广播发射台质量保证系统改造方案设计与实施

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近些年随着中短波发射台 自动化 、信息化工作的不断深入 ，各基层广播发射台逐步建立起自台播出效果质量保证系统。自台质量保证系统是-套全自动实时监测发射机播出质量、播出效果的监测系统，能够实时直观的反映发射机工作状态.及时发现发射机异常情况，对确保安全播音工作起到重要作用但该系统在运行过程中尧现了-些问题.如当使用备份天线 自台代播时监测系统会误报为停播和多播告警。这些在特殊播音情况下出现的误报.给白台监测工作带来安全隐患.需提出可行技术方案对系统存在的问题进行改造.提高系统可靠性。

1 质量保证系统运行中存在的问题1.1 质量保证系统功能广播发射台自台质量保证系统能够实时监测到播音发射机的各项重要指标.基本满足了发射台信息化发展的需要 ，为确保播出效果提供了有力的技术手段。该系统主要实现了以下功能：1.1.1 相对功率电平、瞬时调幅度 、频率偏差 、瞬时音频电平实时监测 、实时图形显示功能(柱形图、曲线图)；1.1.2 音频信号的全程录音功能：1.13 发射机和天线(功率电平)停 劣播、多播报警功能；1.I.4 瞬时调幅度越限报警功能：1.1.5 频率(频率偏差)越限报警功能：1.1.6 值班员及权限管理功能：1.1.7 基本信息维护功能：1.1.8 节目运行图管理功能：1.i.9 监测数据查询 、统计分析 、打印报表功能；1.1.10 报警数据查询、统计分析、打印报表功能；1.1.11 远程控制功能：1.1.12 远程在线监听功能1.2 现有质量保证系统存在的问题质量保证系统在经过-段时间的实际使用后 .发现系统在采样环节上存在结构设计不足.自台代播时监测系统会出现误报信息 ，直接影响到了监测系统的准确性质量保证系统数据采集终端框图如图 1所示 .～副天线对应-部接收机.从天线馈筒上高频头采样下来的高频信号首先进入高频信号处理机箱 .该路信号经高频信号处理机箱里的二功分器分成两路高频信号，-路给高频信号处理板(为多播监测提供信号)，经数字处理后数据通过串口送到采集主机 ：另-路接入高频信号均衡器机箱，将此高频信号衰减成接收机线性范围内所需的高频信号大校然后送人接收机机箱的天线输人端图 1 数据采集终端框图4。1科技视界 science＆ chno 。gy Visi。n从图中的信号采集流程可知整个系统是从天线馈筒上取样.天线和接收机--对应.监测系统正常监测时需要将播出运行图输入质量保证系统中 录入运行图信息包括机器号，起始时间，播音频率.天线及偏向角度 录入完毕并保存后.正常情况下监测系统按照运行图对播出节 目进行全部功能监测。但在实际操作中经常会遇到代播、换播等特殊情况.播音机器可能使用备用天线播出，而监测系统还是会从事先录入的原天线馈筒处采样.造成监测系统对原天线监测误报为停播”告警.对备用播音天线监测多播”告警。实质上发射机正在使用备用天线正常播音 .这是系统在特殊情况下发出的误报信息2 质量保证系统改造方案实施从上述对质量保证系统误报告警问题的分析可知.该问题的产生主要是由于监测系统在设计上仅从天馈线采样.并且对天馈线取样信号处理缺乏灵活性.对特殊情况下的正常播音缺乏有效监测等因素造成的 针对系统存在的问题可通过设计在发射机馈筒处增加系统取样点的方案.实现对同-部发射机分别从天馈线和发射机两处进行多点采样监测：同时还需开发-套告警判别软件.并通过质量保证系统软件接口.利用冗余数据对误报告警进行数据修正.从而在设计上彻底解决系统存在的缺陷2.1 广播信号质量监测仪设计为了满足系统在前级增加采样点需要.可通过定制研发-套低成本、小型化的嵌入式独立监测设备广播信号质量监测仪 ，并将该监测设备安装在发射机上作为新的采样点。该设备设计上从发射机馈筒取样.实现对整个系统的多点采样。此设备能够实时监测发射机调幅度、载波频率及载波功率重要数据.并可通过通讯接口发布监测点数据监测仪设计方案如图 2所示图2 广播信号质量监测仪设计方案广播信号质量监测仪主要完成对信号的采集、数据处理、解调等功能。

2.1.1 数据采集拈设计数据采集拈主要完成对采样广播信号的放大、 D变换等功能。

其中A/D是整个数据采集系统的关键部件.它的性能将直接影响整个数据采集系统的技术指标。本方案选用的是AD9433芯片。它是-种 12位单片采样 A/D转换器，具有片上跟踪/保持电路，芯片的分辨率和转换时间在设计上均可满足广播信号的模数转换要求数据采集拈的硬件电路图如图 3所示.电路中选用 AD9433的差分信号输入和差分时钟输入 .差分信号由差分变压器产生 ：输出选择二进制补码格式 AD8320的增益控制由AD9433的 OR引脚产生∞ m 嚣 ～辫糕懑 瓣∞2 0-§ 。。

Tr论坛Science& Technology Vision科 技 视 界 科技·探索·争鸣的信号控制，具体实现由总线控制，解调拈实现。

图3 数据采集拈的硬件电路设计2.1.2 数据处理拈设计(1)数据处理时间评估根据广播调幅发射机的工作特点：调幅度实时变化 ，载波频率相对稳定；我们选择每监测-百次调幅度，监测-次载波频率也能够达到监测信号的目的。

系统设计采样点数为 N4096.算法采用 Hilbert变换解调和欠采样求载波频率.所以每计算 100次调幅度、100次载波功率和 1次载波频率所需要的运算次数大概为：100"(Ⅳloga N'44 N)(4 NlogaN4200%261"263'4)要达到实时性的效果需要 2秒钟之内完成这些运算(2)数据处理芯片选择算的载波频率 为系统提供给 NCO的频率。具体的算法实现如图5所示。

2.2 告警判别服务程序的开发所研发的广播信号质量监测仪作为新增采样点.安装在每台发射机上.它是从发射机馈筒采样并进行信号处理的独立设备 为了实现多点监测的需求 ，还需以原质量保证系统提供的硬件接口和软件指令集为基础，开发-个后台运行的告警判别服务程序.将新增采样点数据整合到质量保证系统数据库中。该程序可根据多个采样点的优先级及对应的规则.实现对原单点采样监测系统的数据修正.从而消除误报告警。

2.2.1 系统软件指标报警、解除主要流程对质量保证系统软件报警、解除流程如图6.整个流程主要分以下三个环节：(1)数据采集终端实时采集指标数据后.根据报警条件对指标进行判断是否为异常状态.报警或报警解除时.组织协议发送到通讯服务软件：(2)通讯服务软件接收协议后 ，组播或指定发送出协议 ：同时解析协议组织成 xml协议.发送到 WEB服务：(3)客户端通过UDP或组播接收到协议后.解析协议.得到报警或报警解除数据信息，并以语音、文字、颜色变化方式提醒用户擎 啪 pU 4 -坤l固 l LT 限. .。

； I . j 哪 -，d ol l声· 4 舯n l l ； Il 蚋- j； - 荫.瑚髓 re.hiM - Anm 采棹僵号本文选用 ADI公司的 ADSP-21262作为数据处理芯片.该芯片具有以下特点：a)最高工作频率为200MHz，时钟周期 5ns；b)支持 SIMD single-instructi0n multipIe-data，单指令多数据 )结构：. c)32Bit IEEE浮点运算单元.内含乘法器.ALU和移位器.并支持40bit的扩展精度浮点运算：d)22个 DMA通道：e)2Mbit片上双口SRAM.4Mbit的片上双 口可编程标志 ROM：f)高带宽的 YO El。1个并口，1个 SPI口，6个串I1，1个数据应用接口(DAI)和 1个]TAG口。

最主要的是.当ADSP-21262系统时钟为 200MHz工作在 SIMD模式下时.可以达到 1200 MFLOPS的高处理速度.可以完全满足系统实时性的要求数据处理拈的硬件实现如图4所示图4 数据处理拈的硬件实现2.1.3 解调拈设计解调拈是应用 QuartuslI的 IP核 NCO和 FIR滤波器实现正交解调 .其中频率控制字是由DSP计算出载波的频率.然后通过下式计算得出：笋舌其中M为频率控制字，N为NCO频率控制字输入的位数 为计图 5 解调拈的实现图6 报警、解除流程2.2.2 告警判别软件设计告警判别软件的开发工具使用 Visual Basic.NET 该程序在设计上由网络连接、循环监测、告警处置三大拈构成。其中告警处置子程序是判别软件核心，主要负责对告警数据的分析、判别。通过告警判别软件消除误报的程序流程如图7所示程序首先对接收到的告警数据著行解析.从获取到的设备子编号来确定当前对那部发射机的监测数据有报警。然后发送查询指令分别查询该发射机天馈线采样和机器莉采样是否正常 用于对-部发射机分别从天馈线及发射机馈筒采样的数据进行判别遵从以下规则：(1)若从天馈线和发射机馈筒采样监测信息均正常，则以天馈线处采样数据为准进行监测(2)若从天馈线监测不到信号.而从发射机馈筒采样监测信号正常，则通讯服务器以接受到的监测仪数据为准进行监测.并发送告警解除指令消除误报(3)若从天馈线监测有信号.而从发射机馈筒采样无信号.则通讯science＆ chn。1。gy Visi。n科技视界I 41