CN102904657A

CN102904657A - 一种调频广播收听监测接收机

Info

Publication number: CN102904657A
Application number: CN2012104309528A
Authority: CN
Inventors: 陈水生; 李文道; 金亦建; 项冠霖; 吕海宏; 章剑; 谭光伟; 姜晓华
Original assignee: LISHUI BROADCASTING TELEVISION MAIN STATION
Current assignee: LISHUI BROADCASTING TELEVISION MAIN STATION
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: CN102904657B

Abstract

本发明公开了一种调频广播收听监测接收机，包括有微处理器，以及与微处理器相应端口电联接的FM调谐接收模块电路，监测FM电磁波强弱的TU调谐电平窗口检测电路，监测FM调频发射机立体声编码正常与否的ST信号去扰分离电路，监测FM立体声中两个声道音频电平高低的双声道音频电平超低速采样预处理电路，CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路，供远程可移动监听的远程单讯道时分监听多声道电路，以及电源变换及控制电路；只要将该接收机设置在FM广播覆盖信号有效范围内，像一台普通收音机一样设置好频率就可工作，机器就会自动的将监测到的工作频率数据通过网络传送回监测中心，不受空间和时间的局限，实现全天候实时监测。

Description

一种调频广播收听监测接收机

技术领域

本发明属于调频广播监测设备技术领域，具体涉及一种用于远程监测调频广播信号的收听监测接收机。

背景技术

近十年来，随着我国社会和经济的发展，FM（调频无线）广播日益受到人民群众的喜爱，无论是FM广播的发射频点还是其信号覆盖面，都有较大幅度的增长，其听众也从家庭的固定式收听发展到手机、小汽车的移动式收听，可以说，FM（调频无线）广播进入一个新的发展时期。

长期以来，由于传统广播电视业已形成的单向传播形式，使广播的技术质量只能建立和依靠在对传输发射系统的保障水平上，间接地通过监测传输发射系统的发送端工作状态，来反映广播无线信号的覆盖质量，大致判断听众收听广播的接收端技术质量，从而决定了广播机构，很难直接、及时、准确地了解和掌握广大听众收听广播节目的听觉感受，这是一个长期以来困扰着广播科技工作者的问题。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术存在的调频广播的技术质量只能建立和依靠在对传输发射系统的保障水平上不足，提供一种接收端到发射端反向监测追溯的调频广播信号收测系统中使用的调频广播收听监测接收机。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种调频广播收听监测接收机，包括有微处理器，以及与微处理器相应端口电联接的FM调谐接收模块电路，监测FM电磁波强弱的TU调谐电平窗口检测电路，监测FM调频发射机立体声编码正常与否的ST信号去扰分离电路，监测FM立体声中两个声道音频电平高低，有声音或没声音的双声道音频电平超低速采样预处理电路，CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路，供远程可移动监听的远程单讯道时分监听多声道电路，以及电源变换及控制电路；所述的FM调谐接收模块电路分别与TU调谐电平窗口检测电路，ST信号去扰分离电路，双声道音频电平超低速采样预处理电路，本地高清晰监听电路电联接；所述的远程单讯道时分监听多声道电路还分别与CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路电联接；所述的电源变换及控制电路也与CDMA通讯模块电联接。

所述的调频广播收听监测接收机通过CDMA通讯模块接入移动通讯网，FM调频发射机也接入移动通讯网，移动通讯网再接入Internet网络与系统服务器连接，调频广播收听监测接收机发出的数据传至系统服务器中，设置在监控室内的监测终端通过接入Internet网络访问系统服务器对调频广播收听监测接收机采集到的信息进行监测，对重要参数异常作出告警提示或者通过操作监测终端的计算机对调频广播收听监测接收机或FM调频发射机的参数进行调控。

作为优选方案：所述的FM调谐接收模块电路与微处理器之间还电联接有电台信标水印识别电路。

作为优选方案：微处理器与远程单讯道时分监听多声道电路之间还电联接有语音提示微处理控制电路。

作为优选方案：所述的ST信号去扰分离电路输入端与FM调谐接收模块电路的输出端相连接，ST信号去扰分离电路的输出端与主控制微处理器的一个I/O端口相连接；所述的TU调谐电平窗口检测电路的信号输入端与FM调谐接收模块电路输出端相连接,TU调谐电平窗口检测电路的输出端与微处理器的一个A/D转换器端口相连接；所述的双声道音频电平超低速采样预处理电路的两个信号输入端分别与FM调谐接收模块电路的立体声两个音频输出端连接，双声道音频电平超低速采样预处理电路的两个信号输出端与微处理器的两个A/D转换器端口连接；所述的远程单讯道时分监听多声道电路分别与本地高清晰监听电路的立体声音频两个输出端和语音提示微处理控制电路的一个音频输出端相连接，并在微处理器和语音提示微处理控制电路的共同控制下，三选一输出音频信号至CDMA通讯模块；所述的本地高清晰监听电路的输入端与前置的电子音量控制器连接，音频信号经音质处理后，送功率放大器并驱动调频广播收听监测接收机的内置音箱。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：该调频广播收听监测接收机颠覆了传统的基于对传输发射端监测的做法，打破了FM广播(覆盖网)发射台站异地远程，点多面广，发射机技术标准不统一，发射台站通讯条件差的限制，使原来复杂专业的技术监测变得简单民用化，只要将该接收机设置在FM广播覆盖信号有效范围内，像一台普通收音机一样设置好频率就可工作，机器就会自动的将监测到的工作频率数据通过网络传送回监测中心，不受空间和时间的局限，实现全天候实时监测。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是调频广播信号收测系统的连接框图。

图3是ST信号去扰分离电路的电路原理图。

图4是TU调谐电平窗口检测电路的电路原理图。

图5是双声道音频电平超低速采样预处理电路的电路原理图。

图6是远程单讯道时分监听多声道电路的电路原理图。

图7是本地高清晰监听电路的电路原理图。

图8是电源变换及控制电路的电路原理图。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例

根据图1至图8所示，本实施例所述的一种调频广播收听监测接收机，包括有微处理器，以及与微处理器相应端口电联接的FM调谐接收模块电路，监测FM电磁波强弱的TU调谐电平窗口检测电路，监测FM调频发射机立体声编码正常与否的ST信号去扰分离电路，监测FM立体声中两个声道音频电平高低，有声音或没声音的双声道音频电平超低速采样预处理电路，CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路，供远程可移动监听的远程单讯道时分监听多声道电路，以及电源变换及控制电路；所述的FM调谐接收模块电路分别与TU调谐电平窗口检测电路，ST信号去扰分离电路，双声道音频电平超低速采样预处理电路，本地高清晰监听电路电联接；所述的远程单讯道时分监听多声道电路还分别与CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路电联接；所述的电源变换及控制电路也与CDMA通讯模块电联接。

所述的FM调谐接收模块电路与微处理器之间还电联接有电台信标水印识别电路。

微处理器与远程单讯道时分监听多声道电路之间还电联接有语音提示微处理控制电路。

所述的ST信号去扰分离电路输入端与FM调谐接收模块电路的输出端相连接，ST信号去扰分离电路的输出端与主控制微处理器的一个I/O端口相连接；所述的TU调谐电平窗口检测电路的信号输入端与FM调谐接收模块电路输出端相连接,TU调谐电平窗口检测电路的输出端与微处理器的一个A/D转换器端口相连接；所述的双声道音频电平超低速采样预处理电路的两个信号输入端分别与FM调谐接收模块电路的立体声两个音频输出端连接，双声道音频电平超低速采样预处理电路的两个信号输出端与微处理器的两个A/D转换器端口连接；所述的远程单讯道时分监听多声道电路分别与本地高清晰监听电路的立体声音频两个输出端和语音提示微处理控制电路的一个音频输出端相连接，并在微处理器和语音提示微处理控制电路的共同控制下，三选一输出音频信号至CDMA通讯模块；所述的本地高清晰监听电路的输入端与前置的电子音量控制器连接，音频信号经音质处理后，送功率放大器并驱动调频广播收听监测接收机的内置音箱。所述的电源变换及控制电路，是将开关电源输出的+5V电压进行二次变换，用2片专用的LM2577开关电源控制模块，分别作升压处理，变换成+12V电压，其中供音频电路的变换器，在变换前加专用共模干扰滤波器，供CDMA通讯模块的变换器，在变换后加专用共模干扰滤波器，使CDMA通讯模块可能产生的高频谐波干扰降到最低。

根据图2所示，本发明是通过设置在各发射台站覆盖区域内的专用调频广播收听监测接收机，将被监测频率的音频电平，立体声信号，载波信号等转换成变化的开关量数据，并由设置在调频广播收听监测接收机内的CDMA通讯模块，通过移动通讯网把实时变化的数据发回到系统服务器上，然后，通过连接在Internet网络上的监测终端访问连接在Internet网络上的这个系统服务器，把设在各地各处的FM广播收听监测接收机所在位置，工作状况等数据全部显示在监测终端的计算机屏幕的卫星地图上，全面直观的反映FM覆盖网中各站点的工作状况，最终达到异地远程，跨地区实时监测的目的。

当监测人员需要对某发射站点的工作状况做实时监听时，还可以使用移动监听终端，通过拨号的方式，拨通设置在该站点覆盖区域内某台调频广播收听监测接收机的CDMA通讯模块，实施远程在线收听FM广播信号，进而再次判断该站点的实际工作状态。

图1所示是本发明的关键设备调频广播收听监测接收机的原理框图。这种FM广播收听监测接收机，首先是一台带接收参数分析的高级收音机，它除了以LPC2132微处理器为核心的4个单片机协同工作外，还通过以下电路和技术，实现对FM信号的有效监测。

FM调谐接收模块电路：FM调谐接收模块是由收音专用的MCU微处理单片机+FM/AM调谐高频头构成的收音模块组件，负责按程序设定的频率对FM信号进行解调并产生音频信号、ST和TU信号。

TU调谐电平窗口监测电路：如图4所示，它是一个TU调谐有效电平窗口检测电路。TU调谐电平是一个反映FM载波强弱的模拟电压，该电压由FM调谐接收模块电路的S-METER输出，经C04积分处理后，一路送由双运放IC02组成的双限窗口比较器处理，当正常调谐时，比较器输出低电平，而在过高的TU调谐干扰电平或过低的载波噪声电平条件下，比较器则输出高电平。然后，再用该电平控制下游线性电压放大器的输出，实施对无效载波（过高或过低）电平的切除过滤；另一路送由Q3，Q4组成的线性电压放大器扩展放大及TTL电压变换后，经R24送微处理器LPC2132的A/D转换器进行量化处理。

ST信号去扰分离电路：通过观察发现，从FM调谐接收模块电路输出的ST立体声逻辑信号电平，极易受到接收地点的接收条件及周围环境的变化而影响，导致ST信号电平时有时无，不够稳定，抖动失落，严重时甚至会让人误以为是FM调频发射机系统工作不正常。为了去除干扰，正确认识正常FM发射与抖动ST之间的关系，如图3所示，它是将FM调谐接收模块电路SD/STIND输出（集电极下拉）的随FM接收环境改变而抖动的逻辑电平，引入了积分电路和滞回电压比较器电路，先由R01和C01进行积分处理，然后由单运放IC01组成的滞回比较器进行分析比较，让这个抖动的ST信号电平，允许在设定的窗口范围内变化，使比较器均保持低电平输出，这种变化和抖动都被视为正常ST，而低于这个滞回窗口下限电平的，比较器就会输出高电平，即被视为异常ST，该电平经Q01缓冲放大及TTL电压变换后，由电阻R124送至微处理器中的LPC2132处理。

双声道音频电平超低速采样预处理电路：如果将双声道的音频电平直接送入微处理器的A/D转换电路处理，会导致采样和量化的电平数据离散性较大，不太容易反映当前音频信号的实际电平，如果要精确量化势必占据更多的CPU资源，增加嵌入软件的运行强度和负荷，降低系统运行的可靠性。对此，如图5所示，引入一片调频中频处理专用芯片，让其工作在30HZ-15KHZ音频频率响应范围，并接成对数响应电路，对音频信号进行预处理，其输出波形为输入音频串的包络电平，幅度与输入信号电平成正比，此电平经缓冲放大后送入微处理器的A/D转换电路处理。此时，微处理器即可根据需要采用超低速的采样方式，得到相对集中和准确的信号电平。

所述的双声道音频电平超低速采样预处理电路是一个双声道音频信号包络电平形成电路。自FM调谐接收模块电路L，R两个声道输出的音频信号，经过Q06，Q07电流放大，C11，C12隔直后，分别送入集成电路IC03和IC05的第16引脚，同时，从这两片集成电路的第5引脚分别输出各自声道的音频包络信号。此包络信号经由C29，C30隔直后，馈入双运放IC04和IC06其中的一个运放进行电压放大，经R53，R54再送入微处理器LPC2132的2个A/D转换器，进行超低速采样处理。而IC04和IC06集成电路的另一个运放，则负责对这2个包络信号的电流放大，并联后驱动机械VU表。Q08，Q09，C27，C28，R43，R44分别组成开机冲击吸收电路，保证接收机开机瞬间VU表不打表。

电台信标水印识别电路：CTCSS (Continuous Tone Controlled Squelch System),即连续语音控制静噪系统,俗称亚音频。这是一种将较低音频频率信号 (67Hz-250.3Hz)附加在音频通道中一起传输的技术。利用该技术，将电台信标通过数字编码形成水印信号，从广播电台的音频系统插入并传输发射，经FM广播收听监测接收机接收解调后，还原出信标水印，从而判断发射机转播信号的真伪。引入该技术的优点是，不需要改造FM广播的任何技术系统，就可达到在音频通道中嵌入水印识别信标，以最终判别电台信号的真伪之目的。

CDMA通讯模块：为了将调频广播收听监测接收机监测分析后的数据，及时准确地发送到指定IP地址的系统服务器上，引入了基于CDMA制式的LS100CT通讯模块。LS100CT模块支持中国电信无线M2M业务技术规范，是一种物联网无线数据终端，它利用公用蜂窝通讯网络进行无线数据的传输交换。LS100CT模块采用高性能的工业级 32 位通信处理器、工业级无线模块,以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，提供了 RS232、RS485（或 RS422）等多种通讯接口标准。利用其中的RS232通讯接口，将FM收听/监测接收机和网络服务器连接在一起，实现了监测数据的透明传输。

本地高清晰监听电路：它是一个带BBE处理的高保真音频放大器。L，R双声道信号，自电子音量控制电路输出就分别从BBE处理芯片IC14的第3和17引脚输入，三极管Q17的集电极接IC14的第18引脚，它受微处理器LPC2132所控制，开启或关闭IC14芯片的BBE处理功能。被BBE处理后的L，R双声道信号经C76，C77藕合，分别送到音频功率放大集成电路IC15的第7，11引脚进行功率放大，被放大了的音频电流从第2，4引脚输出，送继电器J05的两组常开触点，再经由三极管Q21-1驱动的开机延时保护电路控制后，接监听喇叭。三极管Q18的集电极接IC15的第5引脚，它受微处理器LPC2132所控制，开启或关闭IC15功放的静音功能。

远程单讯道时分监听多声道电路：由于远程监听是借用通讯模块的语音通道来实现，只能同时传输单个声道的语音内容，而对于实际的监测需求来说，除了要随时监听FM两个声道的音频外，还要根据需要把FM信号的异常情况，以语音提示的形式推送到该语音通道中，以供监测中心或移动电话终端，让监管人员及时了解掌握监测点FM信号的异常情况。因此，如图6所示，采用了时分监听，语音提示优先的多声道监听方式，妥善的解决了单通道资源监听多声道内容的实际问题。

远程单讯道时分监听多声道电路就是一个多声道切换选通电路。它是将前置电路送来的L，R两个声道音频信号与告警提示语音信号，分别送集成电路IC11第1，4，11等三个模拟开关引脚，在微处理器LPC2132和WT588D语音处理的协同控制下，经集成电路IC13逻辑运算，按照“三选一”和告警提示语音优先的原则，“三选一”信号从集成电路IC11的第9，10引脚输出，以单声道的形式送Q15的基极进行电流放大，然后由音频隔离变压器B01藕合输出，再送到CDMA通讯模块单声道语音输入口，供远程监听。

语音提示微处理控制电路：引入WT588专用语音单片机系统，把FM信号异常情况，以语音提示的形式，通过远程监听讯道，自动将监听讯道腾让给语音提示告警，及时的把接收机发现的异常情况报告给管理员。它特别适合流动性较强的技术维护人员，用移动电话随时访问接收机系统，实现随时随地全天候的管理。

电源变换及控制电路：在FM广播收听监测接收机中，设置CDMA通讯模块，对FM信号接收造成了不可忽视的干扰，尤其是通过电源供电，信号连接等环节造成的共模干扰更是突出。为了解决好这个问题，采用了多电压模块化高效电源变换技术，如图8所示，引进了2个LM2577高效的单片开关电源控制器升压模块，工作频率为52KHz，通过自动调整内部电路的脉宽比，将+5V电源变换成2个独立的+12V电源，并经共模干扰滤波器后，分别供给音频处理电路和CDMA通讯模块电路。同时，在电路的接地设计和PCB板印制工艺上，严格区分各种接地回路的性质，分类处理，把接地回路间的串扰降到最低。

所述的电源变换及控制电路其实是一种二次开关电源变换电路，主要是以此来隔离和阻断通讯模块工作时对音频电路可能造成的共模干扰。由调频广播收听监测接收机的主开关电源输出的+5V电压，一路经C135，C136，C137滤波和D102组成的TVS保护处理后，供给调频广播收听监测接收机主板的数字电路；另一路送开关电源控制器IC28的第5引脚和储能电感B03，脉宽比自动可调的开关信号，从IC28的第4引脚输出，并接到储能电感B03的另一端，输出的脉动电压经二极管D36整流，C113，C114，C117，C118和B02共模滤波器滤波及C112，C111滤波，D101的TVS保护后输出，供给电源管理控制器电路和CDMA通讯模块电路；第三路经C133，C134和B05共模滤波器后，接IC27第5引脚和储能电感B04，输出的脉动电压经二极管D37整流，C123，C124滤波和D100的TVS保护后，供给接收机的音频电路。开关电源控制器IC28，IC27的工作频率均为52KHz，变换后输出电压均为+12V。

调频广播收听监测接收机是一台高品质的调频收音机。通过设置上述电路模块，既能用它对广播电台节目的声音细节进行聆听辨别，有较好的听觉感受外，还能有效判断FM调频发射机对节目的传输技术质量，发挥其监听监测的作用。所以，对该机音频信号放大处理电路的音质要求是十分高的。在本地监听电路中，引入了BBE清晰度增强技术，对 FM解调后的音频信号，特别是高频部分进行补偿恢复，提高其清晰度，改善本地监听回路的总体音质，使监管人员从主观听觉体验上，更加接近电台播出前端的音质水平。这对于专业的监听FM广播信号是非常有意义的。

此外本调频广播收听监测接收机使用了嵌入式软件控制的多FM频点时分复用监测技术：选用支持嵌入式跟踪的32/16位ARM7TDMI-S^TMCPU的PLC2132微处理器芯片，采用多FM频点时分复用监测技术和嵌入式控制软件，对多个监测对象频率，以分时段按顺序轮番监测的方式，实现一机多频监测的功能。

功能电路模块化设计方案：根据信号处理的流程，调频广播收听监测接收机可分3个重要环节，一是信号源形成环节，二是对信号处理分析环节，三是分析数据传输环节。为了简化处理主板电路结构，灵活选配功能模块，方便电路的调试维修，采用了功能电路模块化设计方案，将三个环节的12个功能电路分成4个模块，分别是：FM调谐接收模块电路模块，CTCSS信标水印解调模块，主控制模块，CDMA通讯模块。

FM广播收听监测接收机是FM广播覆盖信号监测网的主要组成部分，是对监测点单个或多个监测频率对象进行收测、分析、报告的终端设备，用它可以组成规模庞大的FM监测网络系统。为了减轻网络运行的数据处理压力，降低网络通讯的数据流量资费，提高网络管理人员和FM广播覆盖网技术维护人员的快速响应能力，有效的保障FM广播覆盖的安全播出，采用了FM信号故障实时监测报送技术，使调频广播收听监测接收机网络连接长期在线的情况下，实行“正常不报，异常必报”的故障报告机制，长期“潜伏”在各自监测点工作。

Claims

1.一种调频广播收听监测接收机，其特征在于：包括有微处理器，以及与微处理器相应端口电联接的FM调谐接收模块电路，监测FM电磁波强弱的TU调谐电平窗口检测电路，监测FM调频发射机立体声编码正常与否的ST信号去扰分离电路，监测FM立体声中两个声道音频电平高低，有声音或没声音的双声道音频电平超低速采样预处理电路，CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路，供远程可移动监听的远程单讯道时分监听多声道电路，以及电源变换及控制电路；所述的FM调谐接收模块电路分别与TU调谐电平窗口检测电路，ST信号去扰分离电路，双声道音频电平超低速采样预处理电路，本地高清晰监听电路电联接；所述的远程单讯道时分监听多声道电路还分别与CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路电联接；所述的电源变换及控制电路也与CDMA通讯模块电联接。

2.根据权利要求1所述的一种调频广播收听监测接收机，其特征在于：所述的FM调谐接收模块电路与微处理器之间还电联接有电台信标水印识别电路。

3.根据权利要求1所述的一种调频广播收听监测接收机，其特征在于：微处理器与远程单讯道时分监听多声道电路之间还电联接有语音提示微处理控制电路。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种调频广播收听监测接收机，其特征在于：所述的ST信号去扰分离电路输入端与FM调谐接收模块电路的输出端相连接，ST信号去扰分离电路的输出端与主控制微处理器的一个I/O端口相连接；所述的TU调谐电平窗口检测电路的信号输入端与FM调谐接收模块电路输出端相连接,TU调谐电平窗口检测电路的输出端与微处理器的一个A/D转换器端口相连接；所述的双声道音频电平超低速采样预处理电路的两个信号输入端分别与FM调谐接收模块电路的立体声两个音频输出端连接，双声道音频电平超低速采样预处理电路的两个信号输出端与微处理器的两个A/D转换器端口连接；所述的远程单讯道时分监听多声道电路分别与本地高清晰监听电路的立体声音频两个输出端和语音提示微处理控制电路的一个音频输出端相连接，并在微处理器和语音提示微处理控制电路的共同控制下，三选一输出音频信号至CDMA通讯模块；所述的本地高清晰监听电路的输入端与前置的电子音量控制器连接，音频信号经音质处理后，送功率放大器并驱动调频广播收听监测接收机的内置音箱。