調頻廣播發射機N+1控制系統的應用

河南省廣播電視發射臺 劉順生

廣播電視是黨和國家的喉舌，是連接廣大人民群眾的橋梁，黨和國家的方針政策通過廣播電視傳達到千家萬戶。因此保障廣播電視的安全播出，實現國家廣電總局倡導的“高優質、不中斷、即經濟、又安全”的12 字方針尤為重要。河南省廣播電視發射臺擔負著河南人民廣播電臺的影視廣播、新聞廣播、音樂廣播、戲曲廣播和故事廣播共5 套調頻廣播節目24 h 不間斷發射的任務。由于調頻發射機都是單機工作，當某部發射機出現故障時，則會造成廣播停播，影響了廣大聽眾收聽廣播節目，為此該機房安裝了調頻廣播發射機5+1 控制系統。

一、N+1 播出控制系統

N+1 播出控制系統是N 部發射機共用1 部備用發射機做備份，利用計算機實現主備發射機自動倒換的播出系統。該系統與發射機的匹配性較高，可以與計算機進行通訊，從而實現自動化控制。5 部主用發射機和1 部備用發射機，每部主用機上裝有同軸開關，當主用發射機發生故障時，該系統按照設置好的操作程序，關閉有故障的發射機，自動切換同軸開關，把備用發射機的頻率自動選頻到與故障機相同的頻率上，同時切換好備機信號源，從而實現備用發射機的自動開啟。

以該機房調頻廣播5+1 播控系統為例，5 部主用發射機的輸出功率分別通過各自相連接的同軸開關進入五工器。五工器把5 部主用發射機輸出功率合成后通過天饋線發射出去，而備用發射機的輸出端先后通過同軸開關K1，K2，K3，K4 和K5串聯與假負載相連。5+1 播出控制系統由5 部主用發射機、1部備用發射機、5 個工分器、1 個假負載、1 套天饋線和5+1 播出系統控制器等組成。發射機主要用于按照調頻廣播的固定頻率將信號發射出去。五工器主要將5 套調頻廣播射頻功率進行合成，然后通過天饋線發射出去。當主用發射機工作正常則通過同軸開關與五工器相連接，當某一部主用發射機出現故障需要倒備用機時，則通過相應同軸開關的轉動將備用發射機連接到五工器，通過饋線將信號發射出去。通過同軸開關的轉動還可以為任意一部發射機作備份。假負載主要在維修和測試發射機時使用。5+1 播出系統控制器用于監測5 部發射機和備用發射機的工作狀態，控制主備發射機的倒換。5+1 播出控制系統的主備機倒換如圖1所示。

圖1 5+1 播出控制系統主備倒換過程

圖1中，3 號發射機出現故障需要倒至備用發射機發射，5+1 系統控制器發出指令先關掉3 號發射機，然后旋轉與3 號發射機相連接的同軸開關K3；此時，備用發射機的輸出端通過同軸開關K1，K2 和K3 連接到3 號發射機的五工器輸入端，而3 號發射機的輸出端則通過同軸開關K3，K4 和K5 連接到了假負載上，與此同時，5+1 系統控制器發出指令將備用發射機的頻率更改成3 號發射機的頻率，最后發出指令開啟備用發射機，使用備用發射機發射。

二、5+1 系統控制器與主備發射機的數據采集和控制

N+1 系統采用分散式控制，也就是說N+1 播出系統控制器與N 部主用發射機和一部備用發射機的中央控制單元保持不間斷通訊，根據同軸開關的狀態對發射機的開機與關機進行合理設置。每部發射機都有一個中央控制單元，方便對發射機的數據進行采集、處理、判斷、控制和顯示。通過中央控制單元顯示屏，可以查看發射機的工作狀態，如發射機的工作頻率、輸出功率、反射功率、功放電流、調制度、溫度等。中央控制單元顯示屏如圖2所示。

圖2 中央控制單元顯示屏

三、5+1 播出系統控制器控制主備機倒換的實現

河南省廣播電視發射臺的調頻5+1 控制系統主要分為上位機監控軟件、5+1 播出系統控制器、音頻切換矩陣、同軸開關系統4 部分。該系統的操作方式有遠程控制和本地控制兩種。

1.遠程控制。分為自動和手動兩種模式，自動控制是5+1播出系統控制器檢測到主用發射機故障信號，根據系統狀態，自動進行備用發射機的倒換。遠程手動控制是系統控制器根據值班員在上位機監控軟件上的選擇，進行備用發射機的倒換。

（1）遠程自動操作步驟。

①5+1 播出系統控制器監測發射機故障信號。

②5+1 播出系統控制器與上位機監控軟件通訊，上位機軟件給故障機下發關機指令，上位機軟件停止與備用發射機通訊。

③5+1 播出系統控制器判斷相應同軸開關有沒有射頻，從而對相應同軸開關進行相關的倒換操作。

④5+1 播出系統控制器與備用發射機通訊，將備用發射機頻率改變為故障機頻率。

⑤5+1 播出系統控制器與音頻切換矩陣通訊，將備用發射機音頻信號改為故障機音頻信號。

⑥同軸開關倒換完畢，頻率更改成功，音頻信號更改成功后，5+1 播出系統控制器發送開機指令。

⑦開機成功則完成備用發射機切換功能。

⑧成功完成或超過20 s 沒有完成，就封鎖5+1 控制系統，不再進行切換控制，同時恢復與上位機軟件的通訊。

⑨5+1 系統處于封鎖狀態，若備用發射機沒有射頻，可以通過上位機“解除封鎖”按鈕來解除5+1 系統的封鎖狀態。

⑩解除封鎖后，5+1 控制系統繼續監測發射機故障信號，來進行備用發射機的切換。

（2）遠程手動操作步驟。

①5+1 播出系統控制器監測發射機故障信號并報警，但不自動進行備用發射機切換。

②5+1 播出系統控制器與上位機監控軟件通訊，值班人員通過上位機軟件給5+1 播出系統控制器下發備用發射機切換指令，上位機軟件同時停止與備用發射機通訊。

③5+1 播出系統控制器判斷相應同軸開關有沒有射頻，對相應同軸開關進行倒換。

④5+1 播出系統控制器與備用發射機通訊，將備用發射機頻率改變為故障機頻率。

⑤5+1 播出系統控制器與音頻切換矩陣通訊，將備用發射機音頻信號改為故障機音頻信號。

⑥同軸開關倒換完畢，頻率更改成功，音頻信號更改成功后，5+1 播出系統控制器發送開機指令。

⑦開機成功則完成備用發射機切換功能。

⑧成功完成或超過20 秒鐘沒有完成，都封鎖5+1 控制系統，不再進行切換控制，恢復與上位機軟件通訊。

⑨5+1 控制系統處于封鎖狀態，若備用發射機沒有射頻和故障，可以通過上位機“解除封鎖“按鈕來解除5+1 系統的封鎖狀態。

⑩解除封鎖后，5+1 控制系統繼續接受上位機軟件下發的切換指令，來進行備用發射機切換。

2.本地控制。在天線負載切換開關和音頻切換矩陣面板上通過旋鈕和按鍵進行手動控制。首先，判斷故障機相應同軸開關有沒有射頻，在沒有射頻的情況下通過天線負載切換開關將同軸開關倒換至需要的位置。其次，將音頻切換矩陣備用發射機信號源輸出端選擇為故障機音頻信號輸入端。第三，改變備用發射機的頻率至需要的頻率。最后，開啟備用發射機。

四、主用發射機恢復工作的過程

當備用發射機工作時5+1 控制系統上位機監控軟件處于封鎖狀態。備用發射機無功率輸出時，上位機監控軟件解除封鎖狀態。先判斷相應同軸開關有無射頻，點擊上位機監控軟件中備用發射機下方相應數字鍵，同軸開關自動進行天線倒換，備用發射機自動由天線切換至負載，主用發射機連接五工器上天線；然后開啟主用發射機。

四、結論

調頻發射機5+1 控制系統系統穩定可靠，監測和檢測功能強大。發生故障時，5+1 控制系統可以自動檢測、自動更改備用發射機的頻率、自動倒換天線、自動進行信號的切換。5+1控制系統還具有聯鎖保護功能，可避免因誤操作而造成的故障。由于該系統自動化程度較高，降低了停播率，減輕了值班人員的工作強度，為安全播出提供了保障。