广播发射机自动化控制技术中的技术要点分析

许红梅

(甘肃广播电视局无线传输中心711台，甘肃 兰州 730000)

0 引言

广播发射机自动化控制系统可以借助外加装置，使设备与机器依照既定程序运行，降低人员参与程度，提高故障排除效率，确保广播电台节目的安全播出，进一步减少运行成本，释放人员工作压力。为了保证广播电视及自动化控制技术得到合理运用，充分发挥技术优势，本文将围绕相关技术要点进行深入探究。

1 广播发射机自动化控制系统特征

1.1 主要组成

广播发射机自动化控制系统可以对电视发射机各类指标与数据参数进行收集、处理，借助智能终端实现自动控制，更好保障电视节目的放送安全性。其包含的子系统可细分为以下几种：控制系统硬件，借助可编程逻辑控制器实现微处理器以及集成电路的控制；借助CPU基板、晶体管完成继电器模块、开关模块的模拟量输出。当可编程联机控制器收到发射机的各类输入信号时，可在控制程序中将其转换为执行元件信号，从而完成发射机系统的自动控制。

(1)自动播出监控系统。该系统的作用是使发射台信号发射的信号得到质量保障，并自动检测发射机的输入、输出信号，实现信号的二次编码与压缩，借助人机工作整合的方式，进一步提高节目播放的安全性。

(2)自动控制子系统。发射机在与控制系统连接时会为系统接驳提供通信接口，而发射机在生产环节与针对数据采集模块提出的各类需求完成各结构的转换，这样便可使发射机标准转变为TCP/IP网络接口。

(3)短信预警系统。该系统的设计原理在于采用通用的短信报警模块，利用标准通信接口实现SIM卡的插入，之后通过系统平台的报警模块完成短信的发布。

(4)台站管理信息系统。该系统主要包含服务与管理两项工作职能，可以进行网络技术的集成处理，通过网络实现台站日常运行，能够对相关工作进行集中化监督，进一步强化台站的工作运转能力。

1.2 实际功能

广播发射机自动化控制系统的主要功能可分为：自动控制，能够实现自动开关机操作，完成发射机的自动倒备以及信号的自动切换，控制两路输入信号，若其中一路出现异常状态便会自动切换到另一路输入信号；自动管理，可以自动记录故障信息以及停播时间，还能对历史数据进行存储，依照选定条件完成重要信息的查询；监听录音，利用网络实现远程监听监看，更直观了解发射机环境情况。

1.3 特点

广播发射机自动化控制系统的特点分为：

(1)安全性。控制系统与发射机采用光电隔离技术，可以实现弱电与强电的分离，更好地保护人身安全，同时利用光电分离器还能完成信号的隔离，将电路上存在的干扰源与易受干扰部分分割出来，使测控装置与现场单纯保持信号联系，而不发生电的联系。从本质上来讲这其实是将引进的干扰通道切断。同时，发射机控制器处于独立工作状态，采用单片机作为CPU，能够有效保护内部程序避免病毒侵扰。此外，发射机控制器放置在控制台，能起到与I/O模块通信的作用，将采集后的数据汇总并发送到主控计算机中。

(2)稳定性。自动化控制系统是以工控机作为控制模式，全部线缆与接口都采用屏蔽线，能够使系统处在全屏蔽状态下，用以避免发射台的强电磁干扰，在不改变控制保护系统的前提下，使发射机保持完整独立运行，进一步简化系统复杂性。

(3)实用性。自动化控制系统采用了模块化设计，其配置更加灵活，能够使客户依照设备与资金情况完成功能模块的选取，且系统只需一台设备便可完成多台发射机的控制。若出现需要添加发射机的情况，则要依照新增发射机相关参数，适当扩充模块以此达到控制目的。

2 广播发射机自动化控制技术中的技术要点探究

2.1 前端信号源获取

前端信号源通常需要3～4路信源，并借助光线信号以及微波信号来确保节目的持续播放，工作环节一旦主路信源被中断，系统会自动切换到正常信号通路，直至主路信源恢复才会返回主路信源通路。由此看出，信源数据以及广播发射机传递参数的获取是实现发射机监控的重要前提，本文将围绕采集内容中最重要的状态量、模拟量进行分析讨论[1]。

2.1.1 状态量

状态量主要表现为发射机天线倒换开关、传感器、发射机机械开关等装置的状态信息，在信息获取过程中应注意以下两点。(1)要做好光电隔离工作。由于被监测对象、传感器、系统电源电压以及接地体系可能存在一定的差异性，在不同接地之间传输信号时如果没有及时进行物理隔离，容易引发信号干扰现象，导致监测误差，甚至会破坏监测设备。因此，需要利用光电隔离传感器实现不同接地信号的隔离处理，并注意选取的装置类型要符合实际控制现场，且满足相关技术指标，确保系统正常运行。(2)要提高状态量信息的抗干扰性，由于广播发射机房的电磁波环境相对恶劣，容易因外界影响而在长距离传输信息时出现信号丢失与遗漏。因此，需要在传输线路中添加开关量信号中继器。如果在高频干扰场合，还需安装一些滤波装置与阻塞网络。若条件允许，还要采取信道加密的方式完成状态量信息的传递。天线倒换开关进行状态量获取时，要及时消除电路中的抖动，完成电路整形，确保状态量触点足够清洁，避免脱离状况的产生，防止因接触面污染导致状态量采集出现误差[2]。

2.1.2 模拟量

模拟量的采集以电压、音频、电缆温度、载波等模拟信号为主，在采集时需要依照不同模拟量特征合理确定采集频率。比如：对于音频检测信号来说，由于音频信号的变化频率在20～20 000 Hz，为了保证音频信号采集准确，需要将采集频率提升至40 KHz。由于发射机供电电压频率大致在50 Hz左右，因此，对三相供电电压的采集频率需要高于400 Hz。在进行整流温度采集时要确保频率控制在1 Hz。双极型电压采样需使用A/D转换器。载波信号采样需依照检波、整流、采集的实施流程完成模拟量获取。发射功率采样需要在监测电路下完成取样工作，依照设计规划梳理电路，并确保采集内容的高精确度。

2.2 主备机倒换

主备机倒换过程需尽可能与控制台实现协调控制，完成发射机状态与控制器的采集，并在天线控制开关倒换时将主机与备机设置为关机状态，以此防止安全事故的形成。其具体实施步骤为：(1)关闭主机与备机，利用监控方式完成信息收集，之后向主机与备机传递关机信号，达到关闭发射机的目的；(2)倒换，在监控环节要采用天线控制器控制轴上开关，从而实现主机与备机的倒换处理；(3)开机备用发射机，实现主机的监控，并利用检测仪传递开机信号，之后打开备用发射机，进行倒换操作[3]。

2.3 电源电压

电源电压的组成以高压配电柜、不间断备用电源、低压配电柜以及柴油发电机为主。其中不间断备用电源与柴油发电机都属于备用电源，主要用来防止停电时主电源无法正常使用的情况。

2.4 故障报警信号处理

广播电视发射机的故障预警系统主要包括：温度传感器、温度采集器和人机交互单元。其中温度传感器是一种无线接触式设备，能够借助内置的数字测温元件准确测量发射机重要区域温度，而温度采集器的作用在于完成温度的显示与判断，准确呈现各部分工作状态的优良状况。故障报警信号的处理难点在于安全接入人机接口单元，通常采用以太网有线模式，以此保证数据和程序可以相互结合。为了使人机接口单元的应用价值得到最大化发挥，完成数据接收、命令下达以及数据分析等任务，还要制定好故障的应对措施，最大程度降低安全事故造成的不良影响[4]。

2.4.1 短路故障

在处理短路故障时需要优先保证发射机能够安全接收信号，确保信号准确、完整，进一步加强信号的调试效果，避免信号受自然因素影响，导致在传递过程中产生内容缺失。广播发射机信号的抗干扰性较差，需要相关人员做好信号质量的调试工作，一旦发现信号强度不佳，需要做好发射器的检查工作，消除潜在的负载风险，避免模块温度异常。若发现存在短路问题，则要全面检查变压器运行情况，并做好绝缘处理。

2.4.2 电容容量不足

电容容量不足不仅会影响设备的正常使用，还会造成音频信号难以及时输出，甚至导致信号播出时产生其他类型的故障，直至在信号停播阶段才会恢复到正常状态。此类问题的形成原因在于信号停播阶段，发射机未对音频信号进行处理，因此，功效小盒始终处于载波状态，此时输出电流数值偏小。而在播出阶段，又因为调制信号以及输出功率过高，进一步加剧了异常状态。为此，需要在信号传播环节切实做好输出功率的把控，避免数值过大，确保输出功率保持在标准范围内，并时刻观察电路情况，及时更换老化电路，做好日常维护与保养工作。

2.4.3 信号源质量差

在检查信号源的过程中，经常会产生卫星信号不佳的现象，此时要将接收视频载入监视器。若在检查时发现音频下载难度较高，且画面清晰度较差，则可判断是接收机未达到理想限定值引发的信号质量较弱问题。若在调试环节发现信号强度始终不超过30%，则需要相关人员利用接收机接入的方法查看具体情况，如果信号质量仍未得到提升，那么便需要完成接收机的更换。除此之外，信号质量不佳也有可能是因为防尘盖被过度风化，对于此类问题需要工作人员预先做好防水处理，消除阻碍信号传递的不利因素，提高信号源质量。

2.5 自动控制系统

自动控制系统包括控制以及音频转换两个元素，其中控制部分包括发射机控制界面以及主控界面，利用分布控制的方法实现设备的开关机操作。发射机的状态判断需要借助发射机参数的计算。因此，需要工作人员做好参数的收集与存储，利用信息手段、软件程序确保计算准确，能够根据参数大小评估发生机状态优良，并对发现的问题进行紧急处理。

2.6 调制度计算

发射机的信号调制度能够准确反映发射机工作状况，作为实际工作效果的评判指标，若想保证广播发射机自动化控制系统能够高效运行，需要预先做好发射机信号调制度的监测与计算，使发射机能够在不同状态下保持最佳的调制度。(1)工作人员要确定调制度的检测计算方法，当前采用的计算方法可分为全频采集、频谱分析以及信号分离。其中频谱分析是指将复杂信号分解为简单信号的技术。该防范不仅可以通过幅度与相位表示信号领域，还能准确反映相位频谱随频率的变化情况，可以呈现不同频率弦波的大小与相位信息。(2)根据计算公式获取适合的调制度模式。为了确保计算结果准确，需要将发射机载波频率设置为标准值的两倍，并对检测调制度定频载波信号实现全频采集。(3)在频谱分析的过程中获取载波与音频幅度值。在确定发射机调制度计算方法后，还要进一步分析调制度状态，依照采集到的音频信号频谱以及幅度评估节目类型，分析广播电台节目属于语音类还是音乐类。经计算后的调度值则要用于计算节目30 s，60 s的调制度峰值，再作为发射机输入音频幅度的参考对象完成相应调整，从而实现不同类型节目的动态调制度。

除此之外，为了确保广播发射机自动化控制技术的高效运用，还要完成发射机功率异常和调制度异常状态的评估与分析，依照获取到的全频段采集信息进行傅里叶变换运算。该运算可以满足一定条件下某函数形成三角函数或者积分的线性组合，实现数字信号处理，在完成变换后能够对输出有用信号的时刻进行指示。之后再借助频谱分析便可获取载波与音频幅值，并以此为基础计算预定时间内的音频幅值大小以及载波数值，进而准确判断发射机功率与音频无调制异态状况。

3 结语

综上所述，通过对广播发射机自动化控制技术中的技术要点进行分析讨论，提出状态量与模拟量的获取路径、短路与信号源质量不佳等故障报警信号的处理方法以及自动控制系统和调制度计算的注意事项，以此保障广播电台的节目播出质量，确保发射机各项数据参数满足技术指标，降低误操作出现的可能性，使自动化控制系统能够稳定运行。