馮容輝 沈能源 江蘇省廣播電視總臺(tái)發(fā)射傳輸臺(tái)

1.引言

在調(diào)頻廣播系統(tǒng)中，調(diào)頻信號(hào)的收聽(tīng)效果是廣播電臺(tái)關(guān)注的重點(diǎn)。調(diào)頻發(fā)射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)是播出節(jié)目質(zhì)量的決定性因素之一。定期進(jìn)行發(fā)射機(jī)指標(biāo)測(cè)量，可以及時(shí)掌握發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，保證廣播節(jié)目播出音質(zhì)清晰穩(wěn)定、不失真。

目前大都采用音頻信號(hào)測(cè)量?jī)x進(jìn)行調(diào)頻發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量。音頻信號(hào)測(cè)量?jī)x主要由音頻信號(hào)發(fā)生器和音頻信號(hào)分析儀組成。每進(jìn)行一項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量需對(duì)音頻信號(hào)測(cè)量?jī)x進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，因此在測(cè)量多臺(tái)調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)時(shí)，工作量較大且具有重復(fù)性，導(dǎo)致測(cè)量過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)。另外，在調(diào)頻激勵(lì)器有預(yù)加重情況下，指標(biāo)測(cè)量結(jié)果往往精度不高。

本文介紹了一種利用AP2722音頻測(cè)量?jī)x的可編程功能，設(shè)計(jì)一套調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)儀器的遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、精確的調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)測(cè)量。

2. AP2722音頻測(cè)量?jī)x

AP2722音頻測(cè)量?jī)x是美國(guó)Audio Precision公司一款高精度、可編程的專(zhuān)業(yè)音頻信號(hào)測(cè)量分析儀。用戶(hù)通過(guò)AP2700專(zhuān)用軟件來(lái)控制操作儀器，借助其專(zhuān)用AP_Basic編程語(yǔ)言，在AP2700控制軟件上編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)發(fā)射機(jī)指標(biāo)測(cè)量的自動(dòng)化。

AP2722音頻測(cè)量?jī)x可分別針對(duì)調(diào)頻激勵(lì)器在有預(yù)加重和無(wú)預(yù)加重的情況下測(cè)量如下主要音頻技術(shù)指標(biāo)：失真、串?dāng)_、相位、頻響、信噪比等，并將所測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)量結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)。

圖1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)框圖

調(diào)頻發(fā)射機(jī)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)如圖1所示。AP2722音頻測(cè)量?jī)x產(chǎn)生AES數(shù)字音頻測(cè)試信號(hào)送入調(diào)頻發(fā)射機(jī)激勵(lì)器，從發(fā)射機(jī)輸出耦合口提取射頻RF信號(hào)送入調(diào)頻解調(diào)儀，解出模擬音頻信號(hào)（左右聲道）送入AP2722音頻測(cè)量?jī)x，在與AP2722音頻測(cè)量?jī)x相連的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行自動(dòng)測(cè)量程序，便可遠(yuǎn)程進(jìn)行調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量。

3.自動(dòng)測(cè)量程序的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行指標(biāo)測(cè)量時(shí)，激勵(lì)器在有預(yù)加重（我國(guó)調(diào)頻廣播規(guī)定預(yù)加重為50us）和無(wú)預(yù)加重情況下測(cè)得指標(biāo)結(jié)果不同，自動(dòng)測(cè)量程序需同時(shí)滿(mǎn)足該兩種情況。因此自動(dòng)測(cè)量程序運(yùn)行時(shí)，先設(shè)計(jì)有預(yù)加重和無(wú)預(yù)加重兩種測(cè)量模式選項(xiàng)。如圖2程序運(yùn)行起始界面，Pre_Flat表示為激勵(lì)器無(wú)預(yù)加重曲線；Pre50us表示為激勵(lì)器有50us預(yù)加重曲線。

圖2 指標(biāo)測(cè)量模式選擇界面

3.1 無(wú)預(yù)加重測(cè)量模式

在激勵(lì)器無(wú)預(yù)加重的情況下，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的信號(hào)需設(shè)為恒定振幅的正弦波測(cè)試信號(hào)。如圖3所示，首先設(shè)置數(shù)字音頻信號(hào)輸出電平（dBFS）。測(cè)試人員在對(duì)話框中輸入相應(yīng)數(shù)值即為信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)電平。

圖3 數(shù)字音信信號(hào)電平值設(shè)置界面

以測(cè)量通道A信號(hào)失真指標(biāo)為例，，首先打開(kāi)AP2722音頻測(cè)量?jī)x中數(shù)字信號(hào)發(fā)生器通道A的輸出，且確保通道B的輸出處于關(guān)閉狀態(tài)。設(shè)置數(shù)字信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率、AP2722音頻測(cè)量?jī)x中信號(hào)分析儀工作模式、掃描坐標(biāo)參數(shù)等，如圖4所示。

圖4中代碼對(duì)應(yīng)了圖5中信號(hào)發(fā)生器和信號(hào)分析儀的設(shè)置，從圖5中可以看到信號(hào)發(fā)生器通道A的輸出打開(kāi)，通道B的輸出關(guān)閉，信號(hào)分析儀中功能選擇為失真指標(biāo)測(cè)量。

圖4 信號(hào)失真測(cè)量部分代碼

圖5 失真指標(biāo)測(cè)量設(shè)置界面

在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)遠(yuǎn)程設(shè)置數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，分別輸出30Hz、50Hz、100Hz、400Hz、1kHz、3kHz、5kHz、7kHz、10kHz、12kHz、15kHz的不同頻率數(shù)字音頻信號(hào)至激勵(lì)器，信號(hào)分析儀自動(dòng)掃頻并記錄數(shù)值得到通道A在各個(gè)頻點(diǎn)輸入相同幅度值產(chǎn)生的失真。激勵(lì)器通道A的失真測(cè)量結(jié)果如圖6所示，圖中下部綠色線為各個(gè)頻點(diǎn)失真測(cè)量值，橫坐標(biāo)為頻率值，縱坐標(biāo)為各頻率失真百分比。

圖6 失真測(cè)量結(jié)果

3.2 有預(yù)加重自動(dòng)測(cè)量模式

在激勵(lì)器存在50us預(yù)加重時(shí)，不可再用恒定振幅的正弦波測(cè)試信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)源。由于預(yù)加重曲線的存在，送入激勵(lì)器的信號(hào)振幅會(huì)隨著頻率的增大被放大，導(dǎo)致在高頻部分信號(hào)幅度超出，無(wú)法保證75kHz頻偏。在傳統(tǒng)調(diào)頻測(cè)量方法中，每個(gè)頻點(diǎn)手動(dòng)調(diào)整輸入信號(hào)幅度進(jìn)行測(cè)量，操作復(fù)雜耗時(shí)；或令信號(hào)源產(chǎn)生滿(mǎn)足高頻滿(mǎn)頻偏的固定幅度信號(hào)送入激勵(lì)器進(jìn)行測(cè)量，這導(dǎo)致在低頻段不夠滿(mǎn)頻偏，不能保證指標(biāo)測(cè)量結(jié)果的精度。

在設(shè)計(jì)有預(yù)加重自動(dòng)測(cè)量程序時(shí)，預(yù)加重曲線計(jì)算公式為：

公式1

對(duì)應(yīng)的去加重曲線計(jì)算公式為：

公式2

式中為時(shí)間常數(shù)，f為頻率。根據(jù)去加重曲線計(jì)算公式計(jì)算出每個(gè)頻點(diǎn)去加重信號(hào)的幅度。令數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)激勵(lì)器預(yù)加重曲線的去加重的信號(hào)如圖7所示，以此信號(hào)輸入激勵(lì)器來(lái)抵消激勵(lì)器的預(yù)加重，不僅免去了復(fù)雜的測(cè)量操作，也保證了指標(biāo)測(cè)量結(jié)果的精度。

圖7 數(shù)字信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的去加重的信號(hào)

測(cè)量過(guò)程所涉及其余設(shè)置與無(wú)預(yù)加重測(cè)量模式相同，不再贅述。

4. 自動(dòng)測(cè)量結(jié)果處理

自動(dòng)測(cè)量程序在完成所有指標(biāo)測(cè)量后會(huì)將測(cè)量結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)，并標(biāo)注是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。圖8，圖9所示分別為無(wú)預(yù)加重和有預(yù)加重的頻率響應(yīng)指標(biāo)，橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為頻響值。上下紅色線為我國(guó)廣播調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，中間綠色線為所測(cè)得的所有頻點(diǎn)頻響曲線。從兩圖中可以看出所測(cè)頻響值在國(guó)標(biāo)范圍之內(nèi)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

圖8 激勵(lì)器無(wú)預(yù)加重頻響

圖9 激勵(lì)器50us預(yù)加重頻響

5. 總結(jié)

在實(shí)際使用中，通過(guò)調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)可大大簡(jiǎn)化測(cè)量操作步驟和復(fù)雜程度，提高測(cè)量精度。該系統(tǒng)提升了調(diào)頻發(fā)射機(jī)的維護(hù)工作效率，也為安全播出帶來(lái)積極作用。