调频发射机指标自动测量系统的设计

冯容辉 沈能源 江苏省广播电视总台发射传输台

1.引言

在调频广播系统中，调频信号的收听效果是广播电台关注的重点。调频发射机的技术指标是播出节目质量的决定性因素之一。定期进行发射机指标测量，可以及时掌握发射机的工作状态，保证广播节目播出音质清晰稳定、不失真。

目前大都采用音频信号测量仪进行调频发射机技术指标的测量。音频信号测量仪主要由音频信号发生器和音频信号分析仪组成。每进行一项指标测量需对音频信号测量仪进行相应设置，因此在测量多台调频发射机指标时，工作量较大且具有重复性，导致测量过程耗时较长。另外，在调频激励器有预加重情况下，指标测量结果往往精度不高。

本文介绍了一种利用AP2722音频测量仪的可编程功能，设计一套调频发射机指标自动测量系统，通过计算机对仪器的远程控制实现简便、精确的调频发射机指标测量。

2. AP2722音频测量仪

AP2722音频测量仪是美国Audio Precision公司一款高精度、可编程的专业音频信号测量分析仪。用户通过AP2700专用软件来控制操作仪器，借助其专用AP_Basic编程语言，在AP2700控制软件上编写程序实现发射机指标测量的自动化。

AP2722音频测量仪可分别针对调频激励器在有预加重和无预加重的情况下测量如下主要音频技术指标：失真、串扰、相位、频响、信噪比等，并将所测各项指标测量结果自动存储。

图1 调频发射机自动测量系统框图

调频发射机自动测量系统如图1所示。AP2722音频测量仪产生AES数字音频测试信号送入调频发射机激励器，从发射机输出耦合口提取射频RF信号送入调频解调仪，解出模拟音频信号（左右声道）送入AP2722音频测量仪，在与AP2722音频测量仪相连的计算机上运行自动测量程序，便可远程进行调频发射机指标自动测量。

3.自动测量程序的设计

在进行指标测量时，激励器在有预加重（我国调频广播规定预加重为50us）和无预加重情况下测得指标结果不同，自动测量程序需同时满足该两种情况。因此自动测量程序运行时，先设计有预加重和无预加重两种测量模式选项。如图2程序运行起始界面，Pre_Flat表示为激励器无预加重曲线；Pre50us表示为激励器有50us预加重曲线。

图2 指标测量模式选择界面

3.1 无预加重测量模式

在激励器无预加重的情况下，信号发生器产生的信号需设为恒定振幅的正弦波测试信号。如图3所示，首先设置数字音频信号输出电平（dBFS）。测试人员在对话框中输入相应数值即为信号发生器产生的数字信号电平。

图3 数字音信信号电平值设置界面

以测量通道A信号失真指标为例，，首先打开AP2722音频测量仪中数字信号发生器通道A的输出，且确保通道B的输出处于关闭状态。设置数字信号发生器输出信号频率、AP2722音频测量仪中信号分析仪工作模式、扫描坐标参数等，如图4所示。

图4中代码对应了图5中信号发生器和信号分析仪的设置，从图5中可以看到信号发生器通道A的输出打开，通道B的输出关闭，信号分析仪中功能选择为失真指标测量。

图4 信号失真测量部分代码

图5 失真指标测量设置界面

在实际测量过程中，通过远程设置数字信号发生器，分别输出30Hz、50Hz、100Hz、400Hz、1kHz、3kHz、5kHz、7kHz、10kHz、12kHz、15kHz的不同频率数字音频信号至激励器，信号分析仪自动扫频并记录数值得到通道A在各个频点输入相同幅度值产生的失真。激励器通道A的失真测量结果如图6所示，图中下部绿色线为各个频点失真测量值，横坐标为频率值，纵坐标为各频率失真百分比。

图6 失真测量结果

3.2 有预加重自动测量模式

在激励器存在50us预加重时，不可再用恒定振幅的正弦波测试信号作为测试信号源。由于预加重曲线的存在，送入激励器的信号振幅会随着频率的增大被放大，导致在高频部分信号幅度超出，无法保证75kHz频偏。在传统调频测量方法中，每个频点手动调整输入信号幅度进行测量，操作复杂耗时；或令信号源产生满足高频满频偏的固定幅度信号送入激励器进行测量，这导致在低频段不够满频偏，不能保证指标测量结果的精度。

在设计有预加重自动测量程序时，预加重曲线计算公式为：

公式1

对应的去加重曲线计算公式为：

公式2

式中为时间常数，f为频率。根据去加重曲线计算公式计算出每个频点去加重信号的幅度。令数字信号发生器产生一个对应激励器预加重曲线的去加重的信号如图7所示，以此信号输入激励器来抵消激励器的预加重，不仅免去了复杂的测量操作，也保证了指标测量结果的精度。

图7 数字信号发生器产生的去加重的信号

测量过程所涉及其余设置与无预加重测量模式相同，不再赘述。

4. 自动测量结果处理

自动测量程序在完成所有指标测量后会将测量结果自动存储，并标注是否符合国家标准。图8，图9所示分别为无预加重和有预加重的频率响应指标，横坐标为频率，纵坐标为频响值。上下红色线为我国广播调频立体声发射机运行技术指标标准，中间绿色线为所测得的所有频点频响曲线。从两图中可以看出所测频响值在国标范围之内，符合国家标准。

图8 激励器无预加重频响

图9 激励器50us预加重频响

5. 总结

在实际使用中，通过调频发射机指标自动测量系统可大大简化测量操作步骤和复杂程度，提高测量精度。该系统提升了调频发射机的维护工作效率，也为安全播出带来积极作用。