專利名稱：小型嵌入式廣播電視監(jiān)測測向站系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種小型嵌入式廣播電視監(jiān)測測向站系統(tǒng)，屬于 廣播電視監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
廣播電視監(jiān)測是改善和提高廣播電視的發(fā)射質(zhì)量，核查廣播電視 的覆蓋效果，保證廣播電視信號發(fā)射和傳輸安全，維護(hù)空中無線電波 秩序，充分保護(hù)并有效利用頻譜資源的重要保證。同時廣播電視監(jiān)測
是對節(jié)目制作，節(jié)目傳輸和播出系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)質(zhì)量評定的重要手段； 是各級領(lǐng)導(dǎo)了解、掌握實際播出質(zhì)量和覆蓋效果的主要信息來源；是 廣播電視事業(yè)合理規(guī)劃、科學(xué)決策的重要依據(jù)。隨著廣播電視事業(yè)的 飛速發(fā)展，除了需要在大、中城市建立數(shù)量龐大的廣播電視監(jiān)測站外， 還需要在城市邊緣的"盲區(qū)"、中/小城市、縣、縣級以下地區(qū)以及邊 遠(yuǎn)、邊疆、高山或需要全天候監(jiān)視的地域建立較多數(shù)量的分布式監(jiān)測 站，并通過有線/無線傳輸組成廣域的廣播電視監(jiān)測網(wǎng)。而小型嵌入式 廣播電視監(jiān)測測向系統(tǒng)是分布式監(jiān)測站的最佳選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)提出小型嵌入式廣播電視監(jiān)測測向系統(tǒng)，旨在解決特殊地 區(qū)(如廣播電視覆蓋的"盲區(qū)"、中/小城市、縣、縣級以下地區(qū)以及 邊遠(yuǎn)、邊疆、高山或需要全天候監(jiān)視的地域)的廣播電視監(jiān)測測向的
問題。可用于對中波、調(diào)頻廣播和電視信—號^"率,頻道誤差、場強、發(fā) 射帶寬、調(diào)制度/調(diào)幅度、信號功率等各種影響發(fā)射質(zhì)量和覆蓋范圍、 效果的基本參數(shù)進(jìn)行實時測量和監(jiān)聽監(jiān)看，對發(fā)射標(biāo)識進(jìn)行識別鑒定， 快速發(fā)現(xiàn)干擾或非法信號以及其它違規(guī)節(jié)目，并對各種干擾或非法信 號進(jìn)行測向定位，及時予以清查和排除，確保廣播電視信號發(fā)射和傳 輸安全。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案其特征是折疊式垂直極化干涉儀測向天 線陣的第一信號輸出端、第二信號輸出端分別與電旋開關(guān)單元的第一
信號輸入端、電旋開關(guān)單元的第二信號輸入端對應(yīng)相接；電旋開關(guān)單 元的信號輸出端與RF放大器模塊的第一信號輸入端對應(yīng)相接；RF放 大器模塊的信號輸出端與板卡式接收機的信號輸入端對應(yīng)相接；板卡 式接收機的信號輸出/輸入端與嵌入式計算機系統(tǒng)的第一信號輸入/輸 出端對應(yīng)相接，嵌入式計算機系統(tǒng)的第二信號輸入/輸出端與監(jiān)測測向 處理模塊的輸出/輸入端對應(yīng)相接，嵌入式計算機系統(tǒng)的第三信號輸入 /輸出端與遠(yuǎn)程控制模塊的信號輸出/輸入端對應(yīng)相接，遠(yuǎn)程控制模塊的 第二信號輸出/輸入端與集線器的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，集線 器的第二信號輸入/輸出端與有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第一信號輸出/輸入 端對應(yīng)相接，集線器的第三信號輸入/輸出端與無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第 一信號輸出/輸入端對應(yīng)相接；有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第二信號輸出/輸入 端與控制中心的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的 第二信號輸出/輸入端與控制中心的第二信號輸入/輸出端對應(yīng)相接；環(huán) 境監(jiān)測報警模塊的輸出端與遠(yuǎn)程控制模塊的信號輸入端相接；監(jiān)測測 向處理模塊的第一信號輸出端與RF放大器模塊的第二信號輸入端對 應(yīng)相接，監(jiān)測測向處理模塊的第二信號輸出端與電旋開關(guān)單元的第三 信號輸入端相接，UHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣工作頻段 為300MHz—1300MHz， VHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣工 作頻段為30MHz—300MHz。電源模塊交流、直流、UPS或太陽能供 電。
本發(fā)明的優(yōu)點系統(tǒng)實現(xiàn)了對水平極化廣播電視信號的遠(yuǎn)程化和 自動化監(jiān)測；將板卡式接收機、嵌入式計算機系統(tǒng)、監(jiān)測測向處理模 塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等集成在同一個機箱中，配備小型折疊式天線陣， 結(jié)構(gòu)緊湊輕便，架裝維護(hù)方便；組網(wǎng)靈活，可支持多種有線/無線網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)安全傳輸；可實現(xiàn)廣播電視音視頻采集、壓縮編碼、自動任務(wù)監(jiān) 測、測向定位、統(tǒng)計分析、異態(tài)報警等功能。


附圖1是本發(fā)明實施例電原理框圖。 附圖2是高、低端電旋開關(guān)電原理框圖。 附圖3是三功能RF放大器電原理框圖。 附圖4是功率分配器以1: 2分配器為例的結(jié)構(gòu)框圖。 附圖5是折疊式水平極化干涉儀監(jiān)測測向天線陣示意圖
圖中的1是折疊式水平極化干涉儀監(jiān)測測向天線陣、2是電旋開關(guān) 單元、3是RF放大器模塊、4是板卡式接收機、5是監(jiān)測測向處理模 塊、6是嵌入式計算機系統(tǒng)(Embedded System)、 7是環(huán)境監(jiān)測報警模 塊、8是遠(yuǎn)程控制模塊、9是集線器、IO是有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、11是
無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、12是電源模塊交流、直流、UPS或太陽能供電(選 件)、13是控制中心、14是避雷針、15是UHF五單元水平極化無源 監(jiān)測測向天線陣300MHz—1300MHz、 16是VHF五單元水平極化無 源監(jiān)測測向天線陣30MHz—300MHz。
具體實施例方式
對照附圖1，其結(jié)構(gòu)是折疊式垂直極化干涉儀測向天線陣1的第 一信號輸出端、第二信號輸出端分別與電旋開關(guān)單元2的第一信號輸 入端、電旋開關(guān)單元的第二信號輸入端對應(yīng)相接；電旋開關(guān)單元的信 號輸出端與RF放大器模塊3的第一信號輸入端對應(yīng)相接；RF放大器 模塊的信號輸出端與板卡式接收機4的信號輸入端對應(yīng)相接；板卡式 接收機的信號輸出/輸入端與嵌入式計算機系統(tǒng)6的第一信號輸入/輸 出端對應(yīng)相接，嵌入式計算機系統(tǒng)的第二信號輸入/輸出端與監(jiān)測測向 處理模塊5的輸出/輸入端對應(yīng)相接，嵌入式計算機系統(tǒng)的第三信號輸 入/輸出端與遠(yuǎn)程控制模塊8的信號輸出/輸入端對應(yīng)相接，遠(yuǎn)程控制模 塊的第二信號輸出/輸入端與集線器9的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相 接，集線器的第二信號輸入/輸出端與有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊10的第一信 號輸出/輸入端對應(yīng)相接，集線器的第三信號輸入/輸出端與無線網(wǎng)絡(luò)傳 輸模塊11的第一信號輸出/輸入端對應(yīng)相接；有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第 二信號輸出/輸入端與控制中心13的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接， 無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第二信號輸出/輸入端與控制中心的第二信號輸 入/輸出端對應(yīng)相接；環(huán)境監(jiān)測報警模塊的輸出端與遠(yuǎn)程控制模塊的信 號輸入端相接；監(jiān)測測向處理模塊的第一信號輸出端與RF放大器
模塊的第二信號輸入端對應(yīng)相接，監(jiān)測測向處理模塊的第'二信號輸出
端與電旋開關(guān)單元的第三信號輸入端相接，UHF五單元水平極化無源 監(jiān)測測向天線陣工作頻段為300MHz—1300MHz, VHF五單元水平極 化無源監(jiān)測測向天線陣工作頻段為30MHz—300MHz。電源模塊交流、 直流、UPS或太陽能供電。
所述的折疊式水平極化干涉儀監(jiān)測測向天線陣1，沿高度方向分 兩層排列(分別對應(yīng)兩個頻段)。下層為30 300腿z頻段的天線陣，由 五付水平放置的無源正交偶極子天線(兩個長約0. 5米、直徑16mm的 偶極子成十字狀交叉)組成圓陣，陣列直徑約3米，振子可拆卸，支 撐臂可折疊至與中軸線平行；上層為300 1300MHz頻段的天線陣，由 五付水平放置的無源正交偶極子天線(兩個長約0. 3米、直徑16mm的 偶極子成十字狀交叉)組成圓陣，陣列直徑1米。最上端安裝有避雷 針，天線總高度約2米，天線阻抗為50a接口為N型插座。
電旋開關(guān)單元2是根據(jù)頻段分為低端電旋開關(guān)單元和高端電旋開 關(guān)單元。它受監(jiān)測測向處理模塊的控制和供電。其中低端電旋開關(guān)單 元的工作頻率為30MHz 300MHz，內(nèi)部包括SW-5/2-ML低端電旋開關(guān)、 SPL-1/2功率分配器和SPL-1/5功率分配器。它相當(dāng)于一個高頻電子 開關(guān)，它有5個信號輸入端、2個信號輸出端、l個控制/供電端口、 1 個自校信號輸入端和1個自校信號輸出端，它受控同時打通某兩路信 號通道(分為主路、輔路)和自校信號通道。SPL-1/2功率分配器是 把自校信號分成兩路，其中一路又經(jīng)SPL-1/5功率分配器被分成5路， 引入低端電旋開關(guān)，用于對30MHz 300MHz波段工作的系統(tǒng)進(jìn)行自校；
另一路自校信號傳送到高端電旋開關(guān)單元中，用于高頻段系統(tǒng)酌自校。
高端電旋開關(guān)單元的工作頻率為300MHz 1300MHz,內(nèi)部包括 SW-5/2-MH高端電旋開關(guān)和SPL-1/5功率分配器。它也是一個高頻電 子開關(guān)，它有5個信號輸入端、2個信號輸出端、l個控制/供電端口、 1個自校信號輸入端，它受控同時打通某兩路信號通道(分為主路、 輔路)和自校信號通道。從低端電旋開關(guān)單元分出的一路自校信號經(jīng) SPL-1/5功率分配器后被分成5路，用于對300MHz 1300MHz頻段工 作的系統(tǒng)進(jìn)行自校。其工作原理當(dāng)控制電壓VI、 V2加電，二極管 D1 D3導(dǎo)通時，來自天線1的信號就可傳到節(jié)點A，當(dāng)控制電壓V2、 V3加電，二極管D4 D6導(dǎo)通時，自校信號就可傳到節(jié)點A，當(dāng)控制電 壓V4、 V5加電，二極管D7 D9導(dǎo)通時，節(jié)點A的信號就可從主路輸 出；當(dāng)控制電壓V6、 V7加電，二極管D10 D12導(dǎo)通時，節(jié)點A的信 號就可從輔助路輸出；如圖2所示。
RF放大器模塊3，包括兩個低噪聲三功能放大器，工作頻率為 30MHz 1300MHz，具有放大、直通、衰減三種功能，在使用中根據(jù)實 際需要由軟件設(shè)定。分別對來自電旋開關(guān)單元2的主、輔路信號進(jìn)行 處理。它們各有1個控制/供電端、1個輸入端、1個輸出端。放大器 由第一高頻繼電器、第二高頻繼電器、放大電路、衰減電路和電源組 成，高頻繼電器(型號RF303-12)、放大器中的放大管(型號ERA-51SM)。 + 12V電源受軟件控制分別加到第一高頻繼電器和第二高頻繼電器上。 當(dāng)?shù)谝桓哳l繼電器加電，而第二高頻繼電器不加電時，輸入信號經(jīng)放 大電路后得到線性放大，再經(jīng)第二高頻繼電器的直通部分輸出。即為
"放大"。當(dāng)?shù)谝桓哳l繼電器不加電，而第二高頻繼電器加電時，輸入 信號經(jīng)第一高頻繼電器的直通部分后到達(dá)第二高頻繼電器的衰減電 路，經(jīng)衰減后輸出。即為"衰減"。當(dāng)?shù)谝桓哳l繼電器和第二高頻繼電 器都不加電時，輸入信號經(jīng)第一高頻繼電器和第二高頻繼電器的直通 部分輸出。即為"直通"。故該放大器具有"直通、放大、衰減"三功 能。
板卡式接收機4，由兩個板卡式測向接收機(J0601)組成。對來 自RF放大器模塊3的信號進(jìn)行變頻、解調(diào)、解碼(可對不同頻域、調(diào) 制域、時域的信號進(jìn)行監(jiān)測測量)，輸出包含頻率、幅度、頻偏、調(diào)制 度、帶寬、電平、頻譜圖像等的數(shù)字監(jiān)測信息和包含信號相位和幅度 特性的數(shù)字測向信號。它通過串口與計算機通訊。本實施例中選用江 西省九江市713廠的J0601數(shù)字式測向接收機，該接收機為板卡式， 采用PCI總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計， 一塊模板就是一個接收通道，采用 兩塊板卡即可組成雙信道。接收機模板可插在帶有PCI插槽的計算機 內(nèi)，用壓條固定，構(gòu)成先進(jìn)的嵌入式接收機計算機組合的虛擬儀器平 臺。
所述的監(jiān)測測向處理模塊5 (型號為DFC 050E)是系統(tǒng)各部分控 制驅(qū)動單元和直流供電單元。處理模塊通過接口與嵌入式計算機系統(tǒng) 6進(jìn)行通訊，接受計算機的控制指令，對電旋開關(guān)單元、RF放大器模 塊、測向接收機等進(jìn)行控制，使系統(tǒng)按著軟件程序進(jìn)行監(jiān)測和測向。
所述的嵌入式計算機系統(tǒng)6。內(nèi)置的嵌入式計算機為研華公司的 ARK-3380，軟件被固化在嵌入式計算機內(nèi)，因而設(shè)備運行的可靠性得
到增強，同時體積、功耗也大大減小。硬件"著門狗"可以在異常狀 態(tài)下或斷電時迅速復(fù)位并快速啟動至程序運行狀態(tài)。內(nèi)置的嵌入式
Linux系統(tǒng)，可以使得系統(tǒng)軟件內(nèi)核容量大大減小，硬件配置裁減至 適合程度。應(yīng)用軟件為我公司成熟的DESC0 DF7.0版智能化監(jiān)測測向 軟件，其具有完備的偵查功能和信號分析處理功能。該計算機系統(tǒng)除 了執(zhí)行程序(包括存儲、打印)夕卜，還對大量的數(shù)據(jù)、音頻、視頻等 進(jìn)行處理，它通過對大量采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的統(tǒng)計算法(如自 相關(guān)算法、相位檢波算法、HILBERT變換、FFT算法)，從而得出信號 的方位。
所述的環(huán)境監(jiān)測報警模塊7，是由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器(型號為 DS-6001HC，用于傳輸現(xiàn)場圖像)、彩色攝像頭(型號為三星101)、溫 濕度傳感器(型號為JWSL-3W)、煙霧報警器(型號為BT-168A)、紅外 報警器(型號為BT-922R)等部份組成。對監(jiān)測站的工作狀態(tài)、設(shè)備 連接狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并通過傳輸鏈路將環(huán)境、工作狀態(tài)等 監(jiān)測數(shù)據(jù)和通過攝像頭把遠(yuǎn)程監(jiān)視的圖像送到控制中心進(jìn)行監(jiān)視。如 有異常(含盜竊、火警等)將及時報警。
所述的遠(yuǎn)程控制模塊8，由數(shù)據(jù)采集器(用于現(xiàn)場220VAC的AD 采集、讀取設(shè)備上下電狀況及電壓數(shù)據(jù)等)、電壓傳感器(型號為 DYH28-14A，用于將220V交流電轉(zhuǎn)化為5V的交流電)和繼電器開關(guān)等 組成。它接受控制指令對監(jiān)測站的供電狀況、上下電、計算機復(fù)位、 空調(diào)啟動等進(jìn)行信息采集與控制。
UHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣15:工作頻段為
300MHz—1300MHz、 VHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣16: 工作頻段為30MHz—300MHz。
為便于搬移和安裝維護(hù)，又不過多地復(fù)雜接線，該小型嵌入式廣 播電視監(jiān)測測向系統(tǒng)僅由折疊式水平極化干涉儀監(jiān)測測向天線陣(含 電旋開關(guān)單元、RF放大器模塊等)和小型化19〃主機機箱(內(nèi)置板卡 式接收機、嵌入式計算機模塊、監(jiān)測測向處理模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等) 兩個部分組成。兩部分之間僅用若干控制電纜和射頻電纜連接而成。
權(quán)利要求
1、小型嵌入式廣播電視監(jiān)測測向站系統(tǒng)，其特征是折疊式垂直極化干涉儀測向天線陣的第一信號輸出端、第二信號輸出端分別與電旋開關(guān)單元的第一信號輸入端、電旋開關(guān)單元的第二信號輸入端對應(yīng)相接；電旋開關(guān)單元的信號輸出端與RF放大器模塊的第一信號輸入端對應(yīng)相接；RF放大器模塊的信號輸出端與板卡式接收機的信號輸入端對應(yīng)相接；板卡式接收機的信號輸出/輸入端與嵌入式計算機系統(tǒng)的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，嵌入式計算機系統(tǒng)的第二信號輸入/輸出端與監(jiān)測測向處理模塊的輸出/輸入端對應(yīng)相接，嵌入式計算機系統(tǒng)的第三信號輸入/輸出端與遠(yuǎn)程控制模塊的信號輸出/輸入端對應(yīng)相接，遠(yuǎn)程控制模塊的第二信號輸出/輸入端與集線器的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，集線器的第二信號輸入/輸出端與有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第一信號輸出/輸入端對應(yīng)相接，集線器的第三信號輸入/輸出端與無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第一信號輸出/輸入端對應(yīng)相接；有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第二信號輸出/輸入端與控制中心的第一信號輸入/輸出端對應(yīng)相接，無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的第二信號輸出/輸入端與控制中心的第二信號輸入/輸出端對應(yīng)相接；環(huán)境監(jiān)測報警模塊的輸出端與遠(yuǎn)程控制模塊的信號輸入端相接；監(jiān)測測向處理模塊的第一信號輸出端與RF放大器模塊的第二信號輸入端對應(yīng)相接，監(jiān)測測向處理模塊的第二信號輸出端與電旋開關(guān)單元的第三信號輸入端相接，UHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣工作頻段為300MHz—1300MHz，VHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣工作頻段為30MHz—300MHz。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型嵌入式廣播電視監(jiān)測測向站系統(tǒng)， 所述的折疊式水平極化干涉儀監(jiān)測測向天線陣，沿高度方向分兩層排 列，分別對應(yīng)兩個頻段，下層為30 300MHz頻段的天線陣，由五付水平 放置的無源正交偶極子天線，兩個長0.5米、直徑16mm的偶極子成十 字狀交叉組成圓陣，陣列直徑3米，振子可拆卸，支撐臂可折疊至與 中軸線平行；上層為300 1300MHz頻段的天線陣，由五付水平放置的 無源正交偶極子天線，兩個長0. 3米、直徑16mm的偶極子成十字狀交 叉組成圓陣，陣列直徑1米，最上端安裝有避雷針，天線總高度2米， 天線阻抗為50C1，接口為N型插座。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型嵌入式廣播電視監(jiān)測測向站系統(tǒng)， 其特征是電旋開關(guān)單元頻段分為低端電旋開關(guān)單元和高端電旋開關(guān)單 元，其中低端電旋開關(guān)單元的工作頻率為20MHz 1000MHz，內(nèi)部包括 SW-5/2-ML低端電旋開關(guān)、SPL-1/2功率分配器和SPL-1/5功率分配 器，相當(dāng)于一個高頻電子開關(guān)，它有5個信號輸入端、2個信號輸出 端、l個控制/供電端口、 l個自校信號輸入端和l個自校信號輸出端， 受控同時打通主路、輔路兩路信號通道和自校信號通道；其中SPL-1/2 功率分配器是把自校信號分成兩路，其中一路又經(jīng)SPL-1/5功率分配 器被分成5路，引入低端電旋開關(guān)，對20MHz 1000MHz波段工作的系 統(tǒng)進(jìn)行自校；另一路自校信號傳送到高端電旋開關(guān)單元中，用于高頻 段系統(tǒng)的自校；高端電旋開關(guān)單元的工作頻率為1000MHz 3000MHz， 內(nèi)部包括SW-5/2-MH高端電旋開關(guān)和SPL-1/5功率分配器，是一個高 頻電子開關(guān)，它有5個信號輸入端、2個信號輸出端、l個控制/供電 端口、 1個自校信號輸入端，它受控同時打通主路、輔路兩路信號通 道和自校信號通道，從低端電旋開關(guān)單元分出的一路自校信號經(jīng) SPL-1/5功率分配器后被分成5路，對1000MHz 3000MHz頻段工作的 系統(tǒng)進(jìn)行自校。
全文摘要
本發(fā)明是小型嵌入式廣播電視監(jiān)測測向站系統(tǒng)，包括折疊式水平極化干涉儀監(jiān)測測向天線陣、電旋開關(guān)單元、RF放大器模塊、板卡式接收機、監(jiān)測測向處理模塊、嵌入式計算機系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測報警模塊、遠(yuǎn)程控制模塊、集線器、有線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、電源模塊交流、直流、UPS或太陽能供電、控制中心、避雷針，UHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣300MHz-1300MHz，VHF五單元水平極化無源監(jiān)測測向天線陣30MHz-300MHz。優(yōu)點結(jié)構(gòu)緊湊輕便，架裝維護(hù)方便；組網(wǎng)靈活，支持多種有線/無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全傳輸；實現(xiàn)廣播電視音視頻采集、壓縮編碼、自動任務(wù)監(jiān)測、測向定位、統(tǒng)計分析、異態(tài)報警等功能。
文檔編號H04N17/04GK101365146SQ20081019648
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者俞惟銓 申請人:俞惟銓