用SOC技術實現(xiàn)嵌入式廣播監(jiān)測設備

　　一、引言

　　“西新工程”以來，我國無線廣播監(jiān)測網(wǎng)有了長足的發(fā)展，為適應新形勢下廣播電視安全播出的需要，建立健全廣播電視信息安全保障體系做出了巨大貢獻，為執(zhí)行貫徹江總書記“9.16”指示發(fā)揮了巨大的作用。

　　目前我國的無線廣播監(jiān)測網(wǎng)的遙控監(jiān)測站、數(shù)據(jù)采集點系統(tǒng)絕大部分由通用工控機、通用Windows操作系統(tǒng)、通用I/O板卡、專業(yè)測量板卡四部分構成。與目前的流行的嵌入式技術相比，這種結構的網(wǎng)絡監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)顯示出系統(tǒng)冗余、功耗太大、板卡繁多、安裝復雜、維護困難、故障率高、可靠性差等諸多問題和不足。極少數(shù)站點引入了嵌入式系統(tǒng)的概念，采用了WindowsXPE+嵌入式計算機主板＋通用電源系統(tǒng)+專業(yè)測量板卡的結構，但是仍然存在系統(tǒng)連線多和長，可靠性和結構復雜的問題，在系統(tǒng)整體設計上仍然不滿足嵌入式的要求。目前的設備系統(tǒng)冗余，操作系統(tǒng)不能裁減，沒有根據(jù)系統(tǒng)的要求來優(yōu)化配置，冗余部分不但造成系統(tǒng)軟件體積龐大，而且會給系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來隱患；工控機功耗太大，不滿足節(jié)約能源、低功耗、穩(wěn)定性的要求；板卡眾多占用了大量的系統(tǒng)資源和計算機接口，計算機需要頻繁與多個設備通訊，且安裝調(diào)試困難，設備板卡主要采用PCI、ISA、PC104接口方式，不支持熱插拔，如果設備板卡出現(xiàn)故障，就要打開機箱才能更換；系統(tǒng)連線眾多，維護困難，一旦有比較嚴重的故障發(fā)生，往往需要技術人員到現(xiàn)場解決問題，由于監(jiān)測設備大部分都安裝偏遠地區(qū)或山區(qū)，交通極不方便，使得監(jiān)測網(wǎng)的維護工作成本高、工作量大。這些問題的存在已是監(jiān)測網(wǎng)安全、有效、穩(wěn)定運行的潛在隱患。

　　針對上述這些情況，根據(jù)嵌入式技術的發(fā)展和廣播監(jiān)測設備的現(xiàn)狀，研制一種“可靠性高、低功耗、嵌入式、小型化、功能劃分簡潔、維護簡單”的廣播監(jiān)測遙控站、數(shù)據(jù)采集點系統(tǒng)勢在必行。

　　二、新一代嵌入式廣播監(jiān)測設備的特點

　　2.1系統(tǒng)模塊化、儀器化設計，結構簡單，安裝配置方便

　　整個系統(tǒng)采用模塊化和儀器化設計的思想，整個系統(tǒng)的核心部分設計成一臺嵌入式廣播監(jiān)測儀，只需要將天線、電源和電話線（或網(wǎng)線）插入相應的插口，即可使用。取消了原來計算機外部紛繁復雜的信號連線，使得采集點的安裝非常方便。嵌入式廣播信號監(jiān)測儀由嵌入式計算機、接收機、嵌入式多路信號測量卡，語音壓縮卡和液晶顯示屏組成，帶有完善的人機接口。整個系統(tǒng)的設計思想完全體現(xiàn)了模塊化和小型化的發(fā)展趨勢。

新一代嵌入式廣播監(jiān)測設備

　　2.2選用高性能嵌入式計算機

　　嵌入計算機系統(tǒng)采用ETX方式，電源為國際通用型輸入為寬幅110～240V頻率50～60HZ自適應，CPU處理器性能高（intelceleron(r)m4401.86酷睿）、以太網(wǎng)適應范圍寬10/100/1000Base-TX，，I/O接口多（四個RS232、四個USB2。0），系統(tǒng)支持CF卡和硬盤雙系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部連線少（只有二條硬盤連線），集成度高，外殼采用鋁擠型外殼，散熱性能高。

　　2.3采用SOC技術實現(xiàn)多路多功能測量卡

　　調(diào)幅度是調(diào)幅發(fā)射機播音時最重要的技術指標。目前現(xiàn)有調(diào)幅度監(jiān)測設備采用方法有：（1）中頻采樣濾出音頻信號，用最大音頻電平除以平均音頻電平(代替載波電平)計算出調(diào)幅度，這種方法在用單音頻檢測時是正確的，因為單音頻正弦信號的正負峰是對稱的，但是實際的音頻信并非正負對稱，因此平均音頻電平與載波并不相等，因此計算出的調(diào)幅度是不正確的。（2）采用功率譜來計算調(diào)幅度的方法，但是這種方法需要一段時間采樣后再做頻譜分析，計算的結果是一段時間的平均調(diào)幅度，并非瞬時調(diào)幅度。（3）直接中頻采樣，然后用數(shù)字濾波器將音頻電平和載波電平濾出來，計算調(diào)

　　幅度。由于要將載波電平濾出，就要設計一個截止頻率在2-3HZ的數(shù)字濾波器，通過數(shù)字信號的理論分析可以知道，即使采用第三中頻采樣，設計出的截止頻率為5Hz的數(shù)字濾波器的階數(shù)要達到100000以上，在實際應用中這是不可能實現(xiàn)的。在單音頻(1KHz)測試的時候，如果設計一個截止頻率為200Hz的濾波器，階數(shù)只有幾百階，測量結果可以滿足要求，但是實際音頻信號的頻譜分布在50Hz~6KHz之間，因此這種方法在實際應用中也是不可行的。

　　以上三種方法用單音頻測試時，調(diào)幅度指示正確，并且基本上和信號源沒有誤差，但在實際應用中，這三種方法計算出來的調(diào)幅度值和實際信號相比誤差大于15%。出現(xiàn)的情況是一會大，一會小，實際是和節(jié)目源（說話、音樂、打擊樂）的關系。

　　本設備采用的是調(diào)幅度測量的基本原理如下：為保證調(diào)幅度測量結果不受信號幅度的影響，必需要對接收機輸出的調(diào)幅廣播中頻信號進行增益控制。中頻信號經(jīng)過AGC放大器后進行檢波，檢波后的信號一分為二經(jīng)過兩個截止頻率不同的低通濾波器：一路濾出直流載波信號，另一路濾出音頻信號。經(jīng)過AD采樣得到直流載波和音頻的電平大小，計算出調(diào)幅度和實際信號相比誤差小于3%。