自臺安全播音保障監(jiān)測系統(tǒng)的綜合測試卡

摘 要：為了確保“三滿播出”，各發(fā)射臺建立起自臺安全播音保障監(jiān)測系統(tǒng)，對自臺的“三滿播出”進行監(jiān)測及有效管控。本文介紹我臺安全播音保障監(jiān)測系統(tǒng)中所采用的綜合測試卡的工作原理。

關(guān)鍵詞：綜合測試卡；調(diào)幅度；頻率偏差；輸出功率；

中圖分類號：TN932 文章編號：1674-3520（2014）-09-00-03

引言：系統(tǒng)通過接收機引出455KHz中頻信號，接入位于工控機PCI插槽上的綜合信號測試卡，由工控機通過PCI總線直接取出瞬時調(diào)幅度、平均調(diào)幅度和頻率偏差。綜合測試卡是完成獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)的核心部件。根據(jù)所選用測量方法的不同，選用不同型號的綜合測試卡。以c2003A、c2003B用綜合測試卡為例，這一塊卡中集成了中、短波AM調(diào)幅度測量（455KHz）；

綜合測試卡方框圖（如圖1）

以下簡要介紹它們的工作原理。

一、中、短波AM發(fā)射機調(diào)幅度測量

（一）單音頻調(diào)制時的調(diào)幅度和瞬時調(diào)幅度

設Ucm為載波振幅，UΩm為音頻調(diào)制信號振幅，ω為載波角頻率，Ω為音頻角頻率，m為調(diào)幅度值。

用UΩω音頻信號調(diào)制的調(diào)幅波可用下列數(shù)學式表示：

（二）平均調(diào)幅度

由于實際的廣播語音信號是不規(guī)則的，是一個隨機量，為了計量調(diào)幅度的大小，引入了平均調(diào)幅度概念。

平均調(diào)幅度是指在某一時段內(nèi)，語音節(jié)目信號邊帶波功率的平均值對載波功率之比。

如果用數(shù)學計算：

設用語音節(jié)目信號調(diào)制的調(diào)幅波，檢波后的瞬時電壓為u，u作用在負載電阻R上的時間為T，則T時間內(nèi)在R上產(chǎn)生熱量J為：

（三）瞬時調(diào)幅度和平均調(diào)幅度的DSP實現(xiàn)

首先DSP接收計算機通過PCI總線發(fā)來的命令——測量某一路信號的調(diào)制度，通過FPGA的邏輯電路設置A/D的參數(shù)，使A/D對該路信號進行變換。然后FPGA產(chǎn)生一個400KHz的采樣時鐘送給A/D，每完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，A/D產(chǎn)生一中斷信號送DSP，DSP接收到中斷信號后讀取A/D得到的數(shù)據(jù)并進行存儲，同時判斷是否滿足計算條件（每3072個采樣值計算一次），若滿足則按公式計算調(diào)制度，通過PCI總線上報計算機，然后等待下一次中斷。否則直接等待下一次中斷。如此循環(huán)直到接收到下一條計算機發(fā)來的指令。

二、中、短波AM發(fā)射機頻率偏差測量

通常情況下，測量高頻等幅波信號的頻率時，大多是用頻率計數(shù)器直接測量，它的基本原理是將等幅正弦波信號進行放大、整形，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號，然后對脈沖信號進行記數(shù)。

當高頻信號的幅度被調(diào)制后，尤其在深度調(diào)幅（比如100%），高頻信號在調(diào)制負峰時，幅度很小，甚至有小到零的時候，這時候的正弦波信號被放大整形后變成的脈沖信號會有脈沖丟失，因而會造成記數(shù)的不準確。為解決這一問題，測量幅度被調(diào)制的高頻載波信號的頻率時，我臺前后采用脈沖記數(shù)加周期測量法及載波相關(guān)鑒相方法。以下分別介紹我臺前后使用的兩種頻率測頻方法的基本原理。

（一）脈沖記數(shù)加周期測量法：

其測量原理框圖如下：

中頻信號經(jīng)放大整形后形成脈沖信號，該信號分成兩路，其中一路進行脈沖寬度測量；另一路進行脈沖個數(shù)測量，但其受脈沖寬度測量結(jié)果的控制，即當脈沖寬度異常時，表明出現(xiàn)脈沖丟失或產(chǎn)生干擾脈沖，這時對該脈沖不進行計數(shù)。當脈沖計數(shù)個數(shù)達到455000個時，將這455000個脈沖周期相加，得到455000個脈沖的總周期，我們設其為T，根據(jù)如下公式：

就可計算出被測中頻信號的頻率。

（二）載波相關(guān)鑒相測量方法：

由同相正交COSTAS環(huán)完成，接收的中頻信號分別送到上下支路的2個鑒相器上，上支路與NVCO的輸出sin（ωct+θ）正交鑒相，下支路與NVCO輸出的90°相移cos（θct+θ）同相鑒相。上下鑒相器的輸出經(jīng)低通過濾后相乘，獲得誤差電壓通過環(huán)路濾波器之后去控制NVCO的相位與頻率。采用上面的模型對載波進行跟蹤，載波鎖定以后，發(fā)端的載波和本地載波同步，此時對本振的設置頻率即為載波頻率，由此完成載波頻率的測量。

三、中、短波AM發(fā)射機輸出功率測量

對接入綜合測試卡的中頻455KHz信號，經(jīng)過高靈敏度的可變增益放大器放大后，采用相干解調(diào)法變?yōu)閮陕妨阒蓄l信號。然后，對這兩路零中頻信號進行A/D采樣，把它們同時送入FPGA，由DSP控制完成載波同步。大約每60毫秒左右取出一個平均值，這個值即相當于接入信號大小的相對功率電平值。也就是說，設備每秒種可以給出15個左右相對功率電平數(shù)值。

每一個實時發(fā)射機相對功率電平值計算部分的主要代碼實現(xiàn)：

四、綜合測試卡維護要點

在打開機箱之前，雙手應該觸摸一下金屬接地物，釋放身上的靜電。拿綜合測試卡時，應盡量拿卡的邊緣，不要用手接觸板卡的集成電路。如果一定要接觸內(nèi)部線路，最好戴上接地指環(huán)。清潔時，一般不要用水擦拭，可使用電腦專用清潔劑。電腦專用清潔劑多為四氯化碳加活性劑構(gòu)成，涂抹去污后清潔劑能自動揮發(fā)。購買清潔劑時一是檢查其揮發(fā)性能，當然是揮發(fā)越快越好；二是用PH試紙檢查其酸堿性，要求呈中性，如呈酸性則對板卡有腐蝕作用。

綜合測試卡的金屬接腳，如果有灰塵、油污或者被氧化，均會造成接觸不良。可用橡皮擦來擦除金屬接腳表面的灰塵、油污或氧化層。切不可用砂紙類東西來擦拭，否則會損傷極薄的鍍層。

插槽內(nèi)的灰塵一般先用油畫筆清掃，然后再用吹氣球或者電吹風吹盡灰塵。插槽內(nèi)金屬接腳如有油污，可用脫脂棉球沾上電腦專用清潔劑或無水乙醇去除。

綜合測試卡在安裝時，固定的螺絲松緊度要合適，不要固定過緊，造成板卡的變形，引起接觸不良，造成故障。

五、結(jié)束語

綜合測試卡是自臺安全播音保障系統(tǒng)的重要電路板卡，是系統(tǒng)的核心部件，掌握它對提高我們的維護水平及應用具有長遠意義。

參考文獻：

[1]劉長年，吳名森，王福全，舒學峰《廣播發(fā)送技術(shù)》，無線電臺管理局編印，1999年11月