中波發射控制臺操作開關的一體化設計

黃楚勇

摘要：中波發射控制臺作為發射系統的組成部分，在實際應用中主要起控制信號和監聽信號的作用，為發射系統的正常運行和安全播出提供了可靠的保障。針對中波發射控制臺的具體應用情況和對安全播出應急切換及信號監聽的需求，提出了一種對中波發射控制臺操作開關一體化設計的方案，操作開關采用旋轉式三刀三檔波段開關和兩開兩閉自鎖帶燈金屬按鍵開關，將其封裝在一個機箱中。該方案有效消除了傳統控制臺操作開關的弊端，具備實用性、可操作性、美觀性和便于維護檢修等優點。

關鍵詞：控制臺；操作開關；一體化

中圖分類號：TN934.1 文獻標識碼：A

0 引言

根據國家要求，中波發射控制臺（簡稱“控制臺”）在執行播出任務時，不允許出現停播和錯播安全事故。為保證播出任務的順利執行，需要設置多個信號源作為應急備用信號。通常情況下，值班員主要通過控制臺的監聽開關對傳輸信號及播出信號進行監聽，當傳輸信號出現故障時，值班員必須以最短時間通過應急開關切換備用信號源，使播出信號恢復正常，然后再排查故障。因此，控制臺主要起到控制信號和監聽信號的作用，對保障安全播出十分重要，尤其對于發射功率大、發射頻率高的臺站來說尤為突出[1]。而調幅廣播發射機并沒有成品的控制臺與之配套，需要根據具體需求對標準控制臺機架面板進行加工改造，同時將操作開關安裝在機架面板上，改造后的控制臺必須具備實用性、可操作性和美觀性的特點，這對加工者的手藝以及設計理念提出較高的要求。此外，傳統中波發射控制臺操作開關較多采用搖臂開關，雖然操作方便，但容易出現誤觸碰的情況，一旦不小心發生誤撥造成長時間的停播，后果不堪設想。同時，由于控制臺內部空間有限，且電路接線較多，極不便于安裝和維修。因此，對控制臺的操作開關進行一體化設計可以有效避免加工過程中因操作不當損壞面板的情況，降低誤操作概率，同時可減少過多的開關按鍵接線帶來的雜亂感，對控制臺后期維護檢修十分有利。

1 信號源系統

中波發射臺信號源系統作為中波廣播傳輸鏈路的首要環節，保證其高質量、穩定性是實現安全優質播出的先決條件[2]。它主要由主備衛星信號及其控制傳輸鏈路組成，其結構包括信號接收單元、音頻切換與處理單元、信號傳輸監測單元、信號控制監聽單元和信號源供電單元[3]。

（1）信號接收單元：包括衛星接收天線、高頻頭、傳輸同軸電纜和數字衛星接收機。衛星接收天線接收上行衛星信號，反射到饋源上，經波導管傳給高頻頭，然后通過傳輸電纜送入衛星接收機進行處理，最后輸出音視頻信號及數據[4]。

（2）音頻切換與處理單元：主備音頻信號及1 kHz 墊播信號同時送至音頻切換器進行選擇切換，并將其中一路信號作為傳輸信號輸出，然后將該信號送至音頻處理器進行信號的預處理，實現信號的自動延時控制、自動峰值衰減、噪聲處理以及壓縮失真等音頻控制效果[5]，最后輸出滿足發射機調幅要求的音頻信號。

（3）信號傳輸監測單元：根據需求，在音頻信號傳輸過程中加入音頻分配放大器，實現一分多路音頻的輸出，同時可對信號進行放大和處理；加入音頻播出切換器，實現對節目內容的播出前預監，減少人為的失誤操作；加入音頻故障報警器，實現多部發射機播出信號的同時監測，通過提示音報警提醒值班員處理故障；加入監聽監看慢錄系統，實現對多路信號源和播出信號的實時監測、監聽和預警，同時可存儲部分數據，節約大量人力成本，降低勞動強度。

（4）信號控制監聽單元：該單元主要位于控制臺，由切換開關和按鍵開關組成，便于操作。值班員通過切換開關和按鍵開關對傳輸信號、墊播信號和播出信號進行切換與監聽，同時實現信號的應急處理。

（5）信號源供電單元：信號源供電為穩壓電源+ 不間斷電源（UPS）雙供電方式。正常工作時，雙電源自動切換開關選擇穩壓電源向負載供電，同時給UPS 供電電池充電；當外部穩壓電源出現故障斷路時，切換開關自動選擇UPS 向負載供電，實現信號源系統24 小時無間斷供電，保障信號安全。

信號源流程如圖1 所示，虛線方框內部為控制臺操作開關部分。

2 總體設計原則

由上述可知，對傳統控制臺進行優化改造，必須滿足以下3 個方面的性能特點。

（1）電氣性能方面：對控制臺操作開關的一體化設計應保證發射機的各項技術指標不變；具備獨立性，即一體化后不同的機箱要相互獨立，同一個機箱的不同開關互不干擾；抑制外來干擾能力要強；避雷及各類防護、保護措施要完善；各種操作控制要簡便。

（2）機械性能方面：總金屬框架及結構要合理、穩定、美觀、實用且方便操作；尺寸要符合控制臺原機架面板規格；可根據需求增減相應的開關和機箱數量，具備一定的可擴展性；方便維護和檢修。

（3）經濟實用性方面：一體化設計應盡可能節省成本，價格合理。具有較好的性價比，設計面向實際，注重實效，堅持實用、經濟的原則，充分合理利用現有設備資源，以節省開支。

3 總體外觀結構

中波發射控制臺整體結構主要由外部框架、臺面、托盤、抽屜、機架面板等部分組成。控制臺的操作開關通常安裝于機架面板上，便于操作。因此，對操作開關進行一體化設計后，將由機箱替代原來的機架面板，將其嵌入控制臺。

根據實際使用，控制臺操作開關由應急切換開關和監聽開關兩個部分構成。一組應急切換開關由1 個信號切換開關和3 個LED 金屬指示燈組成，可用于將信號切換到三路不同的信號源上。一組監聽開關由2 個金屬按鍵開關組成，可用于監聽兩路不同的信號。

根據信號源數量、機箱空間大小、開關尺寸及輸入輸出端口尺寸大小，該設計采用3 組應急切換開關和監聽開關，將其封裝在一個機箱中。

為使機箱具備較好的屏蔽性和一定的防雷效果，機箱外殼需要設計可接地螺絲，用于保護內部電路設備。

該設計選用機架式19 in（1 in ≈ 2.54 cm）標準4U 機箱，鍍鋅鋼材質，尺寸為450 mm×482 mm×1 778 mm（深× 寬× 高），箱體厚度1.2 mm。機箱正面板安裝信號切換開關、LED 金屬指示燈和金屬按鍵開關，機箱背面板安裝卡儂公頭和卡儂母頭插拔接口及220 V 電源三角插口，如圖2 所示。

4 控制臺操作開關裝置內部電路

根據上述設計方案，將應急切換開關、監聽開關、卡儂頭接口、電源接口分別安裝固定在機箱正背面，對機箱內部電路進行接線，最后連接輸入輸出信號和220 V 電源即可使用。

為了更好地實現以上功能，信號切換開關需具備操作簡單、耐用性強和防誤觸碰等特點，因此選用旋轉式三刀三檔波段開關替換傳統的搖臂開關，配合3 個LED 金屬指示燈以區分每個檔位。指示燈采用12 V 開關電源供電，將開關電源安裝固定在機箱內部側板上。信號切換開關的3 個檔位分別連接傳輸信號、空信號和1 kHz 墊播信號，指示燈顏色分別對應藍色、紅色和黃色，通過指示燈的亮滅可判斷正在播出的信號來源。應急切換開關的內部連接如圖3 所示。

在該設計中，兩個監聽開關分別用于監聽傳輸信號和播出信號，以確保節目的正常播出，由于監聽開關是較為常用的操作開關，需要具備操作簡單和使用壽命長等特點。因此，選用兩開兩閉自鎖帶燈金屬按鍵開關為監聽開關，替換傳統的搖臂開關。按鍵開關的燈光電路由12 V 電源電壓供電，可從12 V 開關電源獲取。監聽傳輸信號選用藍色燈光，監聽播出信號選用綠色燈光加以區分。監聽開關的內部連接如圖4 所示。

在機箱內部電路連接完畢后，為保證機箱整體的屏蔽效果和安全性，需將機箱外殼的接地螺絲進行接地保護。雖然控制臺外部框架為金屬結構，安裝時已與接地銅條連接，但框架外部的渡漆層會大大降低接地效果，因此采用黃—綠雙色標識接地線將機箱外殼接地螺絲和接地銅條直接連接，確保機箱安全性能。

5 結論

傳統中波發射控制臺操作開關在安裝過程中容易損壞控制臺機箱面板，控制臺內部有限的空間也給安裝和維護帶來很大的不便，在實際使用中也產生了一定的安全隱患。綜上所述，將中波發射控制臺操作開關進行一體化設計，可以將控制臺的主要功能集成于獨立的機箱中，同時采用安全性更高的操作開關，并根據需求對操作開關進行增減和布局，加工方便，大大提高了控制臺的美觀程度，減少了大部分的外部線路連接，給后期維護帶來很大的便利，進一步提高了控制臺保障安全播出的重要作用，對臺站建設和改造具有一定的參考價值。

參考文獻

[1] 陳克軍. 調頻發射機控制臺的設計與實踐[J]. 西部廣播電視，2003（6）：49-52.

[2] 王剛. 中波臺信號源系統的升級與改造[J]. 電子世界，2021（16）：11-12.

[3] 吳云霞. 中波臺音頻信號源保障及控制系統的設計[J].電聲技術，2021，45（3）：72-74.

[4] 范雯雯. 對中波廣播發射機信號源系統的分析[J]. 遼寧廣播電視技術，2020（4）：49-51.

[5] 張志宏. 信號源接收和音頻切換控制系統在中波廣播發射臺的應用[J]. 數字技術與應用，2019，37（3）：8，10.