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计算机自动化技术在广播发射中的应用研究
摘要:广播电视发射台一般由房屋建筑、动力系统及工艺系统组成。其中,技术系统是一个包括发射机、传输调度和天馈线系统的综合设施系统,系统的维护管理工作量大,对专业技术人员的素质要求高。全台自动化管理系统的建立,可将技术人员从大量重复、烦琐的工作中解脱出来。另外,由于自动化管理系统具有操作一致性的特点,可以避免人为因素造成的停播、错播、劣播事故,提高了发射台的工作效率。
关键词:广播电视发射台;自动化管理;架构;运行环境
引言
网络技术快速发展,同时在广播电视领域中得到广泛应用,并极大地促进了无线广播电视发射台的进步和发展,其中自动化信号监测系统应用是其未来重要的发展方向,同时在系统建设过程中,需要加大投入力度,有效整合相关系统,充分体现其综合性。同时需要从提高实时监测效果入手,对先进技术加强应用,进一步完善各项功能的同时,对广播电视行业的可持续稳定发展起到促进作用。
1.广播电视发射天线技术的概述
(1)广播发射技术。立体声频道发射机有着较为理想的应用优势,在当前广播电台工作实践中较为常用,可以依托直接与间接调频手段,驱动各个频道顺利完成转换,且具备立体声调频与单声道调频的双向选择的操作功能,能够实现对多种现实需求的有效满足。(2)电视发射技术。电视发射机在电视发射系统中占有重要地位,实际的电视发射原理与广播发射原理之间具有一定的相似性。实践中,通过低电平状态下对电视设备的调频及处理,结合变频器的投放,能够实现对射频信号的筛选;依托馈线可以将这些信号传递至特定接收站,此过程中的信号传递形式为主要为电磁波。
2.自动化信号监测系统构建重要性分析
在新的时代背景下,广播电视发射台作为广播电视节目传播过程中的重要组成部分,其工作方式也随之发生新的改变。传统广播电视发射台由基础建筑、供配电系统、节目源系统、传输系统、发射系统以及天调网络系统等共同构成,广播电视发射系统的各组成部分复杂程度高,需要设备多,对从业人员的业务素质要求更加严格。随着我国广播电视技术的飞速发展,广播电视监测技术作为无线电管理工作的重要组成部分,其应用也愈加成熟。通过自动化信号监测系统的应用,能够正确的采集、整理各播出节点的播出数据,并实时录音录像形成数据进行保存,还可以根据不同台站的业务需求定制相关的监测项目,比如监测播出时间、监测播出功率等,通过对各播出节点的数据监测,结合前期设定的合理数据范围进行比对,对隐患进行示警等。因此通过自动化信号监测系统的应用,使得广播电视发射工作更加科学化、规范化,管理工作也更加便捷高效,工作效率逐步提升。
3.发射天线的种类
根据中波发射天线的工作原理和不同的架设标准,天线分为天线塔、单天线高负载塔和并联馈电天线。在实际的波传输过程中,极化波形通常以天线定子线塔的形式出现。偏振波的本质是基于振子下表面与地面垂直的隔离。天线主要由绝缘子串、钢帽、底座绝缘子等组成。这些部件可以一起发送电磁波。电磁波在介质带中的实际传播过程耗时长,实际传播时间短,在传播过程中,垂直极化损耗相对较小。在中波传输天线中,常见的传输模式是天线,但由于经济条件的影响,仅选择一个塔式传输。单塔、单天线和单塔顶部荷载的使用非常有限,主要用于低频中波发射天线,安装在塔底。塔式天线的传输频率与天线的不同。为了防止塔架信号受阻,必须相应增加辐射频率。天线可以有效地将障碍物拉到上部负载,从而有效地阻挡障碍物。为了保证天线系统的传输效率,必须在最高塔架和倾斜定子线之间设置一个内部60度电路。新型天线是典型的中波天线和最常见的发射天线,但有许多缺点。它消耗了大量的人力、物力和财力。然而,随着天线技术的不断进步,一种综合了许多优点的新型中波天线被开发出来。新天线的传输原理是最小化天线的电流。本实用新型的优点是,发射天线不仅可以扩大无线通信的辐射范围,而且可以在天线的最大整体使用范围内发挥作用。本实用新型特别适用于山区和无大型平网施工条件的地区。平行馈电天线由中波输出和周围电缆组成。在操作广播塔时,通常设置平行馈电天线以支撑发射塔,使其不受馈电影响。由于平行馈电天线具有绝缘功能,因此可有效防止雷击。
4.广播电视发射天线技术维护中的常见故障问题分析
4.1反射损耗问题
广播电视发射天线的连接位置、阻抗变化位置更容易发生反射损耗问题。一般来说,受到阻抗值不对等的影响,电缆链路出现反射问题的概率增高,此时信号在实际传输过程中会出现损耗。当信号传输口的阻抗值与标准值之间存在较大差异性的条件下,反射损耗问题随之产生,具体而言,在既定工序情况下想要完成对信号值的顺利传输,就必须要结合信号反射的利用合理补偿信号,由此实现对损耗比的减小,而这一过程中不可避免的会生成负面影响。同时,反射损耗也会信号传输时所生成的能源损耗间接性增高,当广播电视发射天线处于正常运行工况的情况下,无线电波信号为输入端口接收到的主要信号形式,而一旦回波所生成的消耗值维持在较高水平,且相比于基准最大承受极限值更大时,会同时生成负面影响,最终导致广播电视发射天线信号传输整体质量水平明显下降。
4.2天线维护问题
天线是完成广播电视信号发射、传输与接受的重要构件,直接关系着信号的传送质量,驱动对信号信息的有效查证成为现实,保证信号内容可以被精准解读。而在展开广播电视发射天线技术维护的工作实践中,在信号传输工序的影响下,维护层面难以避免的会产生一定的故障问题,促使信号波频传输的精准程度呈现出明显的下降趋势。造成这一问题现象的主要原因是,当广播电视发射天线产生故障问题或运行异常问题后,相关维护人员并没有第一时间落实针对性与实效性更强的修复措施。基于这样的情况,在固有时间段内,信号信息传输故障未得到迅速控制,直接对整体设备系统的运行产生影响。另外由于广播电视发射天线技术本身就具备联动特性,所以一旦天线发生故障会联动引起其他设施设备的运行故障问题。
4.3驻波比问题
通常情况下,如果驻波比为1,则可以判断广播电视发射天线发射过程中不存在电波发射,信号发射状态达到最佳;如果驻波比高于1,则可以判断天线设备与电波发射设备的传输比值之间存在一定差异性,电波反射问题的发生概率增高,而若是此时运行温度持续升高且未及时组织处理,那么最终产生线路烧毁事故的概率增大。发生驻波比问题后,广播电视发射天线系统在运行中生成的阻抗值提高,频波交互稳定性水平随之降低;而若是存在信号发射端与接收端之间的匹配度偏低问题,驻波比会驱动稳定波动值升高,最终增大电压瞬时跳变、设备面被击穿等问题的产生概率。2.4人员方面的问题相关维护人员的专业素养以及操作合规性,直接关系着广播电视发射天线技术维护工作的展开质量。实践中,若存在相关维护人员专业能力水平偏低,或维护工作经验不足等问题,那么就极容易在现实的广播电视发射天线技术维护工作中出现处理不当现象,致使整个维护工作的质量与成效下降,甚至会引发更为严重的故障问题,或是导致广播电视发射天线系统的潜在运行风险隐患增大。
5.数字广播常见发射技术
5.1数字调幅广播技术
随着数字化时代的发展,数字调幅广播技术成为提高广播覆盖范围的关键技术。其具有高速移动接收的优势,是其他数字传播媒体所不具备的一项优势。因此数字调幅广播技术在数字广播中得到了广泛应用。数字调幅广播技术可使用已有的宽带与频率来完成数字广播工作,具有如下特点:(1)在覆盖范围相同的条件下,数字调幅广播技术与其他数字传播媒体相比,具有更好的发射效率和更低的辐射功率,既可以降低能源的消耗,而且可以避免电磁污染;(2)具有较强的抗干扰能力,进而提高数字广播效率;(3)在带宽相同时,通过对数字信号处理、音频数据压缩技术的合理应用,可以有效提高传送音质的质量。同时,数字调幅波段信号传输具有较高的可靠性;(4)支持模拟及数字信号的兼容传输,即所谓的同时播放;(5)可以最大化利用现有频谱资源;(6)数字调幅广播频率小于30MHz,使得其具有非常强的穿透能力和绕射能力,而且具有比较广阔的覆盖范围,能够支持移动接收和便携接收。
5.2数字音频广播技术
欧洲各国合作开发了数字音频广播技术(DigitalAudioBroadcasting,DAB),于1995年正式投入使用。该技术是继AM、FM之后的第三代广播技术,而DAB+是该标准的升级版本。经过一系列的变革与创新后,数字音频广播技术过渡成数字多媒体广播技术,并被广泛应用于全世界范围内。与传统广播技术进行对比可以发现,数字音频广播技术不管是在频率、技术的先进性方面,还是业务结构方面,均具备比较突出的特点,而且在信道编码、信源编码和调试方式上,数字化标准也得到了广泛应用。数字音频广播技术的具体优势如下:(1)数字音频广播技术具有比较好的接收效果,不会受到用户所选接收方式的影响,无论是移动接收、固定接收,还是便携接收,均具有较高的接收质量,而且在实际运行过程中不易受外界因素影响;(2)数字音频广播技术可以满足各频段应用要求,在缺少大功率发射机的情况下,可以应用同步网,这样既可以有效降低发射功率,而且可以避免电磁污染现象的发生;(3)数字音频广播技术具有无干扰、无杂音的特点,不管是用于便携收音机还是车载收音机,均可以实现无干扰和杂音影响,从而提高广播效果;(4)在应用数字音频广播技术过程中,可以简单地输入“节目号数”就可以在接收机上获取相应的节目信息,无需烦琐地寻找频率,大大提高了用户的体验感;(5)数字音频广播技术能够对接收机开展动态性操作,以确保接收机在各种地理位置和环境中均能够对信号进行动态调整,以期获取最佳信号状态,不仅操作简单便利,而且具有较高的灵活性。与数字音频广播技术相比,DAB+技术实现了实质性的突破,并衍生出一系列的新功能,进一步提高了频道利用效率。例如,在传统频道内,DAB+技术支持MP3格式文件的传输,是其独有的功能,这就使得该技术在数字广播中得到广泛应用。
5.3HD-Radio
HD-Radio(FM)是在常规FM信号基础上衍生的一组新的数字边带,其是正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)系统。实际上,HD-Radio有扩展混合模式、混合模式以及全数字模式三种频谱分配模式。在混合模式中,HD-Radio模拟信号的上、下边带均按照要求分别增加了约70kHz的数字边带,以此提高数字信号传输效率;在扩展混合模式中,数字边带可以有效扩展至FM模拟信号,并且在其上、下边带均多出28kHz的数字边带;全数字模式下基本上被数字信号所取代,而且所采用的频谱分配方式未配备模拟信号,两边信道的传输功率比中间信道高很多。另外,HD-Radio还包括无线数据+音频业务,曲名、字母及频道信息业务,体育、气象、交通等增值数据业务。因此,HD-Radio技术在数字广播中得到了广泛应用。HD-Radio技术还可以实现与FM波段的同时联播,不仅可以实现以更低成本投入来实现对数据的有效传播,而且无需加入新的频谱,就可以播放多种节目。因此,在数字广播发展过程中,HD-Radio具有多方面的优势,具体总结为下述3个方面:(1)投资成本更少,能够实现对附加业务的有效拓展;(2)在一定程度上有效降低工作频率,进而提高室内接收效果;(3)无需对新频率进行额外分配。
5.4光纤通信技术
光纤通信技术,是广播发射电视传输技术代表技术之一,其主要的通信方式是利用光波进行信息数据的传输,以光纤为媒介,实现高质量的传输目标。目前光纤传输已经实现千兆级别的传输效果,在国内大型城市中实现有效覆盖和应用。一方面,光纤通信技术能够保障信息数据传播的稳定和准确,能够满足当前电视台数字电视节目的传播需求,能够实现各种资讯的有效还原,实现高清效果的传输,另一方面,光纤通信技术已经实现与网络系统的有效关联,能够实现海量信息的汇集和应用,特别是对应的传输效果,在未来信息化电视网络发展框架中,能够发挥出巨大的优势和价值。不仅如此,在大量试验测试工作中,光纤通信传输技术,还能够实现稳定的抗干扰成效,基于其有线的架设模式,传统的电磁干扰、无线电干扰对其影响微乎其微,能够进一步提高广播发射电视传输技术的保密性和抗干扰性,能够满足多种远距离的传播需求。
5.5微波传输技术
微波传输技术,是在广播发射电视传输过程中,能够实现无线的传播形式,有效穿过对应的固体介质,能够实现对覆盖区域的有效传播。以汽车广播为例,属于微波传输的代表形式,有效满足汽车运行过程中的信号传播需求,能够实现稳定的传输效果和传输要求,同时还能够对多个汽车个体进行传输,实现点对面的传输模式。例如,以辽宁省沈阳市为例,汽车保有量超过三百万台,如果道路行驶车辆为一百万台,所有汽车能够同时收到同等广播信号的传输,具有极强的传播特点和传播特性,特别是在城市复杂电磁环境中,能够有效规避对应的影响和干扰,能够实现传播信号的稳定传输。不仅如此,与光纤通信技术进行对比,其传播的灵活性以及便捷性,也是光纤通信技术无法实现和满足的功能,特别是在偏远山区、水面等特殊位置,光纤通信技术无法与微波技术相比,更加无法抵抗包括水灾、火灾、地震等复杂环境,而微波技术能够借助良好的应用成效,实现对应的设定目标,提供稳定广播发射电视传输效果,在特殊灾害出现后,能够及时实现信号的传播和沟通,为后续的救灾防护工作起到重要的帮助和支撑作用。
6.运行综合管理子系统的实现
运行综合管理子系统主要包括数据库服务器、应用服务器、客户端和标准时间授时设备等,其中应用服务器和客户端之间可采用C/S,B/S等软件架构。采用标准时间授时设备对发射台自动化系统进行统一校时。运行综合管理子系统对发射台自动化系统各部分的运行和业务处理过程进行统一管理和监控,从而实现系统各部分之间信息资源的共享与管理、系统各部分的互操作和快速响应与联动控制。管理主机根据不同的管理功能分为:发射机管理主机、节目传输调度主机、节目监测主机、天线交换主机、电力监测主机、安防监控主机、环境监测主机等。实现以下功能:(1)管理本模块的控制层设备或设备层设备。(2)存储本模块的管理数据、监控数据、监测数据、运行图和应急预案。(3)报表功能。(4)根据系统运行图或应急预案完成控制功能,接受运行综合管理系统的统一管理。(5)根据需要将自动化管理数据回传至上一级管理系统。
结束语
综上所述,在我国的广播发射领域,中波广播的发射技术在目前仍然发挥着重要的作用,在日常的检修工作中,我们要更加认真地进行全方位全线路的检修,不仅仅可以确保广播信号的质量,同时也保证了信号在传输过程之中的安全性以及效率问题。希望本篇文章可以对我国的中波广播发射天线行业的未来发展做出一定的贡献。
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