調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)自動測量系統(tǒng)的設(shè)計

馮容輝 沈能源 江蘇省廣播電視總臺發(fā)射傳輸臺

1.引言

在調(diào)頻廣播系統(tǒng)中，調(diào)頻信號的收聽效果是廣播電臺關(guān)注的重點。調(diào)頻發(fā)射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)是播出節(jié)目質(zhì)量的決定性因素之一。定期進(jìn)行發(fā)射機(jī)指標(biāo)測量，可以及時掌握發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，保證廣播節(jié)目播出音質(zhì)清晰穩(wěn)定、不失真。

目前大都采用音頻信號測量儀進(jìn)行調(diào)頻發(fā)射機(jī)技術(shù)指標(biāo)的測量。音頻信號測量儀主要由音頻信號發(fā)生器和音頻信號分析儀組成。每進(jìn)行一項指標(biāo)測量需對音頻信號測量儀進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，因此在測量多臺調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)時，工作量較大且具有重復(fù)性，導(dǎo)致測量過程耗時較長。另外，在調(diào)頻激勵器有預(yù)加重情況下，指標(biāo)測量結(jié)果往往精度不高。

本文介紹了一種利用AP2722音頻測量儀的可編程功能，設(shè)計一套調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)自動測量系統(tǒng)，通過計算機(jī)對儀器的遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)簡便、精確的調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)測量。

2. AP2722音頻測量儀

AP2722音頻測量儀是美國Audio Precision公司一款高精度、可編程的專業(yè)音頻信號測量分析儀。用戶通過AP2700專用軟件來控制操作儀器，借助其專用AP_Basic編程語言，在AP2700控制軟件上編寫程序?qū)崿F(xiàn)發(fā)射機(jī)指標(biāo)測量的自動化。

AP2722音頻測量儀可分別針對調(diào)頻激勵器在有預(yù)加重和無預(yù)加重的情況下測量如下主要音頻技術(shù)指標(biāo)：失真、串?dāng)_、相位、頻響、信噪比等，并將所測各項指標(biāo)測量結(jié)果自動存儲。

圖1 調(diào)頻發(fā)射機(jī)自動測量系統(tǒng)框圖

調(diào)頻發(fā)射機(jī)自動測量系統(tǒng)如圖1所示。AP2722音頻測量儀產(chǎn)生AES數(shù)字音頻測試信號送入調(diào)頻發(fā)射機(jī)激勵器，從發(fā)射機(jī)輸出耦合口提取射頻RF信號送入調(diào)頻解調(diào)儀，解出模擬音頻信號（左右聲道）送入AP2722音頻測量儀，在與AP2722音頻測量儀相連的計算機(jī)上運行自動測量程序，便可遠(yuǎn)程進(jìn)行調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)自動測量。

3.自動測量程序的設(shè)計

在進(jìn)行指標(biāo)測量時，激勵器在有預(yù)加重（我國調(diào)頻廣播規(guī)定預(yù)加重為50us）和無預(yù)加重情況下測得指標(biāo)結(jié)果不同，自動測量程序需同時滿足該兩種情況。因此自動測量程序運行時，先設(shè)計有預(yù)加重和無預(yù)加重兩種測量模式選項。如圖2程序運行起始界面，Pre_Flat表示為激勵器無預(yù)加重曲線；Pre50us表示為激勵器有50us預(yù)加重曲線。

圖2 指標(biāo)測量模式選擇界面

3.1 無預(yù)加重測量模式

在激勵器無預(yù)加重的情況下，信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號需設(shè)為恒定振幅的正弦波測試信號。如圖3所示，首先設(shè)置數(shù)字音頻信號輸出電平（dBFS）。測試人員在對話框中輸入相應(yīng)數(shù)值即為信號發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號電平。

圖3 數(shù)字音信信號電平值設(shè)置界面

以測量通道A信號失真指標(biāo)為例，，首先打開AP2722音頻測量儀中數(shù)字信號發(fā)生器通道A的輸出，且確保通道B的輸出處于關(guān)閉狀態(tài)。設(shè)置數(shù)字信號發(fā)生器輸出信號頻率、AP2722音頻測量儀中信號分析儀工作模式、掃描坐標(biāo)參數(shù)等，如圖4所示。

圖4中代碼對應(yīng)了圖5中信號發(fā)生器和信號分析儀的設(shè)置，從圖5中可以看到信號發(fā)生器通道A的輸出打開，通道B的輸出關(guān)閉，信號分析儀中功能選擇為失真指標(biāo)測量。

圖4 信號失真測量部分代碼

圖5 失真指標(biāo)測量設(shè)置界面

在實際測量過程中，通過遠(yuǎn)程設(shè)置數(shù)字信號發(fā)生器，分別輸出30Hz、50Hz、100Hz、400Hz、1kHz、3kHz、5kHz、7kHz、10kHz、12kHz、15kHz的不同頻率數(shù)字音頻信號至激勵器，信號分析儀自動掃頻并記錄數(shù)值得到通道A在各個頻點輸入相同幅度值產(chǎn)生的失真。激勵器通道A的失真測量結(jié)果如圖6所示，圖中下部綠色線為各個頻點失真測量值，橫坐標(biāo)為頻率值，縱坐標(biāo)為各頻率失真百分比。

圖6 失真測量結(jié)果

3.2 有預(yù)加重自動測量模式

在激勵器存在50us預(yù)加重時，不可再用恒定振幅的正弦波測試信號作為測試信號源。由于預(yù)加重曲線的存在，送入激勵器的信號振幅會隨著頻率的增大被放大，導(dǎo)致在高頻部分信號幅度超出，無法保證75kHz頻偏。在傳統(tǒng)調(diào)頻測量方法中，每個頻點手動調(diào)整輸入信號幅度進(jìn)行測量，操作復(fù)雜耗時；或令信號源產(chǎn)生滿足高頻滿頻偏的固定幅度信號送入激勵器進(jìn)行測量，這導(dǎo)致在低頻段不夠滿頻偏，不能保證指標(biāo)測量結(jié)果的精度。

在設(shè)計有預(yù)加重自動測量程序時，預(yù)加重曲線計算公式為：

公式1

對應(yīng)的去加重曲線計算公式為：

公式2

式中為時間常數(shù)，f為頻率。根據(jù)去加重曲線計算公式計算出每個頻點去加重信號的幅度。令數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生一個對應(yīng)激勵器預(yù)加重曲線的去加重的信號如圖7所示，以此信號輸入激勵器來抵消激勵器的預(yù)加重，不僅免去了復(fù)雜的測量操作，也保證了指標(biāo)測量結(jié)果的精度。

圖7 數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生的去加重的信號

測量過程所涉及其余設(shè)置與無預(yù)加重測量模式相同，不再贅述。

4. 自動測量結(jié)果處理

自動測量程序在完成所有指標(biāo)測量后會將測量結(jié)果自動存儲，并標(biāo)注是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)。圖8，圖9所示分別為無預(yù)加重和有預(yù)加重的頻率響應(yīng)指標(biāo)，橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為頻響值。上下紅色線為我國廣播調(diào)頻立體聲發(fā)射機(jī)運行技術(shù)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，中間綠色線為所測得的所有頻點頻響曲線。從兩圖中可以看出所測頻響值在國標(biāo)范圍之內(nèi)，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

圖8 激勵器無預(yù)加重頻響

圖9 激勵器50us預(yù)加重頻響

5. 總結(jié)

在實際使用中，通過調(diào)頻發(fā)射機(jī)指標(biāo)自動測量系統(tǒng)可大大簡化測量操作步驟和復(fù)雜程度，提高測量精度。該系統(tǒng)提升了調(diào)頻發(fā)射機(jī)的維護(hù)工作效率，也為安全播出帶來積極作用。