短波发射机自动化水平的提升

罗华中

（国家广播电视总局七六一台，福建 永安 366000）

0 引 言

电视广播行业的不断发展，对科技的要求逐渐提高。产品的创新离不开科技的支持，短波发射机的自动化水平对促进电视广播业的发展具有重要意义。长远来看，提高短波自动化水平不仅可以解放人力，节约成本，而且可以提高短波发射机运行的稳定性，促进短波发射机不断智能化。

1 短波发射机提升自动化水平的必要性

短波发射机主要包括射频放大系统、音频系统、电源系统、冷却系统、控制系统以及天线馈线系统等。控制系统控制其他系统的工作，而控制的智能化决定了整个设备的运行情况。在设备运行中，每个系统环环相扣，很多工作流程的完成需要通过继电器和接触器来完成。电器越多，越容易造成结果不精确，而且设备内部连线复杂，发生事故的隐患点众多且难以排除隐患点，因此有必要通过科技创新提高现阶段短波发射机的自动化水平。

1.1 提高短波发射机的智能控制水平

短波发射机工作的系统众多，连接各个系统的连接器复杂，使得操作难度大。提高短波发射机智能化控制水平，可以提高工作效率和质量，同时顺应当今科技发展的潮流。智能化工作中，使用计算机进行数据处理和程序编辑将数据输入计算机组成数据库，通过计算机控制各个系统的操作流程，大大减少了因数据误差带来的质量问题和安全问题。智能化的提升还可以进行全方位控制，时时关注工作状态，在出现问题前有所警觉，有助于保护机械的安全。

1.2 提高短波发射机的稳定性

为提高短波发射机工作系统的稳定性，最有效的方法是完善控制系统和监管系统。各种环境因素和人为失误都可能影响工作的进行，导致运行出现故障。干扰短波发射机信号的发射会产生信号波动和传输障碍，导致短波发射机运行不稳定。将自动化技术应用在短波发射机中，可大大提高稳定性。自动化智能系统可以时时监控发射机，对即将产生的事故进行预警，精准确定事故发生的原因，从根本上解决问题，避免再度发生同类型事故。利用智能化设置自动修复和自我检查系统，可根据事故发生的原因自行修复较易修复的地方，暂时保证其运行，待工作完成后进行系统修理。

2 利用PLC提高短波发射机整体自动化水平

2.1 PLC工作原理

PLC是可编程控制器，以处理器CPU为核心，执行逻辑运算、顺序控制、定时计数以及算数操作等指令，可以通过输入数字或指定模式控制各种机械设备的生产过程。PLC是智能化计算机控制和传统继电控制相结合的高科技产物。它先在计算机中设置好数字编程，然后将编辑好的程序与各个继电控制环节相匹配，大大促进了继电控制的自动化水平。使用PLC进行工作时，可以将复杂的情况简单化，通过输入简单的图形或数字进行精准的控制活动。

PLC的工作过程分为输入采样、程序执行以及输出刷新3个阶段。在输入采样阶段，将计划好的数据输入到单元格进行数据储存。在程序执行阶段，PLC以自上而下的顺序扫描之前输入的程序。扫描程序时，按照从左到右、自上而下的方式得出运算结果。在输出刷新阶段，先确保每个程序运行无误，然后启动CPU，按顺序检测各个程序，最后通电带动机械运行，实现自动化控制。

2.2 PLC工作特点

从PLC的工作原理看，它的工作操控比较容易，且编程简单。PLC利用简单的图形和数字进行编程，利用程序进行自动化管控。它的功能丰富，内部具有丰富的操控指令系统和储存空间。一个小型的PLC可以进行上千条的数据编程，储存几百上千条的操作指令。运行这些指令时，根据不同的指令产生不同的结果，非常适用于短波发射机的自动化管理。PLC的通信功能强大，能及时传输信息并进行集中化管理，运行可靠。PLC在硬件上减少了继电器和接触器的使用，减少了由接触不良或线路问题带来的事故。此外，PLC经济实用，虽然前期投入成本较达，但长远来看减少了维修费用和人力成本等控制成本，且体积较小，操作简单，维修方便，具有较高的性价比。

2.3 采用PLC提高短波发射机自动化水平的措施

PLC可有效提高短波发射机的自动化水平。首先，做好准备工作。由于不同的发射任务和控制任务对发射机的要求有很大差异，所以需要对工作任务进行细致划分，明确工作任务，以便实施自动化。其次，明确编程中输入和输出的地址。各个程序在运行前需要明确输入和输出地址，保证分配的合理性。由于信号点一般连接在编码的输入和输出地址上，所以地址的准确性很重要。再次，确保倒换波段工作准确无误。结束上一段工作后，需要人为输入数据进行波段倒换，既方便工作人员看到计算结果，又保证下一阶段工作的顺利进行。最后，协调发射机的频率切换。短波发射机的工作频率需要根据电波的不断波动进行调整，利用PLC可实现自动调谐，保证调频的准确性。

3 利用FPGA实现短波发射机调谐自动化

3.1 FPGA工作原理

FPGA是现场可编程门阵列。作为专用集成电路的一种半制定电路，它既弥补了定制电路的不足，又解决了原有可编程器件门电路有限的弊端。FPGA以语言编程为主，利用小型查找表进行组合逻辑，每一个查找表都通过输入端连接一个触发器，再由触发器带动其他运行程序，既有准确性又有时效性。其中，逻辑阵列块的LAB由各种LE组成，工作时需要对已经相互连接的LE进行逻辑输入，从而控制程序运行。控制信号与LE连接，然后连接下端的信号反馈线实现局部互联。可输入/输出单元简称为I/O单元，作用是帮助芯片与外界匹配的连接器相连接，从而发出芯片驱动信号。

FPGA内部的I/O按组分类，保证每一组单元都能满足相应的匹配标准，利用信号输入驱动器和触发器控制外部引擎。EAB由很多嵌入式的RAM组成，这些RAM分布在输入或输出口的传感器上。它的大小灵活，不需要额外的逻辑控制单元。另外，ICR存在于每一个环节，负责连接所有的程序和单元。ICR一般分为单/双长线连接、长线连接以及全局连接3种连接结构。这些连接线上有很多控制传感器，程序运行时如果出现线路上的问题，可以通过控制器及时准确得知具体位置，从而实现对程序运行进行集中管理。

3.2 FPGA工作特点

因为FPGA与PLC的工作原理存在差异，所以工作特点也趋向于不同的方面，下面论述FPGA的工作特点。首先，FPGA的集成程度高，内部具有可编程内部互联资源（ICR）和很多逻辑单元，这些单元需要相互配合、相互连接。ICR可以对这些单元进行连接汇总，实现在一条主干线上控制整个工作，具有较高的集成度。其次，FPGA的运算速度很快，其指令输入以语言为主，扫描指令读取信息时所需时间较短，且内部具有较多的逻辑计算单元，可计算处理比较庞大的数据，减少延迟性。再次，FPGA中触发器的数量丰富，内部的每个逻辑单元都相应地连接一个或两个触发器，以帮助控制指令信息及时到达控制中心，保证外部动力器高效运行。最后，FPGA的稳定性好且应用广泛。因为FPGA内部连接紧密，所以出现问题时通过中央线路控制中枢很容易发现故障所在，便于及时进行修复[1]。

3.3 利用FPGA提高短波发射器自动化水平的措施

要想提高FPGA短波发射机的自动化水平，需要了解和完善FPGA的短波发射机调谐系统，主要有手动调谐、半自动调谐以及全自动调谐3种调谐方式。其中，手动调谐是较常见的调谐方式，执行力强，但存在很多缺陷。例如，手动调谐的操作步骤比较繁琐，对工作人员的培训是一个难点。为保证短波发射机的稳定性，需要不断调频，但人为调频的准确性和安全性都难以保证，易出现偶发问题。半自动调谐是手动调谐向全自动调谐的过渡。提升短波发射机自动化的重点是实现全自动调谐。目前，全自动协调是最常用的调谐方式，解决了实际操作中因手动调谐带来的问题[2]。

利用计算机程序可以简化操作过程，只需要将程序编码输入计算机数据库，操作时直接利用计算机控制触发器即可。要保证自动化的可持续性，需要注意计算机的维护系统，完善自动检修系统，方便及时发现并解决问题。

4 结 论

随着科技水平的提升，短波发射机领域也有了很大突破与发展，推动了我国广播行业的进步。随着自动化技术的不断发展，短波发射机和自动化的结合越来越融洽，不断相互渗透、相互补充，但还需要不断实验，促进自动化水平的提升，利用科技创新提高自动化在短波发射机运用中的深度，将PLC与FPGA等信息化技术灵活运用于短波发射机，提高其自动化水平。