调频广播信号传输链路监测系统设计

江大忠

（大连新闻传媒集团大连广播电视发射台，辽宁 大连 116001）

1 调频广播发射系统

1.1 调频广播原理

现阶段广播传输主要分为调频广播、调幅广播与调相广播三种，调频广播相较于其他两种广播形式，其适用面更为广泛，自该种形式的广播诞生开始，就实现了快速发展，在具体应用中，调频广播的原理主要是指工作人员按照调制信号去改变载波的频率，所以在整个过程中调频波频率的大小一般由调制信号的大小而确定，而调频波频率的变化周期也由调制信号的频率而确定，但在此过程中调频波的振幅并不发生变化，调频波波形形似被不均匀压缩的弹簧，人们常将英文字母的FM组合作为调频波的简称[1]。在三种广播形式中，调频广播与调相广播均是通过改变高频振荡的相角实现载波频率的调节，故人们将这两种广播形式统称为角度调制，在具体的应用中各项参数之间的关系及表达式如下：

调频波的瞬时角频率表达公式及相关参数之间的关系如式（1）所示。

一般情况下，调频动作的开展会引发调相，但在调频广播形式中调相与调频二者的规律并不相同，调频波的瞬时相位表达公式及相关参数之间的关系如式（2）所示。

其中总相角的表达公式见式（3）。

将式（3）带入式（2）可得式（4）。

在具体的计算之中，专业技术人员常基于调频指数的物理意义而将其定义为相偏振幅。通过对上述的表达公式与各参数之间的关系分析可以明确，调频广播方式中仅与调制信号幅度的大小存在关系，与频率的大小无关。此外结合实践经验可以总结出调频广播应用中所调制的信号仅起着控制功率分配的作用，调制信号的本身并不为整个调频过程提供功率。

2 调频广播信号传输链路监测系统设计

将上文的理论分析作为基础将D电视转播台作为分析案例，结合该电视转播台的广播任务进行监测系统设计，具体如下。

2.1 案例概况

2.1.1 基本情况

D电视转播台为S市市级的核心广播信号发射台，一直以来均采取调频广播的方式进行信号传输，日常负责4套广播节目的信号传输任务。为例落实“智慧广电”的建设目标，现今需要建设一个调频广播链路节点监控系统用以对4套广播节目与3套数字电视节目信号传输的安全进行监管，提高D电视转播台的运维管理能力，为信号传输安全及信号传输任务的高质高效提供保障。D电视转播台于近期拟定建设一个综合的播控管理系统目标，本文所设计的调频广播链路节点监控系统将会成为综合播控管理系统其中的一个子系统，主要应用于对调频广播信号传输链路的监测[2]。

2.2 设计思路

本系统的整体设计思路为DSC+SOA、Windows运行环境、I/O复用技术、B/S浏览器和服务器、C/S客户端和服务器。采取此种形式的系统设计能够保证监测系统具备较强的稳定性，且具备一定的拓展性，能够适应日后D电视传播台进一步发展的需求。其中，B/S端主要用于系统配置、系统管理、系统查询以及系统部署任务的实现，而C/S端主要用于各子系统展示与操作的实现[3]。

2.3 整体设计

结合D电视转播台建设目标与监测内容对该系统进行整体设计，并在设计的过程中将系统总体分为三层，具体如图1所示。

图1 D电视转播台调频广播信号传输链路监测系统整体设计框架图

为提升系统后期运维的便利性，拟定信号检测主机选用多通道、插卡式形式，并尽最大的可能性保证每一张板卡均可以实现独立工作。与此同时采取此种设计形式也能够保证系统管理平台后续功能的拓展，系统拓扑图如图2所示。

图2 D电视转播台调频广播信号传输链路监测系统拓扑图

由图2所示，光缆1、光缆2与微波信号共同组成一组，并一同接入一个切换器，经过解调后三路信号每路可输出4路音频信号。将其作为D电视转播台4套广播节目的信号源。在信号传输链路的整个过程中主要涵盖了三个节点，其中第一、二节点主要通过编码卡将信号编码为MP3格式，并利用单播亦或是组播的方式通过千兆交换机实现数据输出。

2.4 软件系统

2.4.1 系统运行

D电视转播台调频广播信号传输链路监测系统的运行所应用的服务器为MD9000，在B/S+C/S架构的基础上相关工作人员可以通过对系统内的所有设备进行网络设置、编码设置、信号传输设置以及监测设置，以不同的设置对所监测的各路音频信号进行一个实时的监控。在监控的过程中需要工作人员结合正常的信号传输状态设定一个正常范围和一个报警接线，其中报警界限主要涵盖有无音频、音量高低等。当各路节点的工作状态均保持正常，工作人员应按照系统预设的程序对音频信号的输出进行轮巡监测，如果发现信号输出异常则应第一时间投放至多画面监测界面上，为音频故障的及时处理提供有效参照。

2.4.2 系统功能

系统主要具备以下四个功能。其一，显示功能：该系统在应用的过程中屏幕所显示的内容支持灵活布局的需求，一方面工作人员可以将各个链路节点的监控画面组合显示，另一方面工作人员可以将各个监控画面全屏显示。其二，数据存储功能：该系统能够保存一个月的常规监测数据，能够保存一年的故障监测数据。其三，质量监测功能：该系统能够对音频信号的输出质量进行全过程、可视化监测，工作人员仅需设定正常范围与报警界限的具体参数，即可了解D电视转播台调频广播信号的传输状态。其四，轮询监听功能，对于相对重点的节目—新闻综合与经济生活的广播信号传输，工作人员可对信号的传输质量进行不定时不间断地监听，而对于非重点节目—交通文艺与音乐广播的广播信号传输，工作人员可对信号的传输质量进行轮巡监听。

3 调频广播信号传输链路监测系统设计与运维策略

3.1 设计层面

相关技术人员在设计调频广播信号传输链路监测系统的过程中首先应了解调频广播的原理，并对实地的台站调频广播监测需求进行全面的调研，且在调研的过程中还应将台站的设备、现有资金情况纳入考虑范围，从而保证系统升级与改造工作的顺利进展。其次相关技术人员应关注实际台站调频发射机的类型，是否与其他组件混合使用，如果存在混用的情况，在台站升级过程中所设计的监测系统中各设备的选择应保证与台站其他设备兼容。最后在系统搭建环节中各类器件的选配与安装较为复杂，所以技术人员还应将各类接口纳入考虑范围，如数据接口、供电接口等，如果能够从系统原理的层面上进行接口实现设计，则能够降低系统搭建的难度。

3.2 运维层面

在监测系统投入应用之后，相关工作人员还应开展相应的运维工作，保证监测系统的监测作用得到最大限度地发挥。首先工作人员应秉持正确的工作态度，一方面，在日常的工作中查看系统的运行情况，保证系统的常态化运行；另一方面，一旦监测系统发出故障警报，则应立即进行故障处理。现阶段国内绝大多数地区在应用该监测系统的过程中先后开发了手机端App，工作人员仅需通过移动智能手机就能够接收到监测系统的报警信息。其次，广播电台应秉承着与时俱进的态度，正如本文上述所设计的监测系统，在设计的初期就已经考虑到了后续播控管理系统的建立与本系统后续功能的拓展，所以广播电台应致力于打破现状，在资金条件、设备条件、技术条件允许的情况下，持续推进“智慧播控”管理，积极借鉴国内其他地区当今监测系统框架与设计思路，从而使监测系统在广播电台的播控管理发挥更大作用。

4 结束语

总体来说该系统的设计与应用均指向了广播电台的安全播出工作，随着B/S+C/S架构的广泛应用，监测系统的网络体系功能将会得到进一步的升级。因研究能力限制本文上述的理论研究仍存在诸多不足之处，在日后的系统改进之中相关技术人员仍需结合具体的广播电台实际情况对监测系统的功能予以进阶、升级。■