中波發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)抗干擾方法研究

王華波

(威海市榮成轉(zhuǎn)播臺(tái),山東 威海 264300)

0 引言

文章利用分片式監(jiān)測模式,建立系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊,實(shí)時(shí)監(jiān)控此系統(tǒng)中的各個(gè)指標(biāo),并以此獲得干擾信號(hào)的波形圖,實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的線上監(jiān)測;計(jì)算中波發(fā)射機(jī)的在線信噪比,降低噪聲的平均方差;輸出中波發(fā)射機(jī)信號(hào)阻抗功率,進(jìn)一步提高發(fā)射機(jī)的安全可靠性。本文設(shè)計(jì)的抗干擾方法旨在加強(qiáng)中波發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)的抗干擾能力。

1 中波發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)抗干擾方法設(shè)計(jì)

1.1 建立系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊

中波發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)需要對(duì)其周圍的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控,如果此系統(tǒng)遭到信號(hào)干擾,則會(huì)影響周圍的多個(gè)頻段,造成意想不到的事故。因此,本文設(shè)計(jì)出一個(gè)抗干擾方法,要想在源頭阻斷信號(hào)干擾,就要對(duì)此系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊,本文對(duì)輸入發(fā)射機(jī)的音頻信號(hào)與輸出發(fā)射機(jī)的音頻信號(hào)進(jìn)行采集,并轉(zhuǎn)換得到數(shù)字化信號(hào),獲得此時(shí)發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)。處理輸入輸出信號(hào),得到新的信號(hào)波動(dòng)指標(biāo),并繪制成頻率波動(dòng)圖,經(jīng)過FFT技術(shù)將頻率波動(dòng)圖轉(zhuǎn)換成頻譜圖[1]。利用播控系統(tǒng)中的無線電信號(hào)將采樣頻率做出調(diào)試,獲得數(shù)字化的音頻信號(hào),使此音頻信號(hào)與中波發(fā)射機(jī)的音頻信號(hào)同步進(jìn)行。此時(shí)的信號(hào)數(shù)據(jù)既能在發(fā)射機(jī)上顯示,又能在監(jiān)測服務(wù)器上顯示,通過信噪比、音頻失真度、頻率響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo),觀察此時(shí)的信號(hào)受干擾程度。此方法可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

1.2 計(jì)算中波發(fā)射機(jī)在線信噪比

根據(jù)上文中建立的系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊,得出信號(hào)干擾與信噪比有關(guān),因此本文著重計(jì)算中波發(fā)射機(jī)在線信噪比。中波發(fā)射機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊得到一般情況下的信噪比計(jì)算。這僅能反映出部分機(jī)器的工作狀態(tài)。因此,本文設(shè)計(jì)的在線信噪比計(jì)算,摒棄以上缺點(diǎn),使在線信噪比的計(jì)算能夠更加精準(zhǔn)地反映出各個(gè)機(jī)器的工作指標(biāo),實(shí)時(shí)得到干擾指標(biāo)[2]。為此得到的信噪比指標(biāo)SNR為:

式(1)中,f為測試頻率;Sf為音頻信號(hào)在頻率f上的參數(shù);Df為調(diào)試信號(hào)在頻率f上的參數(shù);因此(Sf-Df)2為頻率f的噪聲;MAX為采樣量程;201og為噪聲能量有效參數(shù);為噪聲平均方差。此外,干擾信號(hào)除了噪聲的干擾以外,還包括音頻失真度,音頻失真度包括噪聲失真,因此得到的失真指標(biāo)THD+N為:

式(2)中,Si為第i個(gè)音頻信號(hào)參數(shù),Di為第i個(gè)調(diào)試信號(hào)參數(shù),(Si-Di)2表示第i個(gè)頻率噪聲能量。表示為信號(hào)能量有效值。根據(jù)式(1)和(2)計(jì)算,得到此時(shí)的在線信噪比γf為:

1.3 輸出中波發(fā)射機(jī)信號(hào)阻抗功率

由上文中計(jì)算的信噪比指標(biāo)與失真度指標(biāo),按照國家標(biāo)準(zhǔn)的1 kHz為信號(hào)頻率參數(shù),得到的在線信噪比,是對(duì)信號(hào)功率與噪聲功率的描述,以比例的形式展現(xiàn),因此本文認(rèn)為信號(hào)阻抗功率是較為復(fù)雜的,不能利用純音頻的頻率進(jìn)行計(jì)算,因?yàn)樾盘?hào)干擾模式不能固定,抗干擾頻率也就不能受到局限。本文考慮到音頻信號(hào)的增高或減低的情況,得到的信號(hào)阻抗功率為:

式(4)中,X為信號(hào)阻抗功率;ZF為駐波比系數(shù)。現(xiàn)如今應(yīng)用的中波發(fā)射機(jī),駐波比系數(shù)均小于1.35,因此信號(hào)阻抗功率偏小,相關(guān)饋線可以與之匹配[3]。因此本設(shè)計(jì)利用VSWR因數(shù),調(diào)節(jié)駐波比系數(shù),當(dāng)駐波比系數(shù)超過1.35時(shí),發(fā)射機(jī)會(huì)自動(dòng)降低輸出功率保護(hù)信號(hào)阻抗功率,如果駐波比指示燈亮起紅色,此時(shí)駐波比會(huì)繼續(xù)增大,直到將發(fā)射機(jī)關(guān)停,因此防止信號(hào)受到干擾,但是此時(shí)發(fā)射機(jī)僅處于頻率弱的狀態(tài),其內(nèi)部仍會(huì)繼續(xù)工作,為了“騙過”信號(hào)干擾,當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)均指向正常以后,發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)將會(huì)迅速恢復(fù)工作頻率[4]。本文設(shè)計(jì)的輸出信號(hào)的阻抗方法,可以通過阻抗功率,監(jiān)測阻抗中波發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)的變化,及時(shí)調(diào)整發(fā)射機(jī)信號(hào)中斷的現(xiàn)象,自動(dòng)記錄信號(hào)阻抗變化的閾值數(shù)據(jù),為檢修人員提供參考,提高了發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)的信號(hào)抗干擾性。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

本文設(shè)計(jì)的抗干擾方法,對(duì)中波發(fā)射機(jī)的播控信號(hào)進(jìn)行降噪仿真,驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的抗干擾效果。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

選取4種播控閾值,分析影響中波發(fā)射機(jī)播控的干擾因素。得出的閾值如表1所示。

表1 閾值選取對(duì)中波發(fā)射機(jī)播控的影響

如表1所示,在此4種已知閾值中,risgure與stqwolog的閾值選擇中降噪效果較好,herusure閾值誤碼性能不良,minimax的閾值較小,導(dǎo)致降噪不徹底,沒有達(dá)到抗干擾的目的。利用方差公式計(jì)算閾值抗干擾率σ為:

式(5)中,W(j,k)表示閾值,0.674 5為標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),利用本文設(shè)計(jì)的抗干擾方法,驗(yàn)證此方法的抗干擾效果。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

利用式(5),分別計(jì)算傳統(tǒng)的中波發(fā)射機(jī)抗干擾的抗干擾率,與本文設(shè)計(jì)的抗干擾率,結(jié)果如圖1所示。

圖1 兩種方法的抗干擾率

如圖1所示,傳統(tǒng)盲源抗干擾方法隨著信噪比的提高而逐漸降低,抗干擾效果不好;而本文設(shè)計(jì)的抗干擾方法在中波發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí),隨著信噪比的提高,抗干擾率也逐漸提高,抗干擾效果更好,符合研究目的。

3 結(jié)語

中波發(fā)射機(jī)播控系統(tǒng)的應(yīng)用,采用集中管理模式,因此可靠性更高,具有監(jiān)控管理的功能,因此格外需要注意信號(hào)的抗干擾能力,本文建立指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊,保證播控信號(hào)的穩(wěn)定性;計(jì)算在線信噪比,確定此方法的降噪效果,最終輸出阻抗功率,提高抗干擾的效果。