調頻廣播發射機播出系統的自動監測和控制研究

段樹春

1 調頻廣播發射機概述

1.1 調頻廣播發射機定義

調頻廣播發射機屬于將信號轉化成語言的技術設備，詳細來講能夠將音頻信號、高頻載波轉化成調頻波，從而讓高頻載波的頻率能夠隨著音頻信號波動不斷發生變化，并且放大所有音頻信號以及通過全方位的阻抗配對，讓音頻信號傳送到天線。在我國，商業調頻廣播信號頻率設定在88～108MHz之間，校園調頻廣播信號設定在76～87MHz之間[1]。所有的調頻廣播電臺，不管規模是大是小，均由信號傳輸設備、音頻播放設備、調頻廣播發射機、天線等部件構成。要想覆蓋更大范圍，則要選用調頻功率更大的發射機或是將外部天饋線架設到更高的地方。而覆蓋小范圍的發射機，則只需要將天線架設到適宜高度即可。

1.2 調頻廣播發射機類型

調頻廣播發射機因為使用場景不同也被分為多種類型，總體來講主要分為專業級與非專業級兩種。其中，專業級調頻廣播發射機意味著用于專業廣播電臺，而廣播電臺對于發射機傳輸的音頻信號音質、穩定性有著極高要求；而非專業級調頻廣播發射機則多用在一般場合。此外，如果按照廣播方式去區分，可分為立體聲調頻廣播與單身到調頻廣播；更專業一點則按照調頻廣播發射機電路原理去分類，分為模擬調頻廣播發射機與數字調頻廣播發射機。隨著科技水平的不斷提高，專業級調頻廣播發射機、數字調頻廣播發射機逐漸成為主流，從音頻到射頻的過程均采用數字化管理方式，在軟件的輔助下去實現對調頻廣播發射機的自動監測與控制。而傳統的模擬調頻廣播發射機對音頻信號的放大、立體聲的編碼均通過模擬完成。

2 調頻廣播發射機播出系統自動監測和控制的優勢

2.1 提高發射信號抗干擾能力

相較于過去傳統的發射機而言，通過對調頻廣播發射機進行自動化監測與控制能夠抵御絕大部分其他電子信號的干擾。調頻廣播發射機播出系統在節目信號播出過程中，往往會遭受諸多因素影響，而導致信號傳輸出現波動，此時對調頻廣播發射機進行實時化監控，能夠為這類情況的出現作出預警，一旦在信號傳輸中發現無關信號干擾，在自動監測之后便可通過控制系統對這類信號進行清除。此外，播出系統在信號傳輸中還會因為受到電磁波影響而發出噪音，由于調頻廣播發射機所發出的信號要比噪音信號更強，所以自動監測系統能夠及時察覺問題所在，然后通過自動控制系統對噪音予以過濾，受眾從終端接收到的聲音基本上不會受到太大影響。

2.2 提高發射信號穩定性

對調頻廣播發射機播出系統的自動監測與控制，能夠提高廣播電臺信號發射的穩定性。調頻廣播發射機所發射的節目信號具有特定的覆蓋范圍，而在自動監測系統與控制系統的調節之下，信號能夠更加穩定地被更多收聽終端接收到，滿足更多受眾需求，而且在同一片區域內也不會出現信號相互爭搶的問題。

3 調頻廣播發射機播出系統自動監測和控制系統解析

該套系統主要以計算機作為核心，配備其他必要元器件，從而實現對調頻廣播發射機播出系統的自動化監測與控制，能夠有效減少人工投入而達到自動開關機的目的。

3.1 工作原理

計算機作為該套系統的核心部件，主要負責對相關運行數據進行分析與處理，其中包含調頻廣播發射機的運行功率、電壓、電流、音頻等信息，對所有電臺節目的音頻信號以及發射機的運行狀況進行實時監控，實現自動化監測與開關機。當控制指令從計算機端發出，比如發出對發射機的自動或手動開關機控制信號，此時執行控制系統便會將控制信號輸出，對調頻廣播發射機的開關機予以控制。同時，數據采集設備會對發射機的功率、電壓、電流及音頻工作站信號進行采樣收集，并且經由AD/DA轉換器將模擬信號轉換為數字信號，便于計算機識別分析。隨后通過計算機的信號分析與自動識別，能夠即時辨別出發射機運行狀態正常與否，進而做出故障報警、故障數據記錄等操作，而執行控制系統則主要實現對發射機的開機、關機操作。

3.2 硬件設備及其功能

工控計算機系統。主要包含打印機、警報裝置、手機設備以及與計算機相連的接口等等，屬于整個系統的核心組成，實現不間斷監測發射機狀態功能，通過數據處理而及時發現故障表現與發出警報，還能在無人值班的情況下進行自動開關機，也能通過光纖實現遠程控制。

數據采集電路。結合調頻廣播發射機類型與狀態量的差異，設計出有所區別的采樣電路，采取分壓、耦合、檢波等不同的方法，對調頻廣播發射機的功率、電壓、電流、音頻等狀態量進行提取，并且將其轉換為±5V或是0～10V的模擬量，通過電纜送至64路A/D轉換電路，最終到達計算機系統展開分析[2]。比如功率采集能夠從調頻廣播發射機功率表中獲取到電壓數值，通過電阻分壓電路能獲取到相應信號。

64路A/D轉換電路。該電路能夠實現信號轉換功能，也即是能夠將數據采集電路所采集到的模擬量轉換為數字信號，送至計算機系統中去與數據庫已有數據進行比對，以此去判定調頻廣播發射機的運行狀態正常與否。

執行控制系統。該系統則由32位開關機設備構成，其功能在于通過計算機控制對調頻廣播發射機進行定時開關機、切換主備機、轉換遙控等操作。由于調頻廣播發射機接入的是220V交流電，所以該系統需要用到繼電器裝置，目的在于保證計算機與發射機之間的交流電與直流電形成隔離，從而實現控制功能。

3.3 系統分析與設計

結合調頻廣播發射機播出系統的實際需求來看，自動監測與控制系統需要實現如下兩大功能：1）由計算機控制實現自動開關機；2）由計算機對發射機運行狀態展開實時監測與故障報警。

要實現第一種功能，我們以單一發射機的控制舉例，系統設計過程中首先要配置好硬件，調頻廣播發射機本身便有開關機按鈕，當開機按鈕閉合時，主繼電器便會通電，發射機低壓電源也會同步啟動，此時發射機為開機狀態。針對這一操作要如何通過計算機去控制呢？在具體系統設計中會讓計算機通過對兩個小型繼電器的控制去實現對主繼電器線圈的控制，而對小型繼電器的控制主要通過控制一個常開觸點與一個常閉觸點去實現，當常開觸點閉合時，主繼電器線圈會通電開機，當常閉觸點斷開時便會關機[3]。對于程序的設計，我們首先要設定好發射機的開機時間，可用t1表示。當計算機系統時間到了t1時刻，此時程序會自動生成timer1事件，該事件便代表著發射機開機，此時主程序會啟動開機子程序，計算機發送指令，常開觸點會自動閉合，主繼電器線圈便會通電而實現發射機開機。關機操作同理。

要實現第二種功能，重點就在于要對調頻廣播發射機運行中的狀態參數予以獲取，然后交給計算機對獲取到的數據展開分析判斷，察覺到數據異常后便會發出警報。這一功能的實現首先也要配備好相應的硬件。其中，數據采集電路能夠實時采集發射機的功率、電壓、電流等狀態參數，同時將數據轉換為標準范圍內的模擬量，通過A/D轉換電路從模擬量轉換為數字信號，交給計算機處理。一般來講，對調頻廣播發射機模擬信號的取樣，會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進行取樣。

4 結束語

綜上所述，從調頻廣播發射機播出系統的自動監測與控制系統使用效果來看，能夠保證電臺節目的正常播出，同時在不斷地完善改進中，監測準確性與控制正確率都有明顯提高。因此，筆者相信伴隨著調頻廣播發射機播出系統自動監測與控制系統的逐步完善，該套系統能夠為廣播電臺信號發射工作“保駕護航”，共同助推我國廣電事業的穩定發展。