10kW中波发射机智能切换系统设计与实现

云南省广播电视局德宏705台 李 梅

中波发射台两机互扰问题长期困扰着系统工作性能的正常发挥，且对后期技术维护造成困难，为了满足节目播出的安全稳定，实现发射机智能切换是非常必要的。本文重点分析了对10KW中波发射机合成器的网络进行技术改造的探索和测试总结，通过科学地设计网络参数和遥控切换模式，进而满足稳定可靠的系统运行，具有一定的借鉴价值。

1 10KW中波发射机使用现状

现阶段，大部分中波发射台站使用的10KW中波发射机普遍采用“N－0”与“N－1”基本工作模式，即主机的核心监控系统以“N－1”模式为基本样式，工作机理上不允许抛弃的独立行为。当任一出现故障现象，10KW发射机立刻出现当机现象，无法再继续满足节目安全播出的实时性和稳定性要求。未来进一步提高系统工作效率和满足发射机不间断播出的基本要求，最科学有效的方法是对现有监控系统进行优化设计；新增故障险情排除机制，并通过智能化监测装置实现关键环节的自动切换，同时及时将故障信息上传至云端，以便技术人员及时修复故障链路，以实现发射机-切换装置-接收终端之间的主/备交叉配属的方案机制，能够在满足实时性要求的同时，确保系统运行的可靠性，有效避免节目播出事故的发生，提高发射机系统的可靠性和播出的安全性。

中波广播发射台站针对10kW发射机“N－0”与“N－1”模式的主/备系统智能切换系统的设计与实现，从经济最优角度出发，结合集成式改造思维，采用网络监测智能化处置响应机制，选择科学的网络分布式架构，实现异地分布式控制、集中式管理的主/备无人化切换系统，能够降低因外在环境因素和内在机制问题造成的故障检测、智能排障等问题，保证正常播出的同时，能够实现播出系统智能化的运行监测，从而满足“有人留守，无人值班”的基本要求。

2 系统建设基本思路

（1）明确软件设计与硬件工作的实际分工。主控服务器的核心程序主要设计控制整个发射台站的稳定工作，发射机内多路设计与元器件工作可以适时调用核心程序并根据实际情况智能切换各组件模块的运行，以应对可能的突发情况。

（2）设计智能化监控中心以实现异地同步、多机并发的分布式控制，整个系统可以采用Browser/Server分布式架构，功能模块的核心组件均设计在主服务器内，终端用户不需要使用，且分布式设计能够有效监测整个平台，独立切换各个发射机的工作状态，以实现运行、监控与信息流转的实时无缝衔接。

（3）实现同步实时采集各个发射机运行状态的情况数据并实时流转至云端，依据预案同步控制切换模式，根据SPINNER智能切换装置的实际工作情况，可以实现主/备发射机自动切换时，整体系统运行链路处于开路状态，如图1所示。

图1 发射机稳定运行状态下智能切换流转示意图

（4）考虑系统整体工作的不间断与安全性、稳定性的统一。

3 系统设计与实现方案

3.1 设计策略

（1）系统运行的状态信息获取

实现系统自动化的智能切换，需要实时获取中波发射机正常/异常状态和各部实时运行参数以及开关状态信息。基本方式分述如下：（1）根据发射机基本性能参数描述，当主机的主控制器在发射机开机状态时应闭合，而关机时则为断开状态；（2）主控制器利用RS232接口可实时采集整个发射系统的工作参数与运行数据，其中接收功率是关键参数，可与智能化切换装置信息设计实现所同步的其他参数同步至主服务器中；（3）SPIINNER BN553567C0100型作为同轴开关的最佳选择，需要人工同步连接至射频桥接工作仪，可依据连接情况自动输出状态信息。

（2）智能切换装置的行为描述

在实际项目实施中，自动切换模式可以智能实现远程平台操作，可以高效节约建设成本，此时需要通过智能切换装置来实现主/备信号链路的完美共存和工作转换。在改造过程中，当确认发射机主机处于当机状态，采取人工切换模式既不能实现“零响应”的技术要求，也不能完成高适应度的网络适配；通过在机房设计安装控制继电器吸合的方式来实现远程遥控，能够有效解决这一问题。在与主/备发射机输出端设计安装切换装置的目的是完成工作模式转换，分别对应接入不同运行网络，并与馈线连接安装遥控切换设备，可以看出此时能够实现主/备切换，即实现远程自由切换的工作模式。此外，当主服务器当机或者核心程序出现死机情况下，智能终端能够在主控制器上自动执行关闭命令，同时各个工作节点分布式调出控制模式，在同轴控制器上切换后，再开备机，切换完成后，自动开出备机。

3.2 实现方案

智能切换装置的实现方案主要包括三个方面的内容：射频通路的技术设计、射频网络的优化调整以及移相网络的集中改造。10kW发射机在仿真三并（仿真）的基础上，通过原硬件设计电路将并机切换改造为自动同轴开关，将整个移相网络的电容、电感等电子元器件分别拆下备用，可以节约建设成本与实现时间。

（1）射频通路的技术设计

通常情况下，10kW发射机自带两套射频网络：测试与伺服网络。其目的是为主/备发射机同时开机提供网络传输共享空间，能够科学对接现行数据传输通道，有利于发挥项目建设的整体效能。在主/备发射机同时开机工作的前提下，需要重点考虑的是相互间的串扰问题，因此同轴开关的选取非常重要。SPIINNER BN553567C0100作为大功率600kW射频同轴开关，能够同步提供四条数据传输通路（两入/两出），可以实时用于天馈线与实体负载、假负载间的无缝切换。据实测数据反映，SPIINNER BN553567C0100能够提供远程控制与数据指示，通过数据接口接入主控制器，自动化实现智能控制和命令指示。

（2）射频网络的优化调整

10kW发射机现行的网络在实际工作过程中，一旦抛弃一个PB后，系统的输入阻抗在实测中是R=168Ω。考虑到电感不能及时调整参数，系统运行时是不能自动实现R=168Ω→R=75Ω的转变，因此，整个伺服网络需要进行优化调整以满足实际需求。这里以仿真三并（两机）为例，优化后的伺服网络需要满足在仿真PB3的情况下，实现阻抗为R=56Ω→R=75Ω。随着电路设计中不断优化调整增大电容，可以将原发射机主机中的伺服网络负载电容量值转换为两个U=1500pF调谐电容，即增加固定U=1000pF电容和可变U=500pF共用。考虑到电路中的电感值ρ=11μH，应当新增一组ρ=16μH电感，如图2所示。此时，输出节点工作中可以视为两个R=112Ω并联后为R=56Ω的实际输出阻抗，再经网络优化后可实际匹配R=75Ω。

图2 伺服网络优化调整结构框图

（3）移相网络的集中改造

原结构设计中的移相网络可以完成R=39Ω→R=168Ω的实际输出转换，移相角为90°，改造后实现R=39Ω→R=112Ω，移相角不变。由于原移相网络的输入端在电路设计上是U=2000pF和U=2300pF直接并联，在设计改造方案中可以不新增电容。因此，可以将U=2000pF→U=2500pF，测试与伺服网络同步增加。经测试，此时PB3 90°移相网络实现了R=39Ω→R=112Ω的实际输出，移相角仍为90°。

结束语：10kW中波发射机智能切换系统设计与实现是非常重要的，对于发射系统的整体稳定运行起到了关键作用，能否设计出参数科学、指标优良的网络电路对于整个发射台站的高效稳定运行和网络适配的完美实施起到了重要作用，能够间接帮助发射机实现远距控制和信道对接的实践效果。随着网络智能化、线路自动化、机房无人化等技术的推广，通过智能切换系统设计多个模块进行功能化的完善，在减轻技术人员设备维护工作量的基础上，不断完善节目播出质量和系统工作效果，对整体工作的稳定性、可靠性和创新性提出了更高的要求。基于此，本文提出10kW中波发射机智能切换系统设计与实现、实践改造和功能测试，能够满足现实需求和未来发展，也为同行业相关领域建设提供了宝贵经验，实现了科学、高效、智能、稳定的建设要求。