用SOC技術(shù)實現(xiàn)嵌入式廣播監(jiān)測設(shè)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(yīng)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(xiàn)，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(jī)、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(gòu)成。與目前的流行的嵌入式技術(shù)相比，這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜、維護(hù)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(jī)主板＋通用電源系統(tǒng)+專業(yè)測量板卡的結(jié)構(gòu)，但是仍然存在系統(tǒng)連線多和長，可靠性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，在系統(tǒng)整體設(shè)計上仍然不滿足嵌入式的要求。目前的設(shè)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(jī)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(jī)接口，計算機(jī)需要頻繁與多個設(shè)備通訊，且安裝調(diào)試?yán)щy，設(shè)備板卡主要采用PCI、ISA、PC104接口方式，不支持熱插拔，如果設(shè)備板卡出現(xiàn)故障，就要打開機(jī)箱才能更換；系統(tǒng)連線眾多，維護(hù)困難，一旦有比較嚴(yán)重的故障發(fā)生，往往需要技術(shù)人員到現(xiàn)場解決問題，由于監(jiān)測設(shè)備大部分都安裝偏遠(yuǎn)地區(qū)或山區(qū)，交通極不方便，使得監(jiān)測網(wǎng)的維護(hù)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(shù)的發(fā)展和廣播監(jiān)測設(shè)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(hù)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(shè)備的特點

　　2.1系統(tǒng)模塊化、儀器化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，安裝配置方便

　　整個系統(tǒng)采用模塊化和儀器化設(shè)計的思想，整個系統(tǒng)的核心部分設(shè)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(yīng)的插口，即可使用。取消了原來計算機(jī)外部紛繁復(fù)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(jī)、接收機(jī)、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(jī)接口。整個系統(tǒng)的設(shè)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(shè)備

　　2.2選用高性能嵌入式計算機(jī)

　　嵌入計算機(jī)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(yīng)，CPU處理器性能高（intelceleron(r)m4401.86酷睿）、以太網(wǎng)適應(yīng)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(shù)實現(xiàn)多路多功能測量卡

　　調(diào)幅度是調(diào)幅發(fā)射機(jī)播音時最重要的技術(shù)指標(biāo)。目前現(xiàn)有調(diào)幅度監(jiān)測設(shè)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(fù)峰是對稱的，但是實際的音頻信并非正負(fù)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(jié)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(shè)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(shè)計出的截止頻率為5Hz的數(shù)字濾波器的階數(shù)要達(dá)到100000以上，在實際應(yīng)用中這是不可能實現(xiàn)的。在單音頻(1KHz)測試的時候，如果設(shè)計一個截止頻率為200Hz的濾波器，階數(shù)只有幾百階，測量結(jié)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(yīng)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(yīng)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(guān)系。

　　本設(shè)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(jié)果不受信號幅度的影響，必需要對接收機(jī)輸出的調(diào)幅廣播中頻信號進(jìn)行增益控制。中頻信號經(jīng)過AGC放大器后進(jìn)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%。