调频广播机房报警系统

2022-04-28王书刚

电声技术 2022年3期

王书刚

（山东广播电视台，山东济南 250062）

0 引言

山东广播电视台现有多套调频广播节目。节目发射工作既要保证发射的节目信号不间断，又要保证有较好的节目质量。为了更好地完成安全播出任务，监测发射信号的连续性和大小，方便值班员及时发现和处理故障，机房先后安装了调频广播有线报警系统和无线报警系统。两种报警系统以不同的方式运行，互为备用。各报警器既能发现音频信号故障，也能发现射频信号故障，为安全播出提供了良好的保障。

1 有线报警系统

1.1 信号的拾取

有线报警系统信号的拾取过程如图1 所示。信号的拾取要考虑对信号播出的影响，射频信号RF从发射机正向功率测量口取得（对播出无影响），送入FM 接收机，通过调谐、鉴频等解调输出音频信号。信号线采用屏蔽电缆，外皮接地，以减少外部干扰。检测口平时并不使用，从正向功率检测口拾取射频信号，不会影响到信号的播出，十分安全。这样，当发射机故障影响播出，也同样能检测出来。

图1 信号的拾取

1.2 模拟信号变数字信号

模拟信号变数字信号的电路如图2 所示。模数变换电路包括音频信号放大电路、音频信号的整流滤波电路、开关电路、模拟信号转化数字信号电路几个部分。音频信号（L 或R）经放大分成两路，一路为A 信号送入显示电路，另一路经整流滤波进入开关电路，从开关电路到由IC1NE555 组成的数字转化电路，NE555 的3 脚输出数字信号1 或0。

图2 模拟信号变数字信号

1.3 故障报警电路

故障报警电路如图3 所示，由延时、报警电路组成，主要部件是NE555，其定时器功能主要由内部的两个比较器决定输出“1”或“0”。2 脚为低触发端置“1”端，6 脚为高触发端置“0”端，7 脚是放电端，4 脚是直接清零端，当此端接低电平时，时基电路不工作，此时不论TR，TH 为何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时接高电平。当音频信号正常时，B 为高电平，延时电路IC2 不工作，IC2的3 脚输出低电平。B 的高电平通过反相器IC4 变为低电平，IC3 不工作，其3 脚输出低电平，故障电路不工作。当音频信号S 中断时，B 变为低电平，IC2 延时电路工作，IC2 的3 脚输出高电平，大约12 秒（可调），同时，B 端经IC4 变相器输出为高电平，IC4 的4 脚变为高电平，OC3 的6 脚为高电平输入，启动IC3 工作，输出低电平，如果此时中断信号继续存在，延时电路12 秒结束后恢复原状态，即IC2 脚3 输出低电平，而此时IC4 输出高电平，IC3的2 脚低电平置1，IC3 的3 脚输出高电平，固态继电器GJ2 吸合，启动报警电路声光报警[1]。

图3 故障报警电路

1.4 故障显示电路

显示电路由LM3914 组成，如图4 所示。该电路实际为充放电演示器电路，2 脚接地，3 脚接正电源，4 脚发光管为最低亮度设定，5 脚为输入端，6脚发光二极管为最高亮度设定，7脚输出基准电压，8 脚设定基准电压，LM3914 的1 脚及10～18 脚共10 个脚接10 个发光二极管的负极，为点动方式，当信号A 中断，故障报警喇叭响起，10 只发光二极管呈点动方式亮起。

图4 显示电路

2 无线报警系统

无线报警器由6 路调谐器和故障报警器组成。

2.1 6 路FM 调谐器

6 路FM 调谐器框图如图5 所示。6 路FM 调谐器由低噪声放大器、变频、模数转换、数字信号处理、控制及电源等部分组成。天线接收的FM 射频信号先进行低噪声放大，然后在自动增益AFC 控制下进行混频输出中频信号，转换成数字信号输入到数字信号处理器，进行数字信号处理，通过鉴频等步骤输出左右路音频信号。6 路调谐器还要测试接收射频信号的场强，并将场强大小以数字形式显示在调谐器每个频道的液晶显示器上。左右音频信号放大后通过连接线输出到故障报警电路，以显示每个频道左右路的电平大小，当信号中断或较小时（以设置值为参考，如设置门限值为-30 dB），故障报警电路发出声光报警。6 路调谐器使用的DSP[2]调谐芯片采用专用集成电路设计制造，锁相环（Phase Locked Loop，PLL）[3]电控数字调谐，可以把当前的频率、场强及信噪比等都运算好，储存在内部寄存器中，主控芯片只需要读取，因此它接收稳定，性能可靠。6 路FM 调谐监测器同时监测6 路广播频点的运行状况，可以从面板上直观看出当前各个频道的场强及信号电平大小，还可以通过串口向PC 上传监测点的频率、场强、信噪比等，也可以通过串口监听音频输出情况[4]。

图5 6 路FM 调谐器

2.2 音频故障报警器

音频故障报警电路包括音频左右路信号电平大小动态显示、故障延时报警、故障频道指示灯报警以及报警时间计时等部分。6 路调谐器输出通过信号线（每个频道左右路）在报警器后面连接音频故障报警器。音频故障报警器正面有6 组12 路（每个频道左右2 路信号）音频信号电平液晶显示，信号电平大小从-96 dBfs 到0 dBfs，随接收信号的强弱动态显示每个频道左右路信号的电平值。当哪个频道信号中断或信号较小（由设定的门限值判定，一般设置为-20 dBfs 或-30 dBfs），先延时12 s（可设定），再进行声光报警，喇叭响起，频道下面的指示灯闪烁，提示值班员处理，当信号恢复后报警随即消失。6组音频故障报警器可监测12路或24路（2个）音频，左右2 路为一个频道，监测路数可任意设定，报警时间可调（10～60 s）[5]。报警器还具有频道暂时停用功能，当某个频道需要暂时关闭，可按下该频道电平显示通道下面的灯光报警按钮，灯光关闭，该频道报警器暂时停用，再次使用时按下灯光按钮，该频道报警器恢复工作。LNA 为低噪声、高增益放大器，噪场系数NF 为1 dB，能够改善电路噪声。

2.3 无线报警器的安装

将6 路调谐器和故障报警器安装在广电中心大楼机房控制台上，调谐器输出连接报警器，工作人员在值班时能够方便地查看报警器，并迅速处理值班业务。有的节目在距广电中心大楼西南方向约4～6 km 的山上播出，值班机房又处在广电中心大楼的东北侧，由于大楼对信号有一定的屏蔽作用，接收信号有时比较弱。信号弱的频道的接收天线需要接得长一些，保持方向好一些，以增强接收信号的强度。根据实际情况，将延时设置在12 s，接收信号门限设置在-30 dB，既能减少报警次数，又能及时发现故障，保障安全播出。