摘要：為了監(jiān)測廣播電視發(fā)射系統(tǒng)的工作情況，設(shè)計了電視發(fā)射機無線監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)中按照我國規(guī)定的監(jiān)測規(guī)范和要求，搭建了系統(tǒng)硬件平臺，并以LabVIEW 為平臺結(jié)合SCPI 開發(fā)了系統(tǒng)軟件。經(jīng)實地測量驗證了本監(jiān)測系統(tǒng)的實用性和可靠性。

近些年，我國電視事業(yè)飛速發(fā)展，廣播電視發(fā)射機的數(shù)量與日俱增[1].為了保證廣播電視發(fā)送系統(tǒng)能夠正常高質(zhì)量的播出，需要對這些發(fā)射設(shè)備進行科學(xué)有效的監(jiān)測和監(jiān)管[2].電視的監(jiān)測主要包括調(diào)頻、電視發(fā)射運行狀況與播出質(zhì)量監(jiān)測、視頻信號測量等。目前對視頻信號的無線監(jiān)測是采用無線監(jiān)測臺站進行監(jiān)測，需要投入大量的人力物力，監(jiān)測成本極高。但是，如果沒有先進的無線監(jiān)測系統(tǒng)，作為省級廣播電視管理部門又很難掌握各地市播出情況。

在這種情況下提出建立一個經(jīng)濟有效的無線廣播電視自動監(jiān)測系統(tǒng)對我省廣電局來說是十分必要的。本文結(jié)合國家相關(guān)監(jiān)測規(guī)范和要求設(shè)計了一種以Agilent E4402B 為主要監(jiān)測儀器的自動測量系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件是在LabVIEW 平臺上基于SCPI語言開發(fā)的，從而將智能儀器儀表和計算機有機結(jié)合。本系統(tǒng)能夠提高監(jiān)測工作的效率，減輕無線監(jiān)測人員的工作強度。而且由于硬件和軟件的模塊化，使本系統(tǒng)具有較高的開放、兼容及可擴展性和應(yīng)用價值。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

電視信號監(jiān)測場強測量可以使用監(jiān)測車或用攜帶式場強儀，在一個地點或幾十個地點作短時間的測量，如測量電視發(fā)射機的覆蓋區(qū)、測量發(fā)射天線有效發(fā)射功率等。按照我國規(guī)定的電視場強測量方法，設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

監(jiān)測系統(tǒng)由接收天線、頻譜分析儀和計算機等構(gòu)成。發(fā)射系統(tǒng)為被監(jiān)測對象，接收天線在發(fā)射系統(tǒng)的有效覆蓋區(qū)內(nèi)。頻譜分析儀通過GPIB 接口卡接收上位計算機發(fā)出的程控命令和傳送所測場強數(shù)據(jù)，在計算機中保存、處理和顯示測量結(jié)果。最終利用測得的場強數(shù)據(jù)推算出相應(yīng)的發(fā)射功率。

接收天線： 本設(shè)計中接收天線選用的是對數(shù)周期天線。這種天線具有很強的方向性，其最大接收/輻射方向在錐底到錐頂?shù)妮S線方向[4].而且對數(shù)周期天線是線極化天線，因此在測量中需先調(diào)節(jié)極化方向，以接收最大的發(fā)射值。

頻譜分析儀： 在射頻電視信號實際測量中，無線發(fā)射定距離功率測量主要使用電視場強測試儀或頻譜分析儀，其中頻譜分析儀可同時進行多個頻率的測量。而對電視發(fā)射臺運行狀況（ 發(fā)射功率）的監(jiān)測，需要對發(fā)射臺所發(fā)射頻率不同的各套電視節(jié)目同時進行監(jiān)測，因此本系統(tǒng)選用的是安捷倫E4402B 頻譜分析儀，其頻率范圍9 kHz ~ 3 GHz,量程范圍（ - 150 ~ 30） dBm.

GPIB 接口卡： Agilent E4402B 帶有GPIB 接口，但由于GPIB 不是標(biāo)準(zhǔn)的PC 總線，計算機并不直接提供GPIB 接口。因此計算機到GPIB 儀器的連接需要通過一個GPIB 接口卡實現(xiàn)。本系統(tǒng)使用的是Agilent 82357A USB /GPIB 轉(zhuǎn)換接口。該轉(zhuǎn)換接口提供從筆記本或臺式PC 的USB 端口至GPIB 儀器的直接連接。在加載軟件后，計算機將自動檢測到計算機USB 端口的82357A.82357A USB /GPIB 接口是即插即用和可熱插拔的，因此能容易的連接和斷開，而無需關(guān)閉計算機也不需要外電源。使用簡單同時便于室外操作。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2. 1 概述

設(shè)計好測量系統(tǒng)的硬件之后，要充分發(fā)揮微機的技術(shù)資源和潛力，開發(fā)友好的中文操作平臺，使系統(tǒng)具有良好的管理與控制性能、具有良好的可用性，就需要很好的軟件設(shè)計技術(shù)和設(shè)計方法。因此需要選擇合適的軟件開發(fā)平臺，設(shè)計合適的軟件功能結(jié)構(gòu)，以最終實現(xiàn)測量人員只要通過計算機設(shè)置測量參數(shù)，然后運行測量程序，即可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集和處理，并輸出測量結(jié)果，最后形成測量報告的設(shè)計目的。

由于LabVIEW 具有圖形化的編程方式、層次化的編程語言和開放式的開發(fā)環(huán)境，所以本系統(tǒng)選用了LabVIEW 8. 2 為開發(fā)平臺來設(shè)計系統(tǒng)軟件。采用模塊化和結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法，將監(jiān)測系統(tǒng)軟件主要分為四個功能模塊，即GPIB 接口模塊、場強補償模塊、功率計算模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊。

2. 2 自動監(jiān)測流程及軟件主界面

自動監(jiān)測的流程圖見圖2.測量開始前首先要進行參數(shù)設(shè)置，主要包括： 1） 設(shè)置制式為電視或廣播； 2） 設(shè)置頻率； 3） 設(shè)置發(fā)射臺站距監(jiān)測點直線距離； 4） 設(shè)置測量頻道/頻點的告警門限場強值。

圖2 自動監(jiān)測流程圖

根據(jù)流程圖設(shè)計的主界面如圖3 所示。

圖3 監(jiān)測程序主界面。