CN105429723A - 一种小型多频道共发的调频广播平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型多频道共发的调频广播平台，由广播管理中心平台及若干个广播单元构成，通过移动通信网络组成一个可远程监控、节目下载的，在特定区域内使用的分布式自组网调频广播系统。其中每个广播单元都是一个能独立工作且无人职守的调频广播系统，每个广播单元既可以独立发射多频点调频信号，也可以和其他广播单元共同分布组网、延长覆盖范围。与现有技术相比，整个广播系统具有微小型化，耗电省，利于无人职守，维护工作简便；调制功放发射模块的频点和数量可以根据当地附近的电台频率和数量灵活组合配置等优点。

Description

一种小型多频道共发的调频广播平台

技术领域

本发明属于广播及通信领域，涉及一种小型多频道共发的调频广播平台。

背景技术

调频广播自发明以来，以其音色优美，噪声小，抗干扰能力强而得到大众喜爱而大量推广，并且与高速公路建设同步发展。现在汽车音响配置上，调频广播接收机已经是标准配置了，高速公路沿线也基本上覆盖着当地的调频广播电台节目。

但调频广播与中波广播相比也有不足之处，主要表现在电波穿透能力弱，覆盖范围小，遇到高山和隧道阻挡，信号就会中断。所以我们在高速公路行车时，如果遇到高山阻挡或者穿越隧道，广播信号会突然中断。一般情况下，司乘人员都不会去改变调谐器的频率而重新寻找电台的。

行车途中，我们会经常遇到高速公路突然堵车的问题。在空旷的地方，通过附近的调频交通电台可以收听到前方路况的紧急路况播报，车辆或许还有下高速绕行的可能。而如果车辆是在大山、隧道中穿行，因广播突然中断，前方即时路况不明，紧急情况下无法及时绕行回避，既给公路交通添堵，又对司乘人员的行车安全造成影响。

现在虽有差转技术可以解决广播信号在隧道和山坳公路中的延伸覆盖问题，但由于隧道和山坳公路多在山区，建设调频广播的延伸覆盖工程，有经济效益考核和工程施工的技术难度等问题。因此，遇到山坳或穿越隧道，广播信号突然中断的这种现象在国内比比皆是，而与此同时，电信运营商的移动通信信号却做到了公路隧道和山坳公路的覆盖。

因此，我们能不能设计一款放置在电台覆盖的真空区域(例如有高山阻挡的山坳公路区域和高速公路隧道内)的调频广播发射平台，借助于移动通信的数据传输技术，利用隧道和山坳这种天然的电波屏障，用与周边电台同频率的频点插播紧急路况信息、商业广告、轻松音乐等。

制作这样一种适合在山坳公路及隧道内小型多频道共发的调频广播平台是本发明的目的。

由于本装置涉及调频广播和通信技术，经过市场调查和检索近百项相关调频广播专利，现将调频广播技术及相关发展情况综述如下：

目前自组网编播的调频广播系统具体分类有电台调频广播、校园调频广播、小区调频广播等几大类。这些广播系统都存在着以下几个共同的特点：（1）、单一频点发射：基本上是基于单信道，单频点来设计和生产的；（2）、发射功率大：功率从数瓦级到千瓦级，发射覆盖范围最大达近百公里，小区域的也达到几公里；（3）、支持的信号源接口众多，外围配套的编播装备相对较多。（4）广播系统设备体积较大，设备耗电大。

上述产品的特性，不适合直接放置在隧道或者山坳区域使用。为此适合在山坳公路及隧道区域内使用的差转类的调频广播器材运用而生。

在专利检索中，检索到公告号分别为：CN101895357B/CN201781496U的专利，该专利中提到在隧道中用多路解调器接收再多频转发模式来解决在隧道环境下的调频广播及报警的应用。但该专利固定预置了15个调制解调器用于节目的多收多发。根据该专利的公开文件，该产品主要在城市隧道内为转发城市的调频广播用。而如果应用到山区隧道或者山坳区域，由于调频节目相对较少，这类装置的频道就显得富裕量太大了，因配置固定，浪费设备资源，且系统结构与本设计思想也不相同。

此外，还有专利公告号CN201976118U提到利用有线电视光纤传输技术解决隧道内调频广播信号的覆盖问题；专利公告号CN202143057U提到的利用卫星技术传送多频道调频广播的问题，但仔细阅读这些专利公告文件后，发现其系统结构与本发明也有较大差异。

在调频广播应用电子技术方面，已经从小规模集成电路应用发展到今天的大规模微电脑芯片应用，基于数字PLL和DSP架构的调制发射模式等新技术已经相当成熟和普遍。其次，通过移动通信网络实现远程终端间的数据上传下载及控制技术，已经有成熟的应用。再者，现在数码音源MP3播放器技术应用也十分成熟，在本发明的设计中，我们可以加以应用，在此不再赘叙。

发明内容

本发明所采用的技术方案是：

制作一种小型多频道共发的调频广播平台，由广播管理中心平台及若干个广播单元构成，通过移动通信网络，组成一个可远程监控和节目数据下载的，在特定区域内使用的分布式自组网调频广播系统。

本发明中，所述的管理中心平台由管理电脑主机及软件、通信终端签到鉴别模块、紧急预警接口模块、移动通信收发模块组成，管理电脑主机具有音频录入、编辑、存储、信号发送、网内广播单元监控、签到鉴别、预警信号启动等系统管理功能。

本发明中，所述的每个广播单元都是一个能独立工作且无人职守的调频广播系统，每个广播单元既可以独立发射多频点调频信号，也可以和其他广播单元共同分布组网、通过远程时钟同步，实现无缝串接发射，延长所需的覆盖范围。

本发明中，所述的每个广播单元均由电源变换模块、移动通信模块、鉴波器、音源控制器、正常广播播放器、紧急广播播放器、音频合路器、前置放大器、多路分配器、FM调制器组、高频功放器组、频率调谐管理、射频合路单元模块、天馈线系统及系统总成箱组成，上述各部分电路依次电气相接，集中安装在系统总成箱中，构成一套基本的多频道共发广播系统；其中FM调制器和高频功放组成的调制功放模块，该模块的数量可以依据现场需要灵活配置。

本发明与现有技术相比，具有以下几个优点：

1、整个系统微小型化，耗电省，适应电源广，利于无人职守，维护工作简便；

2、调制功放发射模块的频点和数量可以根据当地附近的电台频率和数量灵活组合配置；

3、不存在常见的收发隔离和同频干扰等技术问题。

附图说明

针对本发明的阐述和解释是通过以下附图进行的。

图1：小型多频道共发的调频广播平台系统组成示意图。

图2：广播单元内部组成示意图。

由附图1可知，一种小型多频道共发的调频广播平台，由广播管理中心平台及若干个广播单元A、广播单元B、.....广播单元N构成，通过移动通信网络，组成一个可远程监控和节目数据下载的在特定区域内使用的分布式自组网独立调频广播网。

由附图2可知，每个广播单元均由电源变换模块、移动通信模块、鉴波器、音源控制器、正常广播播放器、紧急广播播放器、音频合路器、前置放大器、多路分配器、FM调制器组、高频功放器组、频率调谐管理、射频合路单元模块、天馈线系统及系统总成箱组成。

具体实施方式

下面结合附图来详细说明本发明的工作原理和实施方案。

广播管理中心平台端

由附图1可知，管理中心平台由管理电脑主机及软件、通信终端签到鉴别模块、紧急预警接口模块、移动通信收发模块组成。

管理电脑主机及软件：具有音频录入、编辑、存储、信号发送、网内广播单元监控、签到鉴别、预警信号启动等系统管理功能。

紧急预警接口模块：具有将预警启动信号发送到管理端移动通信模块的相应接口上，启动移动通信终端发出对远处某个广播单元移动通信终端的振铃作用。

通信终端签到鉴别模块：具有将需要点名监测的某个远端广播单元移动通信模块的呼叫应答信号转换成管理中心电脑主机所需的识别信号作用。

广播单元端

每个广播单元各电路模块都集中安装在各自相应的系统总成箱中，各电路依次电气相接，构成一套基本的多频道共发广播系统。

低压电源模块：完成交直流变换，整流、稳压、滤波等功能，输出稳定的直流电源供本广播单元使用。并可通过外接电源变换器取用高速公路隧道内的市电、风能发电机组或外接太阳能电池组。

移动通信终端模块：通信终端通过移动通信网远程接入到广播管理平台，用于收发经由移动通信网络下载的音频数据信号，支持2G/3G/4G网络。广播管理中心平台可以实现对全网发送或者定点发送紧急预警广播内容，实现定点路段的紧急预警；并可以根据需要回传本终端的签到信息，用于设备的远程监控。

鉴波器：将来自移动通信终端的呼叫振铃铃流转换成有一定幅度的电压值。

音源控制器：默认状态为给正常广播播放器供电，当收到鉴波器发来的触发电压后，切换控制器输出电源给紧急广播播放器供电。

正常广播播放器：有2路输入接口，A接口用于接收来自移动通信网络远程下载的节目内容。B接口为USB口，供本地下载播放节目，使用可存储、可循环播放的数字MP3播放器做信号源，输出1路立体声节目的编码信号。

紧急广播播放器：用预录有紧急预警广播内容的语音芯片或者MP3播放器，触发启动后可以循环反复播放，输出一路音频信号。

音频合路器：一个阻抗匹配网络，将两路音频匹配成一路信号输出到前置放大器。

音频前置放大暨多路分配器：完成接口阻抗匹配和信号电平分配功能，负责将来自数字信号源的一路节目信号放大到一定的电平值，并通过多路音频分配器均衡分配到各个输出端口，保证有较高的信噪比。

FM调制功放模块组：输入为音频，输出为FM已调制高频信号电波。采用基于单片机总线控制的数字锁相环（PLL）和DSP架构的频率合成器调制发射模式。每个模块内置1个（例如捷顶的AS6001）微电脑调制芯片及1个高频功率放大器，调制器和高频功放串接而成，调制芯片在整个调频频段内频率可调，封装在一个金属屏蔽盒中。每只调制功放模块发射功率通常控制在500mW～1W之间，根据调频广播接收电平计算，上述功率可以满足半径500米～1000米范围内接收机正常接收的需要，模块内的输出功率可以通过设置微调。

频率调谐管理终端：由一块MCU微电脑控制电路，通过串行指令，实现在现场对各调制功放模块中频率和功率的设置。

射频合路单元模块：将经高频功率放大后的各路调频广播信号经过合路器合成一路多频点组合广播信号输送到天馈线系统去。

天馈线系统：包含一个87MHZ～108MHZ的带通滤波器，用于抑制高频功放后产生的高次谐波及带外干扰，并将合路后的多频点调频广播信号经过天线发射到空间中。

系统总成箱：作为本系统各单元组件模块的物理承载体，内装各功能部分组件模块，完成系统内各部件的电气连接及安装总成。每套广播单元除USB接口、天线、外接电源外，整套音频和高频系统部件都集成安装在这个带防雷接地的金属屏蔽总成箱中。该箱体可以设计成从小到大的系列产品，满足安装不同数量FM调制功放模块组下的配置需求。

实施案例一：安装在1000米左右长度的隧道中的使用场景：

使用一套独立工作的广播单元，节目内容可以通过广播管理中心主机远程下载或通过本地USB接口输入。我们把这套设备安装放置在隧道的中部区域，微调控制发射功率以保证节目信号不泄漏到外部空间，以免造成对现网广播的干扰。因为一般隧道内都限速80KM/小时，根据计算，1000米距离的通过时间为45秒，可以满足紧急路况广播、广告投放的收听时间要求。

实施案例二：安装在3000米长度的山坳公路（隧道）中的组网使用场景：

我们使用3套广播单元A、广播单元B、广播单元C共同组成一个广播信号覆盖区域，由于每台独立的广播发射平台发射功率小，对于3000米左右的山坳隧道公路，我们可以采用间隔1000米左右放置1台独立广播单元的办法解决，组成一个串链式的电波覆盖网，实现在该区域内的接力覆盖。

3台广播单元输出的广播信号通过广播管理中心主机远程设置，实现同步播放，就可以形成广播区域内节目无缝覆盖。

实施案例三：预警广播定点发送：

参见附图1、附图2，当管理中心平台主机对某处广播单元发出预警信号后，通过紧急预警接口模块将信号发送到移动通信模块的相应接口上，促使移动通信终端发出对远处某个广播单元移动通信终端的振铃，远端某广播单元中的移动通信终端接收到管理中心主机的呼叫后，振铃电路输出铃流到鉴波器，经鉴波器转换成有额定幅度的电压值，使用该电压去触发音源控制器，音源控制器输出电源切换到紧急广播播放器上，紧急广播播放器启动，输出固化在芯片中的预警内容信号到音频合路器，并通过前置放大器、多路分配器、FM调制器、高频功放器、射频合路器、天馈线系统将预警广播信号发射到对应的空间区域。

以上实施案例的说明，应当可以对本发明所采取的技术手段及功能达到更加深入和具体的了解，并非用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种小型多频道共发的调频广播平台，其特征是：由广播管理中心平台及若干个广播单元A、广播单元B、.....广播单元N构成，通过移动通信网络，组成一个可远程监控和节目数据下载的，在特定区域内使用的分布式自组网调频广播系统。

2.根据权利要求1所述的小型多频道共发的调频广播平台，其特征是：管理中心平台由管理电脑主机及软件、通信终端签到鉴别模块、紧急预警接口模块、移动通信收发模块组成，管理电脑主机具有音频录入、编辑、存储、信号发送、网内广播单元监控、签到鉴别、预警信号启动等系统管理功能。

3.根据权利要求1所述的小型多频道共发的调频广播平台，其特征是：每个广播单元都是一个能独立工作且无人职守的调频广播子系统，每个广播单元既可以独立发射多频点调频信号，也可以和其他广播单元共同分布组网，实现无缝串接覆盖。

4.根据权利要求1所述的小型多频道共发的调频广播平台，其特征是：每个广播单元均由电源变换模块、移动通信模块、鉴波器、控制器、正常广播播放器、紧急广播播放器、音频合路器、前置放大器、多路分配器、FM调制器组、高频功放器组、频率调谐管理、射频合路单元模块、天馈线系统及系统总成箱组成，上述各部分电路依次电气相接，集中安装在系统总成箱中，构成一套基本的多频道共发广播系统，其中FM调制器和高频功放组成的调制功放模块，该模块的数量可以依据现场需要灵活配置。