【内容介绍】 本文介绍矩阵（DHD RM4200D）在湖南人民广播电台调频发射台的应用，并阐述因矩阵的引入，给发射台带来多方面的改变。
【关键词】 矩阵 信号传输 发射监测 RM4200
在广播播出系统中，总控是整个系统的核心，而矩阵则是它里面非常重要的一个组成部分，它起的作用主要是智能地调度、交换信号，比如DHD的RM4200D就是这样，但矩阵又不是它单一的功能，如当它与主持人控制台组合时又成为了直播调音台。总的来说，它将信号接入，并进行监测、交换、效果处理、选择输出。因此它们被大量地应用在播出系统中。但发射台随着节目套数的增多、节目制作及传输的数字化，原来的切换设备或方法已经满足不了要求，湖南人民广播电台的调频发射台于2008年开始使用矩阵，主要作为交换矩阵使用，它大大减轻了值班员的工作强度，提高了信号质量，消除了因信号问题而造成的安全隐患，使停播率指标大大提高了。
一. 矩阵的选型
交换矩阵的总的功能都是差不多的，但在实现这些功能的方法上却有区别，因此在稳定性、安全性、方便性、可开发性等方面各有千秋，根据我们对多个厂家的了解，并结合自己的实际情况，我们选择了德国DHD生产的RM4200D，因为它具有功能强大、扩展性强、操作简单、组合灵活、性价比高等突出特点：
1.RM4200D是一个灵活多样的系统，它可转化用于多种应用。在DSP机柜内可有多种组件的组合，可以满足各种不同需求。如，在我们的直播室，采用主持人控制台与DSP音频处理单元通过专用的高抗扰CAN-BUS总线连接，组成一个直播调音台；而在我们发射台，则不需要主持人控制台，只在DSP机柜里整合需要的组件，如RM420-422S（双MADI接口子模块）、RM420-848M（DSP单元模块）、RM 420-851（DSP控制单元模块）、RM420-850（传输控制单元模块，带RS-232与TCP/IP接口）及供电模块和一些数字或模拟的输入输出模块，就构成了我们的交换矩阵系统。
2.它有着极高的稳定性和安全性。系统整体为全硬件设计，使用中无须外持PC机，无需底层软件运行平台，从而避免了因为软件故障而造成的播出事故；主机输入输出板卡全部支持热插拔，主机可以在模块缺损的情况下独立运行，保证节目安全播出，同时可实现设备的在线维护；系统有多重冗余备份手段，如：双电源备份、控制接入方式互为备份（可通过物理面板或PC虚拟遥控界面）、控制面板通道备份（推子模块可以并联使用，控制同一信号）；组网过程中，光纤用于传输数字音频信号流，以太网用于传输控制信号流，控制信号与音频信号分开传送的形式也确保了播出的稳定性；另外，冷启动只需数秒钟的时间即可正常工作并可记忆关机前状态，保证了安全播出。
3.它的模拟通道完全满足总局最新音频标准0dBFs=+24dBu，使用标准Madi格式的数字光纤通道可以传送56或64通道数字音频信号。
4.它的阵控制方式多种多样，有自动控制、半自动控制与手动控制等。自动控制，指的是通过DHD 4200D控制软件可实现离线编辑矩阵路由切换通道信息，在不挂接PC机的情况下实现矩阵自动对路由进行分配与切换；半自动控制，则是可以通过挂接PC机，在矩阵路由设置软件界面内插入控制分配指令，实现对矩阵路由的实时控制切换；手动控制，是通过挂接在矩阵接口上的矩阵路由控制面板RM420-079对矩阵内通道进行路由实时切换控制。
二. RM4200D在我发射台的具体应用
我发射台矩阵应用系统图附后，可见，所有从播控中心来的信号，由不同的路由接进矩阵，经过选择输出后，进发射机。
2.矩阵的引入，改变了信号的传输格局。
在此之前，我们的信号传输采用数字传输方式（SDH）为主用、模拟传输方式为备用。
数字传输方式，是将模拟或AES/EBU数字信号先编码成E1信号，然后占用2M的带宽在有线电视光纤网中传输。这种方式的优点是，由于它采用的是广电系统中通用的SDH格式，而且是在有线网中传输，有线网络因这些年充分的发展早已有了成熟而强大的覆盖，而SDH信号恰好支持一点对多点传输，因此可以很方便地将我们的音频节目信号从播控室同时送到任一发射台，而且成本较低，并且由于网络是掌控在我们广电系统内部的，可以方便调整；这种方式的缺点是，2M的带宽大约只能传输7套立体声节目，另外，在编码成E1信号的时候，采用的是MEPG-2压缩编码，这对于音质是有一定损伤的，如我们选择的设备是北京某公司生产的ACS1240E1音频编解码器，它的性能指标如下，幅频特性：<+-0.5db，谐波失真<=0.1%，信噪比：-73db。
模拟音频传输方式采用的是模拟光调幅，将模拟音频信号调制到1310或1550nm的光载波上，独占一根光纤传输，到发射台后，将之解调，送入发射机。这种方式的优点是信号的质量是相当不错的，比如我台曾经采用的设备是美国LSI公司生产的光纤传输设备FBAI/O-M，它可以达到如下的指标：动态范围：108db（典型值），总谐波失真：0.006%（典型值），信噪比：108db（典型值），可见各项指标是相当优秀的；它的缺点是它必须独占一根光纤，而且传输路数十分有限，只能传输六套立体声；另外，每个调制器（或解调器）调制（或解调器）一套立体声，然后复合在某一个调制器（或解调器）内，这个调制/解调器我们称之为主机，当主机发生故障时，所有节目信号都得中断。
也就是说，以上两种方式，前者占用资源不多，但传输的节目套数有限，如果想要回传什么信号，那都必须另想办法，并且节目信号质量有所损伤；而后者占用资源厉害，需要一根光纤，且只能传6套立体声节目。
我们采用矩阵以后，信号传输的模式采用了以Madi信号为主用，SDH信号为备用的格局。
MADI（Multichannel Audio Digital Interface—多通路音频数字串行接口）是一种接口标准，是由Sony,Mitsubishi,SSL和Neve联合倡导开发的，后来由AES（Audio Engineering Society）制定为AES-10标准，是AES3标准的延伸。
它适用于在同轴电缆或光缆上进行以线性表示的，取样频率范围在32kHz～48kHz(96kHz*)（±12.5％）,分辨率达每通道24比特的56(64*)通道数字音频串行传输。且只支持从一个发射机到一个接收机的单点对单点连接。链路传输率为125Mbit/s，数据传输率为100Mbit/s，引起数据传输率和链路传输率不同的原因是编码采用的是4B/5B编码方式。MADI数据通信格式与双通道不同，由透明异步发送器/接收器接口(Transparent Asynchronous Xmitter/Receiver Interface，TAXI)芯片来承担异步的连接，它可以自动识别插入的同步信号，并且发送器和接收器将被锁定到共同的同步时钟上(以AES/EBU参考信号的形式)。由于接口的异步性，要在连接的两端使用缓冲器，以便数据能够由时钟来重新调整，并以正确的数据率由缓冲器输出；在接收端，数据在同步信号的控制下锁定。
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我们把Madi信号进行光调制，在单模光纤中传输，（采用这种方式，信号的传输距离远达30KM以上），将从总控室出来的多路立体声信号传到直线距离10公里以外的发射台。采用这种方式传输以后，可以在一根光纤里面传输64路信号，而且信号指标优秀，比如RM420-111数字输入/输出模块—数字输入动态范围（24比特方式）>120dB，总谐波失真+噪音（24比特方式）<0.0001%；数字输出动态范围〉144dB，抖动（内部同步源）<2ns（峰值）。
2.矩阵的引入，改变了发射台对自身发射效果的监测、监听和告警模式
曾经，我们要监测发射出去的效果，是在值班室控制桌里放置几个收音头，将空中接收到的信号进行解调后再进相关监测设备。这其实是一种不完善的监测手段，因为值班室离机房相当近，在值班室收到的射频信号完全可能是机器泄漏出来的，而不是天线所发射出来的，因此，我们曾经出现过这样的事故，即：当机器开启，并确实输出10KW的发射功率，但由于发射机并没有接上天线，而是接去了假负载，使得功率并没有真正地上天，但我们的各项监测设备却都显示正常，因为收音头收到的正是发射机泄漏的射频信号，结果造成了停播几分钟的事故，教训惨痛。
现在采用矩阵以后，其Madi信号里可以传64路音频信号，信号源完全用不了这么多，因此，我们将收音头放置在远离发射台10公里的播控中心，然后，将收音头收到并解出来的声音像传信号源一样地传到发射台，再进值班室里进行相关的监测、监听，这样，就可以如实反映发射的真正效果了。
3.矩阵的引入，对于信号的切换和监测更加简单
切换方面，RM4200D引入以后，从系统图中可以看出，进入矩阵的信号，有两路Madi信号、一路SDH信号，两路Madi信号是可以无缝切换的，即当一路Madi信号断了以后，切换去另一路去只需零点几秒的时间，基本是人耳不可觉察的，而若是两路Madi都断了，矩阵也会自动切换去SDH信号，这个时间可以自己设置。像以前那样需要值班员手动切换的日子一去不复返了。
监测方面，在我们发射台，历来重视发射设备的监控，发射机故障？天线故障？还是多工器故障？是掉载波还是解码器故障？这都是我们关心得较多的问题，而往往忽略信号源的问题，通常在发觉射频信号解出来的音频信号异常时，才去查信号源，到发射台的信号源不仅多而且路由各不相同，等查清楚了原因，往往时间已经过去了。另外一方面，我们对进来的几十路信号源，没有有效的监听手段，时时刻刻一路一路去听，那简直是不可能完成的任务，曾经，当xxx分子猖獗的时候，说又攻击了XX卫视时，我们是心惊的，因为，如果xxx分子将我们的信号源中途置换了的话（尤其是模拟信号），那我们的值班员是不会迅速地察觉的。
而现在，这些问题都变得简单了，我们将矩阵里面需要监测的各路信号，用Madi格式送入我们的监测电脑，有了对象，就可以方便地开发利用了。首先，我们开发了监测软件，对各信号源进行监测，一有异常，就有告警来提醒值班员，针对不同的问题有不同的声音、不同的灯光的警示方式，给值班员提供分析的参考，并留出足够的时间来处理问题。另外，关于信号源的监听问题，我们也针对矩阵，利用它本身具有的逻辑功能，加以组合利用，使各需要监听的信号源进行循环输出，其循环时间根据实际需要进行调整，这样就可以时时刻刻地监听信号源是否出现问题，值班员就能做到心里有数，心里也就踏实多了。
三. 现在的应用情况
到目前为止，设备已经运行将近一年时间，这段时间，没有发生一次由于信号造成的停播事件，也没有出现原来顾虑的死机的问题，唯一出现过一次的问题是，从播控中心收音头送过来的音频信号出现过一次串音现象，当时，重启矩阵后，马上就解决问题了。因此，定期重启应该是一条重要的维护手段。
发射台是比较艰苦的地方，条件艰苦，设备多，但我们逐步在利用科技的进步，采用更加先进的设备和技术来减轻值班员的工作强度和精神上的压力，逐步将工程技术人员从这种简单、重复而又紧张的劳动中解脱出来，将更大的精力放在如何提高覆盖效果、如何提高发射效果、如何提高发射的音质等更加深层次的问题上，来促进广播技术的发展。B&P