調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制研究

段樹(shù)春

1 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)概述

1.1 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)定義

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)屬于將信號(hào)轉(zhuǎn)化成語(yǔ)言的技術(shù)設(shè)備，詳細(xì)來(lái)講能夠?qū)⒁纛l信號(hào)、高頻載波轉(zhuǎn)化成調(diào)頻波，從而讓高頻載波的頻率能夠隨著音頻信號(hào)波動(dòng)不斷發(fā)生變化，并且放大所有音頻信號(hào)以及通過(guò)全方位的阻抗配對(duì)，讓音頻信號(hào)傳送到天線。在我國(guó)，商業(yè)調(diào)頻廣播信號(hào)頻率設(shè)定在88～108MHz之間，校園調(diào)頻廣播信號(hào)設(shè)定在76～87MHz之間[1]。所有的調(diào)頻廣播電臺(tái)，不管規(guī)模是大是小，均由信號(hào)傳輸設(shè)備、音頻播放設(shè)備、調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)、天線等部件構(gòu)成。要想覆蓋更大范圍，則要選用調(diào)頻功率更大的發(fā)射機(jī)或是將外部天饋線架設(shè)到更高的地方。而覆蓋小范圍的發(fā)射機(jī)，則只需要將天線架設(shè)到適宜高度即可。

1.2 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)類型

調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)因?yàn)槭褂脠?chǎng)景不同也被分為多種類型，總體來(lái)講主要分為專業(yè)級(jí)與非專業(yè)級(jí)兩種。其中，專業(yè)級(jí)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)意味著用于專業(yè)廣播電臺(tái)，而廣播電臺(tái)對(duì)于發(fā)射機(jī)傳輸?shù)囊纛l信號(hào)音質(zhì)、穩(wěn)定性有著極高要求；而非專業(yè)級(jí)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)則多用在一般場(chǎng)合。此外，如果按照廣播方式去區(qū)分，可分為立體聲調(diào)頻廣播與單身到調(diào)頻廣播；更專業(yè)一點(diǎn)則按照調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)電路原理去分類，分為模擬調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)與數(shù)字調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)。隨著科技水平的不斷提高，專業(yè)級(jí)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)、數(shù)字調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)逐漸成為主流，從音頻到射頻的過(guò)程均采用數(shù)字化管理方式，在軟件的輔助下去實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制。而傳統(tǒng)的模擬調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)對(duì)音頻信號(hào)的放大、立體聲的編碼均通過(guò)模擬完成。

2 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制的優(yōu)勢(shì)

2.1 提高發(fā)射信號(hào)抗干擾能力

相較于過(guò)去傳統(tǒng)的發(fā)射機(jī)而言，通過(guò)對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制能夠抵御絕大部分其他電子信號(hào)的干擾。調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)在節(jié)目信號(hào)播出過(guò)程中，往往會(huì)遭受諸多因素影響，而導(dǎo)致信號(hào)傳輸出現(xiàn)波動(dòng)，此時(shí)對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)化監(jiān)控，能夠?yàn)檫@類情況的出現(xiàn)作出預(yù)警，一旦在信號(hào)傳輸中發(fā)現(xiàn)無(wú)關(guān)信號(hào)干擾，在自動(dòng)監(jiān)測(cè)之后便可通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)這類信號(hào)進(jìn)行清除。此外，播出系統(tǒng)在信號(hào)傳輸中還會(huì)因?yàn)槭艿诫姶挪ㄓ绊懚l(fā)出噪音，由于調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)所發(fā)出的信號(hào)要比噪音信號(hào)更強(qiáng)，所以自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)察覺(jué)問(wèn)題所在，然后通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)噪音予以過(guò)濾，受眾從終端接收到的聲音基本上不會(huì)受到太大影響。

2.2 提高發(fā)射信號(hào)穩(wěn)定性

對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制，能夠提高廣播電臺(tái)信號(hào)發(fā)射的穩(wěn)定性。調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)所發(fā)射的節(jié)目信號(hào)具有特定的覆蓋范圍，而在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)之下，信號(hào)能夠更加穩(wěn)定地被更多收聽(tīng)終端接收到，滿足更多受眾需求，而且在同一片區(qū)域內(nèi)也不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)相互爭(zhēng)搶的問(wèn)題。

3 調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)解析

該套系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)作為核心，配備其他必要元器件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制，能夠有效減少人工投入而達(dá)到自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)的目的。

3.1 工作原理

計(jì)算機(jī)作為該套系統(tǒng)的核心部件，主要負(fù)責(zé)對(duì)相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，其中包含調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的運(yùn)行功率、電壓、電流、音頻等信息，對(duì)所有電臺(tái)節(jié)目的音頻信號(hào)以及發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與開(kāi)關(guān)機(jī)。當(dāng)控制指令從計(jì)算機(jī)端發(fā)出，比如發(fā)出對(duì)發(fā)射機(jī)的自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)控制信號(hào)，此時(shí)執(zhí)行控制系統(tǒng)便會(huì)將控制信號(hào)輸出，對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的開(kāi)關(guān)機(jī)予以控制。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集設(shè)備會(huì)對(duì)發(fā)射機(jī)的功率、電壓、電流及音頻工作站信號(hào)進(jìn)行采樣收集，并且經(jīng)由AD/DA轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，便于計(jì)算機(jī)識(shí)別分析。隨后通過(guò)計(jì)算機(jī)的信號(hào)分析與自動(dòng)識(shí)別，能夠即時(shí)辨別出發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)正常與否，進(jìn)而做出故障報(bào)警、故障數(shù)據(jù)記錄等操作，而執(zhí)行控制系統(tǒng)則主要實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)操作。

3.2 硬件設(shè)備及其功能

工控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主要包含打印機(jī)、警報(bào)裝置、手機(jī)設(shè)備以及與計(jì)算機(jī)相連的接口等等，屬于整個(gè)系統(tǒng)的核心組成，實(shí)現(xiàn)不間斷監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)狀態(tài)功能，通過(guò)數(shù)據(jù)處理而及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障表現(xiàn)與發(fā)出警報(bào)，還能在無(wú)人值班的情況下進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)，也能通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

數(shù)據(jù)采集電路。結(jié)合調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)類型與狀態(tài)量的差異，設(shè)計(jì)出有所區(qū)別的采樣電路，采取分壓、耦合、檢波等不同的方法，對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的功率、電壓、電流、音頻等狀態(tài)量進(jìn)行提取，并且將其轉(zhuǎn)換為±5V或是0～10V的模擬量，通過(guò)電纜送至64路A/D轉(zhuǎn)換電路，最終到達(dá)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)展開(kāi)分析[2]。比如功率采集能夠從調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)功率表中獲取到電壓數(shù)值，通過(guò)電阻分壓電路能獲取到相應(yīng)信號(hào)。

64路A/D轉(zhuǎn)換電路。該電路能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，也即是能夠?qū)?shù)據(jù)采集電路所采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中去與數(shù)據(jù)庫(kù)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，以此去判定調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)正常與否。

執(zhí)行控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)則由32位開(kāi)關(guān)機(jī)設(shè)備構(gòu)成，其功能在于通過(guò)計(jì)算機(jī)控制對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)進(jìn)行定時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)、切換主備機(jī)、轉(zhuǎn)換遙控等操作。由于調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)接入的是220V交流電，所以該系統(tǒng)需要用到繼電器裝置，目的在于保證計(jì)算機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的交流電與直流電形成隔離，從而實(shí)現(xiàn)控制功能。

3.3 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

結(jié)合調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)的實(shí)際需求來(lái)看，自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)如下兩大功能：1）由計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)；2）由計(jì)算機(jī)對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與故障報(bào)警。

要實(shí)現(xiàn)第一種功能，我們以單一發(fā)射機(jī)的控制舉例，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要配置好硬件，調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)本身便有開(kāi)關(guān)機(jī)按鈕，當(dāng)開(kāi)機(jī)按鈕閉合時(shí)，主繼電器便會(huì)通電，發(fā)射機(jī)低壓電源也會(huì)同步啟動(dòng)，此時(shí)發(fā)射機(jī)為開(kāi)機(jī)狀態(tài)。針對(duì)這一操作要如何通過(guò)計(jì)算機(jī)去控制呢？在具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會(huì)讓計(jì)算機(jī)通過(guò)對(duì)兩個(gè)小型繼電器的控制去實(shí)現(xiàn)對(duì)主繼電器線圈的控制，而對(duì)小型繼電器的控制主要通過(guò)控制一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)與一個(gè)常閉觸點(diǎn)去實(shí)現(xiàn)，當(dāng)常開(kāi)觸點(diǎn)閉合時(shí)，主繼電器線圈會(huì)通電開(kāi)機(jī)，當(dāng)常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)便會(huì)關(guān)機(jī)[3]。對(duì)于程序的設(shè)計(jì)，我們首先要設(shè)定好發(fā)射機(jī)的開(kāi)機(jī)時(shí)間，可用t1表示。當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)間到了t1時(shí)刻，此時(shí)程序會(huì)自動(dòng)生成timer1事件，該事件便代表著發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)，此時(shí)主程序會(huì)啟動(dòng)開(kāi)機(jī)子程序，計(jì)算機(jī)發(fā)送指令，常開(kāi)觸點(diǎn)會(huì)自動(dòng)閉合，主繼電器線圈便會(huì)通電而實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)。關(guān)機(jī)操作同理。

要實(shí)現(xiàn)第二種功能，重點(diǎn)就在于要對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行中的狀態(tài)參數(shù)予以獲取，然后交給計(jì)算機(jī)對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)展開(kāi)分析判斷，察覺(jué)到數(shù)據(jù)異常后便會(huì)發(fā)出警報(bào)。這一功能的實(shí)現(xiàn)首先也要配備好相應(yīng)的硬件。其中，數(shù)據(jù)采集電路能夠?qū)崟r(shí)采集發(fā)射機(jī)的功率、電壓、電流等狀態(tài)參數(shù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的模擬量，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路從模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，交給計(jì)算機(jī)處理。一般來(lái)講，對(duì)調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)模擬信號(hào)的取樣，會(huì)從輸入輸出接口板輸出功率表、電壓表、電流表的分壓電阻點(diǎn)進(jìn)行取樣。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)使用效果來(lái)看，能夠保證電臺(tái)節(jié)目的正常播出，同時(shí)在不斷地完善改進(jìn)中，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性與控制正確率都有明顯提高。因此，筆者相信伴隨著調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的逐步完善，該套系統(tǒng)能夠?yàn)閺V播電臺(tái)信號(hào)發(fā)射工作“保駕護(hù)航”，共同助推我國(guó)廣電事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。