通用广播电视射频报警系统设计分析

关键词：广播电视；射频报警

1前言

广东省越秀山电视调频发射总台是广东省广播电视技术中心属下大型骨干无线广播电视发射台之一，担负着广东省无线广播电视信号传输覆盖广州市及珠三角地区的重任。近年来，随着我台事业的不断发展，广播电视节目播放套数不断增长，与之相关的各类发射机也不断更新或增加，机房原有的各类监控监测设备由于扩展及功能上的局限，尤其是与安全播出密切相关的射频报警功能，已不能满足机房值班工作的需要，给值班人员带来极大的工作压力，因此，经我台技术人员充分研究后，采用多块研华科技生产的ADAM-4017+多路模拟量智能采集模块，结合RS-485串口通信网络技术，开发了一套新的射频功率报警系统，该射频报警系统适用性强，可用于所有发射台站，籍此文与同业进行探讨。ADAM-4017+在广播电视射频报警器开发应用中的实物接线图如图1所示。

2系统要求

（1）简单功能明确，只需实现发射机欠功率（低功率或无功率）及驻波比越限快速报警功能。（2）可靠无须更改发射机电路，可有效抵抗机房各种干扰，不会产生误报警。（3）易扩展可方便接入新添发射播出设备，扩容性强。（4）集中监测所有发射机（主/备）由计算机进行界面管理，集中显示、监测及报警。

3系统结构

我台新射频报警系统按照发射机的类别分开设计，有调频报警系统及电视报警系统两类，现以调频报警系统为例（电视报警系统也是同一原理），进行阐述说明。射频报警系统网络拓扑如图2所示，监控计算机为工业级专用计算机，通过程序定时向RS-485网络发送命令，命令格式为前导字符+模块地址+命令字符。网络上的每块ADAM-4017+数据采集模块均设定一个唯一的地址，地址范围以两位16进制数00-FF表示（理论上最多可连接256块智能模块），计算机通过不同的地址识别所有模块，模块接受命令后，以固定格式向计算机返回相应数据，程序在对返回的数据进行分析处理后，即可知道当前发射机的射频功率大小，并对异态情况（欠功率，反射越限）进行报警提示。

4系统的硬件及软件设计与实现

4.1硬件实现

现阶段，我国的发射播出设备基本上已全部采用具备射频检测功能的全固态发射机。我台的调频发射机均为HARRIS全固态发射机，发射机末级功率输出端配有多个可用于检测入/反射信号的定向耦合器，因此，本报警系统无需增加或更改发射机电路，定向耦合器输出的射频信号即可充当入射反射功率的取样信号。将射频取样信号送入广播专用宽带检波器，检波后的直流电压值跟功率大小成比例关系，该电压以差分形式分成两路送入ADAM-4017+的输入通道进行检测，线路连接方式如图3所示。TX1发射机入射检测电压送入Vin0+及Vin0-，反射检测电压送入Vin1+及Vin1-，其余的输入通道每相邻两个均可连接一台发射机进行信号取样。ADAM-4017+是一款16位、8差分输入通道的模拟量输入模块，每输入通道可编程，每块模块可对4台发射机的入反射功率进行监测，我台共使用了4块ADAM-4017+模块，可同时监测16台调频发射机的射频工作情况。在实际使用中，可根据台站具体发射设备配置的情况，对模块数量作对应更改，所以本射频报警系统具备很强的扩展性。ADAM-4017+物理参数如表1所示，该模块能够在模拟量输入通道与模块之间提供3000VDC的光隔绝保护，以避免模块和周边设备被输入线上的高压损坏，由于采用了差分输入，传输过程混入的干扰得到相互抵消，因此有极好的抗干扰性能，适用于工业干扰多的场合，当然也是发射机房监控设计的最优选择。此外，在监控计算机和ADAM-4017+模块之间使用了一块HEXIN串口电平转换器，将计算机端的RS-232电平转换为标准的RS-485电平。

4.2软件设计思路

监控计算机采用一体化触摸屏工控机，操作系统为WINDOWS2000，ADAM-4017+智能采集模块支持多种开发语言，作为开发者，我们使用了VisualBasic6.0（简称VB）开发语言。VB不仅提供了丰富的视窗开发控件，“所见即所得”的功能使各种视窗应用程序的设计难度大大降低，还可以从互联网上下载第三方开发的各种VB功能控件，进一步提升程序的开发效率。在我们的程序设计方案中,就使用了一个第三方设计的工控LED绘图控件，将该控件在WINDOWS系统中进行注册后，即可在VB设计界面直接进行调用，只需在程序中向该控件提供检测数据（ADAM-4017+采样输入电压）、预设数据（最大功率对应采样电压，欠功率报警采样电压，最大功率值，节目名称），即可生成一个动态分段式LED电压（功率）指示图，当检测电压低于预设欠功率电压，或根据公式VSWR=(1+VFWD/VREL)/(1-VFWD/VREL)算出驻波比越限时，计算机程序将会在显示界面上进行提示（分段LED变为红色并闪烁），并调用相关音频文件进行报警。VB自带串口通信控件MSComm32.ocx，通过该控件与ADAM-4017+模块进行通信。ADAM-4017+模块返回值有固定的格式，即前导字符+模块地址+数据字符。程序对返回值进行拆解分析后，将所得数据送往对应图形控件子程序执行。程序还使用了VB的定时器Timer控件，可通过该控件的Interval属性设置定时器的定时时间，当该控件Enabled属性设为True时，则每隔一段时间，定时器内的程序代码就会被执行一次。在我们设计的VB程序中，采用了模块化的设计方式，简化了程序代码的编写，数据采集分析部分及图形显示部分的代码均放在定时器程序线程中进行定时执行。程序运行流程及界面如图4、图5所示。

5结束语

本射频功率报警系统投入使用以来，工作可靠，报警及时，系统的维护及扩展都十分方便，在确保我台广播电视发射播出设备正常运行及监测中起到了积极的作用，大大减轻了值班人员的工作压力，极大地保障了我台的安全播出工作。

作者：黄谭丰 单位：广东省广播电视技术中心电视调频发射总台