自臺(tái)安全播音保障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的綜合測(cè)試卡

摘 要：為了確保“三滿播出”，各發(fā)射臺(tái)建立起自臺(tái)安全播音保障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)自臺(tái)的“三滿播出”進(jìn)行監(jiān)測(cè)及有效管控。本文介紹我臺(tái)安全播音保障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所采用的綜合測(cè)試卡的工作原理。

關(guān)鍵詞：綜合測(cè)試卡；調(diào)幅度；頻率偏差；輸出功率；

中圖分類號(hào)：TN932 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-09-00-03

引言：系統(tǒng)通過接收機(jī)引出455KHz中頻信號(hào)，接入位于工控機(jī)PCI插槽上的綜合信號(hào)測(cè)試卡，由工控機(jī)通過PCI總線直接取出瞬時(shí)調(diào)幅度、平均調(diào)幅度和頻率偏差。綜合測(cè)試卡是完成獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的核心部件。根據(jù)所選用測(cè)量方法的不同，選用不同型號(hào)的綜合測(cè)試卡。以c2003A、c2003B用綜合測(cè)試卡為例，這一塊卡中集成了中、短波AM調(diào)幅度測(cè)量（455KHz）；

綜合測(cè)試卡方框圖（如圖1）

以下簡(jiǎn)要介紹它們的工作原理。

一、中、短波AM發(fā)射機(jī)調(diào)幅度測(cè)量

（一）單音頻調(diào)制時(shí)的調(diào)幅度和瞬時(shí)調(diào)幅度

設(shè)Ucm為載波振幅，UΩm為音頻調(diào)制信號(hào)振幅，ω為載波角頻率，Ω為音頻角頻率，m為調(diào)幅度值。

用UΩω音頻信號(hào)調(diào)制的調(diào)幅波可用下列數(shù)學(xué)式表示：

（二）平均調(diào)幅度

由于實(shí)際的廣播語音信號(hào)是不規(guī)則的，是一個(gè)隨機(jī)量，為了計(jì)量調(diào)幅度的大小，引入了平均調(diào)幅度概念。

平均調(diào)幅度是指在某一時(shí)段內(nèi)，語音節(jié)目信號(hào)邊帶波功率的平均值對(duì)載波功率之比。

如果用數(shù)學(xué)計(jì)算：

設(shè)用語音節(jié)目信號(hào)調(diào)制的調(diào)幅波，檢波后的瞬時(shí)電壓為u，u作用在負(fù)載電阻R上的時(shí)間為T，則T時(shí)間內(nèi)在R上產(chǎn)生熱量J為：

（三）瞬時(shí)調(diào)幅度和平均調(diào)幅度的DSP實(shí)現(xiàn)

首先DSP接收計(jì)算機(jī)通過PCI總線發(fā)來的命令——測(cè)量某一路信號(hào)的調(diào)制度，通過FPGA的邏輯電路設(shè)置A/D的參數(shù)，使A/D對(duì)該路信號(hào)進(jìn)行變換。然后FPGA產(chǎn)生一個(gè)400KHz的采樣時(shí)鐘送給A/D，每完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，A/D產(chǎn)生一中斷信號(hào)送DSP，DSP接收到中斷信號(hào)后讀取A/D得到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)判斷是否滿足計(jì)算條件（每3072個(gè)采樣值計(jì)算一次），若滿足則按公式計(jì)算調(diào)制度，通過PCI總線上報(bào)計(jì)算機(jī)，然后等待下一次中斷。否則直接等待下一次中斷。如此循環(huán)直到接收到下一條計(jì)算機(jī)發(fā)來的指令。

二、中、短波AM發(fā)射機(jī)頻率偏差測(cè)量

通常情況下，測(cè)量高頻等幅波信號(hào)的頻率時(shí)，大多是用頻率計(jì)數(shù)器直接測(cè)量，它的基本原理是將等幅正弦波信號(hào)進(jìn)行放大、整形，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號(hào)，然后對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行記數(shù)。

當(dāng)高頻信號(hào)的幅度被調(diào)制后，尤其在深度調(diào)幅（比如100%），高頻信號(hào)在調(diào)制負(fù)峰時(shí)，幅度很小，甚至有小到零的時(shí)候，這時(shí)候的正弦波信號(hào)被放大整形后變成的脈沖信號(hào)會(huì)有脈沖丟失，因而會(huì)造成記數(shù)的不準(zhǔn)確。為解決這一問題，測(cè)量幅度被調(diào)制的高頻載波信號(hào)的頻率時(shí)，我臺(tái)前后采用脈沖記數(shù)加周期測(cè)量法及載波相關(guān)鑒相方法。以下分別介紹我臺(tái)前后使用的兩種頻率測(cè)頻方法的基本原理。

（一）脈沖記數(shù)加周期測(cè)量法：

其測(cè)量原理框圖如下：

中頻信號(hào)經(jīng)放大整形后形成脈沖信號(hào)，該信號(hào)分成兩路，其中一路進(jìn)行脈沖寬度測(cè)量；另一路進(jìn)行脈沖個(gè)數(shù)測(cè)量，但其受脈沖寬度測(cè)量結(jié)果的控制，即當(dāng)脈沖寬度異常時(shí)，表明出現(xiàn)脈沖丟失或產(chǎn)生干擾脈沖，這時(shí)對(duì)該脈沖不進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)達(dá)到455000個(gè)時(shí)，將這455000個(gè)脈沖周期相加，得到455000個(gè)脈沖的總周期，我們?cè)O(shè)其為T，根據(jù)如下公式：

就可計(jì)算出被測(cè)中頻信號(hào)的頻率。

（二）載波相關(guān)鑒相測(cè)量方法：

由同相正交COSTAS環(huán)完成，接收的中頻信號(hào)分別送到上下支路的2個(gè)鑒相器上，上支路與NVCO的輸出sin（ωct+θ）正交鑒相，下支路與NVCO輸出的90°相移cos（θct+θ）同相鑒相。上下鑒相器的輸出經(jīng)低通過濾后相乘，獲得誤差電壓通過環(huán)路濾波器之后去控制NVCO的相位與頻率。采用上面的模型對(duì)載波進(jìn)行跟蹤，載波鎖定以后，發(fā)端的載波和本地載波同步，此時(shí)對(duì)本振的設(shè)置頻率即為載波頻率，由此完成載波頻率的測(cè)量。

三、中、短波AM發(fā)射機(jī)輸出功率測(cè)量

對(duì)接入綜合測(cè)試卡的中頻455KHz信號(hào)，經(jīng)過高靈敏度的可變?cè)鲆娣糯笃鞣糯蠛螅捎孟喔山庹{(diào)法變?yōu)閮陕妨阒蓄l信號(hào)。然后，對(duì)這兩路零中頻信號(hào)進(jìn)行A/D采樣，把它們同時(shí)送入FPGA，由DSP控制完成載波同步。大約每60毫秒左右取出一個(gè)平均值，這個(gè)值即相當(dāng)于接入信號(hào)大小的相對(duì)功率電平值。也就是說，設(shè)備每秒種可以給出15個(gè)左右相對(duì)功率電平數(shù)值。

每一個(gè)實(shí)時(shí)發(fā)射機(jī)相對(duì)功率電平值計(jì)算部分的主要代碼實(shí)現(xiàn)：

四、綜合測(cè)試卡維護(hù)要點(diǎn)

在打開機(jī)箱之前，雙手應(yīng)該觸摸一下金屬接地物，釋放身上的靜電。拿綜合測(cè)試卡時(shí)，應(yīng)盡量拿卡的邊緣，不要用手接觸板卡的集成電路。如果一定要接觸內(nèi)部線路，最好戴上接地指環(huán)。清潔時(shí)，一般不要用水擦拭，可使用電腦專用清潔劑。電腦專用清潔劑多為四氯化碳加活性劑構(gòu)成，涂抹去污后清潔劑能自動(dòng)揮發(fā)。購買清潔劑時(shí)一是檢查其揮發(fā)性能，當(dāng)然是揮發(fā)越快越好；二是用PH試紙檢查其酸堿性，要求呈中性，如呈酸性則對(duì)板卡有腐蝕作用。

綜合測(cè)試卡的金屬接腳，如果有灰塵、油污或者被氧化，均會(huì)造成接觸不良。可用橡皮擦來擦除金屬接腳表面的灰塵、油污或氧化層。切不可用砂紙類東西來擦拭，否則會(huì)損傷極薄的鍍層。

插槽內(nèi)的灰塵一般先用油畫筆清掃，然后再用吹氣球或者電吹風(fēng)吹盡灰塵。插槽內(nèi)金屬接腳如有油污，可用脫脂棉球沾上電腦專用清潔劑或無水乙醇去除。

綜合測(cè)試卡在安裝時(shí)，固定的螺絲松緊度要合適，不要固定過緊，造成板卡的變形，引起接觸不良，造成故障。

五、結(jié)束語

綜合測(cè)試卡是自臺(tái)安全播音保障系統(tǒng)的重要電路板卡，是系統(tǒng)的核心部件，掌握它對(duì)提高我們的維護(hù)水平及應(yīng)用具有長遠(yuǎn)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉長年，吳名森，王福全，舒學(xué)峰《廣播發(fā)送技術(shù)》，無線電臺(tái)管理局編印，1999年11月