用SOC技術(shù)實(shí)現嵌入式廣播監測設備

　　一、引言

　　“西新工程”以來(lái)，我國無(wú)線(xiàn)廣播監測網(wǎng)有了長(cháng)足的發(fā)展，為適應新形勢下廣播電視安全播出的需要，建立健全廣播電視信息安全保障體系做出了巨大貢獻，為執行貫徹江總書(shū)記“9.16”指示發(fā)揮了巨大的作用。

　　目前我國的無(wú)線(xiàn)廣播監測網(wǎng)的遙控監測站、數據采集點(diǎn)系統絕大部分由通用工控機、通用Windows操作系統、通用I/O板卡、專(zhuān)業(yè)測量板卡四部分構成。與目前的流行的嵌入式技術(shù)相比，這種結構的網(wǎng)絡(luò )監測系統已經(jīng)顯示出系統冗余、功耗太大、板卡繁多、安裝復雜、維護困難、故障率高、可靠性差等諸多問(wèn)題和不足。極少數站點(diǎn)引入了嵌入式系統的概念，采用了WindowsXPE+嵌入式計算機主板＋通用電源系統+專(zhuān)業(yè)測量板卡的結構，但是仍然存在系統連線(xiàn)多和長(cháng)，可靠性和結構復雜的問(wèn)題，在系統整體設計上仍然不滿(mǎn)足嵌入式的要求。目前的設備系統冗余，操作系統不能裁減，沒(méi)有根據系統的要求來(lái)優(yōu)化配置，冗余部分不但造成系統軟件體積龐大，而且會(huì )給系統穩定運行帶來(lái)隱患；工控機功耗太大，不滿(mǎn)足節約能源、低功耗、穩定性的要求；板卡眾多占用了大量的系統資源和計算機接口，計算機需要頻繁與多個(gè)設備通訊，且安裝調試困難，設備板卡主要采用PCI、ISA、PC104接口方式，不支持熱插拔，如果設備板卡出現故障，就要打開(kāi)機箱才能更換；系統連線(xiàn)眾多，維護困難，一旦有比較嚴重的故障發(fā)生，往往需要技術(shù)人員到現場(chǎng)解決問(wèn)題，由于監測設備大部分都安裝偏遠地區或山區，交通極不方便，使得監測網(wǎng)的維護工作成本高、工作量大。這些問(wèn)題的存在已是監測網(wǎng)安全、有效、穩定運行的潛在隱患。

　　針對上述這些情況，根據嵌入式技術(shù)的發(fā)展和廣播監測設備的現狀，研制一種“可靠性高、低功耗、嵌入式、小型化、功能劃分簡(jiǎn)潔、維護簡(jiǎn)單”的廣播監測遙控站、數據采集點(diǎn)系統勢在必行。

　　二、新一代嵌入式廣播監測設備的特點(diǎn)

　　2.1系統模塊化、儀器化設計，結構簡(jiǎn)單，安裝配置方便

　　整個(gè)系統采用模塊化和儀器化設計的思想，整個(gè)系統的核心部分設計成一臺嵌入式廣播監測儀，只需要將天線(xiàn)、電源和電話(huà)線(xiàn)（或網(wǎng)線(xiàn)）插入相應的插口，即可使用。取消了原來(lái)計算機外部紛繁復雜的信號連線(xiàn)，使得采集點(diǎn)的安裝非常方便。嵌入式廣播信號監測儀由嵌入式計算機、接收機、嵌入式多路信號測量卡，語(yǔ)音壓縮卡和液晶顯示屏組成，帶有完善的人機接口。整個(gè)系統的設計思想完全體現了模塊化和小型化的發(fā)展趨勢。

新一代嵌入式廣播監測設備

　　2.2選用高性能嵌入式計算機

　　嵌入計算機系統采用ETX方式，電源為國際通用型輸入為寬幅110～240V頻率50～60HZ自適應，CPU處理器性能高（intelceleron(r)m4401.86酷睿）、以太網(wǎng)適應范圍寬10/100/1000Base-TX，，I/O接口多（四個(gè)RS232、四個(gè)USB2。0），系統支持CF卡和硬盤(pán)雙系統，系統內部連線(xiàn)少（只有二條硬盤(pán)連線(xiàn)），集成度高，外殼采用鋁擠型外殼，散熱性能高。

　　2.3采用SOC技術(shù)實(shí)現多路多功能測量卡

　　調幅度是調幅發(fā)射機播音時(shí)最重要的技術(shù)指標。目前現有調幅度監測設備采用方法有：（1）中頻采樣濾出音頻信號，用最大音頻電平除以平均音頻電平(代替載波電平)計算出調幅度，這種方法在用單音頻檢測時(shí)是正確的，因為單音頻正弦信號的正負峰是對稱(chēng)的，但是實(shí)際的音頻信并非正負對稱(chēng)，因此平均音頻電平與載波并不相等，因此計算出的調幅度是不正確的。（2）采用功率譜來(lái)計算調幅度的方法，但是這種方法需要一段時(shí)間采樣后再做頻譜分析，計算的結果是一段時(shí)間的平均調幅度，并非瞬時(shí)調幅度。（3）直接中頻采樣，然后用數字濾波器將音頻電平和載波電平濾出來(lái)，計算調

　　幅度。由于要將載波電平濾出，就要設計一個(gè)截止頻率在2-3HZ的數字濾波器，通過(guò)數字信號的理論分析可以知道，即使采用第三中頻采樣，設計出的截止頻率為5Hz的數字濾波器的階數要達到100000以上，在實(shí)際應用中這是不可能實(shí)現的。在單音頻(1KHz)測試的時(shí)候，如果設計一個(gè)截止頻率為200Hz的濾波器，階數只有幾百階，測量結果可以滿(mǎn)足要求，但是實(shí)際音頻信號的頻譜分布在50Hz~6KHz之間，因此這種方法在實(shí)際應用中也是不可行的。

　　以上三種方法用單音頻測試時(shí)，調幅度指示正確，并且基本上和信號源沒(méi)有誤差，但在實(shí)際應用中，這三種方法計算出來(lái)的調幅度值和實(shí)際信號相比誤差大于15%。出現的情況是一會(huì )大，一會(huì )小，實(shí)際是和節目源（說(shuō)話(huà)、音樂(lè )、打擊樂(lè )）的關(guān)系。

　　本設備采用的是調幅度測量的基本原理如下：為保證調幅度測量結果不受信號幅度的影響，必需要對接收機輸出的調幅廣播中頻信號進(jìn)行增益控制。中頻信號經(jīng)過(guò)AGC放大器后進(jìn)行檢波，檢波后的信號一分為二經(jīng)過(guò)兩個(gè)截止頻率不同的低通濾波器：一路濾出直流載波信號，另一路濾出音頻信號。經(jīng)過(guò)AD采樣得到直流載波和音頻的電平大小，計算出調幅度和實(shí)際信號相比誤差小于3%。