电视发射机无线监测系统设计[图]

摘要：为了监测广播电视发射系统的工作情况，设计了电视发射机无线监测系统。系统中按照我国规定的监测规范和要求，搭建了系统硬件平台，并以LabVIEW 为平台结合SCPI 开发了系统软件。经实地测量验证了本监测系统的实用性和可靠性。

近些年，我国电视事业飞速发展，广播电视发射机的数量与日俱增[1].为了保证广播电视发送系统能够正常高质量的播出，需要对这些发射设备进行科学有效的监测和监管[2].电视的监测主要包括调频、电视发射运行状况与播出质量监测、视频信号测量等。目前对视频信号的无线监测是采用无线监测台站进行监测，需要投入大量的人力物力，监测成本极高。但是，如果没有先进的无线监测系统，作为省级广播电视管理部门又很难掌握各地市播出情况。

在这种情况下提出建立一个经济有效的无线广播电视自动监测系统对我省广电局来说是十分必要的。本文结合国家相关监测规范和要求设计了一种以Agilent E4402B 为主要监测仪器的自动测量系统。系统软件是在LabVIEW 平台上基于SCPI语言开发的，从而将智能仪器仪表和计算机有机结合。本系统能够提高监测工作的效率，减轻无线监测人员的工作强度。而且由于硬件和软件的模块化，使本系统具有较高的开放、兼容及可扩展性和应用价值。

1 系统方案设计

电视信号监测场强测量可以使用监测车或用携带式场强仪，在一个地点或几十个地点作短时间的测量，如测量电视发射机的覆盖区、测量发射天线有效发射功率等。按照我国规定的电视场强测量方法，设计硬件结构如图1 所示。

图1 广播电视监测系统硬件结构图

监测系统由接收天线、频谱分析仪和计算机等构成。发射系统为被监测对象，接收天线在发射系统的有效覆盖区内。频谱分析仪通过GPIB 接口卡接收上位计算机发出的程控命令和传送所测场强数据，在计算机中保存、处理和显示测量结果。最终利用测得的场强数据推算出相应的发射功率。

接收天线： 本设计中接收天线选用的是对数周期天线。这种天线具有很强的方向性，其最大接收/辐射方向在锥底到锥顶的轴线方向[4].而且对数周期天线是线极化天线，因此在测量中需先调节极化方向，以接收最大的发射值。

频谱分析仪： 在射频电视信号实际测量中，无线发射定距离功率测量主要使用电视场强测试仪或频谱分析仪，其中频谱分析仪可同时进行多个频率的测量。而对电视发射台运行状况（ 发射功率）的监测，需要对发射台所发射频率不同的各套电视节目同时进行监测，因此本系统选用的是安捷伦E4402B 频谱分析仪，其频率范围9 kHz ~ 3 GHz,量程范围（ - 150 ~ 30） dBm.

GPIB 接口卡： Agilent E4402B 带有GPIB 接口，但由于GPIB 不是标准的PC 总线，计算机并不直接提供GPIB 接口。因此计算机到GPIB 仪器的连接需要通过一个GPIB 接口卡实现。本系统使用的是Agilent 82357A USB /GPIB 转换接口。该转换接口提供从笔记本或台式PC 的USB 端口至GPIB 仪器的直接连接。在加载软件后，计算机将自动检测到计算机USB 端口的82357A.82357A USB /GPIB 接口是即插即用和可热插拔的，因此能容易的连接和断开，而无需关闭计算机也不需要外电源。使用简单同时便于室外操作。

2 系统软件设计

2. 1 概述

设计好测量系统的硬件之后，要充分发挥微机的技术资源和潜力，开发友好的中文操作平台，使系统具有良好的管理与控制性能、具有良好的可用性，就需要很好的软件设计技术和设计方法。因此需要选择合适的软件开发平台，设计合适的软件功能结构，以最终实现测量人员只要通过计算机设置测量参数，然后运行测量程序，即可以实现数据的自动采集和处理，并输出测量结果，最后形成测量报告的设计目的。

由于LabVIEW 具有图形化的编程方式、层次化的编程语言和开放式的开发环境，所以本系统选用了LabVIEW 8. 2 为开发平台来设计系统软件。采用模块化和结构化的程序设计方法，将监测系统软件主要分为四个功能模块，即GPIB 接口模块、场强补偿模块、功率计算模块和数据存储模块。

2. 2 自动监测流程及软件主界面

自动监测的流程图见图2.测量开始前首先要进行参数设置，主要包括： 1） 设置制式为电视或广播； 2） 设置频率； 3） 设置发射台站距监测点直线距离； 4） 设置测量频道/频点的告警门限场强值。

图2 自动监测流程图

根据流程图设计的主界面如图3 所示。

图3 监测程序主界面。