Methoden zum Senderstandort. Wir werden uns heute nicht mit der Entstehung von Audio befassen – Radiostudios, IP-Audio und STL-Verbindungen sind Themen für einen anderen Tag – aber die meisten Einrichtungen, einschließlich dieser, verfügen über redundante Audiopfade, um sicherzustellen, dass eine kurze Internetunterbrechung keine Folgen hat unten im Feed.
Die meisten Stationen in der Einrichtung beziehen ihre Audiodaten über das Internet, per Glasfaser. Einige haben noch andere Internetverbindungen, wie Kabel oder sogar T1-Leitungen, aber Glasfaser bietet heutzutage viel mehr Bandbreite für viel weniger Kosten.
Das Internet wird über einen Sender in den Senderaum geleitet Aufbau von LAN, und von dort wird es zu zwei Signalen verarbeitet: IP für „HD Radio“, das ein digitales Signal ist, und analog für traditionelles Radio (hier in den USA ist die Verbreitung von Digitalradio noch minimal).
Bis zum letzten Lauf zur Antennenanlage sind die digitalen und analogen Signalwege getrennt. Zunächst beschäftigen wir uns mit analog, da der Strombedarf um ein Vielfaches höher ist:
Hier abgebildet ist ein Nautel NV40 FM-Sender mit einem Exciter und 16 HF-Modulen, die von 40 unabhängigen Strom versorgt werden Lieferungen. Im hinteren Teil des Senderraums wird die 480-Volt-Gebäudespannung auf den Strombedarf für diesen Sender heruntergesetzt, aber es ist zu viel Strom, um von der USV im Raum bereitgestellt zu werden, die die anderen Audiogeräte nur bis zu diesem Zeitpunkt am Laufen halten kann die riesigen Dieselgeneratoren können hochdrehen (bei Stromausfall):
Innerhalb des analogen Senders werden Audio-und andere Informationen in ein frequenzmoduliertes Signal’erregt’und dann kombinieren sich die HF-Module (all diese vertikalen Einheiten in der Mitte), um ein 30.000-Watt-HF-Signal auszugeben, das über 3-Zoll-Kupfer-Hardline-Koaxialkabel gesendet wird.
Das Koaxialkabel wird in einen Umschalter geleitet, neben einer anderen Koaxialleitung von der analogen Backup-Übertragung ter, und dieser Umschalter hat zwei Ausgänge: einen zur Antenne und den anderen zu dieser 50.000-Watt-Dummy-Last:
Da wir hier von Zehntausenden von Watt sprechen, ist Hitze ein großes Problem , daher haben die meisten Sender ziemlich umfangreiche Luftkühlsysteme – obwohl einer der Sender in dieser Einrichtung wassergekühlt ist, mit redundanten Pumpen und etwas zusätzlicher Überwachung, falls die Dinge schief gehen sollten:
Der Sprung zum Digitalen HD-Radiosignal, es wird auf zwei „Seitenkanälen“ übertragen, die das Haupt-FM-Signal in der Mitte des zugewiesenen FM-Kanals des Radiosenders umgeben, in diesem Fall 102,5 MHz:
Da das digitale Signal Einsen und Nullen verwendet, um Daten zu übertragen, und nicht die feine Auflösung des FM-Signals benötigt, um ein Lied über die Luft zu senden, ist das eigentliche Die Signalleistung ist viel geringer (etwa 2 kW gegenüber dem analogen 30-kW-Signal) – veranschaulicht durch die vergleichsweise winzige Koaxialleitung, die oben aus dem Sender kommt:
Der aktive analoge Senderausgang und das Digitalausgangskoaxialkabel gehen hinunter zum „Combiner Room“, wo an diesem Turmstandort zehn UKW-Radiosendersignale zu zwei Ausgängen kombiniert werden. Die Stationen haben im Durchschnitt jeweils etwa 30 kW HF, und daher hat die Ausrüstung verständlicherweise eine industrielle Größe.
Kombination für Effizienz
Dieser Raum nimmt die Ausgabe jedes Senders auf (und in den meisten Fälle, Ausgang eines separaten HD-Funksenders), kombiniert dieses Signal dann mit der Hauptzuleitung, die den Turm hinauf zum 8-Schacht-Doppelantennensystem an der Spitze führt.
Wenn Sie sich einen einzelnen Combiner genauer ansehen, können Sie sehen, wie das 7-Zoll-Koaxialkabel von links hereinkommt, in den HF-Combiner eintritt und dann rechts in Richtung des nächsten Combiners austritt.
Diese Einheiten müssen ein wenig Magie vollbringen, indem sie mehrere HF-Signale auf dem FM-Band relativ nahe beieinander zu einem etwa 300.000-W-FM-Signal am Ende kombinieren, das in einer 9-Zoll-Koaxialleitung ausgegeben wird, die in einen abgestimmten geschaltet wird 8-Schacht-Antenne 1115 Fuß (340 m) über der Erde.
Aufstieg auf den Turm
Eine offensichtliche Frage an dieser Stelle: Wie gelangt Hardline-Kupfer auf die Spitze von a Turm – der sich unter Führung von Spanndrähten etwas bewegen darf – ohne zu brechen oder einen Kurzschluss zu verursachen?
Nun, es gibt eine spezielle Technik sowohl beim Koaxialkabel als auch bei der Art und Weise, wie es mit dem Turm verbunden ist.
Zuerst, wenn Sie sich eine freie Länge Koaxialkabel ansehen, können Sie sehen, dass es das gleiche Grundprinzip wie das Koaxialkabel ist, das Sie vielleicht für ein Kabelfernsehen oder Kabelmodem im Haushalt verwenden: Es gibt einen Mittelleiter für das HF-Signal , dann ein Isolator (in diesem Fall Teflon-Abstandshalter, die mittig sind r den Leiter in der Mitte, während stickstoffhaltige Luft durchgelassen wird (zur Isolierung zwischen Innen-und Außenleiter), dann einen Außenleiter, der mit dem Turmsystem geerdet ist.
Es gibt Verluste in jeder Verbindung, insbesondere in den 90-Grad-Bögen, die speziell für die vom Antennensystem benötigte Impedanz von 50 Ohm ausgelegt sind. Aber diese Verluste werden berücksichtigt, und bei HF wird auch die „reflektierte Energie“ (die zurück in die Sender geleitet wird) überwacht, um zu verhindern, dass reflektierte Energie im System den Sender einer Station beschädigt:
Sobald die harte Koaxialleitung das Gebäude verlässt, nimmt sie eine letzte 90°-Kurve nach oben in den Turm selbst:
Aber mit über tausend Fuß Kupfer und viele Verbindungspunkte dazwischen müssen Dinge wie Wärmeausdehnung berücksichtigt werden, daher verwendet jeder Verbindungspunkt einen flexiblen Aufhänger, meistens mit großen Federn, um vertikale und horizontale Bewegungen innerhalb des Laufs zu ermöglichen:
HF effizient leiten – und sicher!
Sobald Sie das Signal bis zur Spitze des Turms bekommen haben, müssen Sie die HF-Energie in ein Sendesignal für eine maximale geografische Abdeckung umwandeln.
Und für FM-Signale ist es wichtig, die Antenne zu bekommen System so hoch wie möglich, und zu versuchen, das Signal für maximale Reichweite zu richten, ohne viel Energie in Richtung Himmel zu verschwenden, wo nur wenige Menschen davon profitieren würden, oder eine Tonne HF an einer Stelle direkt nach unten auf den Boden zu strahlen und die zu zeichnen Zorn der FCC.
Mein Vater erklärte, dass eine einzelne Antenne nicht sehr gerichtet wäre, und die Nennleistung des Radiosenders basiert darauf, wie viel Abdeckung man mit einer Antenne mit nur einem Schacht erhalten würde. Aber wenn Sie vier Antennen kombinieren und gut abstimmen, können Sie ein viel stärker gerichtetes Signal erhalten:
Sie können sogar mit den physikalischen Eigenschaften dieser Antenne spielen Richten Sie den HF-Strahl aus und optimieren Sie die Abdeckung, die Sie für eine bestimmte HF-Menge erhalten. Daher wird in der Rundfunkindustrie der Begriff „ERP“ (Effective Radiated Power) verwendet.
Somit ist der „Supertower’Website sendet ungefähr 1 MW (1.000.000 Watt) ERP, obwohl das in das Antennensystem eintreffende Signal näher bei 330.000 Watt liegt.
Deshalb wird die Station KYKY (Y98 FM) in St. Louis von der bewertet FCC als „90 kW“-Station, obwohl der Sender rund 30 kW Strahlungsleistung abgibt.
Sonstige Kleinigkeiten
Es gibt viele andere Dinge, die in diesem Blogbeitrag nicht behandelt werden, die wir in den beiden Videos besprochen haben, wie Eisschutz, Blitzschutz, Fernbedienung (können Sie das FPGA erkennen im obigen Bild?), Sicherheitsbeleuchtung, Notstromversorgung, Hilfsdienste und andere Fragen, die wir nach dem Posten des ersten Videos bekamen.
Ich würde Sie ermutigen, sich beide Videos anzusehen, wenn Sie irgendetwas in diesem Beitrag gereizt hat Interesse!
Im Moment erhole ich mich von einer Operation, aber im neuen Jahr hoffen mein Vater und ich, einen AM-Tower und einen Fernsehturm zu besuchen, um einige der Hauptunterschiede im Umgang mit diesen zu zeigen sehr unterschiedliche Arten von Signalen!
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