中波发射机播控系统抗干扰方法研究

王华波

(威海市荣成转播台,山东 威海 264300)

0 引言

文章利用分片式监测模式,建立系统指标实时监测模块,实时监控此系统中的各个指标,并以此获得干扰信号的波形图,实现发射机的线上监测;计算中波发射机的在线信噪比,降低噪声的平均方差;输出中波发射机信号阻抗功率,进一步提高发射机的安全可靠性。本文设计的抗干扰方法旨在加强中波发射机播控系统的抗干扰能力。

1 中波发射机播控系统抗干扰方法设计

1.1 建立系统指标实时监测模块

中波发射机播控系统需要对其周围的信号进行监控,如果此系统遭到信号干扰,则会影响周围的多个频段,造成意想不到的事故。因此,本文设计出一个抗干扰方法,要想在源头阻断信号干扰,就要对此系统指标进行实时监测。为了实现实时监测模块,本文对输入发射机的音频信号与输出发射机的音频信号进行采集,并转换得到数字化信号,获得此时发射机的各项指标。处理输入输出信号,得到新的信号波动指标,并绘制成频率波动图,经过FFT技术将频率波动图转换成频谱图[1]。利用播控系统中的无线电信号将采样频率做出调试,获得数字化的音频信号,使此音频信号与中波发射机的音频信号同步进行。此时的信号数据既能在发射机上显示,又能在监测服务器上显示,通过信噪比、音频失真度、频率响应时间等指标,观察此时的信号受干扰程度。此方法可以实现发射机播控系统指标的实时监测。

1.2 计算中波发射机在线信噪比

根据上文中建立的系统指标实时监测模块,得出信号干扰与信噪比有关,因此本文着重计算中波发射机在线信噪比。中波发射机的静态指标可以通过实时监测模块得到一般情况下的信噪比计算。这仅能反映出部分机器的工作状态。因此,本文设计的在线信噪比计算,摒弃以上缺点,使在线信噪比的计算能够更加精准地反映出各个机器的工作指标,实时得到干扰指标[2]。为此得到的信噪比指标SNR为:

式(1)中,f为测试频率;Sf为音频信号在频率f上的参数;Df为调试信号在频率f上的参数;因此(Sf-Df)2为频率f的噪声;MAX为采样量程;201og为噪声能量有效参数;为噪声平均方差。此外,干扰信号除了噪声的干扰以外,还包括音频失真度,音频失真度包括噪声失真,因此得到的失真指标THD+N为:

式(2)中,Si为第i个音频信号参数,Di为第i个调试信号参数,(Si-Di)2表示第i个频率噪声能量。表示为信号能量有效值。根据式(1)和(2)计算,得到此时的在线信噪比γf为:

1.3 输出中波发射机信号阻抗功率

由上文中计算的信噪比指标与失真度指标,按照国家标准的1 kHz为信号频率参数,得到的在线信噪比,是对信号功率与噪声功率的描述,以比例的形式展现,因此本文认为信号阻抗功率是较为复杂的,不能利用纯音频的频率进行计算,因为信号干扰模式不能固定,抗干扰频率也就不能受到局限。本文考虑到音频信号的增高或减低的情况,得到的信号阻抗功率为:

式(4)中,X为信号阻抗功率;ZF为驻波比系数。现如今应用的中波发射机,驻波比系数均小于1.35,因此信号阻抗功率偏小,相关馈线可以与之匹配[3]。因此本设计利用VSWR因数,调节驻波比系数,当驻波比系数超过1.35时,发射机会自动降低输出功率保护信号阻抗功率,如果驻波比指示灯亮起红色,此时驻波比会继续增大,直到将发射机关停,因此防止信号受到干扰,但是此时发射机仅处于频率弱的状态,其内部仍会继续工作,为了“骗过”信号干扰,当各项指标均指向正常以后,发射机播控系统将会迅速恢复工作频率[4]。本文设计的输出信号的阻抗方法,可以通过阻抗功率,监测阻抗中波发射机播控系统的变化,及时调整发射机信号中断的现象,自动记录信号阻抗变化的阈值数据,为检修人员提供参考,提高了发射机播控系统的信号抗干扰性。

2 仿真实验

本文设计的抗干扰方法,对中波发射机的播控信号进行降噪仿真,验证本文设计的抗干扰效果。

2.1 实验准备

选取4种播控阈值,分析影响中波发射机播控的干扰因素。得出的阈值如表1所示。

表1 阈值选取对中波发射机播控的影响

如表1所示,在此4种已知阈值中,risgure与stqwolog的阈值选择中降噪效果较好,herusure阈值误码性能不良,minimax的阈值较小,导致降噪不彻底,没有达到抗干扰的目的。利用方差公式计算阈值抗干扰率σ为:

式(5)中,W(j,k)表示阈值,0.674 5为标准参数,利用本文设计的抗干扰方法,验证此方法的抗干扰效果。

2.2 实验结果

利用式(5),分别计算传统的中波发射机抗干扰的抗干扰率,与本文设计的抗干扰率,结果如图1所示。

图1 两种方法的抗干扰率

如图1所示,传统盲源抗干扰方法随着信噪比的提高而逐渐降低,抗干扰效果不好;而本文设计的抗干扰方法在中波发射机播控系统中应用时,随着信噪比的提高,抗干扰率也逐渐提高,抗干扰效果更好,符合研究目的。

3 结语

中波发射机播控系统的应用,采用集中管理模式,因此可靠性更高,具有监控管理的功能,因此格外需要注意信号的抗干扰能力,本文建立指标实时监测模块,保证播控信号的稳定性;计算在线信噪比,确定此方法的降噪效果,最终输出阻抗功率,提高抗干扰的效果。