CN114826297B - 一种短波发射机智能配频系统及方法 - Google Patents

一种短波发射机智能配频系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种短波发射机智能配频系统及方法，所述系统包括发射机智能监控设备、智能配频模块和多个发射机，每一个所述发射机均带有发射天线；所述发射机智能监控设备，用于控制每一个发射机进行扫频发射，并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数；并在进行发射任务前获取各个发射机的工作状态；所述智能配频模块，用于获取发射任务列表，结合天线频点表和各个发射机的工作状态，进行智能配频，得到发射机的运行图。本发明通过扫频分析获得各个发射机的天线对于各个频点的发射性能；根据每台发射机的天线性能，发射机、天线之间的制约因素，自动适应频率分配；智能选择最合适的发射机工作，按照下发的任务表，智能生成最佳运行图。

Description

一种短波发射机智能配频系统及方法
技术领域
本发明涉及智能配频，特别是涉及一种短波发射机智能配频系统及方法。
背景技术
出于种种原因，短波发射台需要发射大量的不同频率的广播任务，广播任务通过发射机和天线发射出去，完成发射任务。
发射机和天线具有映射关系（大多数为一一对应，少数情况下一个天线对应多个发射机），广播发射台要完成一个发射任务的过程是：根据上级下发的发射任务列表（包含每一天发射什么频率，发射功率多大，发射时间段，语言等），人工安排各个发射任务在哪一台发射机上运行，在开始和结束发射时，在发射机上手动操作输入发射任务参数、手动开关机、手动开关发射。
由于各种因素限制，如发射机本身的性能因素、天线本身的性能因素、天线之间的相互干扰。每个发射机对应的天线对于各个频率的发射效果均不一致，有些频率发射效果并不理想。以往通过人工安排的发射任务列表，费时费力，不够科学且易出错。
但是目前没有技术手段可以提前知晓各个发射机对应的天线对于各个频率的发射效果，针对发射机对于各个频率的发射效果来进行自动选择最适合的发射机发射机，完成全部发射任务的合理安排。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种短波发射机智能配频系统及方法，通过扫频分析获得各个发射机的天线对于各个频点的发射性能；根据每台发射机的天线性能，发射机、天线之间的制约因素，自动适应频率分配；智能选择最合适的发射机工作，按照下发的任务表，智能生成最佳运行图。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种短波发射机智能配频系统，包括发射机智能监控设备、智能配频模块和多个发射机，每一个所述发射机均带有发射天线；
所述发射机智能监控设备，用于控制每一个发射机进行扫频发射，并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数；并在进行发射任务前获取各个发射机的工作状态；
所述智能配频模块，用于获取发射任务列表，结合天线频点表和各个发射机的工作状态，进行智能配频，得到发射机的运行图。
进一步地，所述扫频发射时，所述发射机智能监控设备控制每一个发射机按照0.1Mhz的步进从设定的最小频率到最大频率发射一遍。
进一步地，所述扫频发射过程中最小频率和最大频率为预设参数；所述每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数包括正向功率、反向功率和驻波比；
所述发射机的工作状态包括关机、单频工作、双频工作、三频工作和故障；其中，单频工作是指发射机正在单个频率下工作；双频工作是指发射机正在两个频率下工作；三频工作是指发射机正在三个频率下工作；每个发射机最多在三个频率下工作。
进一步地，所述发射任务列表中，包含每一个任务的发射频率、起始时间、结束时间、任务语言、开机功率和发射信号幅度。
进一步地，天线与发射机具有绑定关系，形成天线频点表后，将发射机与天线的映射情况，保存在天线频点表中，并将每个发射机的最大功率保存在频点表中。
进一步地，所述发射机与天线的映射情况包括：发射机与天线一一对应，或是一个天线对应多个发射机。
一种短波发射机智能配频方法，包括以下步骤：
S1.发射机智能监控设备控制每一个发射机进行扫频发射，并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数；
S2.进行发射任务前, 发射机智能监控设备获取各个发射机的工作状态；
S3.获取发射任务列表，将发射任务列表中的各个任务进行排序，排序时按照任务的时间跨度由小到大进行排列，所述时间跨度是指该任务的结束时间减去开始时间；
S4.按照任务列表的排序，依次对任务列表中的每一个任务进行智能配频，根据智能配频结果生成发射机的运行图。
所述步骤S1包括以下子步骤：
S101.对于任一发射机，发射机智能控制设备控制该发射机按照0.1Mhz的步进从设定的最小频率到最大频率发射一遍，并记录该发射机在各个扫频频点的工作参数，所述工作参数包括正向功率、反向功率和驻波比；
S102.对于每一个发射机，重复执行步骤S101，得到所有发射机在各个扫频频点的工作参数；并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数。
所述步骤S4中，对任意一个任务进行智能配频的过程如下：
S401.获取当前任务的发射频率，从天线频点表中选择该发射频率下驻波比在1.0~2.0的所有发射机列表，并按照驻波比由小到大的顺序，对发射机列表中的发射机编号为1~B，其中B表示选择的发射机数目；
S402.判断B是否大于0：
若是，进入步骤S403；
若否，没有可以用于执行当前任务的发射机；
S403.初始化参数i=1；
S404.取编号为i的发射机进行如下判断：
A1、判断是否存在时间重叠，其中，时间重叠是指当前任务与发射机自身的正在执行的任务在同一时间重叠区间内；所述时间重叠区间的划分系统预先设定；
若是，进入步骤A2；
若否，进入步骤A4；
A2、判断时间重叠区间内发射机的任务数量是否小于设定的最大播出量；
若是，进入步骤A3；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
A3、判断当前任务的发射频率与发射机正在执行的任务是否在同一个波段：
若是，进入步骤A4；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404
所述波段的划分由系统预先配置：
系统设置3200，5300，7000，9500，15000，21850，26100，单位Khz，波段划分为：
3200 ≤freq<5300 FREQ1
5300 ≤freq<7000 FREQ2
7000 ≤freq<9500 FREQ3
9500 ≤freq<15000 FREQ4
15000 ≤freq<21850 FREQ5
21850 ≤freq<26100 FREQ6
A4、判断编号为i的发射机最大功率是否大于预设阈值；
若是，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
若否，进入步骤A5；
A5、判断是否存在严重的邻频干扰，判断方式如下：设定邻频邻频干扰距离阈值X、干扰频差阈值F和驻波比骤变阈值K1；
（1）从编号为i的发射机以外的其他所有发射机中，筛选出正在工作的发射机，加入备选发射机集合；
（2）对于备选发射机集合中任一个备选发射机，测量其天线与编号为i发射机的天线之间的距离，当距离小于邻频干扰距离阈值X，则对当前的备选发射机进行邻频干扰判断：
若当前的备选发射机与编号为i的发射机之间的频率差值小于干扰频差阈值F，则当前备选发射机与编号为i的发射机之间存在邻频干扰，否则认为不存在邻频干扰；
在当前备选发射机与编号为i的发射机之间存在邻频干扰时，编号为i的发射机受到邻频干扰时的驻波比变化量，若驻波比变化量大于设定的驻波比骤变阈值K1，则认为当前备选发射机与编号为i的发射机存在严重的邻频干扰；
（3）对于备选发射机集合中每一个备选发射机，重复执行步骤（2），然后统计出与编号为i的发射机存在严重邻频干扰的备选发射机数目：
若统计数目为0，则编号为i的发射机没有受到严重邻频干扰，进入A6；
若统计数目大于0，则对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
A6、判断任务频率下，编号i的发射机，驻波比是否满足要求1.0<swr<SWR，其中编号i的发射机驻波比为swr，预设的驻波比阈值为SWR；
若是，将当前任务分配给编号为i的发射机，并将分配结果保存到运行图中；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404。
本发明的有益效果是：1、对于更换和安排发射任务，操作人员只需将上级下发的发射任务列表，简单转换为固定格式的excel表格内，系统即可进行自动筛选，生成每部发射机的运行文件并一键导入。
2、根据每台发射机的天线性能，自动适应频率分配，系统可智能分配发射任务给各个发射机，确保播出频率（天线）之间干扰小、播出效果好。
3、按照智能配频分配后的任务表，智能生成最佳运行图，可由上位机读取运行图，按时自动下发控制命令，也可直接下发给‘发射机智能监测控制设备’自动运行。
附图说明
图1为本发明的系统原理框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种短波发射机智能配频系统，包括发射机智能监控设备、智能配频模块和多个发射机，每一个所述发射机均带有发射天线；
所述发射机智能监控设备，用于控制每一个发射机进行扫频发射，并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数；并在进行发射任务前获取各个发射机的工作状态；
所述智能配频模块，用于获取发射任务列表，结合天线频点表和各个发射机的工作状态，进行智能配频，得到发射机的运行图。
所述扫频分析时，按照0.1Mhz的步进从设定的最小频率到最大频率发射一遍。所述扫频分析过程中最大扫频发射功率预先设定得到。所述运行图中包含每一个发射机执行的发射任务和发射时间。天线与发射机具有映射关系，所以将发射机与天线的映射情况，保存在频点表中。
所述发射机与天线的映射情况包括：发射机与天线一一对应，或是一个天线对应多个发射机。
邻频干扰是指相邻或相近的频道的信号之间的相互干扰，为降低邻频干扰，需要将相近频率的任务分配在相对距离较远的天线上发射，所以将邻频干扰最小距离、最小频差，根据X-Y-Z三维坐标系建立天线之间的位置关系，可获得天线之间的相对距离，保存在频点表里。
在分配任务前必须知道发射机工作状态，一台发射机最多同时开三个频率，为了科学的分配任务，所以需要将发射机当前时间的任务数量、工作状态也保存在频点表里。
由于发射机本身因素，发射机厂家将3.2Mhz~26.1Mhz的频率通过滤波器分解成多个频段，一个频段对应一个功放、电源，为降低硬件损坏率和降低能源消耗，不建议在一台发射机上发射不同频段的频率，所以将发射机的频段分配保存在频点表里。
统一将所有用到的参数保存在一张频点表里后，频点表里的数据根据系统心跳实时更新，智能配频算法通过查询频点表即可获得参与计算的全部参数，保证数据的时效性和准确性，具体地：
一种短波发射机智能配频方法，包括以下步骤：
S1.发射机智能监控设备控制每一个发射机进行扫频发射，并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数；
S2.进行发射任务前, 发射机智能监控设备获取各个发射机的工作状态；
S3.获取发射任务列表，将发射任务列表中的各个任务进行排序，排序时按照任务的时间跨度由小到大进行排列，所述时间跨度是指该任务的结束时间减去开始时间；
S4.按照任务列表的排序，依次对任务列表中的每一个任务进行智能配频，根据智能配频结果生成发射机的运行图。
所述步骤S1包括以下子步骤：
S101.对于任一发射机，发射机智能控制设备控制该发射机按照0.1Mhz的步进从设定的最小频率到最大频率发射一遍，并记录该发射机在各个扫频频点的工作参数，所述工作参数包括正向功率、反向功率和驻波比；
S102.对于每一个发射机，重复执行步骤S101，得到所有发射机在各个扫频频点的工作参数；并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数。
所述步骤S4中，对任意一个任务进行智能配频的过程如下：
S401.获取当前任务的发射频率，从天线频点表中选择该发射频率下驻波比在1.0~2.0的所有发射机列表，并按照驻波比由小到大的顺序，对发射机列表中的发射机编号为1~B，其中B表示选择的发射机数目；
S402.判断B是否大于0：
若是，进入步骤S403；
若否，没有可以用于执行当前任务的发射机；
S403.初始化参数i=1；
S404.取编号为i的发射机进行如下判断：
A1、判断是否存在时间重叠，其中，时间重叠是指当前任务与发射机自身的正在执行的任务在同一时间重叠区间内；所述时间重叠区间的划分系统预先设定；
若是，进入步骤A2；
若否，进入步骤A4；
A2、判断时间重叠区间内发射机的任务数量是否小于设定的最大播出量；
若是，进入步骤A3；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
A3、判断当前任务的发射频率与发射机正在执行的任务是否在同一个波段：
若是，进入步骤A4；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404
所述波段的划分由系统预先配置：
系统设置3200，5300，7000，9500，15000，21850，26100，单位Khz，波段划分为：
3200 ≤freq<5300 FREQ1
5300 ≤freq<7000 FREQ2
7000 ≤freq<9500 FREQ3
9500 ≤freq<15000 FREQ4
15000 ≤freq<21850 FREQ5
21850 ≤freq<26100 FREQ6
A4、判断编号为i的发射机最大功率是否大于预设阈值；
若是，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
若否，进入步骤A5；
A5、判断是否存在严重的邻频干扰，判断方式如下：设定邻频邻频干扰距离阈值X、干扰频差阈值F和驻波比骤变阈值K1；
（1）从编号为i的发射机以外的其他所有发射机中，筛选出正在工作的发射机，加入备选发射机集合；
（2）对于备选发射机集合中任一个备选发射机，测量其天线与编号为i发射机的天线之间的距离（即天线的相对距离，例如编号为i的发射机以外总共11个备选发射机，将这个11个备选发射机的天线与编号为i的发射机天线分别进行测量，得到11个测量距离，然后分别与阈值X进行比较）
当距离小于邻频干扰距离阈值X，则对当前的备选发射机进行邻频干扰判断：
若当前的备选发射机与编号为i的发射机之间的频率差值小于干扰频差阈值F，则当前备选发射机与编号为i的发射机之间存在邻频干扰，否则认为不存在邻频干扰；
例如F设置0.2KHz时；那么7.89KHz和7.88KHz可能会出现邻频干扰。
在当前备选发射机与编号为i的发射机之间存在邻频干扰时，编号为i的发射机受到邻频干扰时的驻波比变化量，若驻波比变化量大于设定的驻波比骤变阈值K1，则认为当前备选发射机与编号为i的发射机存在严重的邻频干扰；
在本申请的实施例中，设X设置为25m，如果两个天线（备选发射机集合中任一个备选发射机天线与编号为i的发射机的天线）之间的距离在25米以内，则将两个天线对应的发射机发射的频率进行判断，如果两个频率之间的差值在设定的范围（在本申请的实施例中设置为2KHz）以内，就认为有邻频干扰；然后根据这个有邻频干扰的两个频率的驻波比进行判断，如果驻波比出现骤变(阈值K1设置为1，比如从1.1直接到2,2，骤变的值可以根据实际情况进行配置)的情况,认为有严重的邻频干扰；
（3）对于备选发射机集合中每一个备选发射机，重复执行步骤（2），然后统计出与编号为i的发射机存在严重邻频干扰的备选发射机数目：
若统计数目为0，则编号为i的发射机没有受到严重邻频干扰，进入A6；
若统计数目大于0，则对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
A6、判断任务频率下，编号i的发射机，驻波比是否满足要求1.0<swr<SWR，其中编号i的发射机驻波比为swr，预设的驻波比阈值为SWR；
若是，将当前任务分配给编号为i的发射机，并将分配结果保存到运行图中；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应该看作是对其他实施例的排除，而可用于其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种短波发射机智能配频系统，其特征在于：包括发射机智能监控设备、智能配频模块和多个发射机，每一个所述发射机均带有发射天线；
所述发射机智能监控设备，用于控制每一个发射机进行扫频发射，并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数；所述每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数包括正向功率、反向功率和驻波比；并在进行发射任务前获取各个发射机的工作状态；
所述智能配频模块，用于获取发射任务列表，结合天线频点表和各个发射机的工作状态，进行智能配频，得到发射机的运行图；所述发射任务列表中，包含每一个任务的发射频率、起始时间、结束时间、任务语言、开机功率和发射信号幅度。
2.根据权利要求1所述的一种短波发射机智能配频系统，其特征在于：所述扫频发射时，所述发射机智能监控设备控制每一个发射机按照0.1Mhz的步进从设定的最小频率到最大频率发射一遍。
3.根据权利要求2所述的一种短波发射机智能配频系统，其特征在于：所述扫频发射过程中最小频率和最大频率为预设参数；
所述发射机的工作状态包括关机、单频工作、双频工作、三频工作和故障；其中，单频工作是指发射机正在单个频率下工作；双频工作是指发射机正在两个频率下工作；三频工作是指发射机正在三个频率下工作；每个发射机最多在三个频率下工作。
4.根据权利要求1所述的一种短波发射机智能配频系统，其特征在于：天线与发射机具有绑定关系，形成天线频点表后，将发射机与天线的映射情况，保存在天线频点表中，并将每个发射机的最大功率保存在频点表中。
5.根据权利要求4所述的一种短波发射机智能配频系统，其特征在于：所述发射机与天线的映射情况包括：发射机与天线一一对应，或是一个天线对应多个发射机。
6.一种短波发射机智能配频方法，基于权利要求1~5中任意一项所述的系统，其特征在于：包括以下步骤：
S1.发射机智能监控设备控制每一个发射机进行扫频发射，并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数；
S2.进行发射任务前, 发射机智能监控设备获取各个发射机的工作状态；
S3.获取发射任务列表，将发射任务列表中的各个任务进行排序，排序时按照任务的时间跨度由小到大进行排列，所述时间跨度是指该任务的结束时间减去开始时间；
S4.按照任务列表的排序，依次对任务列表中的每一个任务进行智能配频，根据智能配频结果生成发射机的运行图。
7.根据权利要求6所述的一种短波发射机智能配频方法，其特征在于：步骤S1包括以下子步骤：
S101.对于任一发射机，发射机智能控制设备控制该发射机按照0.1Mhz的步进从设定的最小频率到最大频率发射一遍，并记录该发射机在各个扫频频点的工作参数，所述工作参数包括正向功率、反向功率和驻波比；
S102.对于每一个发射机，重复执行步骤S101，得到所有发射机在各个扫频频点的工作参数；并生成天线频点表，记录每一个发射机的发射天线在各个扫频频点的工作参数。
8.根据权利要求6所述的一种短波发射机智能配频方法，其特征在于：步骤S4中，对任意一个任务进行智能配频的过程如下：
S401.获取当前任务的发射频率，从天线频点表中选择该发射频率下驻波比在1.0~2.0的所有发射机列表，并按照驻波比由小到大的顺序，对发射机列表中的发射机编号为1~B，其中B表示选择的发射机数目；
S402.判断B是否大于0：
若是，进入步骤S403；
若否，没有可以用于执行当前任务的发射机；
S403.初始化参数i=1；
S404.取编号为i的发射机进行如下判断：
A1、判断是否存在时间重叠，其中，时间重叠是指当前任务与发射机自身的正在执行的任务在同一时间重叠区间内；所述时间重叠区间的划分系统预先设定；
若是，进入步骤A2；
若否，进入步骤A4；
A2、判断时间重叠区间内发射机的任务数量是否小于设定的最大播出量；
若是，进入步骤A3；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
A3、判断当前任务的发射频率与发射机正在执行的任务是否在同一个波段：
若是，进入步骤A4；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404
所述波段的划分由系统预先配置：
系统设置3200，5300，7000，9500，15000，21850，26100，单位Khz，波段划分为：
3200 ≤freq<5300 FREQ1
5300 ≤freq<7000 FREQ2
7000 ≤freq<9500 FREQ3
9500 ≤freq<15000 FREQ4
15000 ≤freq<21850 FREQ5
21850 ≤freq<26100 FREQ6
A4、判断编号为i的发射机最大功率是否大于预设阈值；
若是，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
若否，进入步骤A5；
A5、判断是否存在严重的邻频干扰，判断方式如下：设定邻频干扰距离阈值X、干扰频差阈值F和驻波比骤变阈值K1；
（1）从编号为i的发射机以外的其他所有发射机中，筛选出正在工作的发射机，加入备选发射机集合；
（2）对于备选发射机集合中任一个备选发射机，测量其天线与编号为i发射机的天线之间的距离，当距离小于邻频干扰距离阈值X，则对当前的备选发射机进行邻频干扰判断：
若当前的备选发射机与编号为i的发射机之间的频率差值小于干扰频差阈值F，则当前备选发射机与编号为i的发射机之间存在邻频干扰，否则认为不存在邻频干扰；
在当前备选发射机与编号为i的发射机之间存在邻频干扰时，编号为i的发射机受到邻频干扰时的驻波比变化量，若驻波比变化量大于设定的驻波比骤变阈值K1，则认为当前备选发射机与编号为i的发射机存在严重的邻频干扰；
（3）对于备选发射机集合中每一个备选发射机，重复执行步骤（2），然后统计出与编号为i的发射机存在严重邻频干扰的备选发射机数目：
若统计数目为0，则编号为i的发射机没有受到严重邻频干扰，进入A6；
若统计数目大于0，则对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404；
A6、判断任务频率下，编号i的发射机，驻波比是否满足要求1.0<swr<SWR，其中编号i的发射机驻波比为swr，预设的驻波比阈值为SWR；
若是，将当前任务分配给编号为i的发射机，并将分配结果保存到运行图中；
若否，对i进行更新，更新后的i等于更新前的i加1，更新结束后，返回步骤S404。
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