科學技術的發展促使各行各業得以進步，對于廣播電視行業來說亦是如此。目前，我國已基本完成有線數字電視的全覆蓋，用戶數量占據世界首位。盡管電視數字信號的輸出已經實現了數字化，但信號傳輸仍然采用傳統的模擬信號，無法實現信號源端與接收端的統一，這是導致信號源端與接收端過程中出現故障的原因。信號轉換故障主要有靜音，靜態畫面和斷分幀等。如果伴隨聲音存在靜態幀和異常現象，則表明電視信號存在技術故障，需要進一步排除。不過，如今數字電視已經基本普及，僅僅依靠人力進行信號源端的監測、診斷和排查，將會耗費大量人力、物力資源，因此，在科技飛速發展的今天，還應建立一套健全的智能化系統代替人工完成這類工作，確保信號在電視播放過程中保持穩定，不出現靜音，靜態畫面和斷幀等現象。下面就對如何判斷電視數字信號源故障的智能技術的進行討論。

1節目信號源的重要性

信號源是安全播出的重要環節，也是比較薄弱的環節。廣播發射電節目的安全播出至關重要，國家為安全播出制定了相關標準，為使節目信號源更穩定可靠，廣播發射臺通過對多路節目信號源進行相互備份想要達到目的。當前，廣播發射臺的信號來源主要有4種，即數字微波、光纖、衛星和調頻，受客觀原因影響，如光纜經常被道路建設的挖掘機所挖斷，無線傳輸信號受天氣影響等。一旦信號源出現故障將會影響電視的正常播放，給電臺造成不利影響。因此，應保障信號源的穩定性，保障電視節目播放正常進行。

2電視數字信號源的分類及標準

2.1信號源特點。對數字電視有線電視網絡的信號流方向的分析，主要包括前端的播出機房，終端機頂盒，中斷傳輸網絡媒體。其中，前端播出機房好比人類的大腦，它占據了集成信號系統的核心位置，與此同時它也是信號源的發射器。2.2信號源標準。MPEG-2格式是用于電視衛星和有線視頻網絡傳輸的信源編碼。AES3或AES/EUB數字接口互連標準也是數字信號使用的標準。由于線性數字音頻數據屬于川線傳輸，所以可以實現一步傳輸兩個信道的數字音頻。電視臺使用的標準一般是SMPTE259標準。這主要是與演播室標準相匹配的。通常，電纜的信號衰減設置在30Db以內[1]。

3電視數字信號源故障判斷的智能技術

1前言

科學技術的發展帶動著不同的行業進步,廣播電視也迎來了新的發展機遇。如今我國基本已經全部實現有線電視數字化,用戶數量位居世界第一。電視數字信號輸出的方式也實現了數字化,但是信號傳輸仍然是傳統的模擬信號,信號源端和接受端的不統一,使得信號轉換中有可能出現故障問題,出現無法播放、卡頓、斷幀等問題,如果出現伴音異常、靜幀,還說明電視信號存在技術性故障問題,需要排查。然而在如今數字電視普及的今天,完全的依靠人力去完成信號源端的監測、診斷、排查等工作已經有些捉襟見肘,需要一套完善的智能化系統來實現對電視信號源的故障診斷、排查,保障電視播出過程中的信號穩定,避免出現靜音、斷幀、靜止等畫面問題。本文基于電視數字信號源的現狀和特點,分析智能化判斷的應用,基于一定的信號判斷算法,保障節目播出的穩定、可靠、安全。

2電視數字信號源分類和標準

(1)信號源特點。數字電視的有線電視網絡從其信號碼流的走向來看,其組成結構包括了前端播出機房,中斷傳輸網絡媒介,末端機頂盒用戶。前端播出機房就好比人的大腦,是整個信號體系的核心環節,也是信號源的發射器。(2)信號源標準。電視衛星與有線視頻網絡傳輸的信源編碼都采用MPEG-2格式。數字信號采用的標準是AES3或者AES/EBU數字接口的互連標準,基于線性數字聲頻數據川行傳輸的情況下,兩通道的數字聲頻得以傳輸。電視臺一般采用的是SMPTE259標準,這是為了匹配演播室標準,一般電纜的信號衰減在30Db以內。

3信號源的智能判斷

3.1視頻信號智能判斷。其判斷原理是基于對每路信號源所設的一個記錄,同時在原有的模擬切換系統中添加音頻采集模塊,實現對源頭信號的對比,從中發現信號源的異常,同時進行大戶數智能分析研判。基于當前幀數據,對比前一幀數據,差值大于異常判斷值,證明電視數字信號源正常,反之則表明信號源異常,有故障風險。視頻信號存在長時間的定格,所以要針對不同信號源進行對比,并考量不同信源路徑的延時的特性。如果其它信號源SourceDelay之后,幀間差大于;若是主用通道幀間差大于異常判斷并持續一定時長后恢復,那么則會發送正常命令,將信號切換到主通道。這樣基于信號源的對比和分析研判,可以實現對視頻同步頭進行判斷,對比當前幀和前一幀,從而判斷異常現場,快速的定位到原因并進行排查,3.2音頻信號智能判斷。音頻信號波動大,呈現出一定的規律,基于這一特點,統計一定時間內波形的變化規律可以實現對音頻信號的判斷。如果音頻信號波動頻繁的出現在警告區域內,表明音頻信號將發生大概率的故障。實踐中常見的有正常音頻、靜音和解碼器死機三種表征音頻的波形狀態。通過音頻簡單判斷和區間統計兩種方法來進行研判。3.2.1簡單判斷。正常情況下的音頻波形起伏劇烈,音頻電平高于告警門限,基于其音頻波形特點,當出現音頻電平低于告警門限,可以做出研判,認為音頻信號存在異常故障問題。靜音情況下的音頻波形十分平穩,鮮有起伏,音頻電平低于告警門限,基于其音頻波形特點,當音頻電平低于告警門限,可以做出研判,認為音頻信號存在異常故障問題。當解碼器死機的情況下,其波形表現出規律性,類似正弦曲線,音頻電平低于告警門限為正常,反之則可以認定為信號異常。3.2.2音頻區間統計分析。針對正常情況下的音頻,雖然信號波形起伏較大,但音頻的峰值應很少會出現在警告區域內,基于這一特點,如果音頻波形峰值高頻率的出現在警告區內,則表明信號異常。針對靜音音頻,波形圖幾乎沒有起伏,其音頻峰值平均曲線如果是在警告區域內,表明異常,反之則是正常。針對編碼死機情況,音頻峰值如果落在警告區內,表明信號異常。以上是通過區間統計的方法來判斷和描述信號是否異常,相比計較普通的判斷,統計區分的優勢在于其準確性上,能夠快速的響應并發現異常。3.3信號智能化監測系統。智能化監測系統采用網絡化結構,實現對播出系統內的信號進行綜合智能監控。包括各頻率信號的實時狀況,信號流程的顯示和監測,故障的智能分析,直播間、總控、分控的音頻信號,視頻進行可視化操作,直觀的發現信號源的運行情況。音頻信號傳輸中應急情況下可以手動切換和自動切換,因此智能化的實現切換過程十分關鍵。通過音頻矩陣算法可以針對信號傳輸切換進行網絡化監測、監聽,進而對所有節目信號進行全程智能跟蹤,對信號流向路由切換和控制,提高信號源的整體安全性,保障節目信號正常并順利播出。智能化監測系統具備一定的靈活性,在任意的信道都可以建立監控計劃,設定故障報警語音提示,基于以上的智能判斷技術的分析,自動找到故障原因和故障點,并提供決策服務,幫助工作人員快速的實現故障應急處理,在中心控制臺顯示故障詳細信息,基于可視化的操作,技術人員可以分析研判,降低信號源故障發生率。

摘要：電視數字信號源成為了當前電視的主流信號方式，而電視數字信號源在應用的過程中存在一定的問題，給電視節目的播出和觀看造成了一定的影響，比如說在電視播放過程中出現靜音、斷幀、靜止等畫面問題，所以就需要采取措施解決障礙，運用非常規的手段判斷智能信號的故障問題，排除故障，使其恢復正常。

關鍵詞：電視數字信號源；故障判斷；智能技術

1引言

無線廣播電視通過衛星發射臺的信號，利用信號源接受電視節目，隨著科學技術的發展和無線技術的不斷提升，電視數字信號輸出的方式也開始實現數字化，雖然電視數字信號輸出的方式實現了數字化，但是發射系統中使用的卻不是數字化信號，而是傳統的模擬信號。兩者的不統一造成在轉換的過程中會出現一系列的故障和問題，導致電視無法播放或者觀看。視頻信號是否存在平布頭和音頻電平是否高于門限值是評定模擬切換系統對于信號源故障問題的評定標準。如果經常出現伴音異常、靜幀等問題則說明電視信號存在問題，需要進行技術研究分析，排除故障。

2電視數字信號源的分類和標準

電臺數字信號采用的標準是AES3或者AES/EBU數字接口的互連標準，運用線性數字聲頻數據串行傳輸的格式，允許在專業聲頻設備間傳輸兩通道的數字聲頻信息，其中包括非聲頻數據和聲頻數據。電視臺采用的是SMPTE259M標準，該接口標準適用于演播室內，為正常的工作需要，電纜的信號衰減量不能超過30dB。

摘要：介紹了一種基于FPGA和DDS（DirectDigitalSynthesizer）技術的跳頻信號源實現方案。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，其中頻率控制字存儲在FPGA內部RAM單元中，FPGA通過40針總線接口向AD9852寫入頻率控制字。該信號源具有可編程、可升級的優點。

關鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術中，擴頻通信技術由于具有獨特的抗干擾能力以及寬的使用頻帶而在軍事通信領域倍受青睞。根據擴頻通信調制方式的不同，它可以分為直接序列擴頻方式（DS）、跳頻方式（FH）、跳時方式（FT）及兼有以上方式中二種以上的混合方式。其中跳頻通信具有保密性好、不易受遠近干擾和多徑干擾的影響等優點，是一種很有前景的通信方式。跳頻系統的頻率跳變，受到偽隨機碼的控制。不同的時間、不同的偽碼相位，頻率合成器產生的相應頻率也不同。把跳頻系統的頻率跳變規律稱為跳頻圖案。跳頻圖案是時間和頻率的函數，故又稱為時間－頻率矩陣，簡稱時頻矩陣。時頻矩陣可直觀描述出頻率跳變規律，如圖1所示。

跳頻圖案的設計是跳頻通信系統的一個關鍵問題，直接影響到跳頻系統的保密、抗干擾、多址等性能。一般要求跳頻圖案的周期要長，這就要求控制跳頻圖案的偽隨機碼周期要長，即移位寄存器的級數要大。

1基于FPGA和DDS技術的跳頻信號源設計

跳頻信號源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號發生器。設計一個性能優異的跳頻信號源，困難在于其優良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術的跳頻圖案的設計方案。指標如下：600跳／秒跳速；20個跳頻點；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個頻點。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬門，兩者通過40針總線接口相連3。其中，FPGA完成存儲頻率控制字、定時寫入頻率控制字的功能，AD9852則實現頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號源中的一個關鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達GHz數量級；分辨率高，可達1Hz以下，穩定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時鐘頻率為300MHz，并帶有兩個12位高速正交D／A轉換器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調制器和可編程的波形開關鍵功能，并有單路FSK和BPSK數據接口，易產生單路線性或非線性調頻信號。當采用標準時鐘源時，AD9852可產生高穩定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動態性能。其頻率轉換速度可達每秒100×106個頻率點。在高速時鐘產生器應用中，可采用外接300MHz時鐘或外接低頻時鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來了極大的方便，同時也避免了采用高頻時鐘帶來的問題。在AD9852芯片內部時鐘輸入端有4～20倍可編程參考時鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時鐘60MHz，通過AD9852芯片內部的倍頻即可獲得300MHz內部時鐘。300MHz的外部時鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

1基于FPGA和DDS技術的跳頻信號源設計

跳頻信號源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號發生器。設計一個性能優異的跳頻信號源，困難在于其優良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術的跳頻圖案的設計方案。指標如下：600跳／秒跳速；20個跳頻點；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個頻點。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬門，兩者通過40針總線接口相連3。其中，FPGA完成存儲頻率控制字、定時寫入頻率控制字的功能，AD9852則實現頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號源中的一個關鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達GHz數量級；分辨率高，可達1Hz以下，穩定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時鐘頻率為300MHz，并帶有兩個12位高速正交D／A轉換器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調制器和可編程的波形開關鍵功能，并有單路FSK和BPSK數據接口，易產生單路線性或非線性調頻信號。當采用標準時鐘源時，AD9852可產生高穩定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動態性能。其頻率轉換速度可達每秒100×106個頻率點。在高速時鐘產生器應用中，可采用外接300MHz時鐘或外接低頻時鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來了極大的方便，同時也避免了采用高頻時鐘帶來的問題。在AD9852芯片內部時鐘輸入端有4～20倍可編程參考時鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時鐘60MHz，通過AD9852芯片內部的倍頻即可獲得300MHz內部時鐘。300MHz的外部時鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

本文采用AD9852所設計的頻率合成器結構如圖3所示。DDS模塊分成二路輸出：（1）第一路輸出

100MHz～150MHz信號；（2）第二路輸出150MHz～200MHz信號。其中DDS輸出12．5MHz～25MHz的信號，經SWCON開關分成兩路輸出，一路輸出12．5MHz～18．75MHz信號，經放大倍頻、濾波，輸出100MHz～150MHz信號；另一路輸出18．75MHz～25MHz的信號經放大倍頻、濾波輸出150MHz～200MHz信號。

2FPGA與DDS接口設計

FPGA主要完成從外部向DDS寫入頻率控制字功能，其中頻率控制字存儲在FPGA內部RAM單元中。雙方通過40針總線連接，其中信號線為：8位數據線、6位地址線、復位信號、updateclk（頻率跳變信號）、swcon（開關：高頻段和低頻段轉換信號，當swcon為低時輸出高頻段，當swcon為高時，輸出低頻段）、wr（寫信號）。

摘要：介紹了VXI總線C尺寸專用中頻信號源的設計，重點描述了VXI總線接口電路和用DDS實現的幅度可控的捷變頻信號源電路。該模塊已成功應用于實際的VXI總線雷達自動測試系統中。

關鍵詞：VXI信號發生器DDSFPGA

VXI總線系統將計算機技術、測控技術和接口技術等多種高新技術緊密結合起來，具有結構緊湊、數據吞吐能力強、可靠性強等優點，成為自動測試系統的優秀平臺。直接數字合成技術（DDS）提供傳統頻率合成方法難以實現的高分辨率、高頻率轉換速度及相位的連續性，這使得DDS具有廣泛的應用前景。導彈雷達導引頭的研制及生產是一個相當復雜和精密的過程。為實現導引頭自動測試系統，研制了VXI專用信號源模塊。這里采用VXI總線專用接口芯片IT9010與可靈活配置的FPGA器件設計VXI總線接口電路，采用DDS技術直接實現幅度可控的中頻信號電路。

一般的雷達中頻目標回波信號可以簡單描述為：

s（t）＝∑An·rect（αt－β）cos（2πfdt＋φ）（1）

式中，An是回波起伏包絡，rect（t）是矩形函數，α、β是目標回波參數，fd、φ是回波多普勒頻率及初相。

摘要：介紹了一種基于FPGA和DDS（DirectDigitalSynthesizer）技術的跳頻信號源實現方案。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，其中頻率控制字存儲在FPGA內部RAM單元中，FPGA通過40針總線接口向AD9852寫入頻率控制字。該信號源具有可編程、可升級的優點。

關鍵詞：DDSFPGA頻率合成器跳頻通信

在眾多的通信技術中，擴頻通信技術由于具有獨特的抗干擾能力以及寬的使用頻帶而在軍事通信領域倍受青睞。根據擴頻通信調制方式的不同，它可以分為直接序列擴頻方式（DS）、跳頻方式（FH）、跳時方式（FT）及兼有以上方式中二種以上的混合方式。其中跳頻通信具有保密性好、不易受遠近干擾和多徑干擾的影響等優點，是一種很有前景的通信方式。跳頻系統的頻率跳變，受到偽隨機碼的控制。不同的時間、不同的偽碼相位，頻率合成器產生的相應頻率也不同。把跳頻系統的頻率跳變規律稱為跳頻圖案。跳頻圖案是時間和頻率的函數，故又稱為時間－頻率矩陣，簡稱時頻矩陣。時頻矩陣可直觀描述出頻率跳變規律，如圖1所示。

跳頻圖案的設計是跳頻通信系統的一個關鍵問題，直接影響到跳頻系統的保密、抗干擾、多址等性能。一般要求跳頻圖案的周期要長，這就要求控制跳頻圖案的偽隨機碼周期要長，即移位寄存器的級數要大。

1基于FPGA和DDS技術的跳頻信號源設計

跳頻信號源即為載波頻率按照一定跳頻圖案跳變的信號發生器。設計一個性能優異的跳頻信號源，困難在于其優良的頻譜性能。筆者提出了一種基于FPGA12和DDS技術的跳頻圖案的設計方案。指標如下：600跳／秒跳速；20個跳頻點；3．4MHz跳頻基帶；68MHz跳頻帶寬；106．78MHz～172．14MHz跳頻頻率中20個頻點。DDS采用AD公司的最新頻率合成器件AD9852，寫頻率控制字采用ALTARA公司的可編程邏輯器件APEX20K系列中的EP20K100，其邏輯資源為10萬門，兩者通過40針總線接口相連3。其中，FPGA完成存儲頻率控制字、定時寫入頻率控制字的功能，AD9852則實現頻率合成輸出。頻率合成器DDS是跳頻信號源中的一個關鍵部件，其原理如圖2所示。這種頻率合成器工作頻率高，可達GHz數量級；分辨率高，可達1Hz以下，穩定度高；體積小，重量輕，集成度高，這些都是其他頻率合成器件難以比擬的。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管腳表貼封裝形式，其時鐘頻率為300MHz，并帶有兩個12位高速正交D／A轉換器、兩個48位可編程頻率寄存器、兩個14位可編程相位移位寄存器、12位幅度調制器和可編程的波形開關鍵功能，并有單路FSK和BPSK數據接口，易產生單路線性或非線性調頻信號。當采用標準時鐘源時，AD9852可產生高穩定的頻率、相位、幅度可編程的正、余弦輸出，可用作捷變頻本地振蕩器和各種波形產生器。AD9852提供了48位的頻率分辨率，相位量化到14位，保證了極高頻率分辨率和相位分辯率，極好的動態性能。其頻率轉換速度可達每秒100×106個頻率點。在高速時鐘產生器應用中，可采用外接300MHz時鐘或外接低頻時鐘倍頻兩種方式，給電路板帶來了極大的方便，同時也避免了采用高頻時鐘帶來的問題。在AD9852芯片內部時鐘輸入端有4～20倍可編程參考時鐘鎖相倍頻電路，外部只需輸入一低頻參考時鐘60MHz，通過AD9852芯片內部的倍頻即可獲得300MHz內部時鐘。300MHz的外部時鐘也可以采用單端或差分輸入方式直接作為時鐘源。AD9852采用＋3．3V供電，降低了器件的功耗。工作溫度范圍在－40°C～＋85°C。

1.引言

在許多工程測量中，都需要某種固定頻率的正弦信號作為激勵源，如利用模擬傳感器的輸出情況對所研制的監測系統、檢測單元進行功能的驗證：或者進行采集量程的標定工作等。在這些情況下，直接采用一個性能優越的信號發生器固然可以滿足工作要求，但是這又帶來了新的問題，一方面信號發生器是外配儀器，增加了系統的成本，另一方面也不便于自動化測量。利用D/A轉換器加高階濾波器的方式也可實現以上功能要求，但是在windows操作平臺下，對軟件技術提出了更高的要求。本文在科研項目的研究工作中恰好遇到了這樣一個問題，在信號的檢測與標定工作中需要一個120Hz、峰值從0.01V到10V可調的、失真小于1%的高精度正弦激勵信號。本文采用常規的電路實現了這個功能。

2.原理與實現過程簡述

本科研項目是基于PC-104總線的某型飛機發動機參數的檢測系統，該系統需要一個用于飛機振動校準的激勵信號給定單元。經仔細分析技術指標的要求，該單元需要一個幅值從0.01伏到10伏可調，且給定幅值穩定、波形失真小、頻率為120Hz的交流信號源，幅值給定以0.01伏為一個間隔。如果我們利用磚碼稱重的原理，能很快地完成這一功能。顯然，信號激勵中只需要小數點后兩位，即正弦信號峰值變化范圍從10mV到10V，它有一位整數位、兩位小數位。如果我們集中實現一個120Hz的高精度正弦波振蕩器，然后從中取5伏、4伏、2伏、和l伏的“磚碼”信號，可以通過電子開關組合，再用加法器形成l伏到10伏之間的任意一個峰值，類似地用0.5伏、0.4伏、0.2伏和0.1伏的“磚碼”信號可以形成0.1伏到0.9伏的正弦信號，用0.05伏、0.04伏、0.02伏和0.01伏的“砝碼”信號可以形成0.01伏到0.09伏的正弦信號，這三組“砝碼”信號組合在一起則可以給出峰值從0.01伏到10伏、幅值變化臺階為0.01伏的任一峰值的正弦激勵信號，完全可以滿足工程的需要。

根據上述分析，我們設計出如圖1所示的硬件框圖。在圖1中，正弦波信號源選用MAX038芯片，其輸出正弦波頻率可以在較寬的范圍內調節，該芯片內部的結構設計可以保證向外提供失真度小于1%的正弦信號；為了提高信號的比例精度，所有的分壓電阻全部定制，阻值精度可達千分之一；運放選用低漂移運放LM124；電子開關選用高性能的MAX4536的4路單刀單擲開關；另外，考慮到電子開關導通后有幾十歐姆的壓降，為了減小其影響，在加法器中反饋電阻與累加電阻均選擇為幾十千歐左右，進一步削弱電子開關導通電阻在比例加法器中的影響。由于以上措施的作用，可以大幅度提高電路在實際使用中的性能。

在圖1所示電路中，電子開關為譯碼后控制，一位控制碼控制一路開關，因此電子開關的控制共需要12個數字量輸出接口，這在筆者所采用的嵌入式系統中是不允許的，因為沒有這么多的資源，為了進一步滿足系統的要求，采用單并轉換技術，用三片4位移位寄存器CT1194串聯組成一個12位的移位寄存器，框圖如圖2所示。

1綜合標準信號源的功能需求及組成結構

作為地面氣象保障測試儀器，綜合標準信號源的組成結構與氣象觀測傳感器的種類、信號輸出電參量、信號源功能有關[1]。為便于應用，信號輸出通道應該為并行輸出通道，也就是每種要素傳感器使用一個通道，不同要素傳感器信號可以同時輸出。總結目前國內主流自動氣象站所用傳感器，傳感器類型及輸出信號種類如表1所示。再考慮同類傳感器具有不同的型號，如風向、風速傳感器，不同型號的同類傳感器輸出電參量類型一致，但氣象要素值與電參量的轉換公式不同，這樣存在同一信號輸出通道不同傳感器型號選擇的功能需求[2]。另外，標準信號源應該具有輸出值設置及運行狀態、設置信息顯示功能。自動氣象站綜合標準信號源組成結構包括主控單元、顯示屏、操作鍵盤、各種傳感器模擬信號輸出電路及信號輸出端口，結構圖如圖1所示。標準信號輸出為并行輸出設計，所有要素標準信號同時提供，所以圖1中的接口板提供了各類信號的輸出通道。圖1中的信號處理電路主要完成在核心處理器控制下的各類標準信號的選通、變換功能，詳細功能結構如圖2所示。其中溫度信號采用標準電阻的選通控制輸出，即溫度以特定值的形式輸出，考慮應用的完善，特定值可以設置為：－50℃(80.31Ω)、－30℃(88.22Ω)、－10℃(96.09Ω)、0.00℃(100.00Ω)、10.0℃(103.90Ω)、30.0℃(111.67Ω)、50.0℃(119.40Ω)、80.0℃(130.90Ω)。

2綜合標準信號源硬件、軟件設計簡介

本文所述綜合標準信號源為智能化系統，所以硬件設計應選擇嵌入式系統作為系統核心，應用高性能、低功耗的微處理器STM32開發是個比較經濟的解決方案，可以采用32位STM32F103X系列微控制器作為主控芯片，通過庫函數開發嵌入式固件程序控制外圍功能電路實現信號通道的輸出控制[3]。在固化程序方面，利用庫函數編程技術，程序可讀性及可擴展性強，能夠有效實現綜合標準信號源各項功能。程序運行流程為設備開機后，系統自動根據上次的設置值輸出各類信號，用戶根據鍵盤選擇要素進行設置，設置內容包括傳感器類型、輸出值、輸出電平、串口通訊參數等，設置完成后主控單元執行特定的程序控制外圍電路輸出用戶所需標準信號，顯示器同屏顯示正在輸出的各通道氣象要素量及對應的電參量。綜合標準信號源一般在地面氣象觀測設備運行現場應用，屬于便攜設備，所以電源模塊應配備電池及充放電控制電路。溫度信號使用標準電阻序列，MCU根據用戶設置控制選通開關輸出特定的電阻值。氣壓、風向等傳感器模擬電壓轉換使用D/A轉換電路。蒸發傳感器模擬電流應用D/A轉換電路配合標準電阻進行輸出。雨量脈沖信號其實是干簧管的通斷控制的開關電路，需要有激勵源的特別處理。風速、風向等脈沖或頻率信號需要應用電平選擇控制電路。

3綜合標準信號源在地面氣象保障業務中的應用

應用于自動氣象站采集器現場校準及備份采集器加電測試。首先將綜合標準信號源通過專用信號線連接到采集器，然后開機，根據自動氣象站采集器校準方法依次設置好標準信號源各要素的輸出值和通訊參數之后，再讀取采集器所采集到的各要素值或其他臺站參數等。將獲取到的采集器要素值與標準信號源輸出值進行對比來判斷該采集器是否正常[4]。應用于自動氣象站在線故障檢測。測試儀的標準信號源可以對自動站進行在線故障檢測，一般使用排除法，依次將標準信號源輸出的信號接入自動站各個接入點，通過查看對比采集器采集到的數值與輸出的標準值來判斷故障位置，達到快速準確排除故障的目的。例如濕度故障的檢測。針對CAWS600系列和DZZ5、DZZ6自動站，當濕度出現故障時，從傳感器一端開始檢查，首先取下傳感器，使用標準信號源設置好需要的濕度輸出信號并將其接入信號傳輸線，查看監控軟件的濕度值是否與設置值一致，如一致則為傳感器故障；如不一致則繼續使用標準信號源來檢查下一節點，即主采集器機箱防雷板的信號接入端，查看數據是否一致，如一致則為信號線纜故障；如不一致則將標準信號源信號直接接入采集器，查看數據是否一致，如一致則為防雷板故障，如不一致則為采集器故障。針對DZZ4自動站，當濕度出現故障時，從傳感器一端開始檢查，首先取下傳感器，使用標準信號源設置好需要的濕度輸出信號并將其接入溫濕度分采，查看監控軟件的濕度值是否與設置值一致，如一致則為傳感器故障；如不一致則檢查分采的運行狀態指示燈并查看分采數據，如數據異常則為分采故障。針對DYYZII自動站，當濕度出現故障時，從傳感器一端開始檢查，首先取下傳感器，使用標準信號源設置好需要的濕度輸出信號，并將其接入到信號傳輸線，查看監控軟件的濕度值是否與設置值一致，如一致則為傳感器故障；如不一致則繼續使用標準信號源來檢查下一節點，即外轉接板的信號接入端，查看數據是否一致，如一致則為信號線纜故障；如不一致則將連接主采的7芯信號電纜的濕度信號與標準信號源連接，查看數據是否一致，如一致則為外轉接板故障；如不一致則將標準信號源信號直接接入采集器，查看數據是否一致，如一致則為7芯信號電纜故障，如不一致則為采集器故障。

摘要：本文介紹設計的地面數字電視臺內自告警方案，實現對臺站內地面數字電視信號源、播出信號和發射機播出功率的監測報警。詳細闡述了方案功能、方案架構和工作原理。

關鍵詞：自告警；信號源；發射機；播出信號

一、引言

目前，廣西廣播電視技術中心所轄廣播電視無線發射臺除中波臺和部分鄉鎮發射臺外，均已完成中央廣播電視節目無線覆蓋工程的地面數字電視廣播系統建設。根據技術中心要求，“有人留守、無人值班”的一二級發射臺站，數字電視播出監控除了建設遠程監控系統外，需同步建設完善的臺站內自告警系統，作為遠程監控系統的有效補充，以提高數字電視播出監測能力，保證遠程監控系統故障時依然能對數字發射機的運行和播出情況進行實時有效預警，提升安全播出保障水平。本文基于河池二五〇臺地面數字電視信號源、播出信號和發射機監測需求，設計臺內自告警系統。

二、功能分析

臺內自告警基于實現對臺站內數字電視發射機的播出功率、信號源和播出信號進行監測以及故障報警而設計，使用的技術方案應該與遠程監控系統不同，其運行具有獨立性、穩定性和可靠性。河池二五0臺目前播出兩個頻點的數字電視節目，共發射播出十二套中央電視節目和兩套廣西電視臺節目、兩套河池市電視臺節目。臺內自告警系統需實現以下功能：1.監測信號源和播出信號無音頻、無視頻故障時，啟動聲光告警；2.監測信號源和播出信號視頻靜幀故障時，啟動聲光告警；3.發射機播出降功率故障時，啟動聲光告警；4.信號源和播出信號顯示于監視屏幕。