【內容介紹】 本文介紹矩陣（DHD RM4200D）在湖南人民廣播電臺調頻發(fā)射臺的應用，并闡述因矩陣的引入，給發(fā)射臺帶來多方面的改變。
【關鍵詞】 矩陣 信號傳輸 發(fā)射監(jiān)測 RM4200
在廣播播出系統(tǒng)中，總控是整個系統(tǒng)的核心，而矩陣則是它里面非常重要的一個組成部分，它起的作用主要是智能地調度、交換信號，比如DHD的RM4200D就是這樣，但矩陣又不是它單一的功能，如當它與主持人控制臺組合時又成為了直播調音臺。總的來說，它將信號接入，并進行監(jiān)測、交換、效果處理、選擇輸出。因此它們被大量地應用在播出系統(tǒng)中。但發(fā)射臺隨著節(jié)目套數(shù)的增多、節(jié)目制作及傳輸?shù)臄?shù)字化，原來的切換設備或方法已經(jīng)滿足不了要求，湖南人民廣播電臺的調頻發(fā)射臺于2008年開始使用矩陣，主要作為交換矩陣使用，它大大減輕了值班員的工作強度，提高了信號質量，消除了因信號問題而造成的安全隱患，使停播率指標大大提高了。
一. 矩陣的選型
交換矩陣的總的功能都是差不多的，但在實現(xiàn)這些功能的方法上卻有區(qū)別，因此在穩(wěn)定性、安全性、方便性、可開發(fā)性等方面各有千秋，根據(jù)我們對多個廠家的了解，并結合自己的實際情況，我們選擇了德國DHD生產(chǎn)的RM4200D，因為它具有功能強大、擴展性強、操作簡單、組合靈活、性價比高等突出特點：
1.RM4200D是一個靈活多樣的系統(tǒng)，它可轉化用于多種應用。在DSP機柜內可有多種組件的組合，可以滿足各種不同需求。如，在我們的直播室，采用主持人控制臺與DSP音頻處理單元通過專用的高抗擾CAN-BUS總線連接，組成一個直播調音臺；而在我們發(fā)射臺，則不需要主持人控制臺，只在DSP機柜里整合需要的組件，如RM420-422S（雙MADI接口子模塊）、RM420-848M（DSP單元模塊）、RM 420-851（DSP控制單元模塊）、RM420-850（傳輸控制單元模塊，帶RS-232與TCP/IP接口）及供電模塊和一些數(shù)字或模擬的輸入輸出模塊，就構成了我們的交換矩陣系統(tǒng)。
2.它有著極高的穩(wěn)定性和安全性。系統(tǒng)整體為全硬件設計，使用中無須外持PC機，無需底層軟件運行平臺，從而避免了因為軟件故障而造成的播出事故；主機輸入輸出板卡全部支持熱插拔，主機可以在模塊缺損的情況下獨立運行，保證節(jié)目安全播出，同時可實現(xiàn)設備的在線維護；系統(tǒng)有多重冗余備份手段，如：雙電源備份、控制接入方式互為備份（可通過物理面板或PC虛擬遙控界面）、控制面板通道備份（推子模塊可以并聯(lián)使用，控制同一信號）；組網(wǎng)過程中，光纖用于傳輸數(shù)字音頻信號流，以太網(wǎng)用于傳輸控制信號流，控制信號與音頻信號分開傳送的形式也確保了播出的穩(wěn)定性；另外，冷啟動只需數(shù)秒鐘的時間即可正常工作并可記憶關機前狀態(tài)，保證了安全播出。
3.它的模擬通道完全滿足總局最新音頻標準0dBFs=+24dBu，使用標準Madi格式的數(shù)字光纖通道可以傳送56或64通道數(shù)字音頻信號。
4.它的陣控制方式多種多樣，有自動控制、半自動控制與手動控制等。自動控制，指的是通過DHD 4200D控制軟件可實現(xiàn)離線編輯矩陣路由切換通道信息，在不掛接PC機的情況下實現(xiàn)矩陣自動對路由進行分配與切換；半自動控制，則是可以通過掛接PC機，在矩陣路由設置軟件界面內插入控制分配指令，實現(xiàn)對矩陣路由的實時控制切換；手動控制，是通過掛接在矩陣接口上的矩陣路由控制面板RM420-079對矩陣內通道進行路由實時切換控制。
二. RM4200D在我發(fā)射臺的具體應用
我發(fā)射臺矩陣應用系統(tǒng)圖附后，可見，所有從播控中心來的信號，由不同的路由接進矩陣，經(jīng)過選擇輸出后，進發(fā)射機。
2.矩陣的引入，改變了信號的傳輸格局。
在此之前，我們的信號傳輸采用數(shù)字傳輸方式（SDH）為主用、模擬傳輸方式為備用。
數(shù)字傳輸方式，是將模擬或AES/EBU數(shù)字信號先編碼成E1信號，然后占用2M的帶寬在有線電視光纖網(wǎng)中傳輸。這種方式的優(yōu)點是，由于它采用的是廣電系統(tǒng)中通用的SDH格式，而且是在有線網(wǎng)中傳輸，有線網(wǎng)絡因這些年充分的發(fā)展早已有了成熟而強大的覆蓋，而SDH信號恰好支持一點對多點傳輸，因此可以很方便地將我們的音頻節(jié)目信號從播控室同時送到任一發(fā)射臺，而且成本較低，并且由于網(wǎng)絡是掌控在我們廣電系統(tǒng)內部的，可以方便調整；這種方式的缺點是，2M的帶寬大約只能傳輸7套立體聲節(jié)目，另外，在編碼成E1信號的時候，采用的是MEPG-2壓縮編碼，這對于音質是有一定損傷的，如我們選擇的設備是北京某公司生產(chǎn)的ACS1240E1音頻編解碼器，它的性能指標如下，幅頻特性：<+-0.5db，諧波失真<=0.1%，信噪比：-73db。
模擬音頻傳輸方式采用的是模擬光調幅，將模擬音頻信號調制到1310或1550nm的光載波上，獨占一根光纖傳輸，到發(fā)射臺后，將之解調，送入發(fā)射機。這種方式的優(yōu)點是信號的質量是相當不錯的，比如我臺曾經(jīng)采用的設備是美國LSI公司生產(chǎn)的光纖傳輸設備FBAI/O-M，它可以達到如下的指標：動態(tài)范圍：108db（典型值），總諧波失真：0.006%（典型值），信噪比：108db（典型值），可見各項指標是相當優(yōu)秀的；它的缺點是它必須獨占一根光纖，而且傳輸路數(shù)十分有限，只能傳輸六套立體聲；另外，每個調制器（或解調器）調制（或解調器）一套立體聲，然后復合在某一個調制器（或解調器）內，這個調制/解調器我們稱之為主機，當主機發(fā)生故障時，所有節(jié)目信號都得中斷。
也就是說，以上兩種方式，前者占用資源不多，但傳輸?shù)墓?jié)目套數(shù)有限，如果想要回傳什么信號，那都必須另想辦法，并且節(jié)目信號質量有所損傷；而后者占用資源厲害，需要一根光纖，且只能傳6套立體聲節(jié)目。
我們采用矩陣以后，信號傳輸?shù)哪Ｊ讲捎昧艘訫adi信號為主用，SDH信號為備用的格局。
MADI（Multichannel Audio Digital Interface—多通路音頻數(shù)字串行接口）是一種接口標準，是由Sony,Mitsubishi,SSL和Neve聯(lián)合倡導開發(fā)的，后來由AES（Audio Engineering Society）制定為AES-10標準，是AES3標準的延伸。
它適用于在同軸電纜或光纜上進行以線性表示的，取樣頻率范圍在32kHz～48kHz(96kHz*)（±12.5％）,分辨率達每通道24比特的56(64*)通道數(shù)字音頻串行傳輸。且只支持從一個發(fā)射機到一個接收機的單點對單點連接。鏈路傳輸率為125Mbit/s，數(shù)據(jù)傳輸率為100Mbit/s，引起數(shù)據(jù)傳輸率和鏈路傳輸率不同的原因是編碼采用的是4B/5B編碼方式。MADI數(shù)據(jù)通信格式與雙通道不同，由透明異步發(fā)送器/接收器接口(Transparent Asynchronous Xmitter/Receiver Interface，TAXI)芯片來承擔異步的連接，它可以自動識別插入的同步信號，并且發(fā)送器和接收器將被鎖定到共同的同步時鐘上(以AES/EBU參考信號的形式)。由于接口的異步性，要在連接的兩端使用緩沖器，以便數(shù)據(jù)能夠由時鐘來重新調整，并以正確的數(shù)據(jù)率由緩沖器輸出；在接收端，數(shù)據(jù)在同步信號的控制下鎖定。
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我們把Madi信號進行光調制，在單模光纖中傳輸，（采用這種方式，信號的傳輸距離遠達30KM以上），將從總控室出來的多路立體聲信號傳到直線距離10公里以外的發(fā)射臺。采用這種方式傳輸以后，可以在一根光纖里面?zhèn)鬏?4路信號，而且信號指標優(yōu)秀，比如RM420-111數(shù)字輸入/輸出模塊—數(shù)字輸入動態(tài)范圍（24比特方式）>120dB，總諧波失真+噪音（24比特方式）<0.0001%；數(shù)字輸出動態(tài)范圍〉144dB，抖動（內部同步源）<2ns（峰值）。
2.矩陣的引入，改變了發(fā)射臺對自身發(fā)射效果的監(jiān)測、監(jiān)聽和告警模式
曾經(jīng)，我們要監(jiān)測發(fā)射出去的效果，是在值班室控制桌里放置幾個收音頭，將空中接收到的信號進行解調后再進相關監(jiān)測設備。這其實是一種不完善的監(jiān)測手段，因為值班室離機房相當近，在值班室收到的射頻信號完全可能是機器泄漏出來的，而不是天線所發(fā)射出來的，因此，我們曾經(jīng)出現(xiàn)過這樣的事故，即：當機器開啟，并確實輸出10KW的發(fā)射功率，但由于發(fā)射機并沒有接上天線，而是接去了假負載，使得功率并沒有真正地上天，但我們的各項監(jiān)測設備卻都顯示正常，因為收音頭收到的正是發(fā)射機泄漏的射頻信號，結果造成了停播幾分鐘的事故，教訓慘痛。
現(xiàn)在采用矩陣以后，其Madi信號里可以傳64路音頻信號，信號源完全用不了這么多，因此，我們將收音頭放置在遠離發(fā)射臺10公里的播控中心，然后，將收音頭收到并解出來的聲音像傳信號源一樣地傳到發(fā)射臺，再進值班室里進行相關的監(jiān)測、監(jiān)聽，這樣，就可以如實反映發(fā)射的真正效果了。
3.矩陣的引入，對于信號的切換和監(jiān)測更加簡單
切換方面，RM4200D引入以后，從系統(tǒng)圖中可以看出，進入矩陣的信號，有兩路Madi信號、一路SDH信號，兩路Madi信號是可以無縫切換的，即當一路Madi信號斷了以后，切換去另一路去只需零點幾秒的時間，基本是人耳不可覺察的，而若是兩路Madi都斷了，矩陣也會自動切換去SDH信號，這個時間可以自己設置。像以前那樣需要值班員手動切換的日子一去不復返了。
監(jiān)測方面，在我們發(fā)射臺，歷來重視發(fā)射設備的監(jiān)控，發(fā)射機故障？天線故障？還是多工器故障？是掉載波還是解碼器故障？這都是我們關心得較多的問題，而往往忽略信號源的問題，通常在發(fā)覺射頻信號解出來的音頻信號異常時，才去查信號源，到發(fā)射臺的信號源不僅多而且路由各不相同，等查清楚了原因，往往時間已經(jīng)過去了。另外一方面，我們對進來的幾十路信號源，沒有有效的監(jiān)聽手段，時時刻刻一路一路去聽，那簡直是不可能完成的任務，曾經(jīng)，當xxx分子猖獗的時候，說又攻擊了XX衛(wèi)視時，我們是心驚的，因為，如果xxx分子將我們的信號源中途置換了的話（尤其是模擬信號），那我們的值班員是不會迅速地察覺的。
而現(xiàn)在，這些問題都變得簡單了，我們將矩陣里面需要監(jiān)測的各路信號，用Madi格式送入我們的監(jiān)測電腦，有了對象，就可以方便地開發(fā)利用了。首先，我們開發(fā)了監(jiān)測軟件，對各信號源進行監(jiān)測，一有異常，就有告警來提醒值班員，針對不同的問題有不同的聲音、不同的燈光的警示方式，給值班員提供分析的參考，并留出足夠的時間來處理問題。另外，關于信號源的監(jiān)聽問題，我們也針對矩陣，利用它本身具有的邏輯功能，加以組合利用，使各需要監(jiān)聽的信號源進行循環(huán)輸出，其循環(huán)時間根據(jù)實際需要進行調整，這樣就可以時時刻刻地監(jiān)聽信號源是否出現(xiàn)問題，值班員就能做到心里有數(shù)，心里也就踏實多了。
三. 現(xiàn)在的應用情況
到目前為止，設備已經(jīng)運行將近一年時間，這段時間，沒有發(fā)生一次由于信號造成的停播事件，也沒有出現(xiàn)原來顧慮的死機的問題，唯一出現(xiàn)過一次的問題是，從播控中心收音頭送過來的音頻信號出現(xiàn)過一次串音現(xiàn)象，當時，重啟矩陣后，馬上就解決問題了。因此，定期重啟應該是一條重要的維護手段。
發(fā)射臺是比較艱苦的地方，條件艱苦，設備多，但我們逐步在利用科技的進步，采用更加先進的設備和技術來減輕值班員的工作強度和精神上的壓力，逐步將工程技術人員從這種簡單、重復而又緊張的勞動中解脫出來，將更大的精力放在如何提高覆蓋效果、如何提高發(fā)射效果、如何提高發(fā)射的音質等更加深層次的問題上，來促進廣播技術的發(fā)展。B&P