嵌入式N選一調頻自動備份切換器設計

劉保益 莫兆輝 趙宇航 楊燁

（廣西廣播電視技術中心柳州分中心）

一、引言

隨著對廣播電視事業建設投入不斷增加，無線發射臺站的調頻發射機進行1主1備的1+1改造，遠程監控系統的也不斷完善，安全播出保障能力大幅提高。但也存在1+1公共部分出現故障，主備機都無法正常播出；或者主機故障遠程系統自動控制倒備機播出不成功等造成停播；特別同軸倒換開關，連接饋管接頭、彎頭，天饋線系統故障檢修時將耗費大量時間。本項目研究的是在這些系統出現故障，需要技術人員進行人工干預檢修時，如何使在系統之外搭建的獨立備份機既不影響技術人員檢修又快速恢復節目應急播出，確保播出的連續性，減少停播。

二、設計方案

設計一臺可以控制音頻輸入信號切換、控制發射機發射頻率變換、控制發射機發射功率設備，滿足結構簡單，操作方便，安全可靠要求。

（一）切換器原理框圖

嵌入式N選一調頻自動備份切換器原理框圖如圖1所示。

圖1 切換器原理框圖

（二）系統組成框圖

由嵌入式N選一調頻自動備份切換器組成的備份調頻發射機系統框圖如圖2。

圖2 系統組成框圖

（三）切換器功能設計

通過對嵌入式N選一調頻自動備份切換器的電路設計及對內置STC單片機編程實現切換器受內部設置時間表控制，時間表可對一周內每天每一路載波監測時間段進行獨立設置，N路立體聲音頻輸入、N路載波輸入和N路開關量輸出一一對應，并且N路中的每一路都可以單獨設置使能。切換器的狀態量輸出控制備用調頻發射機的開關機，切換器的開關量輸出負責控制備用調頻發射機的頻率轉換，可設手動和自動切換模式。

在自動控制模式下，首先對N路選擇使能，N路立體聲音頻只有設定使能并在該路播出時間表設定內的才參與自動切換，在設定時間表內選擇了使能的各路載波信號全有時，說明主用設備播出正常，單片機控制切換器無立體聲音頻輸出、無開關量信號輸出，無狀態量輸出，備用發射機處于待播狀態。當檢測到播出時間表內有載波信號中斷時，切換器自動選擇與載波對應的立體聲音頻信號輸出到備用發射機激勵器、對應的開關量信號輸出驅動備用發射機激勵器轉換到相應的頻率，狀態量輸出起動備用發射機開機播出。如果出現兩路以上的載波中斷，切換器按照1到N路的先后順序，只允許一路立體聲音頻、同一路開關量信號輸出，狀態量輸出。該路載波恢復后，按順序切換到下一路中斷載波的立體聲音頻輸出、開關量信號輸出，狀態量輸出。所有載波恢復后，切換器無立體聲音頻輸出、開關量信號輸出，狀態量輸出，自動關閉備用發射機，恢復待播狀態。強制設定切換器的優先級后，就可以遵循“先中央，后地方；先公益，后付費；先新聞綜合，后專業頻道”的原則連接信號源，設定控制頻點。設計自動控制邏輯如圖3。

在手動控制模式下，直接通過按鍵選擇要播出的節目，或者接入電腦通過遠程操作。切換器選擇對應的立體聲音頻信號輸出到備用發射機激勵器、對應的開關量信號輸出驅動備用發射機激勵器轉換到相應的頻率，狀態量輸出起動備用發射機開機播出。

（四）組成系統后特點

1.獨立性：加裝了嵌入式N選一調頻自動備份切換器的調頻備份機采用獨立供電、獨立的天饋線系統。不論主用1+1設備系統出現什么問題，備份機都能按需開啟。

2.反應迅速：正常播出中如果1+1設備都出現故障無功率輸出，切換器檢測到后在備份機熱備份下5秒內自動完成信號源切換和所需頻點的變頻播出；1+1設備任意一臺恢復正常播出，切換器控制備份機立即關閉功率轉為待播狀態。極大保障播出的連續性。

3.系統簡潔：設計時將控制功能集成在切換器里同一塊的線路板上，減少各功能模塊連線。正常運行所需外圍支撐少。

4.遠程功能：可通過網絡連接監控切換器，選擇工作模式，修改設置時間表及切換器其他參數。

5.操作便捷：即使在手動狀態下，通過該切換器面板按鈕能夠一鍵完成所需信號源切換、備份機的頻率變換到頻點及上功率播出。或者通過電腦界面點擊所需頻點確認后完成播出。

三、結束語

根據設計方案制作出切換器在廣西廣播電視柳州二四六臺機房內搭建一套6選一備份調頻發射機系統對中央1套和廣西系列5套調頻廣播節目進行實際測試，各項功能符合設計要求。