革 命張智慧

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中波廣播發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與干擾處理

革 命1張智慧2

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中波廣播發(fā)射臺占地面積大，臺內(nèi)安全和設(shè)備維護主要靠增加人員來保障。隨著無線覆蓋任務(wù)的增加，對安全播出提出了更高的要求。為了保障發(fā)射臺站的安全播出，在不增加人員的情況下，亟需建設(shè)適合發(fā)射臺的監(jiān)控系統(tǒng)。本文介紹了中波廣播發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和安裝過程當(dāng)中應(yīng)注意的問題。

設(shè)計要求 干擾分析 干擾處理

1 系統(tǒng)設(shè)計要求

中波發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)主要由安防監(jiān)控、設(shè)備運行監(jiān)控、電力和環(huán)境監(jiān)控組成。

1.1 安防監(jiān)控系統(tǒng)

天線場地和機房等主要部位應(yīng)安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)和紅外報警系統(tǒng)。

1.2 設(shè)備運行監(jiān)控系統(tǒng)

按照原國家廣電總局62號令《廣播電視安全播出管理規(guī)定》及實施細(xì)則要求，對發(fā)射臺播出設(shè)備的運行情況和播出節(jié)目的信號源及發(fā)射信號進行監(jiān)測，并具備信號異態(tài)聲光報警功能。采用錄音、錄像或者保存技術(shù)監(jiān)測信息等方式，對發(fā)射臺播出節(jié)目的信號源和發(fā)射信號質(zhì)量、效果進行記錄，異態(tài)信息應(yīng)保存一年以上。并應(yīng)對信號源系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備進行遙控。

1.3 電力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

應(yīng)對外電配電設(shè)施的電壓、電流相位等相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)測，對機房的溫度、濕度、煙霧等環(huán)境狀態(tài)進行監(jiān)測。

2 系統(tǒng)設(shè)計原則

監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合國家和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按照《中、短波廣播發(fā)射臺設(shè)計規(guī)范》要求，必須要保證系統(tǒng)的可靠性、先進性、安全性。

2.1 可靠性

丟失數(shù)據(jù)會影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行，應(yīng)保證系統(tǒng)能夠長時間不丟失數(shù)據(jù)，監(jiān)測參數(shù)準(zhǔn)確，信息處理迅速。系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，能夠進行應(yīng)急處理。

2.2 先進性

（1）技術(shù)層次注重實效，軟件界面的設(shè)計實用性和操作性強。

（2）采用開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議模式實現(xiàn)資源共享，能滿足未來的監(jiān)控任務(wù)要求。

（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)。當(dāng)監(jiān)控任務(wù)和監(jiān)控點增加時，通過增加相應(yīng)的系統(tǒng)模塊，擴大監(jiān)控范圍。

2.3 安全性

系統(tǒng)具有良好的安全性和保密性，注重信息和數(shù)據(jù)的保護與隔離，給合法用戶合理的權(quán)限，防止黑客對系統(tǒng)進行破壞。

3 監(jiān)控系統(tǒng)受干擾的原因與解決方法

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)受干擾的主要原因

中波廣播發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)與其他監(jiān)控系統(tǒng)不同，抗干擾要求高。無線電發(fā)射天線的輻射功率包含：無功功率和有功功率兩部分。無功功率主要分布于發(fā)射天線近區(qū)（感應(yīng)區(qū)），作用是天線進行能量交換，而不向遠處傳輸。有功功率主要分布于遠區(qū)（輻射區(qū)）中，作用是給無線電波提供能量。對于發(fā)射天線來說，這兩部分功率同時存在。在r≤0.16λ的區(qū)域，感應(yīng)場大于輻射場；在0.16λ＜r＜5λ的區(qū)域，感應(yīng)場與輻射場大小相當(dāng)；在r＞5λ的區(qū)域，感應(yīng)場比輻射場小30dB以上。中波發(fā)射機發(fā)射信號頻率范圍為535～1605KHz，天線周圍感應(yīng)區(qū)的半徑大，監(jiān)控電纜、監(jiān)控室和發(fā)射機房被覆蓋在感應(yīng)區(qū)內(nèi)。感應(yīng)區(qū)內(nèi)各種電纜由于天線效應(yīng)，會產(chǎn)生廣播干擾信號。干擾導(dǎo)致發(fā)射臺的監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)誤動作或死機現(xiàn)象。

監(jiān)控的視頻信號頻率范圍為0～6MHz，帶寬為6MHz，抗干擾能力差。中波廣播頻率范圍為535～1605KHz，帶寬為9KHz，其載波頻點在視頻信號帶寬內(nèi)。由于視頻信號對信噪比的要求較高，因此，一定強度的中波信號很容易對圖像信號造成干擾。電視信號行頻為15625Hz，當(dāng)中波調(diào)幅廣播頻率535～1605KHz疊加到圖像信號上，顯示器畫面將出現(xiàn)橫紋、豎紋、斜紋或網(wǎng)紋干擾，嚴(yán)重時甚至?xí)蜎]整個視頻圖像。

3.2 監(jiān)控系統(tǒng)干擾問題的解決方案

監(jiān)控系統(tǒng)由供電、電纜、信號接收、處理四部分組成。解決監(jiān)控系統(tǒng)干擾問題的最好的方法是，選擇符合要求的電纜，抗干擾能力強且穩(wěn)定性好的電源和設(shè)備。如果電源和設(shè)備抗干擾能力差，需要進行技術(shù)處理。

3.2.1 電源的選擇和干擾的處理

穩(wěn)壓電源分為：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。中波發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)不適合用線性穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源調(diào)整管工作在線性區(qū)，與供電設(shè)備串聯(lián)在一起負(fù)載相同的電流通過，導(dǎo)致設(shè)備升溫。變壓器體積大，對外電的要求高，且沒有保護電路，因而抗干擾能力差。如果設(shè)備電源為線性穩(wěn)壓電源時，需考慮高頻干擾，在電源輸入端要安裝濾波器或在線UPS，為監(jiān)控系統(tǒng)提供電能。

開關(guān)穩(wěn)壓電源功率管在截止區(qū)和飽和區(qū)輪流工作，即工作在開關(guān)狀態(tài)，外電要求低。變壓器工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲，體積小。輸入端有高頻濾波電路，輸出整流濾波電路有防止高頻噪聲對負(fù)載的干擾功能，有保護電路。開關(guān)電源發(fā)生過壓、過流時，保護電路使開關(guān)電源停止工作，以保護電源本身和負(fù)載。開關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點是成本高、電路復(fù)雜，逆變電路中產(chǎn)生的高頻電壓對周圍的設(shè)備有一定的干擾，需要良好的屏蔽與接地。

3.2.2 電纜的選擇和干擾的處理

監(jiān)控系統(tǒng)選擇電纜時，一定要考慮線損耗和干擾問題，必要時應(yīng)對電纜進行抽樣檢測。傳輸線的特性阻抗、分布參數(shù)及屏蔽性能應(yīng)符合要求。

傳輸線的特性阻抗不匹配會引起，監(jiān)視器的畫面上產(chǎn)生若干條間距相等的豎條干擾，干擾信號的頻率基本上是行頻的整數(shù)倍。傳輸線越長干擾越嚴(yán)重。輕微時不會淹沒正常圖像，嚴(yán)重時圖像無法觀看。傳輸線的特性阻抗不匹配可以通過對波形的分析和對視頻電纜的定量測量發(fā)現(xiàn)。分布參數(shù)不符合要求是阻抗失配的原因之一。

屏蔽層對于頻率越低的信號其屏蔽效果越差。由于中波廣播信號頻率比其他廣播電視信號頻率低，會對傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和設(shè)備的穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞。選擇特性阻抗、分布參數(shù)符合要求，雙層屏蔽性能最好的傳輸電纜，是解決干擾的最好辦法。

由于中波廣播頻率低，傳輸線和監(jiān)控設(shè)備都在中波廣播較強的輻射區(qū)，會對傳輸線和設(shè)備產(chǎn)生干擾。此時，需對前端及中心設(shè)備加強屏蔽，以傳輸線中波廣播發(fā)射最低頻率的1/4λ為標(biāo)準(zhǔn)，多點接地處理或?qū)鬏斁€穿入鋼管內(nèi)，并使鋼管有良好接地。

地環(huán)路和電源性能不良引起的干擾問題比較相似，處理時要分清是電源的問題，還是地環(huán)路的問題。

中波發(fā)射臺的干擾主要是電磁感應(yīng)干擾，系統(tǒng)傳輸線、屏蔽線兩端必須同時接地。接地時，有時由于兩端接地端的接地阻抗不一樣，引起兩端接地電位不同。由于電纜外皮電阻的存在，兩個接地端之間產(chǎn)生50Hz的地電位差，從而產(chǎn)生干擾信號。系統(tǒng)傳輸線、屏蔽線一端接地，電磁感應(yīng)干擾引起傳輸線產(chǎn)生天線效應(yīng)，因此，屏蔽線一定要選擇相互隔離的雙層屏蔽線，外層屏蔽線兩頭接地，內(nèi)層屏蔽線一端接地。

3.2.3 監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)和被監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備之間干擾的處理

監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)和被監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備取模擬量、狀態(tài)量、控制量時，無模擬量、狀態(tài)量、控制量接口的設(shè)備采集，必須考慮設(shè)備之間的干擾問題?？紤]干擾用光纜和光耦合器狀態(tài)量輸出、控制量輸入與被監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備地之間的隔離。設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳送一般有RS-232、RS-422和RS-485三種接口方式。設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳送最好用RS-485（平衡傳輸方式）串行數(shù)據(jù)接口，RS-485傳輸距約為1219米，傳輸速率為10Mb/s，抗干擾能力強。

RS-232是一種在低速率串行通訊中，增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232是為收發(fā)通訊設(shè)備而設(shè)計的，其驅(qū)動器負(fù)載為3～7kΩ。RS-232采取不平衡傳輸方式，發(fā)送端驅(qū)動器輸出電平在± 5～±15V，接收器的工作電平在±3～±12V。由于發(fā)送與接收電平差大，其共模抑制能力差，加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20Kb/s。

RS-422具有平衡數(shù)字接口電路的特性，接收器采用高輸入阻抗，帶載能力比RS232更強，支持點對多點的雙向通信，但設(shè)備之間不能通信。允許在同一根傳輸線上連接多個接收節(jié)點（最多可接10個節(jié)點）。RS-422的最大傳輸距離為約1219米，最大傳輸速率為10Mb/s。RS-422是平衡雙絞線傳輸，平衡雙絞線長度與傳輸速率成反比，只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸，一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。在100Kb/s速率以下，才可能達到最大傳輸距離。RS-422長距離傳輸需要終接電阻，其阻值等于傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時不需終接電阻，一般在300米以下不需終接電阻。

RS-485是在RS-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來。RS-485許多電氣特性與RS-422相同。RS-485可以采用二線與四線方式，二線連接方式可實現(xiàn)多點雙向通信，四線連接方式只能實現(xiàn)點對多的通信，即只能有一個主設(shè)備，其余為從設(shè)備。但其總線上可最多接32個設(shè)備。

RS-485和RS-422的共模輸出電壓是不同，RS-485是-7V～+12V之間，RS-422在-7V～+7V之間。RS-485接收器最小輸入阻抗為12k，RS-422為4k。RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范，因此，RS-485的驅(qū)動器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

綜上，監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計安裝過程中會遇到干擾問題，處理的關(guān)鍵在于分析產(chǎn)生的原因，以確保監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

審稿人：嚴(yán)志剛 內(nèi)蒙古新聞出版廣電局包頭廣播發(fā)射中心臺 正高級工程師

責(zé)任編輯：王學(xué)敏

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2096-0751（2017）02-0022-03

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