用SOC技术实现嵌入式广播监测设备

一、引言

　　“西新工程”以来，我国无线广播监测网有了长足的发展，为适应新形势下广播电视安全播出的需要，建立健全广播电视信息安全保障体系做出了巨大贡献，为执行贯彻江总书记“9.16”指示发挥了巨大的作用。

　　目前我国的无线广播监测网的遥控监测站、数据采集点系统绝大部分由通用工控机、通用Windows操作系统、通用I/O板卡、专业测量板卡四部分构成。与目前的流行的嵌入式技术相比，这种结构的网络监测系统已经显示出系统冗余、功耗太大、板卡繁多、安装复杂、维护困难、故障率高、可靠性差等诸多问题和不足。极少数站点引入了嵌入式系统的概念，采用了WindowsXPE+嵌入式计算机主板＋通用电源系统+专业测量板卡的结构，但是仍然存在系统连线多和长，可靠性和结构复杂的问题，在系统整体设计上仍然不满足嵌入式的要求。目前的设备系统冗余，操作系统不能裁减，没有根据系统的要求来优化配置，冗余部分不但造成系统软件体积庞大，而且会给系统稳定运行带来隐患；工控机功耗太大，不满足节约能源、低功耗、稳定性的要求；板卡众多占用了大量的系统资源和计算机接口，计算机需要频繁与多个设备通讯，且安装调试困难，设备板卡主要采用PCI、ISA、PC104接口方式，不支持热插拔，如果设备板卡出现故障，就要打开机箱才能更换；系统连线众多，维护困难，一旦有比较严重的故障发生，往往需要技术人员到现场解决问题，由于监测设备大部分都安装偏远地区或山区，交通极不方便，使得监测网的维护工作成本高、工作量大。这些问题的存在已是监测网安全、有效、稳定运行的潜在隐患。

　　针对上述这些情况，根据嵌入式技术的发展和广播监测设备的现状，研制一种“可靠性高、低功耗、嵌入式、小型化、功能划分简洁、维护简单”的广播监测遥控站、数据采集点系统势在必行。

　二、新一代嵌入式广播监测设备的特点

　　2.1系统模块化、仪器化设计，结构简单，安装配置方便

　　整个系统采用模块化和仪器化设计的思想，整个系统的核心部分设计成一台嵌入式广播监测仪，只需要将天线、电源和电话线（或网线）插入相应的插口，即可使用。取消了原来计算机外部纷繁复杂的信号连线，使得采集点的安装非常方便。嵌入式广播信号监测仪由嵌入式计算机、接收机、嵌入式多路信号测量卡，语音压缩卡和液晶显示屏组成，带有完善的人机接口。整个系统的设计思想完全体现了模块化和小型化的发展趋势。

新一代嵌入式广播监测设备

2.2选用高性能嵌入式计算机

　　嵌入计算机系统采用ETX方式，电源为国际通用型输入为宽幅110～240V频率50～60HZ自适应，CPU处理器性能高（intelceleron(r)m4401.86酷睿）、以太网适应范围宽10/100/1000Base-TX，，I/O接口多（四个RS232、四个USB2。0），系统支持CF卡和硬盘双系统，系统内部连线少（只有二条硬盘连线），集成度高，外壳采用铝挤型外壳，散热性能高。

　2.3采用SOC技术实现多路多功能测量卡

　　调幅度是调幅发射机播音时最重要的技术指标。目前现有调幅度监测设备采用方法有：（1）中频采样滤出音频信号，用最大音频电平除以平均音频电平(代替载波电平)计算出调幅度，这种方法在用单音频检测时是正确的，因为单音频正弦信号的正负峰是对称的，但是实际的音频信并非正负对称，因此平均音频电平与载波并不相等，因此计算出的调幅度是不正确的。（2）采用功率谱来计算调幅度的方法，但是这种方法需要一段时间采样后再做频谱分析，计算的结果是一段时间的平均调幅度，并非瞬时调幅度。（3）直接中频采样，然后用数字滤波器将音频电平和载波电平滤出来，计算调

　　幅度。由于要将载波电平滤出，就要设计一个截止频率在2-3HZ的数字滤波器，通过数字信号的理论分析可以知道，即使采用第三中频采样，设计出的截止频率为5Hz的数字滤波器的阶数要达到100000以上，在实际应用中这是不可能实现的。在单音频(1KHz)测试的时候，如果设计一个截止频率为200Hz的滤波器，阶数只有几百阶，测量结果可以满足要求，但是实际音频信号的频谱分布在50Hz~6KHz之间，因此这种方法在实际应用中也是不可行的。

　　以上三种方法用单音频测试时，调幅度指示正确，并且基本上和信号源没有误差，但在实际应用中，这三种方法计算出来的调幅度值和实际信号相比误差大于15%。出现的情况是一会大，一会小，实际是和节目源（说话、音乐、打击乐）的关系。

　　本设备采用的是调幅度测量的基本原理如下：为保证调幅度测量结果不受信号幅度的影响，必需要对接收机输出的调幅广播中频信号进行增益控制。中频信号经过AGC放大器后进行检波，检波后的信号一分为二经过两个截止频率不同的低通滤波器：一路滤出直流载波信号，另一路滤出音频信号。经过AD采样得到直流载波和音频的电平大小，计算出调幅度和实际信号相比误差小于3%。