中波廣播系統發射機實時數據采集系統設計應用

郭冀陽

摘 要：廣播作為一種重要的信息傳輸渠道自發明至今已經經過了百多年的歷史，在這一漫長的發展歷程中廣播技術經過不斷的發展演變已經形成了較為完備的以短波、中波、長波為代表的技術體系，在這一技術體系中中波廣播發射占據著較大的比重，有著基數較為龐大的聽眾。中波廣播發射質量直接影響著聽眾的收聽體驗。在中波廣播系統的運行過程中需要積極做好中波廣播系統發射質量的實時數據監測，利用數字化、信息化技術最大限度的保障中波廣播系統取得良好的發射質量。文章在分析中波廣播系統特點的基礎上對如何做好中波廣播系統發射機實時數據采集進行分析闡述。

關鍵詞：中波廣播系統；實時數據采集；監測

中圖分類號：TP274+.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）21-0102-02

Abstract： Broadcast， as an important channel of information transmission， has a history of more than 100 years since it was invented. In this long developing course， the broadcasting technology has formed a relatively complete technical system represented by short wave， medium wave and long wave through continuous development and evolution. In this technical system， wave broadcast transmission occupies a large proportion， with a relatively large audience. The transmitting quality of medium wave broadcasting has a direct impact on the listening experience of listeners. In the operation of the medium wave broadcasting system， it is necessary to actively monitor the transmission quality of the medium wave broadcasting system in real time， and make use of digital and information technology to ensure the transmission quality of the medium wave broadcasting system to the maximum extent. Based on the analysis of the characteristics of the medium wave broadcasting system， this paper analyzes and expounds how to do well the real time data acquisition of the transmitter of the medium wave broadcasting system.

Keywords： medium-wave broadcasting system； real-time data acquisition； monitoring

前言

無線廣播技術是一項復雜度較高的技術，在無線電運行過程中會受到環境、設備等多種因素的影響。在無線電傳輸技術中中波廣播作為其中重要的組分發揮著重要的作用，通過多年的建設與完善中波廣播系統已經建立起較為完善的體系能夠實現全方位覆蓋，依靠大、中、小功率中波廣播發射機構建起了全固態中波廣播發射機體系，為中波廣播事業的發展打下了良好的基礎。在中波廣播系統運行的過程中需要利用計算機網絡信息化技術對轄區內的中波廣播系統發射質量進行動態監控，通過對中波廣播相關數據進行實時監測與分析并就所發現的問題及時的進行分析并查找故障原因予以解決，最大限度的保障中波廣播系統高質量、穩定的運行。

1 中波廣播系統發射機實時數據采集與處理原理

為保障中波廣播系統的高效、穩定的運行需要對中波廣播系統發射機進行實時數據采集、分析，對所發現的問題及時的進行查找并予以解決。中波廣播系統發射機實時數據采集的路徑主要選擇的是中波廣播系統發射機的對外接口電路，這一接口除了完成對于中波廣播系統發射機發射數據的實時采集外還能夠實現對于中波廣播系統發射機的遠程遙控、信號控制與檢測以及信號隔離等的操作。在對中波廣播系統發射機實時數據進行采集檢測的過程中，如檢測到對外接口端存在著異常電壓將及時的對中波廣播系統發射機內部的二級管陣列進行調整操作用以對中波廣播系統發射機內部的相關電路進行相應的保護。此外，中波廣播系統發射機的接口電路中具有光電隔離輸出、集電極在開路狀態下的輸出以及模擬電壓監測等的多項功能。做好中波廣播系統發射機發射數據的實時監測與分析是十分重要且必要的，只有如此才能最大限度的保障中波廣播系統發射機的穩定運行。在完成了對于中波廣播系統發射機的相關數據采集后需要對所采集到的實時數據進行分析處理，在中波廣播系統發射機運行的過程中其將會面臨著各種復雜的作業環境與作業情況，復雜的環境將直接影響數據采集的準確性與穩定性，在對中波廣播系統發射機實時數據進行分析時，為最大限度的降低干擾對中波廣播系統發射機實時數據采集分析的影響，需要使用串行總線USB來予以解決、規避，USB串行總線的應用不僅僅能夠有效的確保中波廣播系統發射機實時數據的雙向、同步傳輸速率同時還能夠有效的確保相關數據傳輸的穩定性與準確性，降低中波廣播系統發射機實時數據處理過程中的成本。在現今的中波廣播系統全固態廣播發射機中，通過使用外部接口能夠實現對于中波廣播系統發射機各項實時數據的采集，所采集處理的數據涉及到中波廣播系統發射機運行過程中的頻響、信雜比、信號失真、中波廣播系統發射機的功放電壓、直流穩壓、過荷指示等的各項數據，對中波廣播系統發射機實時數據的采集分析帶來了極大的便利性。

2 中波廣播系統發射機實時數據采集系統的硬件構成

中波廣播系統發射機實時數據采集系統硬件構成的基礎為USB總線，其設計方案主要為：通過中波廣播系統發射機的對外接口板獲取所需要的相關模擬信號，這些模擬信號將在模擬開關的作用下輸入到A/D轉換器中，經過轉換器將中波廣播系統發射機實時數據中的模擬信號轉換為數字信號，并以此完成中波廣播系統發射機相關實時數據的采集。經過轉換的數字信號將輸送至檢測計算機中用以完成信號的采集處理。構成硬件部分的關鍵是A/D開關、單片機、模擬開關以及USB接口芯片。USB接口芯片采用的是PHILIPS公司的ISP1581芯片，此芯片具有支持DMA操作、雙電壓操作以及多中斷模式操作等功能，是一種高速芯片，以高速芯片為基礎完成中波廣播系統發射機實時數據硬件采集設備的硬件開發。完成對于中波廣播系統發射機所產生的各類實時數據的采集和處理。

3 中波廣播系統發射機實時數據采集抗干擾設計

中波廣播系統發射機工作的環境復雜且惡劣，復雜惡劣的環境將致使中波廣播系統發射機實時數據采集時將會受到中波廣播系統發射機所產生的電磁波和各種電源脈沖的干擾，為確保中波廣播系統發射機實時數據采集的準確性和可靠性在進行中波廣播系統發射機實時數據采集系統設計時需要積極做好防干擾層面的考慮，提高中波廣播系統發射機實時數據采集系統的抗干擾性。中波廣播系統發射機實時數據采集系統抗干擾設計將分為軟件和硬件兩大方面，在硬件抗干擾設計上由于中波廣播系統發射機干擾信號的特點是高輻射、高脈沖、短時間，在采集設置上可以采用重復采集的方式來規避干擾，如果使用中波廣播系統發射機實時數據采集系統所采集到的信號連續兩次相同即可認為所采集到的數據有效，如果在中波廣播系統發射機實時數據采集中所采集到的信號變化不定則認為所采集到的信號無效。在中波廣播系統發射機實時數據采集系統中將以信號數據的實時采集為前提，在這一前提下如果相鄰信號采集的過程中如果有延時程序插入將能夠對較寬的脈沖產生抑制作用，其抗干擾效果也會得到有效的提升。在中波廣播系統發射機實時數據采集系統中硬件抗干擾的應用中需要積極做好隔離工作，在對所采集到的開關量和模擬量信號輸入時使用高頻濾波，做好對于線路的隔離工作，對于輸出的開關量信號使用光耦合隔離，使用屏蔽線作為信號傳輸線來進行各類取樣信號的傳輸。在中波廣播系統發射機實時數據采集系統抗干擾設計中針對中波廣播系統發射機實時數據采集中具有的隨機性的特點可以在軟件抗干擾性設計上加以實現，在中波廣播系統發射機實時數據采集系統軟件抗干擾設計上采用數字濾波技術用來音質疊加在模擬輸入信號中的噪聲上，此外，在中波廣播系統發射機實時數據采集系統軟件抗干擾設計上應當積極做好軟硬件之間的結合提高抗干擾性，避免中波廣播系統發射機實時數據采集系統在中波廣播系統發射機工作時所產生的強干擾下失控，提高系統的穩定性與可靠性。中波廣播系統發射機實時數據采集系統軟件抗干擾將采用循環運行方式，利用軟硬件相結合的方式實現對于中波廣播系統發射機實時數據采集系統的不間斷監控，在發現中波廣播系統發射機實時數據采集系統出現異常時進行自動復位用以穩定準確的進行相關數據的測量。

4 中波廣播系統發射機實時數據采集系統軟件設計

中波廣播系統發射機實時數據采集系統的軟件設計主要包括有驅動、USB固件以及應用程序三大層面。其中USB固件程序是整個系統的關鍵核心，其關鍵功能是在控制芯片的基礎上開發出相應的數據采集功能、對驅動程序發出的請求進行接收和處理，在編程語言上可以選用C語言、C++或是其他語言進行編設主要用于實現A/D模塊采集數據的控制、對驅動程序的響應、做好對于SP1581芯片相關指令的接收監控等。單片機在工作時將首先完成系統軟硬件自檢并進入主循環狀態，上位機將相關控制指令發送至接口芯片，接口芯片在接收到來自于上位機的控制指令后將發送中斷信號至單片機，單片機在對中斷類型進行判斷后設定Status標志位，最后中斷服務程序完成該標志位的執行工作，單片機在A/D模塊的作用下對中波廣播系統發射機實時數據進行采集。對于中波廣播系統發射機實時數據采集系統的驅動程序，驅動程序將分為高、低兩個等級，其中高級的部分是USB驅動程序而低級的部分將由USB函數層所構成，USB函數層將由串行總線進行驅動、主控制其驅動兩大部分所組成，通過簡化程序來提高中波廣播系統發射機實時數據采集系統驅動函數層的通用性。USB函數層將以Windows系統為基礎，完成對于USB驅動程序的管理，通過調節實現各控制器之間的通信調節，實現USB驅動的加載和卸載等。在軟件設計中，基于Windows系統進行驅動程序開發將需要使用專用的開發工具，完成初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊以及I/O模塊的開發完善。中波廣播系統發射機實時數據采集系統軟件應用程序需要使用Deiphi工具來進行，應用程序主要由低層數據采集和數據應用管理兩大部分所組成，數據采集程序將采用調動動態鏈接庫的方式來加以實現。中波廣播系統發射機實時數據采集系統應用程序將主要實現USB接口檢測、USB設備開啟和關閉、A/D模塊與數據采集端口的設置以及中波廣播系統發射機實時數據SQL數據庫的建立和存儲等功能。在中波廣播系統發射機實時數據采集系統應用程序運行的過程中將涉及到大量的應用數據，緩沖區存儲滿后將會對相關數據進行自動打包并應用SIE進行自動發送。應用程序開發中將需要對實時數據顯示、故障智能分析、故障報警以及數據處理等多功能的實現。

5 結束語

中波廣播系統發射機實時數據采集系統對于保障中波廣播系統發射機發射質量有著重要的意義，本文在分析中波廣播系統發射機實時數據采集系統結構特點的基礎上對中波廣播系統發射機實時數據采集系統的軟硬件設計以及干擾防護進行了分析介紹。

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