机枪发射系统

关键词： 接收机 音频

机枪发射系统（精选五篇）

机枪发射系统 篇1

下面我就介绍一下发射机音频前端系统的几个核心组成部分:

1 接收设备

接收设备是工作于通信链路的目的地端, 接收信号并加以处理或转换供本地使用的设备。我台目前有三种接收设备:1、多路光纤接收机, 用于接收光信号, 播控中心把节目源通过光纤传送到发射台, 然后利用光纤接收机解调出音频信号作为我台的节目源。光纤接收机面板上的指示灯, 当有音频信号时, 指示灯随着音频信号的有无进行闪烁, 指示灯的亮度随着音频信号的幅度大小进行改变;2、卫星接收机, 利用卫星接收机接收卫星信号, 解调出我们需要的音频信号作为我台的信号源, 多用于接收远距离节目源;3、调频接收机, 接收从播控中心传过来的调频信号, 解调出我们需要的音频信号作为我台的信号源。

我台通常有两路光信号, 一路主一路备, 卫星和调频信号通常都作为备路信号使用。

2 音频增益调节器

它用来对音频信号的幅度进行调整, 可以进行放大和缩小, 使音频信号的幅度满足要求。

调节增益是调节音频信号经前置放大后的信号大小, 也就是调节输入设备的输入灵敏度 (比如Line in输入和Mic输入) 。一般说来, 增益调节得太小会降低信噪比;增益调节得太大会产生啸叫。由于线路输入 (Line in, 0dB) 和麦克风输入 (Mic, -70dB) 的阻抗不同, 所以要达到信噪比的相对平衡就需要调节增益了。由于我台个别频率信号源较弱, 所以不得不使用音频增益调节器在失真允许的范围内来提高音频信号的大小, 使得信号能够达到播出水准。

3 音频切换器

切换器是把多路输入的音频信号选择一个进行输出, 是用来控制输入、输出的信号的。我台用的是4进1出的切换器。正常状态下主用信号为1路, 1路的输入信号为经音频矩阵选择的音频信号;3路和4路为备路, 分别为调频信号和来自备用光纤接收机的直通信号, 主用信号故障时切入;2路为无信号状态, 为防范非法信号入侵应急时切入。

4 音频处理器

音频处理器, 又称为数字处理器。数字处理器就是对数字信号的处理, 其内部的结构普遍是由输入部分和输出部分组成, 其中属于音频处理部分的功能一般如下:输入部分一般会包括, 输入增益控制 (INPUT-GAIN) , 输入均衡 (若干段参数均衡) 调节 (INPUT EQ) , 输入端延时调节 (INPUT DELAY) , 输入极性 (也就是大家说的相位) 转换 (input polarity) 等功能。而输出部分一般有信号输入分配路由选择 (ROUNT) , 高通滤波器 (HPF) , 低通滤波器 (LPF) , 均衡器 (OUTPUTEQ) , 极性 (polarity) , 增益 (GAIN) , 延时 (DELAY) , 限幅器启动电平 (LIMIT) 等功能。

音频处理器的主要作用是进行发射前的音频处理, 可将动态变化范围很大的节目信号压缩到一个适宜的范围内, 对小信号进行放大, 对大信号进行压缩, 达到所限定的幅度后, 音频处理器输出的音频信号峰-峰保持固定值, 不随输入信号的增大而增大。既提高了发射机的平均调制度, 又确保了发射机不会产生瞬时过调。音频处理器一般拥有电平调节、压缩、限幅和削波四种基本功能, 能分别处理缓慢变化的信号和瞬态信号, 不同程度的使音频的响度在某个范围变化。通过压缩信号的动态范围, 提高平峰比, 以达到提高平均调制度 (节目的响度) , 防止过调制, 保障设备安全。

我台用的是222型音频处理器, 有输出幅度调整和输入信号幅度调整, 合理的调节好输出和输入幅度, 可以提高发射机的平均调幅度, 其指标可以再播出状态时达到甲级指标。音频处理器的限幅最小输出的峰峰幅度为1.3V, 为了保证发射机的稳定工作和尽可能的增大平均调幅度, 音频处理器的限幅最小输出设置为峰峰1.5V。发射机调整为输入1.5V的千周信号, 调幅度在85-90%, 这样可以保证发射机的稳定工作。输入电平调节, 是设置输入信号的起限点, 使输出信号幅度不在随输入信号的增大而增大, 我台设置为峰峰3.5V, 我台的光纤音频信号最大值为5V, 这样可以有效的对音频信号进行压缩, 提高发射机的平均调幅度。

5 音频分配器

分配器是将一路音频信号转换成多路音频信号, 并将音频信号分配给主用和备用的两台发射机, 它的功能是将一路输入信号均等地分成几路输出。我台用的是1进4出的分配器。分配器的输入来自音频处理器, 输出两路给主、备发射机, 一路给监视器, 一路留作备用。

机枪发射系统 篇2

1 调频发射系统的概况

以某发射台为例, 探究100k W发射机调频系统的设计。一直以来, 该发射台都承担着省级区域电视广播无线发射的重要任务, 随着电视广播步入到了数字化时代, 该发射台又在原有的功能和任务的基础, 承担了为千家万户提供高清数字电视节目的发射任务。但是由于使用寿命的逐渐缩短, 该发射台调频发射系统的天馈线逐渐发生了老化, 导致功率发射的任务无法得到有效的满足, 尤其是近些年以来, 广播节目数量的增加, 使得原有调频系统已经无法满足当前发展形势的需要, 因此, 需要对现有的调频发射系统进行有效的创新改造, 以便于为当前调频广播的发展提供必要的保障。

经过长时间的改造, 改造之后的调频发射系统的天馈线由以往的四层四面单馈50k W的功率, 逐渐增加到了当前四层四面双馈100k W功率的容量;多工器也逐渐升级成为了总功率80k W的八工器;所采用的8+1控制系统也逐渐弥补了以往系统中所带有的N+1系统, 实现了系统同轴倒换, 使得任何一个主机发生故障之时, 都能够便捷的接入假负载, 大大提升了检修过程当中的便利性[1]。

2 调频发射系统的构成

调频广播的发射台主要是由节目传输系统、发射机、天馈线、多工器以及供电系统等部分共同构成的。该发射台的调频机房所拥有的节目信号来源主要有4种类型, 都是以AES/EBU等数字音频的方式进行传输的, 这其中有两条线路是经过环线光缆进行传输, 而另外则是利用数字微波传输以及采用卫星接收的方式, 由于这四种不同类型的传输方式, 使得广播节目的信号源显得十分的安全。在广播的过程当中, 音频信号能够通过特定的分配, 使得每一个节目的信号源都能够实现自动化的切换, 为正在工作的信号线路提供了安全性的保障, 当播出的信号经过处理进入到发射器当中之后, 再经过调制、放大, 最终输入到八工器当中所对应平率的发射口, 经过和其他发射信号混合之后, 经过天馈线进行发射, 并且在信号发射的各个环节都有着监测点, 一旦信号发射出现异常现象, 所对应的监测系统就会发出示警[2]。

2.1 组合型的全频带八工器

在对原有调频系统进行改造更新的过程当中, 由于要求改发射台需要具备广播8套调频节目的功能, 而为了尽可能的降低系统设计中的花费, 节约投入资金成本, 这8套调配节目需要使用同一副发射天线, 这就需要一个八工器, 确保每个发射通道都具有10k W功率的容量, 实现8套电视节目信号的合成。在进行技术方案制定的过程当中, 由于国内对于八工器的研究并不是十分的成熟, 因此, 在进行设计的过程当中, 该发射台根据自身的实际需求以及客观的条件, 对设备的结构、需求以及相应的技术参数进行了详细的调整规划, 最终, 设计出了一套由一组星型双工器以及6个桥式单元共同构成的全频带八工器, 节约了系统设计的研发资金, 有效的提高了设备的利用效率[3]。

其中, 该八工器中的每一个桥式单元都是由2组协振腔、2只3d B耦合器以及弯头吸收负载等部分共同构成, 其主要的工作原理如下所示:

(1) 3d B耦合器。该八工器当中的3d B耦合器总共拥有4个端口, 其分别为输入端、耦合输出端、直通输出端以及隔离端等, 当长度为1/4λ之时, 而且两路输出的端口有着良好的匹配之时, 从输入端进行输入的过程当中, 耦合输出端以及直通输出端各占据一半的输出功率, 然而, 在实际情况之下, 直通输出端与耦合输出端相比较而言, 信号的相位往往会滞后约90度, 并且隔离端不会有信号输出的现象。但是, 这两路输出的通道很难在实际工作的过程当中做到完美的匹配, 总会出现一定的反射现象, 因此, 这就使得隔离端也会存在着一定的功率, 这就需要连接一个吸收负载[4]。 (2) 谐振腔。所谓的谐振腔主要指的就是带通滤波器, 在100kw发射机调频发射系统设计的过程当中, 通常采用二段是耦合窗型的双腔式谐振腔, 其主要是由两只同轴式谐振腔共同装配而形成的, 这两者之间的耦合主要采用的是固定式耦合窗进行实现, 在实际应用的过程当中, 仅仅需要调整谐振腔之中导体的长度就能够实现频率的调节。 (3) 带通桥式单元。在八工器的改良当中, 带通桥式单元主要是由2组谐振腔、3只3d B耦合器以及弯头吸收负载等共同构成, 其中所使用的2组谐振腔带通的频率都是相同的, 这就可以使得第一个输入口的信号能够被第一个3d B耦合器进行等分之后, 进入到第二个谐振腔, 而第二个3d B耦合器的功能与第一个是完全相反的, 能够将上次等分的信号在输出端进行合成之后再次输出。当在第二个输入口进行信号输入的过程当中, 会被第二个3d B耦合器进行等分, 由于谐振腔带通的频率和输入信号不相符合, 会导致所输入的信号被分别反射回来, 进而再次经过第二个3d B耦合器进行合并之后, 传输到输出口[5]。

2.2 8+1智能倒换系统

8+1智能倒换系统设计及应用, 能够使得调频广播实现安全的播出, 并且在播出的过程当中能够实现自动化的控制, 这一系统在设计的过程当中, 主要需要加强对协议转换器、中心控制单元、天线和音频总控器以及四通同轴倒换开关等软硬件的重视, 借助这样的系统, 能够确保该发射站播出8套调频节目的任何发射机出现故障, 都只能够实现自动化的检测, 并对故障机所播放的节目以及频率进行自主的判断, 实现信号源以及频率的自动化调整, 启动后备机器进行代替, 从而确保调频广播节目能够实现正常的播出。

该结构在正常的情况之下, 调频广播节目所采用的8个频率主要是经过各自所对应的SPINNER四通同轴倒换开关输入到八工器当中, 而输入的信号能够通过八工器进行合并之后, 通过天线进行发射, 当这个时候, 5kw的备用发射机所输出的信号源能够通过8个四通同轴倒换开关进行相互之间的连接, 实现与假负载之间的相互输送[6]。

(1) 协议转换器以及中心控制单元。在8+1倒换系统的设计过程当中, 所有的8台主发射机以及1后备机工作情况都需要通过协议转换器与8+1倒换系统的中心控制单元实现连接。其中, 协议转换器主要用于对100kw发射机所发射的数据进行分析, 以及贯彻落实中心控制单元所发布的控制指令, 一般来说, 协议转换器主要是借助数据线以及发射机的采用端口实现两者之间的连接, 并且将所采集到的发射机的数据通过网络传输到上层计算机当中, 并接受上层计算机所发布的命令实现对发射机的控制。而中心控制单元作为整个系统当中的核心所在, 会对每一台发射机配备相应的通道控制单元, 实现对发射机的监测。在实际的运作过程当中, 中心控制单元会间隔300ms对主备机上的数据进行收集, 并根据系统设计中所制定好的规则, 对是否满足主备的倒换进行自主的判断。在检测的过程中, 当发现主机的功率减低到预设值以下之时, 系统就会发布命令进行备机的锁定, 当锁定成功之后将主机关闭, 实现主备的倒换, 从而确保调频广播的正常进行[7]。

(2) 天线和音频总控器以及四通同轴倒换开关。在8+1倒换系统的设计过程当中, 天线控制器主要是用在对四通同轴倒换开关的使用状况进行控制, 并与控制设备进行相互配合, 从而实现自动切换主备机天线;音频切换器在设计的过程当中, 与控制设备相互配合, 能够保证音频切换的自动化;而中心控制单元能够利用天线和音频总控器实现对8个倒换开关状态的检测, 确保主备机信号源选择的正确性。以107.0MHz调频广播节目为例, 分析发射机发生故障之后, 主备机自动倒换的过程。当107.0MHz调频广播节目所对应的发射机出现故障之后, 8+1倒换系统当中的中心控制单元会对该故障进行自动的检测, 并通过天线和音频总控器发布出相应的命令, 确保备机中的频率能够调整到107.0MHz, 而信号源也会自动切换到107.0MHz所对应的音频当中, 同时, 对该频率进行控制的主发射所对应的四通同轴开关会发出指令, 使其自动发生倒换的行为, 从而实现主备机之间的倒换, 将调频广播节目转移到备机上进行播出, 备机的信号则经过倒换开关传输到八工器所对应的107.0MHz的输入口。而发生故障的主发射机则通过107.0MHz的四通同轴开关进行倒换, 再依次经过104.5MHz, 101.6MHz, 99.6MHz以及96.8MHz的四通同轴开关, 最终输入到假负载当中, 为主发射机的维修提供便利的条件[8]。

2.3 双主馈大功率天馈系统

一般来说, 天馈系统是保证发射台调频广播节目实现安全播出的一个重要的继电, 由于发射台主要是由一座调频广播发射塔、一幅天线构成, 为了能够防止因为需要对天馈线进行必要的维修而影响到调频广播的正常播出, 根据发射台的实际情况, 设计出了双主馈且100kw功率容量的天馈系统。这一系统是由天线开关板、主馈线、功分器、反馈线以及四层四面双偶极子天线等部分共同构成, 该系统采用了两根主馈, 并且主馈天线上半分为2个半副, 每一个半副都是二层四面, 并且2根主馈与上下半副天线实现了连接, 当某一个半副天线发生故障需要进行检查维修之时, 能够经过开关板的倒换, 采用另外完好的半副天线播放调频广播节目, 极大的提升了调频广播节目播出的可靠性。

对于天线开关板而言, 在该天馈系统当中, 天线开关板的具体作用就在于实现了八工器的分流输出, 并进过2根馈线分别输送到半副天线当中, 并借助开关板当中的U-Link实现了故障情况之下采用半副天线的半功率播出, 使得调频广播节目播出的可靠性大幅度得到提升。该系统当中的主馈是两根空气绝缘的同轴电缆组成, 当主馈输入到功分器的过程当中, 每一个功分器都会首先一分为二, 进而再一分为八, 通过这样的方式, 使得两个主馈实现了32个输出的目标, 能够与四层四面双偶极子天线当中的32个输入端口实现连接, 其中与其他类型的泡沫绝缘电缆相比较而言, 空气绝缘同轴电缆本身具有较高的柔韧性、较好的抗压性, 能够承受的功率较高, 并且在纵向均匀度上也显得十分的出色, 能够实现对发射台辐射区域的覆盖, 使得调频广播节目的播放质量得到明显的提升。

3 结语

综上所述, 随着时代的发展, 调频广播要想获得长远的发展, 就需要加强对自身调频发射系统的改造设计, 100kw发射机调频发射系统作为一种新型的发射系统, 实现了8+1智能倒换系统、组合型全频带八工器以及双主馈大功率天馈系统等多种技术的相结合, 实现了对以往调频系统的创新, 提高了调频广播的可靠性, 带动了调频广播的发展, 为辐射区域的听众提供了更高质量的收听享受。

摘要：随着时代的发展, 人们物质文化生活水平的提高, 带动了无线通信行业的发展进步, 使得调频发射机逐渐出现并广泛的应用。调频发射机作为当前调频广播中的重要组成部分, 其性能的高低对于调频广播的稳定以及可靠性有着极其重要的影响, 甚至还会影响到广播的播出质量。本文从100k W发射机调频系统着手, 从调频发射系统概况出发, 分析调频发射系统的构成, 探究100k W发射机调频发射系统的设计以及实践。

关键词：100kW,发射机,调频发射系统,设计

参考文献

[1]乌云达来.调频广播发射机监控系统设计探讨[J].通讯世界, 2015 (5) :54-55.

[2]张雯, 靳永亮.无线调频发射系统的设计[J].产业与科技论坛, 2014 (7) :72-73.

[3]马天佑.调频发射系统的改进与设计[J].科技创新导报, 2014 (21) :79.

[4]钱启龙, 郑红哲, 丁清槐等.100k W调频发射系统设计与实践[J].电声技术, 2012 (6) :72-78.

[5]卢鹰.调频发射系统的改进与设计[J].湖南工业职业技术学院学报, 2010 (3) :21-23.

[6]何波, 刘育松, 谭旭等.110k W调频多工系统的设计与实现[J].广播与电视技术, 2013 (11) :136-139.

[7]杨鹏飞, 李刚, 继国等.无线语音发射系统的设计与实现[J].电子设计工程, 2015 (1) :54-57.

机枪发射系统 篇3

广播发射机是传递广播信息内容的重要环节, 其运行状态的好坏与广播节目的播出质量密切相关。我国在发射台的管理和维护方面, 传统管理方式主要依靠人工值守, 技术人员长期在高频、高温和高噪声的环境下工作, 容易产生疲劳、发生操作差错, 经常会出现少抄、漏抄数据的现象;发射台站内设备独立运行, 缺乏智能化监控管理, 台站之间无智能化、网络化、规模化监管;设备资料数据的保存也不科学、查询很不方便, 而且久而久之会出现掉失;发现机器故障不及时, 难以分析设备的渐变趋势。这些都给维护工作带来诸多不便, 甚至影响播出质量。

随着电子技术, 特别是网络技术、无线通讯技术的飞速发展, 高性能的广播发射机监控系统能代替传统的人工值守方式, 实现对发射机及机房环境的遥控遥测和集中智能化管理, 有效提高工作效率和管理水平, 减少人为责任事故, 提高发射机的安全播出率, 为广播发射机的良好运行提供重要保障。

1需求分析和解决方案

1.1需求分析

江西广播电视台 (以下简称江西台) 省级广播经多年的发展, 在省内已经形成一个具有九套广播专业频率的广播航母, 为了彻底改善江西台信号在省会城市的覆盖效果, 增强江西台在中部地区的竞争力, 已重新建设江西广播发射中心项目, 选址地位于南昌市中心地带的江西广电网络中心大楼。随着广播数字化进程的发展, 近年来江西台已经先后完成了数字化音频自动播出系统建设, 总控系统的数字化、网络化改造。但长期以来由于发射单位与广播电台在技术联接上独立与简单, 在安全播出的集体应对上缺乏统一性和联系性。新一代的电台音频系统应以数字化、网络化、自动化、智能化为总体发展目标, 不仅仅在台内实现网络化, 而且还需与发射单位之间形成网络化, 具备发射单位与总控中心共同应对安全播出的威胁的能力。

江西台南昌发射中心, 分别有RVR等不同型号的8台调频发射机, 机房采用人工值守的方式进行日常管理维护。由于管理中心办公室和机房有一定距离, 值班人员必须常年在高频、高温和高噪声环境下高度紧张地昼夜轮班, 并且频繁地做着巡机、抄表和处理故障。这样不仅劳动强度大, 而且易产生操作差错, 给技术人员的日常维护、管理和实时监测发射机运行状态带来了极大的不便, 于是建立一套高效、可靠的调频发射机监测控制管理系统势在必行。通过实时监视相关参数, 发射机监控系统能够对故障进行报警, 自动采取合适的应急措施, 最大限度地保证安全播出, 从而优化并保障发射机的运行, 减轻对值班人员的依赖, 提高工作效率, 减少人为责任事故, 提高发射机的安全播出率。

1.2解决方案

广播电视发射台发射机监控系统, 是以科学的管理理念来代替以人为本的传统管理模式, 它是以可靠的监控设备, 客观准确地评估发射机的运行状态和机房现状, 尽可能的快速发现并响应处理事故, 降低人为因素对安全播出的影响。因此解决方案的基本思想就是:尽可能地使系统准确、可靠、反应迅速。

江西省广播发射台发射机监控系统设计了上位机、下位机和通信链路组成结构。上位机是终端计算机, 下位机是嵌入在发射机中的发射机控制器, 两者间的通信链路主要由RS-485总线实现。

江西省广播发射台发射机监控系统以发射机的工作状况为研究对象, 重点监测发射机的电流、电压、功率和温度等信息。下位机使用发射机遥测遥控适配器, 实现实时监测采集发射机运行参数、自动开关机、故障处理等功能;上位机使用Mrosoft Visual C++6.0开发软件平台, 通过通信链路将数据实时存入后台数据库、向下位机发送操作指令并可对历史数据和日志进行查询打印。整个系统达到两大基本功能:对发射机参数进行实时监测;对发射机进行远程控制。

在发射机监控系统整体的设计上, 以数据库作为整个系统的软件核心, 所有的有关发射台日常运作的相关信息以及每个管理模块都以数据库这一纽带相互利用、相互依存。在设计理念上, 本系统采用集散控制系统, 对分散在发射台的多个发射机的工作运行状态进行采集、控制, 通过与中心计算机通信, 实现集群管理, 避免将风险高度集中, 具有控制高度分散、管理相对集中的特点, 高速总线是构成系统的核心。

2设计原则和功能要求

2.1设计原则

发射机监控系统的总体目标是运用现代计算机技术、网络技术和控制技术对发射机实施计算机实时远程监控。为保证系统能够正常稳定运行, 设计思路和原则包括以下5个方面:

1.可靠性, 必须要保证发射机系统设备、监测控制系统设备安全可靠地运行。

2.安全性, 发射机监控系统采用网络化设计, 支持网络管理, 便于本地及远程监控管理, 能避免网络的开放性对播出系统的安全造成影响。

3.先进性, 发射机监控系统能科学化、综合化的集成管理, 实现发射机监控的现代化, 保证系统若干年后仍保持其先进性和稳定性。

4.可操作性, 考虑到值班员的计算机水平参差不齐, 发射机监控系统界面人性化、友好实用, 控制界面便于操作。

5.可扩展性, 考虑到今后发射机监控系统的扩建与技术的发展, 在系统的设计上应留有足够的扩展空间与发展余地。

每台发射机都有各自的控制和保护系统, 对发射机实现实时自动监控, 应该不影响原有设备的正常工作, 即发射机监控系统与发射机原有的设备系统是相对独立的两套并行的工作系统, 任何一个出现故障都不能影响到另一个的正常工作。此外, 由于大功率发射机电磁信号干扰强, 发射机房工作环境恶劣, 各种电磁干扰的存在给发射机监控系统的正常工作造成许多问题。设计时要充分考虑到系统的电磁兼容问题, 以消除或减少干扰, 保证系统稳定性和抗干扰性, 使其能在所处的电磁环境中正常工作。

发射机监控系统需要严格按照国家以及相关部门安防工程的要求, 以此作为系统设计依据, 涉及到的相关规范标准如表1所示。

2.2功能要求

发射机监控系统是一种使用下位机对分散在发射机房的多个发射机的工作运行状态进行采集、控制, 通过与中心计算机通信, 实现集群管理的监控系统。系统主要实现对发射机参数进行实时监测和对发射机进行远程控制, 具有以下5个主要功能:

1.发射机运行数据实时采集显示:发射机监控系统可对机房的8台发射机的正向功率/反向功率、电流、电压及环境温度和环境湿度等主要参数进行实时采集, 显示在监控中心主控服务器屏幕上;经授权的局域网内终端计算机可以通过WEB浏览的方式实时地看到主控服务器的页面信息, 系统可以形象便捷地提供各台发射机的主要参数的实时运行曲线图表。

2.实时数据分析保存:发射机监控系统可以自动巡检、监测发射机的工作状态信息, 监控中心的主控服务器对设备和环境各类参数等进行分析, 为报警程序提供依据, 各类报警的界限值由用户自由设定;各类参数、登录数据、重要操作等按用户要求可以存入后台数据库备查, 用户可以设置数据存储格式和频率。

3.诊断报警和自动控制:根据用户预先设置的各参数上下限值, 发射机监控系统自动分析处理数据后, 一旦有参数超出限值, 系统将在主控服务器上产生声光报警、语音提示、通过发送短信通知相关人员, 报警数据可以按用户要求存入后台数据库备查, 各发射机报警均可以单独关闭或打开;系统依据发射机运行情况能自动开、关机, 包括启动与关闭控制系统电源、风机等。

4.历史数据查询和处理:发射机监控系统可以提供高效的历史数据、报警数据查询和打印, 用户根据系统提供的灵活组合查询功能, 可以按不同需求查询历史、报警、登陆、重要操作等数据并生成各种曲线报表;各发射机当日运行时间和累计运行时间也能够自动统计, 该功能可以反映发射机运行的时间, 为设备维护等工作提供第一手准确的资料。

5.系统管理:发射机监控系统能充分提供权限和安全方面的管理, 可以实现完善的授权管理。授权级别不同, 操作权限和优先组/级就不同, 能保证系统安全运行。用户的登陆数据可以按用户要求存入后台数据库备查。系统会单独赋予管理员一些总体设置类权限, 包括用户设置、报警值设置、后台数据库管理设置等。

3系统组织架构

3.1系统原理和拓扑图

发射机监控系统结构由两部分组成:监控中心及局域网, 发射机房数据采集和控制模块。系统拓扑如图1所示。

发射机房数据采集和控制模块主要由内嵌于每台发射机机柜的发射机遥测遥控适配器组成。采集模块采集发射机运行参数并通过RS-485总线将数据传送到监控中心主控服务器中, 实现异地监测。一旦某个参数超过允许范围, 控制模块将会引发报警并自动接收相应的控制指令对发射机进行相应操作。

监控中心由监控中心主控服务器和连接在同一局域网上的其它终端计算机组成。主控服务器经RS-485总线集线器将机房内的各发射机房的设备运行参数和环境参数汇总, 进行分析后作出处理, 自动发出各种报警指令, 同时将数据实时存入后台数据库。主控服务器与监控中心局域网内其它终端计算机联接, 授权的终端计算机可以通过WEB浏览的方式实时地看到主控服务器的页面信息, 即可以看到各台发射机运行的主要参数和环境参数。此外, 在终端计算机上可以进行授权控制。

3.2系统硬件结构

3.2.1发射机房

1.下位机

发射机监控系统对发射机的自动化控制采用可编程逻辑控制器 (PLC) 技术方案。可编程逻辑控制器是以微处理器为核心的自动控制装置, 专为高温、振动、强电子干扰等恶劣的工业环境下应用而设计。它具有编程方便、易于使用、抗电磁干扰能力强、体积小速度快、控制功能强、扩展和外部联接方便等特点。根据江西台发射机房的实际情况, 系统配备了8台一对一的发射机遥控遥测适配器。这些器件采用成熟信号采集/控制模块和集成技术, 提供通用RS-232/485接口、模拟差分输入口等, 使用2U标准机箱统一装入发射机机柜。

2.环境监测模块

发射机监控系统需要对环境参数监测, 配备了一个温湿度传感器, 对机房内温度、湿度两个重要环境参数进行采集和监控。该传感器分别采用进口湿敏电容P14和进口数字型探头18B20作为湿度敏感元件和温度敏感元件, 供电电压为DC12V±5%。传感器温度检测范围从-40℃到85℃, 精度为±0.5℃;湿度检测范围从0到100%RH, 精度为±2.5%RH (温度25℃时) 。输出方式采用电压输出 (0V~5V) 或数字量输出 (RS-485) 。

3.2.2监控中心

1.上位机

发射机监控系统的上位机由主控服务器和同一局域网内的其它相关终端计算机组成。配备的主控服务器需要具备高频CPU、大内存和硬盘、完善的通讯接口, 能够长期稳定的工作, 处理并存储大量数据。为实现多用户同时通过WEB浏览的方式实时地看到主控服务器的页面信息并进行操作, 系统还配备1块4口串口卡, 以此分配多个串/并行端口供终端使用。该串口卡使用PCI Express x1插槽, 串口通信速率可达921.6kbps, 芯片内建128字节的FIFO以及芯片内建H/W, S/W流控功能, 适用于多种RS-232/422/485接口的电缆/连接盒, 板载具备15 KV ESD保护能力。

2.短信报警模块

为了在发射机出现异常情况时, 操作员能够及时了解到情况, 发射机监控系统设计了短信报警功能, 配备了1个短信报警模块。下位机监控程序产生报警信息, 根据报警信息的类别通过短信报警模块以短信形式群发给相关操作人员。该模块音频支持全速率、增强全速率和半速率, 支持回声抑制和噪声消除功能。模块使用的GPRS终端达到GPRS Class10速度, 编码方案可实现CS1至CS4四种方式。模块符合SMG31bis技术规范, 天线接口为50Ω/SMA阴头, 数据输出方式包括USB 1.1 (H6211) 和RS-232 (H6221) 。整个模块的电流, 在通信中平均有300m A, 空闲时只有3.5m A, 可由USB接口供电或+5VDC供电。

3.2.3系统通信模块

发射机监控系统的上位机与下位机通信程序采用主从通信模式, 在正常情况下上位机定时主动下发控制命令或查询命令, 下位机在收到命令后执行相应的操作, 并将相应的执行情况上传给上位机。当出现异常情况时下位机采取相应的动作并及时上报故障情况。串行通信可以大量节省硬件的投资, 其功能能够满足系统的设计需求, 系统选择串行通信方式。

RS-485总线为两线半双工串口总线, 使用双绞线以差分平衡方式传送信号。RS-485总线抗共模干扰能力强, 在噪声环境下可长距离驱动32个节点;传输距离远, 最远传达距离可以达到1200m;传送速率快, 最快达10Mbps。RS-485总线允许一对双绞线上由一个发送器驱动多个负载设备, 非常适合用于多站互连、高速远距传送情况。

由于主控服务器的串行接口为RS-232标准, 所以发射机监控系统配备了1个8口485总线集线器。这是一个专用的RS232-485转换器, 一边与主控服务器的RS-232标准接口相连 (本端口传输距离不超过5m) , 另一边与RS-485总线相连 (本端口传输距离可达1200m) 。该集线器电气接口为串口接口位, 串口特性符合EIARS-232/485/422协议, 传输介质是超五类双绞屏蔽线, 传输速率为300bps~115200bps, 工作方式包括异步工作、点对点/多点和2线半双工, 隔离电压为3000V, 在-20℃~60℃温度范围和5%~95%湿度范围工作。

发射机监控系统将发射机房内的各台发射机的采集和控制模块通过RS-485总线连成一个网络, 经过总线集线器, 再与主控服务器的RS-232串口相连, 主控服务器就可以对发射机进行自动监控。

3.3系统软件结构

发射机监控系统开发平台选择了亚控公司的组态王Kingview6.53软件, 使用Mrosoft Visual C++6.0按照5个客户端用户同时使用WEB浏览的情况进行配置和二次开发。为了可以对发射机相关历史信息有据可查, 对发射机的所有操作信息以及报警信息要实时存入数据库。数据库作为整个系统的软件核心, 所有的有关发射台日常运作的相关信息以及每个管理模块都以数据库这一纽带相互利用、相互依存, 本系统后台数据库采用SQLserver。

由于发射机监控系统的应用对象是值班人员, 这就要求系统软件拥有操作简单方便, 不易产生误操作的界面。系统软件主要由登陆界面、主控界面、参数设置界面、数据查询打印界面、系统设置界面、用户管理界面等组成。以下是软件主要模块介绍。

1.系统主控模块

用户登录发射机控制管理系统软件, 可进入主控模块界面, 主控界面包括用户管理、发射机选择、参数设置、历史查询、系统状态和系统控制等功能项。

主控界面直观显示了8台发射机, 可鼠标控制发射机开关, 选取相应的发射机并可进入所选发射机界面查看单机运行状态和其实时数据信息, 如图2所示。

2.参数设置模块

用户登录参数设置模块可对八台发射机的报警参数进行设置。发射机房报警参数主要包括信息采集频率、发射机正向功率限值、反向功率限值、不平衡功率限值、电压限值和机房温湿度等, 如图3所示。

3.历史查询模块

监控系统将发射机主要数据和用户行为实时存入SQLserver数据库备查, 用户可选择不同的查询方式通过历史查询模块查询历史记录并打印报表。查询方式主要包括报警组合查询、登陆组合查询和历史运行查询等, 进入查询界面后可以通过“条件查询”选择多种条件进行精确数据查询, 如图4所示。

4总结

随着电子技术的飞速发展, 特别是网络技术、无线通讯技术的飞速发展, 使得从技术上实现发射机及机房环境的遥控遥测和集中智能化管理、提高管理水平、提高播出的安全性等成为可能。

采用先进的遥控遥测技术和计算机信息管理技术, 可以对广播发射系统的运行实时监控, 具有对各类参数进行分析控制、记录显示、诊断报警等功能, 可实现广播发射系统的自动运行、自动记录、自动开关机和自动报警, 为广播电台节省大量的人力资源、提高系统的工作效率、降低发射机故障率、增强对系统的监控和管理;同时还可以防止各种恶意干扰和冲击, 对保障广播发射系统正常运行具有非常重要的意义。

江西台发射机监控系统提供全方位全天候对发射机进行监控的条件, 为江西台节省了大量的人力物力, 提高了工作效率, 保障了安全播出, 并且为江西台对全省各地主要是偏远地区的发射设备进行监控提供了架构平台, 为提升全省的有效覆盖率, 做出了巨大的贡献。

参考文献

[1]党世红.广播发射机监控系统的设计与实现[D].陕西科技大学, 2009.

[2]高歌.广播发射机监控系统[J].北京广播学院学报, 2005, 12 (1) :36-42.

短波发射天线系统监测方法 篇4

关键词：DBF,多路径,内监测

传统天线系统外监测会遇到空间电磁波干扰影响, 以及地面及周围物体反射电磁波的影响, 使其测试精度受到很大影响。但其天线系统体积一般不是特别大, 可以在暗室中进行较精确的测试, 从而部分消除外界环境干扰的影响。短波发射天线DBF系统同样存在此类问题。但由于相对来说天线体积比较大, 无法进行暗室测试。另外由于地面系统的复杂性、自身有源通道部分的不稳定性等其它问题这给监测带来很大的困难。因此对短波发射天线DBF系统进行有效监测是十分重要的。

在相控阵雷达中, 一般都需要对它的射频通道的幅度、相位 (传输函数) 不致性指标进行测试并校准;不同的雷达系统由于其阵面组成不同, 其天线系统监测的方法也不同。系统监测往往以整个系统为出发点, 包含整个射频通道, 充分利用系统的特点, 达到系统测量及校准的结果, 而天线测量则只测试天线性能, 对与天线相连的其他系统并不测量。相控阵系统监测的目的是尽量消除种种误差的影响, 最大限度的提高相控阵天线的性能, 从而保证雷达的性能。以目前经验来看, 系统校准的主要测试方法有两种:内监测、外监测。内监测是指监测信号从通道的传输系统中的某个部位取出, 信号不经过自由空间传播。反之, 大部分可以称为外监测。外监测即通过一个或者多个监测天线馈入或提取信号, 在自由空间对开放场进行测试的技术。由于短波发射天线阵是由标称的且均匀间隔分布的天线单元构成, 并通过等长度的馈线联接到发射机再联接到DDS。那么, 阵列上这些部件的响应与频率的关系也会是非常密切, 因此, 一个两级阵列监测方案变得较为现实。由发射机的输出端取出信号, 由等长度监测网络注入监测接收设备, 完成对发射阵列的幅相测试, 该信号一般为线性调频信号, 也可用常载频信号。在雷达工作每变更频率时允许在雷达辅助工作周期之内进行实时测试。在各通道发射机的输出端, 测量该工作带宽下的幅度、相位响应和群延迟数据, 获得各通道校准系数。短波雷达系统较实际的监测方案是在线内监测校准, 同时通过对外监测的试验研究进一步提高短波雷达系统的性能。对于监测系统自身误差的消除手段是将监测网络按环路校准的原理搭建, 通过环路校准将其减小到最小的程度。

1 短波天线DBF监测流程

有源相控阵雷达通常由雷达信号源、发射馈电网络、发射机 (或者T/R组件) 、辐射单元、接收网络、接收机等系统组成, 其中还需要大量的微波射频器件, 如射频开关矩阵、功分器和延迟器等, 这些设备基本构成了雷达的两个主要部分, 即发射通道与接收通道。相控阵雷达为了达到设计指标, 必须保证发射通道和接收通道的通道一致性, 这样才能有效地实施幅度加权与移相。监测系统的任务就是测量发射通道与接收通道的传输特性, 包括通道故障、幅度误差和相位误差, 并反馈给雷达计算机或波控系统实施通道补偿。短波发射天线DBF系统作为一个数字波束形成的阵列系统, 为了实现所需辐射方向图, 需对阵列通道幅相一致性进行校正。短波发射天线DBF校准流程是先用环路校准法定期将校准网络电缆校准, 再通过选择几种监测方法组合运用如互耦法、中场测试法及一些测量、数据处理方法等来解决不确定性问题实现天馈部分幅相测试。

2 环路校准原理

为保证校准精度, 除了测试设备的幅相测试精度必须满足要求之外, 从测试设备到射频通道的测试电缆的幅相一致性指标也必须满足要求。怎样保证测试电缆的幅相一致性即保证所有发射机输出端幅相一致性, 是实现校准精度的一个关键因素。在大型或超大型的相控阵雷达中, 由于射频通道的分布范围较广, 使得测试电缆的长度很长;当电缆长度超过信号波长的10倍以上以后, 电缆的幅相指标随着其铺设状态的改变而变化的范围是比较明显的。这时, 就不能用普通的测试手段来对这些长电缆的幅相指标进行测试, 而要考虑采用在不改变长电缆铺设状态的前提下, 能对这些长电缆的幅相一致性指标进行测试的方法, 一个较实用的工程实现方案就是采用环路校准法。从中心机房到发射机房提供一个等长的“星型”同轴电缆树形网络, 对该树形网络分配设备进行标校, 使用一种同轴电缆环路标校电路, 它可比较精确地将相位和幅度匹配信号送到这些宽间隔的发射机房中。大多数情况下, 长电缆的一端都集中连接在发射监校测试设备的1:N功分器或者开关上, 长电缆的另外一端连接到N个位置不同的测试端口, 环路校准法的原理就是在这些长电缆的测试端口之间增加互连电缆 (我们称这些电缆为环路电缆) , 使得这些长电缆的远端串联成一条线, 另外在第一个端口 (最左端) 与发射监校测试设备之间和最后一个端口 (最右端) 与发射监校测试设备之间增加两根互连电缆。

3 中场测试法的原理

从概念上讲, 校准阵列的最直接的方法是在阵列视轴上或靠近阵列视轴的远距离设置接收天线, 进行远场照射, 在一次测量中将包括天馈线单元、发射机及DDS通道。尽管这一方案原则上可行, 但对接收天线的定位以便逼真地模拟天波阵列的照射通常是困难的, 它需要一个机载辐射器或可控远距离信标和已知的传播路径。而且, 为了保证宽边照射及各单元幅相测量精度, 接收天线距阵列的距离要足够远。这样一种安排, 对每次波束驻留前的实时校准是不现实的, 而且每次测量都需要在无外部干扰的频率上进行。如果将接收天线靠近阵列这种替代方案即在近区内 (200-500m) 设置一排监测天线, 将会遇到照射场失真和在地波传播特性及天线低仰角特性方面存在较大的不确定性等问题。

4 结论

本文从满足系统实时性与精确性兼顾的要求出发, 分别介绍了内外监测法, 内监测具有实时性好的特点, 外监测可全通道测试。因此建议提高精度可采用环路校准法, 从而将尽可能消除测试系统的误差, 采用中场测试加数据拟合消除空间干扰的影响。

参考文献

[1]束咸荣.相控阵天线外监测系统电磁关系分析及优化设计.微波学报, 2002.

短波发射天线系统维护探讨 篇5

短波发射天线系统的性能可在较大程度上影响广播电台发射管的安全系数。此外,电台发射信号的距离和效果也受到天线系统的影响。要想维护好天线系统,不但要求技术水平达到一定的层次,还要求制定非常严格的制度,且对工作人员的责任心和奉献精神有较高的要求。总之,如果能让短波发射天线系统最大程度地发挥它的工作效益,那么首先就要求工作人员做好短波发射天馈线系统的维护工作。

2 短波发射天线的日常维护

2.1 影响短波发射天线正常工作的因素分析

一般而言,短波发射天线正常运作造成影响的因素各种各样。风吹日晒是不可避免的。尤其是处于高空中的发射天线在风力的作用下发生振动,最后会导致螺栓变松。更为严重的是,当振子进一步抖动后,馈线和引下线脱落。天线振子附近的部件由于长时间位于高频率辐射场中,其表面也容易变脆。天线支持物和高大钢塔桅杆如果受到晃动作用,会使部分强度较弱的天线构件发生断裂现象。天线和绝缘子的表面,暴露在空气中,受到大气污染作用,其表面会沾上油污,很容易使天线局部发生打火现象,严重时可导致短路事故。雨雪天气会使天线结构的表面发生锈蚀,其机械强度会减小。在春季,积雪融化后,天线焊接部位发生裂痕,当有水渗入后,其腐蚀增强进而导致断裂。此外,有部分生产厂家生产出来的绝缘材料不合格,如果在使用前没有及时发现,往往也能导致临时故障。综上所述,天线系统电气指标的变化是由天线结构上的变化引起的。为了有效防范上述因素的伤害,就需要通过相应的对策和方法对天线系统进行维护和管理,尽量使夫线系统维持以前的机械强化及电气指标,只有这样才能最大程度地延长天线的使用时间。短波发射天线的维护工作条件较艰苦而且该工作要求工作人员足够细心。不仅要求有关工作人员对天线各个部件功能了然于胸,还要对天线维护的常识有进一步了解。下面对短波发射天线的日常维护要点进行详细阐述。

2.2 短波发射天线的日常维护要点

2.2.1 天线系统的日查

天线系统的日查,就是要求天线系统的维护有关工作人员对天线系统每天要巡视。天线日查是对天线系统的最普遍的一种维护和管理。当参加巡视的人员发现问题时,可根据自己的经验和所学知识对天线系统及时性地解决,如果自己不能解决的,要尽快上报给相关人员解决。

2.2.2 天线系统的周查

天线周查是定期维护的一种,天线周查也就是每7天检查1次馈杆、馈线、拉线和拉杆,还需要检查天线振子、反射网有无损坏。

2.2.3 天线系统的季检

天线季检工作要根据季节和气候变化进行有针对性检查。例如,在冬季和夏季前夕,有必要对馈线进行调整,并对塔桅拉线的松紧度进行恰当的调整,这样就能在一定程度上规避季节气候变化对以上结构的影响。如果刮大风或下大雨大雪之后,对于天线系统各连接部位,有关工作人员要详细检查这些部件,一旦发现有问题就可及时解决。

2.2.4 天线系统的年检

所谓天线系统的年检,就是每个年度要对所有的天线、馈线等构件彻底检查,最好做以下相关记录。天线维护规范标准一般包括以下几个方面:一是在每个年度,对天线幕的垂度和天线振子的张力调整1次,塔桅的垂直度和拉线的松紧度也需要进行调整;二是在每个年度,天馈线上的全部螺丝要涂一层黄油,这样才能保证天馈线能灵活调整;三是天线交换开关闸的各传动部分和接头要每个年度进行检查一次,做好绝缘子和接头的清洁工作。

3 结语

随着经济的迅猛发展,电台发射系统也逐渐复杂化,这就对短波发射天线系统的要求越来越高。因此,系统出现故障的概率逐渐增加。本文对短波发射天线系统的日常维护要点进行分析,并详细阐述天线系统日查、周查、季查和年检的侧重点。

参考文献

[1]符世山.短波广播发射天馈线系统的分析与维护[J].科技传播,2014(15).