廣播發射機自動化控制技術中的技術要點分析

許紅梅

(甘肅廣播電視局無線傳輸中心711臺，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

廣播發射機自動化控制系統可以借助外加裝置，使設備與機器依照既定程序運行，降低人員參與程度，提高故障排除效率，確保廣播電臺節目的安全播出，進一步減少運行成本，釋放人員工作壓力。為了保證廣播電視及自動化控制技術得到合理運用，充分發揮技術優勢，本文將圍繞相關技術要點進行深入探究。

1 廣播發射機自動化控制系統特征

1.1 主要組成

廣播發射機自動化控制系統可以對電視發射機各類指標與數據參數進行收集、處理，借助智能終端實現自動控制，更好保障電視節目的放送安全性。其包含的子系統可細分為以下幾種：控制系統硬件，借助可編程邏輯控制器實現微處理器以及集成電路的控制；借助CPU基板、晶體管完成繼電器模塊、開關模塊的模擬量輸出。當可編程聯機控制器收到發射機的各類輸入信號時，可在控制程序中將其轉換為執行元件信號，從而完成發射機系統的自動控制。

(1)自動播出監控系統。該系統的作用是使發射臺信號發射的信號得到質量保障，并自動檢測發射機的輸入、輸出信號，實現信號的二次編碼與壓縮，借助人機工作整合的方式，進一步提高節目播放的安全性。

(2)自動控制子系統。發射機在與控制系統連接時會為系統接駁提供通信接口，而發射機在生產環節與針對數據采集模塊提出的各類需求完成各結構的轉換，這樣便可使發射機標準轉變為TCP/IP網絡接口。

(3)短信預警系統。該系統的設計原理在于采用通用的短信報警模塊，利用標準通信接口實現SIM卡的插入，之后通過系統平臺的報警模塊完成短信的發布。

(4)臺站管理信息系統。該系統主要包含服務與管理兩項工作職能，可以進行網絡技術的集成處理，通過網絡實現臺站日常運行，能夠對相關工作進行集中化監督，進一步強化臺站的工作運轉能力。

1.2 實際功能

廣播發射機自動化控制系統的主要功能可分為：自動控制，能夠實現自動開關機操作，完成發射機的自動倒備以及信號的自動切換，控制兩路輸入信號，若其中一路出現異常狀態便會自動切換到另一路輸入信號；自動管理，可以自動記錄故障信息以及停播時間，還能對歷史數據進行存儲，依照選定條件完成重要信息的查詢；監聽錄音，利用網絡實現遠程監聽監看，更直觀了解發射機環境情況。

1.3 特點

廣播發射機自動化控制系統的特點分為：

(1)安全性?？刂葡到y與發射機采用光電隔離技術，可以實現弱電與強電的分離，更好地保護人身安全，同時利用光電分離器還能完成信號的隔離，將電路上存在的干擾源與易受干擾部分分割出來，使測控裝置與現場單純保持信號聯系，而不發生電的聯系。從本質上來講這其實是將引進的干擾通道切斷。同時，發射機控制器處于獨立工作狀態，采用單片機作為CPU，能夠有效保護內部程序避免病毒侵擾。此外，發射機控制器放置在控制臺，能起到與I/O模塊通信的作用，將采集后的數據匯總并發送到主控計算機中。

(2)穩定性。自動化控制系統是以工控機作為控制模式，全部線纜與接口都采用屏蔽線，能夠使系統處在全屏蔽狀態下，用以避免發射臺的強電磁干擾，在不改變控制保護系統的前提下，使發射機保持完整獨立運行，進一步簡化系統復雜性。

(3)實用性。自動化控制系統采用了模塊化設計，其配置更加靈活，能夠使客戶依照設備與資金情況完成功能模塊的選取，且系統只需一臺設備便可完成多臺發射機的控制。若出現需要添加發射機的情況，則要依照新增發射機相關參數，適當擴充模塊以此達到控制目的。

2 廣播發射機自動化控制技術中的技術要點探究

2.1 前端信號源獲取

前端信號源通常需要3～4路信源，并借助光線信號以及微波信號來確保節目的持續播放，工作環節一旦主路信源被中斷，系統會自動切換到正常信號通路，直至主路信源恢復才會返回主路信源通路。由此看出，信源數據以及廣播發射機傳遞參數的獲取是實現發射機監控的重要前提，本文將圍繞采集內容中最重要的狀態量、模擬量進行分析討論[1]。

2.1.1 狀態量

狀態量主要表現為發射機天線倒換開關、傳感器、發射機機械開關等裝置的狀態信息，在信息獲取過程中應注意以下兩點。(1)要做好光電隔離工作。由于被監測對象、傳感器、系統電源電壓以及接地體系可能存在一定的差異性，在不同接地之間傳輸信號時如果沒有及時進行物理隔離，容易引發信號干擾現象，導致監測誤差，甚至會破壞監測設備。因此，需要利用光電隔離傳感器實現不同接地信號的隔離處理，并注意選取的裝置類型要符合實際控制現場，且滿足相關技術指標，確保系統正常運行。(2)要提高狀態量信息的抗干擾性，由于廣播發射機房的電磁波環境相對惡劣，容易因外界影響而在長距離傳輸信息時出現信號丟失與遺漏。因此，需要在傳輸線路中添加開關量信號中繼器。如果在高頻干擾場合，還需安裝一些濾波裝置與阻塞網絡。若條件允許，還要采取信道加密的方式完成狀態量信息的傳遞。天線倒換開關進行狀態量獲取時，要及時消除電路中的抖動，完成電路整形，確保狀態量觸點足夠清潔，避免脫離狀況的產生，防止因接觸面污染導致狀態量采集出現誤差[2]。

2.1.2 模擬量

模擬量的采集以電壓、音頻、電纜溫度、載波等模擬信號為主，在采集時需要依照不同模擬量特征合理確定采集頻率。比如：對于音頻檢測信號來說，由于音頻信號的變化頻率在20～20 000 Hz，為了保證音頻信號采集準確，需要將采集頻率提升至40 KHz。由于發射機供電電壓頻率大致在50 Hz左右，因此，對三相供電電壓的采集頻率需要高于400 Hz。在進行整流溫度采集時要確保頻率控制在1 Hz。雙極型電壓采樣需使用A/D轉換器。載波信號采樣需依照檢波、整流、采集的實施流程完成模擬量獲取。發射功率采樣需要在監測電路下完成取樣工作，依照設計規劃梳理電路，并確保采集內容的高精確度。

2.2 主備機倒換

主備機倒換過程需盡可能與控制臺實現協調控制，完成發射機狀態與控制器的采集，并在天線控制開關倒換時將主機與備機設置為關機狀態，以此防止安全事故的形成。其具體實施步驟為：(1)關閉主機與備機，利用監控方式完成信息收集，之后向主機與備機傳遞關機信號，達到關閉發射機的目的；(2)倒換，在監控環節要采用天線控制器控制軸上開關，從而實現主機與備機的倒換處理；(3)開機備用發射機，實現主機的監控，并利用檢測儀傳遞開機信號，之后打開備用發射機，進行倒換操作[3]。

2.3 電源電壓

電源電壓的組成以高壓配電柜、不間斷備用電源、低壓配電柜以及柴油發電機為主。其中不間斷備用電源與柴油發電機都屬于備用電源，主要用來防止停電時主電源無法正常使用的情況。

2.4 故障報警信號處理

廣播電視發射機的故障預警系統主要包括：溫度傳感器、溫度采集器和人機交互單元。其中溫度傳感器是一種無線接觸式設備，能夠借助內置的數字測溫元件準確測量發射機重要區域溫度，而溫度采集器的作用在于完成溫度的顯示與判斷，準確呈現各部分工作狀態的優良狀況。故障報警信號的處理難點在于安全接入人機接口單元，通常采用以太網有線模式，以此保證數據和程序可以相互結合。為了使人機接口單元的應用價值得到最大化發揮，完成數據接收、命令下達以及數據分析等任務，還要制定好故障的應對措施，最大程度降低安全事故造成的不良影響[4]。

2.4.1 短路故障

在處理短路故障時需要優先保證發射機能夠安全接收信號，確保信號準確、完整，進一步加強信號的調試效果，避免信號受自然因素影響，導致在傳遞過程中產生內容缺失。廣播發射機信號的抗干擾性較差，需要相關人員做好信號質量的調試工作，一旦發現信號強度不佳，需要做好發射器的檢查工作，消除潛在的負載風險，避免模塊溫度異常。若發現存在短路問題，則要全面檢查變壓器運行情況，并做好絕緣處理。

2.4.2 電容容量不足

電容容量不足不僅會影響設備的正常使用，還會造成音頻信號難以及時輸出，甚至導致信號播出時產生其他類型的故障，直至在信號停播階段才會恢復到正常狀態。此類問題的形成原因在于信號停播階段，發射機未對音頻信號進行處理，因此，功效小盒始終處于載波狀態，此時輸出電流數值偏小。而在播出階段，又因為調制信號以及輸出功率過高，進一步加劇了異常狀態。為此，需要在信號傳播環節切實做好輸出功率的把控，避免數值過大，確保輸出功率保持在標準范圍內，并時刻觀察電路情況，及時更換老化電路，做好日常維護與保養工作。

2.4.3 信號源質量差

在檢查信號源的過程中，經常會產生衛星信號不佳的現象，此時要將接收視頻載入監視器。若在檢查時發現音頻下載難度較高，且畫面清晰度較差，則可判斷是接收機未達到理想限定值引發的信號質量較弱問題。若在調試環節發現信號強度始終不超過30%，則需要相關人員利用接收機接入的方法查看具體情況，如果信號質量仍未得到提升，那么便需要完成接收機的更換。除此之外，信號質量不佳也有可能是因為防塵蓋被過度風化，對于此類問題需要工作人員預先做好防水處理，消除阻礙信號傳遞的不利因素，提高信號源質量。

2.5 自動控制系統

自動控制系統包括控制以及音頻轉換兩個元素，其中控制部分包括發射機控制界面以及主控界面，利用分布控制的方法實現設備的開關機操作。發射機的狀態判斷需要借助發射機參數的計算。因此，需要工作人員做好參數的收集與存儲，利用信息手段、軟件程序確保計算準確，能夠根據參數大小評估發生機狀態優良，并對發現的問題進行緊急處理。

2.6 調制度計算

發射機的信號調制度能夠準確反映發射機工作狀況，作為實際工作效果的評判指標，若想保證廣播發射機自動化控制系統能夠高效運行，需要預先做好發射機信號調制度的監測與計算，使發射機能夠在不同狀態下保持最佳的調制度。(1)工作人員要確定調制度的檢測計算方法，當前采用的計算方法可分為全頻采集、頻譜分析以及信號分離。其中頻譜分析是指將復雜信號分解為簡單信號的技術。該防范不僅可以通過幅度與相位表示信號領域，還能準確反映相位頻譜隨頻率的變化情況，可以呈現不同頻率弦波的大小與相位信息。(2)根據計算公式獲取適合的調制度模式。為了確保計算結果準確，需要將發射機載波頻率設置為標準值的兩倍，并對檢測調制度定頻載波信號實現全頻采集。(3)在頻譜分析的過程中獲取載波與音頻幅度值。在確定發射機調制度計算方法后，還要進一步分析調制度狀態，依照采集到的音頻信號頻譜以及幅度評估節目類型，分析廣播電臺節目屬于語音類還是音樂類。經計算后的調度值則要用于計算節目30 s，60 s的調制度峰值，再作為發射機輸入音頻幅度的參考對象完成相應調整，從而實現不同類型節目的動態調制度。

除此之外，為了確保廣播發射機自動化控制技術的高效運用，還要完成發射機功率異常和調制度異常狀態的評估與分析，依照獲取到的全頻段采集信息進行傅里葉變換運算。該運算可以滿足一定條件下某函數形成三角函數或者積分的線性組合，實現數字信號處理，在完成變換后能夠對輸出有用信號的時刻進行指示。之后再借助頻譜分析便可獲取載波與音頻幅值，并以此為基礎計算預定時間內的音頻幅值大小以及載波數值，進而準確判斷發射機功率與音頻無調制異態狀況。

3 結語

綜上所述，通過對廣播發射機自動化控制技術中的技術要點進行分析討論，提出狀態量與模擬量的獲取路徑、短路與信號源質量不佳等故障報警信號的處理方法以及自動控制系統和調制度計算的注意事項，以此保障廣播電臺的節目播出質量，確保發射機各項數據參數滿足技術指標，降低誤操作出現的可能性，使自動化控制系統能夠穩定運行。