调频功放数据自适应采集校正技术研究与实现

邹南京，丁清槐

(浙江广播电视集团，浙江杭州310005)

0 引言

目前，调频广播以其音质清晰优美、建台方便等特点，成为广电行业最为重要的节目传播途径。调频广播发射台站分布在高山、海岛等偏远地区，且大多处于无人值守状态，建立一套功能完善、性能可靠的信息监控管理系统，实现各台站的有效管理正被越来越多的各级广电部门所重视［1～5］。功放是调频发射系统后级设备，直接影响覆盖效果，对功放运行参数的监控至关重要。调频功放设备更换时会出现监测数据的差异，不能精确采集、处理其数据，也就无法保证监控系统正常运行。本文研究了调频功放数据自动采集和校正技术。

1 调频功放数据采集和处理的特点和实际使用现状

1.1 数据采集和处理的特点

(1)串口通讯应用的局限性。国内电台调频功放使用的主流进口品牌有美国HARRIS、意大利RVR等，有些功放虽然带有RS232通讯接口，但是由于其通讯标准不统一，解析难度很大，所以采集数据难度很大;甚至有些功放因无通讯接口和协议，不具备串口通讯的条件。(2)模拟接口应用的广泛性。一般功放的正向功率、反向功率、电压、电流和温度等主要监测数据都有模拟输出接口，即使没有，也可以通过外加采样电路来获得模拟输出。(3)数据处理的对应性。通常调频功放都可以采集其模拟输出值，通过曲线拟合的方法得出实际工程值。相同型号、不同型号功放的模拟值——工程值曲线都不同或者存在差异，功放和曲线之间具有很强的对应性。

1.2 调频功放实际使用现状

(1)型号多、数量大。调频功放有国产和进口多种品牌，即使同一品牌根据功率等级、指标性能等细分不同型号。电台依据覆盖范围、运行环境等实际情况选择不同功率等级和型号的功放;(2)流动性大。调频发射系统中的功放出现故障时，技术人员为了在应急抢修中尽量缩短停播时间，往往会用同等级功率的备份功放替换故障功放，然后把故障功放修好后再当作备份。省级电台往往几百台功放在各地发射系统中同时运行，在抢修时随机更换功放设备的情况很常见，从而造成了功放使用地点不固定。一批功放到了退役期，势必有新的设备补充，也有可能会进行设备的重新调配。

2 调频功放数据监测的难点及对策

调频功放数据采集，监控系统通过模拟接口采集数据，需要拟合每台功放的模拟值——工程值曲线，高精度的曲线拟合必须要有高密度对应数据集和繁琐的分段拟合过程［4］。功放数量多，系统开发基础资料的准备工作量极大。新的功放投入使用，系统开发人员必须及时补充新的功放数据曲线和更新系统程序，系统使用和维护不便;每台功放建立数据曲线并拟合，功放数量多的系统中难度很大。调频功放数据自适应采集校正技术满足数据处理精度，同时便于系统的开发和使用。功放型号却要少很多，便于后期维护，省级电台往往只选择几种或十几种型号的功放。我们利用同型号调频功放特性相似的原理，监控系统中为各型号的功放建立标准曲线拟合表。选择型号的功放后，系统调用型号标准曲线拟合表，用户输入修正系数加以校正，从而获得该台功放相对精确的工程值。

3 调频功放数据自适应采集校正技术的原理和实现

3.1 调频功放数据自适应采集校正技术的理论分析

相同型号调频功放同一参数的模拟值——工程值对应曲线相似，如图1所示。

图1 同型号功放某一参数模拟输出量和工程量曲线

y代表功放某一参数值，x代表模拟输出量。同型号功放1的参数值为标准曲线函数所得参数值乘以修正系数K1，即Y1=K1×f(x);同型号功放2的参数值为标准曲线函数所得参数值乘以修正系数K2，即Y2=K2×f(x)…，依次类推，则功放n的该参数值就是:

Yn代表功放n的参数值，Kn代表功放n的修正系数。修正系数K1，K2，…，Kn需要通过标准曲线的工程值与功放实际显示值统计分析后得出。工程中采用该函数来计算参数值和修正功放特性曲线。以上是调频功放数据自适应采集校正技术的理论依据。

3.2 调频功放数据自适应采集校正技术的实现

(1)数据采集与拟合。选择一台性能稳定的功放为基准，通过带数字信号处理的模拟量采集模块(如:研华ADAM4017)的精确测量，获取模拟值——工程值对应表，如表1所示 。采集点越多，数据就越准确。低端和高端区域的采集密度相对要大一些，并且为了保证数据精度，模拟值读取一般要精确到小数点后2位以上。最后采用常用的曲线拟合软件(如Origin、PDI)，在科学的数学模型基础上得到拟

假设某区间内拟合后的标准曲线函数为:合函数表达式。

表1 模拟值——工程值对应表

(2)工程值计算和修正系数调整。更换功放时，由用户在监控软件中选择相应的功放型号。系统根据所选功放型号和实际模拟值自动计算对应参数的标准工程值;通过与现场人员配合调整功放的正向功率、反向功率、电压等参数的修正系数，从而校正实际工程值和监控显示值，最终达到精确显示。

3.3 调频功放数据自适应采集校正技术的应用数据分析

通过数据自适应采集校正技术获得4台意大利RVR公司的PJ1000C功放的正向功率模拟值、实际工程值和通过修正系数换算后工程值的对应表，如表2所示。可见，采用自适应采集校正技术得到的工程值和实际工程值的偏差率在1.1%以下，验证了该技术的可行性，可以应用于实际工程之中。

表2 功放正向功率模拟值和工程值对应表

4 调频功放数据自适应采集校正技术的应用成果

(1)减少监控系统开发的工作量。系统开发阶段，不必采集每台功放的数据来建立数据对应表，对于拥有功放数量多的系统，大大地降低了基础数据采集、录入和监控程序数据动态对应部分的开发工作量(据估计可节省约90%);(2)简化监控系统运行的维护工作量。监控系统正常运行阶段(除新增功放型号外)，更换功放时，用户仅需在监控软件中选择对应的功放型号和输入修正系数，符合电台日常的设备维护、调整等操作流程。同时开发人员也无需对基础数据进行维护，因此大大地方便了监控系统的用户和开发人员;(3)型号多、数量大的模拟量输出接口设备的监控系统中，可以应用调频功放数据自适应采集校正技术的思路，因此对其他监控系统的开发有着良好的指导意义。

5 结束语

本文所研发的调频功放数据自适应采集校正技术已在实际的调频发射台监控系统中应用，并凸显出较强的优势。该技术及思路对广电及其他行业的监控系统开发有较好的参考价值，其应用前景广阔。

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［2］ 郭倩，李惊东.多通道信号遥测系统数据采集与显示研究［J］.测控技术，2009，28(12):10－16.

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