CN102932075A

CN102932075A - 一种调频广播信号收测系统

Info

Publication number: CN102932075A
Application number: CN2012104308440A
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: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: CN102932075B

Abstract

本发明公开了一种调频广播信号收测系统，包括有安装在FM调频发射机发射的FM信号覆盖有效范围内的多个检测站点的多台FM收测接收机，以及由计算机构成的监测终端，FM收测接收机和FM调频发射机分别接入移动通讯网，移动通讯网及系统服务器分别接入Internet网络，FM收测接收机发出的数据传至系统服务器，监测终端通过接入Internet网络访问系统服务器对FM收测接收机采集到的信息进行监测或对FM收测接收机的参数进行设置调整。这样设在各地的FM收测接收机所在位置，工作状况等数据全部显示在监测终端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。

Description

一种调频广播信号收测系统

技术领域

本发明属于广播信号监测设备技术领域，具体涉及一种调频广播信号的远程监测系统。

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，

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种调频广播信号收测系统，包括有安装在FM调频发射机发射的FM信号覆盖有效范围内的多个检测站点的多台FM收测接收机，以及由计算机构成的监测终端，FM收测接收机和FM调频发射机分别接入移动通讯网，移动通讯网及系统服务器分别接入Internet网络，FM收测接收机发出的数据传至系统服务器中，监测终端通过接入Internet网络访问系统服务器对FM收测接收机采集到的信息进行监测或对FM收测接收机的参数进行设置调整。通过该系统，既可以让在监测点所在地的管理人员监听到高保真高清晰的广播节目声音，又可以将该机接收到的FM立体声特征描述信号：音频电平，立体声信号，载波信号等，进行处理及技术指标的实时采集和数据分析，并将分析结果经CDMA或GSM网络传输到指定IP地址的Internet网络服务器上，其数据同时供广播机构监测中心、节目监管部门以及技术人员在互联网上共享，这样设在各地的FM收测接收机所在位置，工作状况等数据全部显示在监测终端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。

作为优选方案：所述的FM收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，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，电台信标水印识别电路，CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路，远程单讯道时分监听多声道电路，语音提示微处理控制电路和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，电台信标水印识别电路，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，语音提示微处理控制电路，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收测接收机通过CDMA通讯模块接入所述的移动通讯网。

作为优选方案：还包括有与所述的移动通讯网连接的移动监听终端。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：由于利用FM收测接收机，对FM覆盖区域内的信号进行收听监测，用接收端到发射端反向监测追溯的方法，分析说明广播传输发射系统工作状态的优劣，同时监测数据通过移动通讯网再经Internet网络传至系统服务器，监测终端从系统服务器读取FM收测接收机的监测数据，通过监测终端的计算机分析处理，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。这样，很好地保障了调频广播接收端的质量。

附图说明

图1是本发明的系统连接框图。

图2是FM收测接收机各个功能电路模块的连接框图。

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信号收测系统，包括有安装在FM调频发射机发射的FM信号覆盖有效范围内的多个检测站点的多台FM收测接收机，以及由计算机构成的监测终端，FM收测接收机和FM调频发射机分别接入移动通讯网，移动通讯网及系统服务器分别接入Internet网络，FM收测接收机发出的数据传至系统服务器中，监测终端通过接入Internet网络访问系统服务器对FM收测接收机采集到的信息进行监测或对FM收测接收机的参数进行设置调整。

所述的FM收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，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，电台信标水印识别电路，CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路，远程单讯道时分监听多声道电路，语音提示微处理控制电路和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，电台信标水印识别电路，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，语音提示微处理控制电路，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收测接收机通过CDMA通讯模块接入所述的移动通讯网。

还包括有与所述的移动通讯网连接的移动监听终端。

根据图1所示，本发明是通过设置在各发射台站覆盖区域内的专用FM收测接收机，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FM收测接收机内的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，还可以通过拨号的方式，拨通设置在该站点覆盖区域内某台FM收测接收机的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2所示是本发明的关键设备FM收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，为了有效识别和量化FM调谐接收模块电路输出的TU调谐电平，引入双限窗口比较器电路，事先把过高的干扰载波电平，或过低的载波噪声电平等非正常TU调谐电平，进行切除过滤，经线性放大器放大后送微处理器的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，引入了积分电路和滞回电压比较器电路，对抖动的ST信号先进行积分处理，把ST信号的脉宽比变化，转换成电平大小的变化，然后将这个电平大小变化的ST信号，送入滞回比较器进行分析比较，使ST信号电平允许在设定的滞回窗口内变化，这种变化和抖动均被电路视为正常ST，而超出这个滞回窗口过长时间（由单片机的软件设定）的ST信号，一般被视为是发射系统造成的，从而达到去扰分离的目的，锁定和输出稳定的ST信号，提供给微处理器I/O口进行采样。

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。

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FM收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：BBE是美国BBESound lnc公司推出的用于大幅度改善听音质量的音响技术,能智能化地修正和恢复音频系统中信号损失或相位偏差的缺陷,使原来丢失的声音细节得以重现,其定位感、清晰度、明亮感接近现场原声效果。其电路如图7所示。

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。

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。

FM收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FM收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，FM收测接收机可分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收测接收机是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FM收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

1.一种调频广播信号收测系统，其特征在于：包括有安装在FM调频发射机发射的FM信号覆盖有效范围内的多个检测站点的多台FM收测接收机，以及由计算机构成的监测终端，FM收测接收机和FM调频发射机分别接入移动通讯网，移动通讯网及系统服务器分别接入Internet网络，FM收测接收机发出的数据传至系统服务器中，监测终端通过接入Internet网络访问系统服务器对FM收测接收机采集到的信息进行监测或对FM收测接收机的参数进行设置调整。

2.根据权利要求1所述的一种调频广播信号收测系统，其特征在于：所述的FM收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，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，电台信标水印识别电路，CDMA通讯模块，本地高清晰监听电路，远程单讯道时分监听多声道电路，语音提示微处理控制电路和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，电台信标水印识别电路，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，语音提示微处理控制电路，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收测接收机通过CDMA通讯模块接入所述的移动通讯网。

3.根据权利要求1所述的一种调频广播信号收测系统，其特征在于：还包括有与所述的移动通讯网连接的移动监听终端。