嵌入式N選一調(diào)頻自動(dòng)備份切換器設(shè)計(jì)

劉保益 莫兆輝 趙宇航 楊燁

（廣西廣播電視技術(shù)中心柳州分中心）

一、引言

隨著對廣播電視事業(yè)建設(shè)投入不斷增加，無線發(fā)射臺(tái)站的調(diào)頻發(fā)射機(jī)進(jìn)行1主1備的1+1改造，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的也不斷完善，安全播出保障能力大幅提高。但也存在1+1公共部分出現(xiàn)故障，主備機(jī)都無法正常播出；或者主機(jī)故障遠(yuǎn)程系統(tǒng)自動(dòng)控制倒備機(jī)播出不成功等造成停播；特別同軸倒換開關(guān)，連接饋管接頭、彎頭，天饋線系統(tǒng)故障檢修時(shí)將耗費(fèi)大量時(shí)間。本項(xiàng)目研究的是在這些系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需要技術(shù)人員進(jìn)行人工干預(yù)檢修時(shí)，如何使在系統(tǒng)之外搭建的獨(dú)立備份機(jī)既不影響技術(shù)人員檢修又快速恢復(fù)節(jié)目應(yīng)急播出，確保播出的連續(xù)性，減少停播。

二、設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)一臺(tái)可以控制音頻輸入信號(hào)切換、控制發(fā)射機(jī)發(fā)射頻率變換、控制發(fā)射機(jī)發(fā)射功率設(shè)備，滿足結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全可靠要求。

（一）切換器原理框圖

嵌入式N選一調(diào)頻自動(dòng)備份切換器原理框圖如圖1所示。

圖1 切換器原理框圖

（二）系統(tǒng)組成框圖

由嵌入式N選一調(diào)頻自動(dòng)備份切換器組成的備份調(diào)頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)框圖如圖2。

圖2 系統(tǒng)組成框圖

（三）切換器功能設(shè)計(jì)

通過對嵌入式N選一調(diào)頻自動(dòng)備份切換器的電路設(shè)計(jì)及對內(nèi)置STC單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)切換器受內(nèi)部設(shè)置時(shí)間表控制，時(shí)間表可對一周內(nèi)每天每一路載波監(jiān)測時(shí)間段進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，N路立體聲音頻輸入、N路載波輸入和N路開關(guān)量輸出一一對應(yīng)，并且N路中的每一路都可以單獨(dú)設(shè)置使能。切換器的狀態(tài)量輸出控制備用調(diào)頻發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)，切換器的開關(guān)量輸出負(fù)責(zé)控制備用調(diào)頻發(fā)射機(jī)的頻率轉(zhuǎn)換，可設(shè)手動(dòng)和自動(dòng)切換模式。

在自動(dòng)控制模式下，首先對N路選擇使能，N路立體聲音頻只有設(shè)定使能并在該路播出時(shí)間表設(shè)定內(nèi)的才參與自動(dòng)切換，在設(shè)定時(shí)間表內(nèi)選擇了使能的各路載波信號(hào)全有時(shí)，說明主用設(shè)備播出正常，單片機(jī)控制切換器無立體聲音頻輸出、無開關(guān)量信號(hào)輸出，無狀態(tài)量輸出，備用發(fā)射機(jī)處于待播狀態(tài)。當(dāng)檢測到播出時(shí)間表內(nèi)有載波信號(hào)中斷時(shí)，切換器自動(dòng)選擇與載波對應(yīng)的立體聲音頻信號(hào)輸出到備用發(fā)射機(jī)激勵(lì)器、對應(yīng)的開關(guān)量信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)備用發(fā)射機(jī)激勵(lì)器轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的頻率，狀態(tài)量輸出起動(dòng)備用發(fā)射機(jī)開機(jī)播出。如果出現(xiàn)兩路以上的載波中斷，切換器按照1到N路的先后順序，只允許一路立體聲音頻、同一路開關(guān)量信號(hào)輸出，狀態(tài)量輸出。該路載波恢復(fù)后，按順序切換到下一路中斷載波的立體聲音頻輸出、開關(guān)量信號(hào)輸出，狀態(tài)量輸出。所有載波恢復(fù)后，切換器無立體聲音頻輸出、開關(guān)量信號(hào)輸出，狀態(tài)量輸出，自動(dòng)關(guān)閉備用發(fā)射機(jī)，恢復(fù)待播狀態(tài)。強(qiáng)制設(shè)定切換器的優(yōu)先級后，就可以遵循“先中央，后地方；先公益，后付費(fèi)；先新聞綜合，后專業(yè)頻道”的原則連接信號(hào)源，設(shè)定控制頻點(diǎn)。設(shè)計(jì)自動(dòng)控制邏輯如圖3。

在手動(dòng)控制模式下，直接通過按鍵選擇要播出的節(jié)目，或者接入電腦通過遠(yuǎn)程操作。切換器選擇對應(yīng)的立體聲音頻信號(hào)輸出到備用發(fā)射機(jī)激勵(lì)器、對應(yīng)的開關(guān)量信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)備用發(fā)射機(jī)激勵(lì)器轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的頻率，狀態(tài)量輸出起動(dòng)備用發(fā)射機(jī)開機(jī)播出。

（四）組成系統(tǒng)后特點(diǎn)

1.獨(dú)立性：加裝了嵌入式N選一調(diào)頻自動(dòng)備份切換器的調(diào)頻備份機(jī)采用獨(dú)立供電、獨(dú)立的天饋線系統(tǒng)。不論主用1+1設(shè)備系統(tǒng)出現(xiàn)什么問題，備份機(jī)都能按需開啟。

2.反應(yīng)迅速：正常播出中如果1+1設(shè)備都出現(xiàn)故障無功率輸出，切換器檢測到后在備份機(jī)熱備份下5秒內(nèi)自動(dòng)完成信號(hào)源切換和所需頻點(diǎn)的變頻播出；1+1設(shè)備任意一臺(tái)恢復(fù)正常播出，切換器控制備份機(jī)立即關(guān)閉功率轉(zhuǎn)為待播狀態(tài)。極大保障播出的連續(xù)性。

3.系統(tǒng)簡潔：設(shè)計(jì)時(shí)將控制功能集成在切換器里同一塊的線路板上，減少各功能模塊連線。正常運(yùn)行所需外圍支撐少。

4.遠(yuǎn)程功能：可通過網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控切換器，選擇工作模式，修改設(shè)置時(shí)間表及切換器其他參數(shù)。

5.操作便捷：即使在手動(dòng)狀態(tài)下，通過該切換器面板按鈕能夠一鍵完成所需信號(hào)源切換、備份機(jī)的頻率變換到頻點(diǎn)及上功率播出。或者通過電腦界面點(diǎn)擊所需頻點(diǎn)確認(rèn)后完成播出。

三、結(jié)束語

根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作出切換器在廣西廣播電視柳州二四六臺(tái)機(jī)房內(nèi)搭建一套6選一備份調(diào)頻發(fā)射機(jī)系統(tǒng)對中央1套和廣西系列5套調(diào)頻廣播節(jié)目進(jìn)行實(shí)際測試，各項(xiàng)功能符合設(shè)計(jì)要求。