短波發射機自動化水平的提升

羅華中

（國家廣播電視總局七六一臺，福建 永安 366000）

0 引 言

電視廣播行業的不斷發展，對科技的要求逐漸提高。產品的創新離不開科技的支持，短波發射機的自動化水平對促進電視廣播業的發展具有重要意義。長遠來看，提高短波自動化水平不僅可以解放人力，節約成本，而且可以提高短波發射機運行的穩定性，促進短波發射機不斷智能化。

1 短波發射機提升自動化水平的必要性

短波發射機主要包括射頻放大系統、音頻系統、電源系統、冷卻系統、控制系統以及天線饋線系統等?？刂葡到y控制其他系統的工作，而控制的智能化決定了整個設備的運行情況。在設備運行中，每個系統環環相扣，很多工作流程的完成需要通過繼電器和接觸器來完成。電器越多，越容易造成結果不精確，而且設備內部連線復雜，發生事故的隱患點眾多且難以排除隱患點，因此有必要通過科技創新提高現階段短波發射機的自動化水平。

1.1 提高短波發射機的智能控制水平

短波發射機工作的系統眾多，連接各個系統的連接器復雜，使得操作難度大。提高短波發射機智能化控制水平，可以提高工作效率和質量，同時順應當今科技發展的潮流。智能化工作中，使用計算機進行數據處理和程序編輯將數據輸入計算機組成數據庫，通過計算機控制各個系統的操作流程，大大減少了因數據誤差帶來的質量問題和安全問題。智能化的提升還可以進行全方位控制，時時關注工作狀態，在出現問題前有所警覺，有助于保護機械的安全。

1.2 提高短波發射機的穩定性

為提高短波發射機工作系統的穩定性，最有效的方法是完善控制系統和監管系統。各種環境因素和人為失誤都可能影響工作的進行，導致運行出現故障。干擾短波發射機信號的發射會產生信號波動和傳輸障礙，導致短波發射機運行不穩定。將自動化技術應用在短波發射機中，可大大提高穩定性。自動化智能系統可以時時監控發射機，對即將產生的事故進行預警，精準確定事故發生的原因，從根本上解決問題，避免再度發生同類型事故。利用智能化設置自動修復和自我檢查系統，可根據事故發生的原因自行修復較易修復的地方，暫時保證其運行，待工作完成后進行系統修理。

2 利用PLC提高短波發射機整體自動化水平

2.1 PLC工作原理

PLC是可編程控制器，以處理器CPU為核心，執行邏輯運算、順序控制、定時計數以及算數操作等指令，可以通過輸入數字或指定模式控制各種機械設備的生產過程。PLC是智能化計算機控制和傳統繼電控制相結合的高科技產物。它先在計算機中設置好數字編程，然后將編輯好的程序與各個繼電控制環節相匹配，大大促進了繼電控制的自動化水平。使用PLC進行工作時，可以將復雜的情況簡單化，通過輸入簡單的圖形或數字進行精準的控制活動。

PLC的工作過程分為輸入采樣、程序執行以及輸出刷新3個階段。在輸入采樣階段，將計劃好的數據輸入到單元格進行數據儲存。在程序執行階段，PLC以自上而下的順序掃描之前輸入的程序。掃描程序時，按照從左到右、自上而下的方式得出運算結果。在輸出刷新階段，先確保每個程序運行無誤，然后啟動CPU，按順序檢測各個程序，最后通電帶動機械運行，實現自動化控制。

2.2 PLC工作特點

從PLC的工作原理看，它的工作操控比較容易，且編程簡單。PLC利用簡單的圖形和數字進行編程，利用程序進行自動化管控。它的功能豐富，內部具有豐富的操控指令系統和儲存空間。一個小型的PLC可以進行上千條的數據編程，儲存幾百上千條的操作指令。運行這些指令時，根據不同的指令產生不同的結果，非常適用于短波發射機的自動化管理。PLC的通信功能強大，能及時傳輸信息并進行集中化管理，運行可靠。PLC在硬件上減少了繼電器和接觸器的使用，減少了由接觸不良或線路問題帶來的事故。此外，PLC經濟實用，雖然前期投入成本較達，但長遠來看減少了維修費用和人力成本等控制成本，且體積較小，操作簡單，維修方便，具有較高的性價比。

2.3 采用PLC提高短波發射機自動化水平的措施

PLC可有效提高短波發射機的自動化水平。首先，做好準備工作。由于不同的發射任務和控制任務對發射機的要求有很大差異，所以需要對工作任務進行細致劃分，明確工作任務，以便實施自動化。其次，明確編程中輸入和輸出的地址。各個程序在運行前需要明確輸入和輸出地址，保證分配的合理性。由于信號點一般連接在編碼的輸入和輸出地址上，所以地址的準確性很重要。再次，確保倒換波段工作準確無誤。結束上一段工作后，需要人為輸入數據進行波段倒換，既方便工作人員看到計算結果，又保證下一階段工作的順利進行。最后，協調發射機的頻率切換。短波發射機的工作頻率需要根據電波的不斷波動進行調整，利用PLC可實現自動調諧，保證調頻的準確性。

3 利用FPGA實現短波發射機調諧自動化

3.1 FPGA工作原理

FPGA是現場可編程門陣列。作為專用集成電路的一種半制定電路，它既彌補了定制電路的不足，又解決了原有可編程器件門電路有限的弊端。FPGA以語言編程為主，利用小型查找表進行組合邏輯，每一個查找表都通過輸入端連接一個觸發器，再由觸發器帶動其他運行程序，既有準確性又有時效性。其中，邏輯陣列塊的LAB由各種LE組成，工作時需要對已經相互連接的LE進行邏輯輸入，從而控制程序運行。控制信號與LE連接，然后連接下端的信號反饋線實現局部互聯。可輸入/輸出單元簡稱為I/O單元，作用是幫助芯片與外界匹配的連接器相連接，從而發出芯片驅動信號。

FPGA內部的I/O按組分類，保證每一組單元都能滿足相應的匹配標準，利用信號輸入驅動器和觸發器控制外部引擎。EAB由很多嵌入式的RAM組成，這些RAM分布在輸入或輸出口的傳感器上。它的大小靈活，不需要額外的邏輯控制單元。另外，ICR存在于每一個環節，負責連接所有的程序和單元。ICR一般分為單/雙長線連接、長線連接以及全局連接3種連接結構。這些連接線上有很多控制傳感器，程序運行時如果出現線路上的問題，可以通過控制器及時準確得知具體位置，從而實現對程序運行進行集中管理。

3.2 FPGA工作特點

因為FPGA與PLC的工作原理存在差異，所以工作特點也趨向于不同的方面，下面論述FPGA的工作特點。首先，FPGA的集成程度高，內部具有可編程內部互聯資源（ICR）和很多邏輯單元，這些單元需要相互配合、相互連接。ICR可以對這些單元進行連接匯總，實現在一條主干線上控制整個工作，具有較高的集成度。其次，FPGA的運算速度很快，其指令輸入以語言為主，掃描指令讀取信息時所需時間較短，且內部具有較多的邏輯計算單元，可計算處理比較龐大的數據，減少延遲性。再次，FPGA中觸發器的數量豐富，內部的每個邏輯單元都相應地連接一個或兩個觸發器，以幫助控制指令信息及時到達控制中心，保證外部動力器高效運行。最后，FPGA的穩定性好且應用廣泛。因為FPGA內部連接緊密，所以出現問題時通過中央線路控制中樞很容易發現故障所在，便于及時進行修復[1]。

3.3 利用FPGA提高短波發射器自動化水平的措施

要想提高FPGA短波發射機的自動化水平，需要了解和完善FPGA的短波發射機調諧系統，主要有手動調諧、半自動調諧以及全自動調諧3種調諧方式。其中，手動調諧是較常見的調諧方式，執行力強，但存在很多缺陷。例如，手動調諧的操作步驟比較繁瑣，對工作人員的培訓是一個難點。為保證短波發射機的穩定性，需要不斷調頻，但人為調頻的準確性和安全性都難以保證，易出現偶發問題。半自動調諧是手動調諧向全自動調諧的過渡。提升短波發射機自動化的重點是實現全自動調諧。目前，全自動協調是最常用的調諧方式，解決了實際操作中因手動調諧帶來的問題[2]。

利用計算機程序可以簡化操作過程，只需要將程序編碼輸入計算機數據庫，操作時直接利用計算機控制觸發器即可。要保證自動化的可持續性，需要注意計算機的維護系統，完善自動檢修系統，方便及時發現并解決問題。

4 結 論

隨著科技水平的提升，短波發射機領域也有了很大突破與發展，推動了我國廣播行業的進步。隨著自動化技術的不斷發展，短波發射機和自動化的結合越來越融洽，不斷相互滲透、相互補充，但還需要不斷實驗，促進自動化水平的提升，利用科技創新提高自動化在短波發射機運用中的深度，將PLC與FPGA等信息化技術靈活運用于短波發射機，提高其自動化水平。