一种远程控制的广播频段监测接收机的设计

2015-07-28杜玉海蒋梦雄葛宪生

现代电子技术 2015年11期

杜玉海++蒋梦雄++葛宪生

摘要：为了对目标区域的广播信号进行监测，评估信号的接收效果，提出一种远程控制的广播频段监测接收机设计方案。接收机在远程控制中心的指令控制下，接收广播信号，对解调出的声音信号进行录音，根据信号场强、信噪比等指标评估接收效果，然后把监测结果上报给远程控制中心，实现广播频段信号的远程监测和效果评估。实际应用中，该接收机可大量部署于目标区域进行无人值守，避免外派很多人员进行实地监测，大大降低了工作难度和人力成本，具有较好的工程推广价值。

关键词：广播频段；远程控制；效果评估；监测管理

中图分类号： TN911.3?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）11?0054?03

Design of broadcast band monitoring receiver based on remote control

DU Yu?hai， JIANG Meng?xiong， GE Xian?sheng

（China Research Institute of Radiowave Propagation， Qingdao 266107， China）

Abstract： To monitor the broadcast signal in target area and evaluate the receiving effect of broadcast signal， a design scheme of broadcast band monitoring receiver based on remote control is proposed. The receiver under the instruction control of remote control center， receives broadcast signal， records the demodulated sound signal， and evaluates receiving effect according to signal strength， signal?noise ratio and other index. Then the monitoring result is reported to the remote control center to realize the remote monitoring and effect evaluation of the broadcast band signal. In practical application， the receiver can be largely deployed in target areas to proceed unattended operation， which can avoid assigning many staffs to monitor on site， so the work difficulty and the cost of human are reduced greatly， and it has better engineering application value.

Keywords： broadcast band； remote control； effect evaluation； monitoring management

0 引言

作为一种传统媒体，世界上许多国家都把广播作为信息发布的重要媒介，如BBC、VOA等国际电台可实现全球覆盖，内置于手机、MP3和汽车中的收音机也广泛应用。人们只要打开收音机，就能收听新闻、欣赏音乐、了解路况信息等，大大方便了人们的生活。

实际工作中，媒体工作者需要对广播的覆盖区域和目标地域的接收效果进行评估，同时了解当地的广播信息的热点话题，使信息的传播更具体，更有针对性。然而出于成本、工作量、难度和最终效果等实际情况的考虑，他们不可能外派很多人员实地监测来达到这一目的。因此，一种具有远程控制功能的无人值守的监测接收机应运而生。

本文提出一种远程控制的广播频段监测接收机的设计方案。部署在不同区域的监测接收机在控制中心的远程控制下实施监测，并将结果回传给控制中心，实现对目标区域广播信号的远程监测和效果评估。

1 接收机方案设计

系统运行时，远程控制中心根据监测需求制定任务运行图，通过网络向各监测站点的接收机下发监测任务。接收机收到任务后，根据优先级自动安排任务计划，实施监测，并将监测结果回传至控制中心。系统运行示意图如图1所示。

各监测站点的接收机接收广播信号，把解调出的声音进行MP3压缩和存储；对广播信号的场强、信噪比等技术参数测量和分析，然后将音频文件和监测数据回传远程控制中心，实现广播信号的远程监测和效果评估。接收机还具有本地音频监听、数据存储、状态监控和设备故障报警功能。频率范围覆盖MW（525～1 602 kHz）、SW（2 300～26 100 kHz）和FM（87～108 MHz）广播频段，接收灵敏度小于-80 dBm（SW、MW频段）和-100 dBm（FM频段）。

接收机主要由信号调理单元、接收解调单元、中央处理单元和显示控制单元组成。接收机原理框图如图2所示。

信号调理单元完成信号的放大和功分等功能，天线接收的信号通过射频接口发送至监测接收机，先经过低噪声放大后，利用功分器分成4路信号，送入接收解调单元。

接收解调单元有2个收音模块，可以实现2路广播信号同时接收和解调。接收解调单元中每个收音模块都有AM和FM两个输入，分别接收和解调当地的中波、短波和调频信号。解调出的声音信号经过音频功放模块放大后，进入中央处理单元的ARM平台。收音模块采用Silicon LABS公司专用收音芯片Si4734，内置数字频率调谐和DSP解码器，可接收SW、MW和FM信号。

中央处理单元基于ARM处理平台，是接收机的控制部分，一方面，完成与远程控制中心的信息交互，接收远程命令，上传监测结果；另一方面，完成对接收解调单元的控制，下发通道、频率和音量等命令，接收声音信号和监测数据。

显示控制单元主要完成接收机设备状态和信号质量、网络连接等信息的显示、声音的播放和输入控制。接收机实物如图3所示。

接收机中，接收解调单元和中央处理单元是设备的核心，下面对其进行详细介绍。

2 接收解调单元设计

2.1 硬件设计

接收解调单元中，射频接收采用专用广播芯片Si4734，实现广播信号的接收和解调。

Si4734采用PLL锁相环稳频技术、DSP数字信号处理器、数字调频立体声解码器和数字频率调谐功能，接收灵敏度高，抗干扰能力强。由于Si4734把天线输入到音频输出的所有功能全部集成于单个芯片上，使以Si4734为核心的收音机电路设计过程变得简单。仅需少数几个外围元件，且无需人工调校，便能实现从天线输入到音频输出的所有SW、MW和FM信号的接收功能。

Si4734的原理框图如图4所示。

接收解调单元设计中以下内容需要特别注意：

（1）首先要注意电路布局，将单片机控制部分和Si4734模块音频输出部分分开，因为数字电路会对模拟音频信号造成很大干扰；

（2） Si4734模块要注意接地设计，特别是射频前端部分，好的设计可以大大提高芯片的接收灵敏度；

（3）电路板要根据电路的功能、信号的性质进行合理的分区；

（4）射频输入的印制板连线要短而粗，使天线接收到的信号尽可能地输入至芯片的射频接口。

2.2 软件设计

接收解调单元中，单片机采用I2C模式对Si4734模块进行控制。控制软件流程如下：

先对模块进行复位，启动上电模式；以中断方式接收中央处理单元下发的指令；对命令进行解析，得到控制的通道号、工作模式、频率和音量等参数，对Si4734模块进行控制。控制完成后，上传音频信号，查询模块接收信号质量的状态，采集RSSI和SNR等技术参数，上报中央处理单元。单片机控制软件的流程如图6所示。

3 中央处理单元设计

中央处理单元基于ARM平台，开发监测管理软件，实现远程通信、信息处理、任务管理、设备控制和音频处理多种功能。

软件采用TCP/IP协议，通过网口与远程控制中心进行通信，接收任务运行图运行完成后，上报监测结果。中央处理单元对声音信号进行压缩和存储，还可将声音文件、监测数据、日志文件和设备状态等信息自动或者根据要求回传至远程控制中心。监测管理软件结构图如图7所示。