本发明涉及一种调频广播发射机发射功率优化方法，其组成步骤包括：-采集由调频广播发射机发送的声音内容中具有代表性的信号；-持续计算所述具有代表性信号的组成参数，其中包括频率、幅度、动态时间分布、能量和功率；-持续分析所述参数，并与心理声学数据建模信息进行比较；-根据所述组成参数以及所述连续心理声学数据的分析和计算结果，生成发射机功率伺服信号；-采用伺服信号（310）来控制发射机的射频功率。本发明还提出一种能在调频广播发射机内采用所述方法的装置。
1.一种用于优化调频广播发射机发射功率优化的方法，其特征在于，包括如下组成步骤：-采集由所述调频广播发射机发送的声音内容中具有代表性的信号；
-持续计算所述具有代表性信号的组成参数，其中所述组成参数选自频率、幅度、动态时间分布、能量和功率；
-持续分析所述组成参数，并与心理声学数据建模信息进行比较；
-根据所述组成参数以及所述连续心理声学数据的分析和计算结果，生成发射机功率伺服信号；
-采用所述伺服信号（310）来控制所述发射机的射频功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可以从音频信号、多路复用信号（MPX）、M信号（单左声道+右声道）、M信号（单左声道+右声道）+S信号（左声道-右声道立体声）中选择出所述具有代表性的信号。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其包括，按照频偏表中的声音样本分布的方法和/或按照样品数值平方求和的方法来计算调制信号的能量/功率（PEPM）值。
4.根据权利要求3所述的方法，其包括，为计算所述能量/功率（PEPM）值，选择最小取样时段（d），计算每次取样完成后（n*d）观察到的总水平，和通过加上新循环取样时间（d）根据滚动秒数原则来计算PEPM值。
5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，根据PEPM值来确定射频功率伺服信号启动条件，其中PEPM的单位为dBr，并根据代表性信号的电能/功率数值进行校准的比例；所述比例包括采用伺服信号来建立一系列代表性信号升序范围和发射机射频功率一系列校正措施降序范围之间的关联；在伺服水平较弱的情况下，所述比例会增加发射机射频功率；在伺服水平较强的情况下，可降低发射机的射频功率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，可根据发射机调制信号频谱分析结果、频率分布和/或从RDS（无线电数据系统）帧解码的相关数据的性质来对所获得节目进行分类。
-根据代表性信号的能量/功率值（PEPM）（1）以及射频功率（PRF）来确定射频功率增量伺服信号的启动条件，以便于：a)在PEPM值大于-3dBr且小于0dBr（3）的情况下，在+1.5dB至0.5dB范围内计算射频功率伺服值（8）；
b)在PEPM值大于0dBr且小于+3dBr（4）的情况下，在+0.5dB至0dB范围内计算射频功率伺服值（8）；
-通过绘制第一条非线性曲线（曲线A）来确定射频功率伺服信号的启动条件；所述曲线为计算出的信号变量（PEPM）（1）和射频功率（PRF）之间的关系曲线；如果射频增量/减量为
0dB，则PEPM = +3dBr；如果射频减量为3dB，则PEPM = +10dBr；如果射频减量为3.5dB，则PEPM 值大于或等于10dBr；
a)对于能量/功率PEPM值而言，计算出的信号射频伺服加权倒数对数型变量值（10）为+
b)对于能量/功率PEPM值而言，计算出的信号射频伺服线性变量值（11）为+5dBr至+
c)对于能量/功率PEPM值而言，计算出的信号射频伺服加权对数型变量值（12）为+7dBr至+10dBr；
就此，这些计算结果（13、14）可以产生发射机射频输出功率伺服控制信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，认为能量/功率PEPM的0dBr参考值对应1kHz频率的永久信号，从而导致频率偏差值±19kHz。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，只考虑小于-3dBr的调整信号能量/功率（PEPM）值范围。
10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，射频功率伺服为-3.5dB至+1.5dB。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，根据响度计算数据来绘制第二条非线性曲线（曲线B）；所述曲线可作为广播许用响度参考值，即-23LUFS，动态值约为20LU；其中包括如下步骤：-计算响度（121）；
-根据响度确定所述第二条曲线（曲线B）的变量形状（122、123、124、125）；
-根据这些计算结果，确定（129、130）发射机射频输出功率伺服和放大器驱动级的第一条控制曲线（曲线A）的加权信号；其中包括如下步骤：-计算响度（121），以获得时间T范围内的能量/功率测量结果PEP（M 曲线A）；
-根据第一条曲线（曲线A）计算出射频伺服值，单位dB（V1）；根据第二条曲线（曲线B）计算加权值（V2），单位：％；
-根据如下公式，计算功率级的射频功率伺服加权值（V3）：V3 = V1 -（V1*V2）。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，可按照如下规则计算出第二条曲线的形状：a - 采用射频功率伺服加权和倒数对数型变量（126），计算出的响度为-43LU至-37LU；
b - 采用射频功率伺服线性变量计算（127），计算出的响度为-37LU至-30LU；
c - 采用射频功率伺服加权对数型变量计算（128），计算出的响度为-30LU至-23LU。
13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其特征在于，可从多路复用信号中采集（201）左声道+右声道（M）信号；利用该取样信号获得左声道+右声道信号（202）频谱；并对两份备选方案进行校正，将本信号集成（204）入时段（d1）内，以获得具有代表性的左声道+右声道信号峰值包络线曲线，并根据左声道+右声道（M）信号包络线绘制线性变量的第三条曲线（曲线C）；在如下条件下，根据第三条曲线（曲线C）的数据来获得第一条曲线（曲线A）的射频功率伺服加权值（208）：-在变量被确定为小于300ms的快速变量，且第三条曲线（曲线C）趋近于0时，射频伺服率会降低；
-在确定变量为快速变量的情况下，则从加权低于0.5dB时起，不在加权值中考虑包络线增量。
14.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，包括：-在有效信号频带上，采用左声道+右声道（M）信号来实施快速傅里叶转换（FFT）（202）；
-根据FFT编制连续升序频率范围内的系列补充曲线（曲线C01、C02、C03，......C0n），并根据参考集成时间来计算每个范围的幅度包络线；
-量化已编制的每条曲线的每条包络线的不同能量或密度；
-确定射频功率伺服信号的加权算法（205、206、207）。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，可按照如下规则来确定其加权算法：-无加权值；如果连续频率范围内的曲线幅度随曲线渐升而下降；
-如果连续频率范围内的曲线幅度差值缩小，则选用射频功率伺服值加权-5％至-
-如果连续频率范围内的幅度小于或等于顶部曲线的范围，则采用射频功率伺服最大加权值-25％至-50％；
已确定的加权信号应能形成控制发射机功率级的伺服指令（208）。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，需要在频带内绘制一系列曲线，其中包括连续倍频程；计算幅度包络线所需的集成时间，大于或等于每条曲线最低频带内的频率倒数。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，具有如下分布情况：曲线C01是40Hz-80Hz + 80Hz-160Hz倍频程的总和，或者是20Hz-40Hz + 40Hz-80Hz倍频程的总和，视节目类型而定；集成时间大于或等于1/F01；F01是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率；
曲线C02是如下两个倍频程的总和：倍频程160Hz-320Hz + 320Hz-640Hz或者80Hz-
160Hz + 160Hz- 320Hz，适用于第一条曲线往底部偏移的情况；其中集成时间大于或等于
1/F02；F02是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率；
如果底部曲线往底部偏移，则曲线C03是如下倍频程的总和：640Hz-l.28kHz +
1.28kHz-2.56kHz或者320Hz-640Hz + 64OHz-1.28kHz，适用于底部曲线往底部偏移的情况；其中集成时间大于或等于1/F03；F03是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率；
必要时，曲线C04是如下倍频程的总和：2.56kHz-5.12kHz + 5.12kHz-l0.24kHz，或者
1.28kHz-2.56kHz + 2.56kHz-5.12kHz + 5.12kHz-l0.24kHz；适用于底部曲线往底部偏移的情况；其中集成时间大于或等于1/F04；F04是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，需分布在20Hz-20kHz或者
40Hz-10.24kHz 频带范围内的四条曲线上（C01、C02、C03、C04）；
-无加权值；如果曲线C01加权范围大于6dB或者大于曲线C02加权值，则加权值大于4dB或者大于曲线C03的加权值；其加权值大于2dB或者大于曲线C04的加权值；
-如果C01至C04之间的偏差总值不超过6dB，则可采用最大射频功率伺服加权值-25％；
-如果曲线C01和曲线C04之间的幅度差值表明，（C01 + C02）幅度值小于或等于（C03 + C04）幅度值，则可采用最大射频功率伺服加权值-50％。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的权利要求，可考虑节目播放延迟（401），用于补偿伺服信号计算时间，计算能在确认延迟调制信号密度变量前与功率调整指令变化情况匹配的射频功率伺服水平，并恢复发送声音信号所需的射频功率伺服信号。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，可根据实施观测参数值来组合测量值得出的系列算法：-在40Hz-15kHz频带范围内建模的总掩膜效应；
为了让听众获得具有代表性的表观信噪比变量结果信号，可使用所述信号来控制发射机的射频功率，用于控制射频激励操作，或者控制中间功率级（驱动级）或者最终功率级（功率模块），或者控制功率级电源的电压，或者控制两种或者三种措施的组合操作。
21.根据用于实施前述权利要求中任一项所述的调频发射机方法的装置，其特征在于，包括放大器输出信号测量装置（309）和处理模块（303、404），其中包括：-模拟/数字转换装置，用于将所述测量结果转换成数字数据；
-用于存储数字数据、计算条件和计算值的装置；计算装置；以及-用于以数字/模拟转换方式生成发射机功率伺服控制电气信号的装置。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，包括：-用于计算发射机平均射频输出功率的装置，可能考虑探头（309）测得的测量结果，以及定值中规定的时段T；
-用于比较平均射频功率计算值和存储定值点范围内定义的最大功率值/最小功率值的装置；
-用于维持平均输出功率的装置；可在规定的时间T内，采用发射机射频功率伺服控制信号加权值来确定定值点范围内的平均输出功率。
23.根据权利要求21或22所述的装置，其特征在于，以数字/模拟转换方式生成发射机功率伺服控制电气信号的装置需要和如下装置相连：-发射机激励器控制级（302）（调频载波生成器）；
24.调频发射机包括权利要求21至23中任一项所述的装置。
用于优化调频广播发射机射频功率的方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及优化调频广播发射机射频功率领域，提出一种根据调制信号内容来管理其射频功率的方法和装置，以减少发射机消耗的电功率，和/或优化发射机所覆盖的无线电服务区域。二波段FM（调制频率）广播，是迄今为止全球采用的少数只有少许变量的标准之一。
背景技术
[0002] 在20世纪50年代/60年代期间，存在多种用于调频声音广播节目传输标准的基础方案。
[0003] 迄今为止，国际电信联盟-无线电通信部门（ITU-R）是致力于技术条例定义和发展的机构。其中一项建议是根据3种接收区域（农村、城市和密集型城市）和两种扩散模式（单声道、立体声）来设置达到标称收听舒适度所需的最小射频场。
[0004] 50年来，该技术的发展显著地提高了接收机的性能，尤其改善了灵敏度和选择性方面的特征。迄今为止，入门级调频接收机的观测灵敏度增益估计为10dB。
[0005] 此外，射频（RF）级与有源元件有关；所述元件能在达到饱和之前实现大幅度的自动增益控制（CAG）；因此，在接收机的声音输出方面的信噪比（S/B）几乎保持恒定，直至达到接收机的操作极限。
[0006] 还有组成滤波器的声音节目处理工具，用于在压缩/扩展/动态限制模式下“切割”和处理声音信号频谱。这些声音和MPX处理极大地将声音信号的任何瞬态变化限制高出绝对阈值并低于平均阈值的水平；所述平均阈值可以在绝对阈值约-30dB至-6dB的范围内变化。
[0007] 这种强烈的动态缩减大大地增加了掩膜效应，通过阻挡接收机的噪声可以让接收机的信噪比平均增加14dB，且不会改变听者的听觉舒适度（在“盲听”模式下进行主观测量） 。
[0008] 另一方面，FM波段的无线电环境多年来已经恶化：广播网络的倍增，会因此占用信道；由于压缩工具导致相邻信道之间的保护性降低；由于出现了GSM网络和污染环境工业装置，导致无线电频率常规“噪声量”增加。
[0009] 所有这些降低情况导致的可见灵敏度损耗估计约为10dB（峰值）。
[0010] 因此，因技术发展、操作以及无线环境变化而产生的增益/损失之和可以量化如下：10dB + 14dB-10dB = 14dB。
[0011] 为采取预防措施，更确切地，考虑到某些不可估量的变化情况，该数值可降低至10dB。
[0012] 在网络理论研究期间，这些10dB数值是一种红利值，表现为在RDS系统自动管理接收频率并带来最佳现场条件和/或信噪比的情况下，质量过高并不会在叠加区域达到最佳的听觉舒适度。
[0013] 此外，需要在验证频率计划之前计算干扰概率、图像频率、干扰和互调性，这是一个较难处理的问题。另一方面，如果在现场验证了计算出的数字，则成功的关键则是获得平衡、均匀且频率不兼容的网络。
[0014] 调频发射机由不同的电源组件组成，能够提供高达10kW或更高的射频值。
[0015] 根据定义，在FM中，调制会引起标称频率的偏移而不会产生射频功率变化。这意味着需保持完全稳定的输出功率，有或无调制声音信号。
[0016] 10kW的发射机效率约为75％，即在全天24小时一年运行365天的工况下，电功耗约为13.3kW。除了间接耗电量外（机柜强制通风、房间空调），一台能提供10kW射频功率的出色调频发射机的总功耗约为15kW。
[0017] 制造商努力通过自动控制和调整方式来确定优化发射机效率的方法，以使每个阶段处于其最有利的运行曲线内。获得的额外收益几乎不超过1％至2％。
发明内容
[0018] 本发明提供了前文所述的两种情况：与ITU-R建议相比，当前调频无线电网络的链路预案中的过高质量值估计约为10 dB，并且电台管理员或广播操作员希望在未来能在其装置运营过程中能节省大笔费用。本发明的目的是通过提供一种装置来优化调频发射机的功率；所述装置根据在接收信号时预测的表观声音信噪比来确定发射机的射频输出功率。
[0019] 表观信噪比可以定义如下：是指非主要音频噪音（未包含在有用声音节目中的所有噪音）和（声音节目中）有用信号之间的比值。
[0020] 尤其可根据掩膜效应来感知噪声；根据该掩膜效应，声音信号越密集，就越能掩盖噪声和低振幅的声音。在FM中，由于存在声音处理工具，可达到在其他声音扩散领域无法达到的密度、能量、调制信号功率水平。因此，在几个分贝幅度的两个恒定范围内会存在动态值，其高阈值总是允许的最大偏移值。因此，相对于作为接收机解调的整体信号组成部分的不良非主要噪音而言，掩膜效应可以达到最大值。
[0021] 此外，根据掩码和掩蔽声音的频率和幅度，在50至100ms时间范围内，耳朵对掩蔽声音消失后产生的声音也不敏感。此处的这种后掩蔽效应可在计算部分中使用，并确定出通过干预装置采取的部分动作。
[0022] 更确切地，本发明提供了一种可优化调频广播发射机发射功率的优化方法；所述方法包括以下步骤：-从调频广播发射机待广播内容中采集代表性信号（调制器输入端的调制信号）；
-计算所述标志性信号的组成参数：频率、幅度、时间分布动态信息、能量和功率；
-分析所述参数，与心理声学数据建模进行比较；
-根据所述组成参数以及所述实时听力数据的允许分析和计算结果，生成发射机功率的伺服信号；
-通过伺服信号控制发射机的射频功率。
[0023] 因此，本发明提出了一种射频功率优化方法；所述射频功率直接来自调频广播发射机所消耗的电功率。
[0024] 本发明还提供了一种用于实现本发明所述方法的装置；其组成包括用于测量放大器输出信号的装置和处理模块；其中包括：-模拟/数字转换装置，用于将所述测量结果转换成数字数据；
-用于存储数字数据、计算条件和计算值的装置；计算装置；以及
-用于以数字/模拟转换方式生成发射机功率伺服控制电气信号的装置。
[0025] 有利地，用于以数字/模拟转换方式生成发射机功率伺服控制电气信号的装置，需连接到放大器驱动级上的控制级。
[0026] 补充地或替代地，用于以数字/模拟转换方式生成发射机功率伺服控制电气信号的装置，需连接到调频载波生成级和/或放大器功率模块的控制级和/或其电源的控制级。
[0027] 本发明的其他特征将在权利要求书和随附说明书中进行介绍。
附图说明
[0028] 根据在附图中以参考和非限制性方式给出的实施例，本发明的其他特征和优势优点和特征说明如下：图1是本发明所述方法的代表性组织机构图；
图2和图3是特殊实施例的方法组织机构图；
图4、图5、图6A、图6B、图6C是图3所述方法的加权曲线图；
图7是图1所述装置的原理示意图；
图8是图7所示装置的备选方案原理示意图；
图9和图10是用于陈述本发明优势的曲线图。
具体实施方式
[0029] 本发明旨在提供一种方法和一种装置，用于根据在接收信号时预测的表观声音信噪比来控制发射机的射频输出功率。
[0030] 表观信噪比可定义如下：是指非主要音频噪音，即未包含在有用声音节目中的所有噪音和声音节目中有用信号之间的比值。
[0031] 尤其可根据掩膜效应来感知噪声；所述效应已在处理心理声学的科学文献中进行完美定义，并且几乎可在所有含声音数据允许损耗值的可接受数字压缩系统内使用，尤其可在索尼公司开发的ATRAC系统中使用，然后可采用不同版本的MP3标准。
[0032] 总体而言，声音信号越密集，就越能掩盖噪声和低振幅的声音。在FM中，由于存在声音处理工具，可达到在其他声音扩散领域无法达到的Multiplex调制信号密度水平（与单声道接收机兼容的立体声复合信号和子载波辅助信号以及与节目相关的数据）。因此，在几个分贝幅度的两个恒定范围内会存在动态值，其高阈值总是允许的最大偏移值。因此，相对于作为接收机解调的整体信号组成部分的非理想必要噪音而言，掩膜效应可以达到最大值。
[0033] 此外，根据掩码和掩蔽声音的频率和幅度，在50至100ms时间范围内，耳朵对掩蔽声音消失后产生的声音也不敏感。此处的这种后掩蔽效应可在计算部分中使用，并确定出通过干预装置采取的动作。
[0034] 总体而言，本发明利用人类听觉系统的非线性声学特性，包括在可听频带中观察到的总体掩模效应以及在调频广播频道中所用声音处理系统产生的效果。
[0035] 在本发明范围内，可以考虑若干参数和信号；本发明包括按照频率、幅度、动态、频谱分布方面的标准来分析调制信号，计算瞬时能量和平均能量，以及声音信号功率；信号包括诸如M信号、S信号之类的声音信号，以及诸如载波、数据、立体声互补信号灯之类的辅助信号的操作和控制信号等。
[0036] 因此，本发明考虑根据分析结果和伺服信号的计算结果来控制发射机的射频功率。
[0037] 根据本发明所述的实施方式，可以考虑若干项参数：-掩码音频的启动和消失日期；
-在必要时对调制信号进行频率和时间分析之后计算出的能量/功率PEPM水平；
-调制音频信号的响度级别；
以及多路复用信号的左声道信号+右声道信号（M）的密度。
[0038] 术语“响度”在本发明范围内是指标准中所用的信号声强度，而不是来自具有模拟人耳声强感知曲线的生理校正滤波器中的声强度。
[0039] 本发明提供一系列的算法；所述算法对这些参数中的一项或多项实时观测值进行组合，从而获得体现表观信噪比变化情况的听众可感知结果信号。
[0040] 所述结果信号可用于控制发射机射频功率，并且可以控制射频励磁装置，或者控制射频放大器，或者功率计电源电压，或者混合这些措施中的两项或者三项措施。无论采用何种类型的节目，通过控制发射机输出射频功率，均可让听众获得恒定的表观信噪比。
[0041] 当针对声音节目实施的计算无法使用发射机基础功率来获得足够的信噪比时，需要按照系列算法中计算出的比例来增加发射机的射频功率值，从而获得较为恒定的表观信噪比。
[0042] 如果针对声音节目实施的计算结果表明具有足够的信噪比时，可不采用任何伺服操作；发射机输出功率保持最大值。
[0043] 如果针对声音节目实施的计算结果表明信噪比大于规定的信噪比，需要按照系列算法中计算出的比例来降低发射机的射频功率值，从而获得较为恒定的表观信噪比，进而减少发射机的能耗。
[0044] 在具有代表性的观察阶段，比如24小时内，所述方法能管理低于发射机最大功率值的平均射频功率，从而按比例降低发射系统的能耗，并提高按比例降低信噪比期间的听觉舒适度。
[0045] 这些定值被称为运营商定值，能按照技术建议或者法规建议来确定运营商允许的最小功率值和最大功率范围。
[0046] 为获得所需信号并按照本发明要求对其进行提前处理，需实施如下操作：-在发射机调制器采集调制信号。可能会涉及到总多路复用信号（MPX）；所述信号由左声道+右声道（M）信道、左声道-右声道（S）信号声音信号、立体声导频子载波信号，以及标准
19kHz信号和所有载波信号、相关数据，主要分布在57kHz范围内的RDS信号组成。所采集的信号也可以是射频、数字音频或网络（IP）转发的信号。
[0047] 该总调制信号，需要按照站内操作员的要求进行各项处理。因此，可以确切地反应发射机广播调制信号的情况。
[0048] 可选地，可采集由直接过滤测定输出探头提供并反馈到发射机内的发射机实际射频输出功率指示电气信号。所述信号可确切地反应发射机输出射频功率的情况，并且：a - 或者导出发射机输出功率调节或者调整信号。总体而言，所述信号由射频驱动级直流控制电压组成，本身可激励最终平行级功率模块。所述信号能将输出功率调节至标称值，且变化幅度为+1.5dB至-3.5dB，甚至更大。因此，该控制信号的值可精确反应发射机射频功率的变化情况；
b - 或者直接在调频载波发生器（激励器）导出射频控制信号。该控制信号的值则可精确反应发射机射频功率的变化情况；
c - 或者直接在最终平行级功率模块上导出射频控制信号。该控制信号的值则可精确反应发射机射频功率的变化情况；
d - 或者导出发射机射频功率级电源上的控制信号。
[0049] 所述信号能够调整射频功率计电源的电源，从而调整这些级的增益，并改变输出射频功率。
[0050] 或者可以对前述的两种或多种措施进行组合。
[0051] 本发明所述的装置包括采集信号和/或导出信号处理装置；所述信号呈特殊算法型，采用特殊处理方法。
[0052] 对于调制信号能量/功率计算而言：通过考虑样本的平方和来考虑信号样本的分布方法和/或直接计算方法。这些计算的结果称为PEPM，采用相对dB（dBr）表示，其中0 dB =中性结果，不涉及发射机射频功率的任何变化值。
[0053] 确定最短取样时段，例如10至100ms，优选约50ms。统计时段n * d（0.5至2秒）内的每次观察到的值，比如选用约1秒的时段。然后，根据滚动秒数原则来计算PEPM值。因此，除了计算第一周期n * d之外，可以在滚动时段n * d的平均观察时间内，获得每个时段d（比如每50ms）内的PEPM结果。
[0054] 在如下计算中，认为PEPM的0dBr参考值可对应1kHz频率的永久信号，从而导致在MPX功率参考计算中出现ITU-R接受和推荐的频率偏差值±19kHz。
[0055] 用于计算能量/功率PEPM值的数据，被收集在计算系统内，比如收集到微处理器内或者微型控制器内以及节目和相关数据存储器内。
[0056] 举个例子，对于本发明范围内射频功率伺服信号启动条件而言，需要考虑的能量/功率PEPM值范围为-3dBr至+10dBr。在图1所示的实施例中，即应用能效水平为2至4PEPM的值时，以及对于B类节目而言（常规情况），根据调制信号可以实施1阶段能量/功率PEPM值计算-第一次测试2可以确定出，在低于-3dBr的情况下，系统会被禁用。
[0057] 此外，举个例子，射频功率变化范围为-3.5dB至+1.5dB。在0dB至-3.5dB范围内，需降低射频功率；在0dB至+1.5dB范围内，则需增加射频功率。在不偏离本发明范围的情况下，可对这些值进行修改。
[0058] 第二次测试3规定，为获得-3dBr至-0dBr的PEPM值，需要实施伺服计算8；在此情况下，如果数值是增量，射频功率可能为+1.5dBr至+0.5dB。第三次测试4规定，为获得0dBr至+3dBr的PEPM值，需要实施伺服计算9；在此情况下，如果数值仍然是增量，则射频功率可能为+
0.5dB至0dB。
[0059] 计算完成后给出的实施例，旨在绘制出第一条非线性曲线（曲线A）；所述曲线能体现能量/功率PEPM值和射频功率之间的关系。
[0060] 为此，可根据PEPM值的补充测定结果来确定曲线变化形状。第四次测试5规定，为获得+3dBr至+5dBr的PEPM值，可实施伺服加权逆对数型变量计算10；此时需要缩小射频功率值。
[0061] 第五次测试6规定，为获得+5dBr至+7dBr的PEPM值，可实施伺服线性变量计算11；此时仍然需要缩小射频功率值。
[0062] 第六次测试7规定，为获得+7dBr至+10dBr的PEPM值，可实施伺服加权对数型变量计算12；此时仍然需要缩小射频功率值。
[0063] 这些数据则需要导入计算系统内。
[0064] 计算范围为：如PEPM = -3dBr，则选择伺服值+1.5dB再加上射频值；如果PEPM ＞+10dBr，则选择-3.5dB的伺服值再减去射频值。也就是说，为了让PEPM =0dBr，既不需要增加也不需要减少射频功率值。这些计算的结果是可能用到的增量13和可能用到的减量14的总和，并能提供用于在数字/模拟转换器15处产生驱动级控制信号的数据。该控制信号能通过驱动级16和/或激励器20和/或功率模块17和/或电源模块19来控制发射机功率级射频输出功率。
[0065] 除了考虑PEPM作为计算伺服控制的参考值，在射频功率的增加/减少过程中，可采用三种备选方案，来优化本发明的能效，并尽量减少其副作用。
[0066] 如图2所述，第一种备选方案18需要考虑响度等级；响度表现为声音力度，可根据声级以及EBU-R128建议、ITU-R BS.1770-2方法及其附件中所述的耳朵特征参数来建立具有代表性的声音能量数值模型。
[0067] 采用广播领域允许的响度级别作为参考值，即-23 LUFS（满量程响度单位），动态值（响度范围）约为20LU（响度单位）。
[0068] 按照与能量/功率PEPM相同的原理，绘制第二条非线性曲线（曲线B）；所述曲线需要遵守相同的数学变化规则，但可使用响度数据。
[0069] 第一阶段121实施响度水平计算。
[0070] 第一次测试122确定出最大响度水平为-43LU；超过该值，则无法实施任何校正措施。
[0071] 第二次测试123启动射频功率伺服加权和倒数对数型变量计算126，以便于测得的响度为-43LU至-37LU。
[0072] 第三次测试124启动射频功率伺服线性变量计算127，以便于测得的响度为-37LU至-30LU。
[0073] 第四次测试125启动射频功率伺服加权对数型变量计算128，以便于测得的响度为-30LU至-23LU。
[0074] 这些计算的结果可在加法器129内进行组合并生成曲线B；曲线B在数字/模拟转换器130中形成放大器驱动级的控制曲线A以及放大器伺服控制的加权信号。发射机的射频输出功率，满足如下条件：为获得时间T内的PEPM测量结果（曲线A），需要计算响度测量结果。
[0075] 然后，通过曲线A来计算出射频伺服值（单位：dB）；V1为计算值的加权值，单位：％；V2为曲线B的加权值。
[0076] 根据理论公式，根据操作结果可以获得应用于相应层级的射频伺服控制加权值V3：V3 = V1 -（V1*V2）
与相应附图对应的第二份实施例，考虑将M信号作为有效信号声音左声道分量（G）+右声道分量（D）。
[0077] 就此，可以从多路复用信号或者传输网或者201级转发信号中提取M信号。
[0078] 采集信号，以获得M信号的完整频谱；比如20Hz-15kHz范围内的频谱；然后进行傅立叶变换FFT 202，并确定出四组频率203a、203b、203c、203d。随后，计算模块204进行2次交替操作，集成约为50ms时段内的信号，以获得M信号峰值的代表性包络曲线。
[0079] 可绘制一系列曲线C（曲线C01至C04），用于鉴定曲线C内线性变量的总体情况，其中包括M信号的包络线。
[0080] 其次，采用从MPX中提取的M信号，可以在40Hz-15kHz的频带上进行FFT。原理是评估频带内的瞬时平均幅度值。
[0081] 就此，需要在频带内绘制一系列曲线，其中包括连续倍频程；计算幅度包络线所需的集成时间，大于或等于每条曲线最低频带内的频率倒数。
[0082] 有利地，可采用倍频程或1/3倍频程来绘制曲线。在下文所述的实施例中，在倍频程范围内绘制曲线。
[0083] 根据FFT绘制了一系列的3条或4条曲线，C01至C04；并根据T来计算每个倍频程和倍频程组的幅度包络线；举个例子，可采用和包络线计算相同的集成技术，但是需要根据倍频程的相关系列情况选择加权。可根据下文所述的分布示例来进行计算；仍然可能存在变量，并且需要考虑20Hz频带内的低频率，以及约为40Hz的信号代表性功率，因为高通滤波器在20Hz时频率衰减范围为20Hz至40Hz。
[0084] 曲线C01是40Hz-80Hz + 80Hz-160Hz倍频程的总和，或者是20Hz-40Hz + 40Hz-80Hz倍频程的总和，视节目类型而定；集成时间大于或等于1/F01；F01是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率。
[0085] 曲线C02是如下两个倍频程的总和：倍频程160Hz-320Hz + 320Hz-640Hz或者80Hz-160Hz + 160Hz- 320Hz，适用于第一条曲线往底部偏移的情况；其中集成时间大于或等于
1/F02；F02是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率。
[0086] 如果底部曲线往底部偏移，则曲线C03是如下倍频程的总和：640Hz-l.28kHz + 1.28kHz-2.56kHz或者320Hz-640Hz + 640Hz-1.28kHz，适用于底部曲线往底部偏移的情况；其中集成时间大于或等于1/F03；F03是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率。
[0087] 必要时，曲线C04是如下倍频程的总和：2.56kHz-5.12kHz + 5.12kHz-l0.24kHz，或者1.28kHz-2.56kHz + 2.56kHz-5.12kHz + 5.12kHz-l0.24kHz；适用于底部曲线往底部偏移的情况；其中集成时间大于或等于1/F04；F04是所述曲线所考虑频率范围内的最低频率。
[0088] 考虑到用于频谱顶部的功率较低，无需绘制更高频率的曲线。
[0089] 随后可通过测试阶段205至207来量化每条曲线上每根包络线的能量差值；所述差值组成了与有用信号最小频率（即在调频频带内为50ms）的倒数相对应的相同时间单位；可以采用如下要素来确定射频功率伺服加权算法：-无加权值；如果曲线C01加权范围大于6dB或者大于曲线C02加权值，则加权值大于4dB或者大于曲线C03的加权值；且如图6A以及图3中205级所示，其加权值大于2dB或者大于曲线C04的加权值；
-如果曲线C01至C04之间的幅度差值缩小，则选用射频功率伺服值加权-5％至-25％；如果C01至C04之间的偏差总值不超过6dB，则加权-25％。如图6B所示，加权值随曲线C01、C02、C03和C04 的偏差值（单位：dB）而定，这与图3所示的测试206结果一致；
-如果曲线C01至C04之间的幅度差值表明（C01 + C02）小于或等于图3所示的测试207所得的结果（C03 + C04），则采用如图6C所示的射频功率伺服最大加权值，举个例子-25％至-
50％，视曲线C01、C02、C03和C04 的偏差值（单位：dB）而定。如果2组曲线相同，则加权值为-
25％；如果（C01 + C02）值等于（C03 + C04）-3dB，则加权值达到-50％。
[0090] 测试产生的数值可以在模块208中使用，并发出射频功率伺服控制所需的加权控制信号。
[0091] 在输出端位置，可采用曲线C在如下条件下来对曲线A的射频功率伺服加权：在曲线C快速变化（约＜300ms）并趋近于0时，比如变化值为6dB/100ms时，则可以降低射频功率伺服率。可根据运营商设置的参数来调整所述比例，最大值为50％。
[0092] 反之，如果出现包络线增量快速变化，比如在小于300ms或者400ms的情况下，则在所述数值小于0.5dB时将不考虑加权。
[0093] 需要对该变量进行补充的是，按照运营商的要求，还可以验证是否考虑广播编程延迟要素：目前，由于技术水平的限制，允许在接收机内发送声音节目和接收机内恢复信号之间预留等待时间。无论是否与信号传播时间有关，举个例子，如果微型链路的传输时间约为
240ms，或者为某些编解码器的数据压缩和编码装置的计算时间（几毫秒到几秒不等），偶尔存在可能延迟播放广播节目的情况。
[0094] 依据本发明，节目延迟时间约为250ms，可以此预测出确切的射频功率伺服水平，并且能在确认调制信号的能量/功率变量之前对功率进行调整控制。这样便可在期望的时间内进行精准操作，而无需等待延迟时间；所述等待延迟时间视情况分析以及所需决议计算结果而定，至少为几十至几百毫秒。
[0095] 即使在绝大多数情况下后掩膜效应效果充分，声音内容广播节目延时仍然可以最终自然地解决分析和动作期间的音频偏差风险问题，从而提高该方法的性能。
[0096] 使用或不使用变量计算出的信号，均需进行调试，并通过驱动射频级和/或（激励器）调频载波生成级和/或功率模块控制级和/或射频电源级电源来适应发射机功率调整控制机构。
[0097] 应用本发明，不要求改变现代化发射机的结果。所要求的所有信号和控制指令均易于查询，并且能在调频发射机标准管理过程中进行操作。
[0098] 因此，为利用本发明的优势，需要以补充模块的方式，在发射机内安装电气信号采集、计算和生成装置；所述模块中包括采集和计算平台；所述平台支持运营软件，其中包括信号处理单元，以及与发射机输出射频功率伺服和控制相关的决议和动作算法。
[0099] 图7和图8给出了配置有本发明及其备选方案中所述调频发射机的方块图。
[0100] 图7中给出了本发明所述发射机的方块图；所述发射机含处理模块303。
[0101] 发射机中包括为音频处理模块301供电的音频输入端，必要时还包括RDS编码器以及多频带音频处理装置。从音频处理模块中输出的信号为多路复用信号312；所述信号可进入调频调制器/激励器（载波发生器）302内；所述调制器/激励器由驱动级305和射频功率模块307放大，并与功率电源306相连；需增加输出端308，以便于发送功率射频输出信号313。
[0102] 处理模块303接收定值304；所述定值可定义运营商选择的校正参数，尤其是校正率、应用频率，并根据声音节目的类型来进行预先调试，确定最大/最小射频功率范围等。此外还可以接受多路复用信号312。处理模块可以实施所需的计算，以生成指挥级（驱动级）305所需控制信号310。
[0103] 图8给出了备选方案；其中包括具有前文所述的多项补充校正功能的处理模块404；响度校正模块404a；根据音频信号403来进行校正的校正模块404b，以及能补充或者替代驱动级305的控制装置410的指挥模块404c：
-激励器，也就是通过控制装置412进行操作的调频载波生成器（302）；
-通过控制装置411进行操作的功率级307；
-通过控制信号405进行操作的功率模块307电源406；处理模块404的控制装置，由处理模块404、404a、404b组合而来。
[0104] 发射机包括能为音频处理模块301供电的音频输入端；所述输入端中含有立体声编码器，以及RDS编码器和多频带音频处理装置。该音频信号可以通过多种不同路径到达发射机内，例如：有线音频，微波无线电，卫星，模拟或数字模式，通过内联网或以太网计算机网络，通过完全解调的转发接收机或部分信号。从音频处理模块中输出的信号为多路复用信号312；所述信号可进入调制器/激励器，或者调频载波发生器模块302内。在本实施例中，多路复用信号302在处理模块 404的控制下进入延时线路模块401内。FM调制器输出信号被驱动级305和射频功率模块307放大；所述驱动级和模块与功率电源406相连。需增加输出端308，以便于发送功率射频输出信号313。
[0105] 处理模块404接收定值304；所述定值可定义运营商选择的校正参数5，尤其是校正率、应用频率，并根据声音节目的类型来进行预先调试，确定最大/最小射频功率范围等。此外还可以接受多路复用信号312；并根据所继承的补充模块情况，采用探头309来采集311射频功率输出信号。处理模块404可接受左声道+右声道音频信号403和/或调制信号402。处理模块可以实施所需的计算，以生成指挥级305（驱动级）所需控制信号410，并在必要时控制延迟线路401和/或控制412激励器302或者调频载波生成器和/或控制411射频功率模块307和/或控制405功率模块电源406。通过测量探头309获得的信号311，模块404可计算时间T范围内的发射机平均射频功率，并对模块404c的控制信号进行加权，从而让该模块处于定值304所规定的范围内，进而实现对发射机的功率伺服操作。
[0106] 所追求的目标是，在不显著改变听众声音节目质量的前提下，降低发射机或者整个发射机网络的运营成本，而且理论上来说，如果节目性质不允许在收听困难区域达到足够的信噪比，则仍然需要保持最佳收听舒适度。
[0107] 通过调制信号来管理射频功率，可根据计算出的调制信号能量/功率PEPM值、第一份备选方案的响度水平，以及随左声道和右声道原始信号频率变化而变化的变量来确定发射机的等效效率；在第二份备选方案中，可设置或不设置本发明所述的装置和方法。
[0108] 图9和图10所示的曲线，清楚地说明了预测效率的增益情况，以及根据各种不同的实际广播节目情况来确定需提高信噪比的区域。
[0109] -在曲线501中，理论效率等于10kW发射机的效率平均值，随PEPM值变化而变化；纵坐标为功率PEPM值，用单位dBr表示；横坐标为等效效率，不采用本发明所述装置；功率曲线502中，采用本发明所述装置。
[0110] -在曲线601中，10kW射频发射机的理论耗电量随PEPM值变化而变化；发射机耗电量用单位kW表示，未采用本发明所述的装置；在曲线602中，发射机耗电量用单位kW表示，采用了本发明所述的装置。
[0111] 因此，利用本发明所述的装置和方法，可以将耗电量除以2，即得出24小时内的平均效率；效率值等于10kW发射机效率的154％。
[0112] 本发明所述的方法，尤其考虑对发射机实际射频输出功率的电气指示信号进行采集；所述信号由直接射频功率测量探头提供，并反馈到发射机输出端。
[0113] 根据本发明，分析调制信号时尤其至少需要考虑声音信号的组成信号，即一方面涉及到左声道和右声道信号（不考虑其处理、输送或编码水平）；另一方面涉及到主声音信号产生的附属信号：分载波信号、与节目相关的数据、二级节目以及组成发射机调制信号的各种形式的信号；所述信号通常被称为多路复用信号。按照调制信号频谱上的频率顺序以及按照时间顺序来进行分析，并量化信号的动态信息、幅度以及出现时段。
[0114] 可通过处理不同调制信号分量上的分析数据的方式来管理调制信号能量计算结果。
[0115] 应用实例详见下文。
[0116] 在本实施例中，计算时需通过考虑样品平方和的方式来考虑信号样品的分布方法和/或直接计算方法。这些计算得出的结果被称为“PEPM”；并采用单位相对dB（dBr）表示，其中0dBr=中性结果，不涉及发射机射频功率的任何变化值。
[0117] 可按照如下参考数值和职业建议要求来进行计算：-ITU-R BS.412-9及其附件和更新内容中规定的多路复用信号功率；
-“响度”型声音能量，采用EBU R128及其附件和更新内容中规定的参考值-23 LUFS；
根据用单位dBr表示的计算结果，可以确定出随播放节目的能量/功率值变化而变化的方法能效水平。比如，可以具有如下水平：
1级-范围值-3dBr至0dBr，表示所述调制信号的能量/功率水平非常弱到弱，可以优化接收信噪比，分别将该值控制在+1.5dB至+0.5dB，以提高发射机的射频功率；
2级-范围值0dBr至+3dBr，表示所述调制信号的能量/功率水平中等或弱至中等，可以优化接收信噪比，分别将该值控制在+0.5dB至0dB，以提高发射机的射频功率；
3级-范围值+3dBr至+6dBr，表示所述调制信号的能量/功率水平中等到高或高，可以优化接收信噪比，分别将该值控制在0dB至-2dB，以降低发射机的标称射频功率；
4级-范围值+6dBr至+10dBr，表示所述调制信号的能量/功率水平极高/较高或者很高，可以优化接收信噪比，分别将该值控制在-2dB至-3dB，以降低发射机的标称射频功率；
5级-范围值大于+10dBr，表示所述调制信号的能量/功率水平极高或达到最大值，可以优化接收信噪比，分别将该值控制在-3dB至-3.5dB，以降低发射机的标称射频功率。
[0118] 可根据发射机调制信号频谱分析结果、频率分布情况和/或从RDS（无线电数据系统）帧解码的相关数据的性质来对所获得节目进行分类。
[0119] 可分为3大类（A类、B类和C类）：A/经典型节目/脱口秀节目：由主要以低频至中频以及中频为中心的瞬态频率组成的调制信号频谱，其频率/频率组的能量较弱；
B/常规节目：调制信号频谱随A类信号和C类信号的周期（时间）变化而变化；
C/音乐节目：调制信号的频谱范围相对较宽，频率较高，在调制器偏移电平顶部基本上显示出降低趋势。
[0120] 射频频率伺服信号则可能产生一系列的算法和计算，从而确定出伺服曲线；可根据能量/功率范围以及节目指定的类型来确定变量的特征（类型、形状）。
[0121] 因此，举个例子，根据本发明优先实施例，对于B类“常规”节目而言，在2至4级能效范围内，需要考虑：-通过绘制第一条非线性曲线（曲线A）来确定射频功率伺服信号的启动条件；所述曲线为计算出的信号变量（PEPM）和射频功率（PRF）之间的关系曲线；如果射频增量/减量为0dB，则PEPM = +3dBr；如果射频减量为3dB，则PEPM = +10dBr；
-确定变量的形状：
a)计算出的信号射频伺服加权倒数对数型变量值为+3dBr至+5dBr；
b)计算出的信号射频伺服线性变量值为+5dBr至+7dBr；
c)计算出的信号射频伺服加权对数型变量值为+7dBr至+10dBr；
这些计算结果可以产生发射机射频输出功率伺服控制信号。
[0122] 不同类型的节目可采用相似的曲线，并采用本发明范围内其他各类参数。
[0123] 因此，本发明考虑通过多路复用信号（MPX）样品来提取左声道+右声道（M）信号，从而获得左声道+右声道信号频谱，并对两份备选方案进行校正，将本信号集成入时段（d1）内，以获得具有代表性的左声道+右声道信号峰值包络线曲线，并根据左声道+右声道（M）信号包络线绘制线性变量的第三条曲线（曲线C）。
[0124] 根据第三条曲线（曲线C），在如下条件下，确定曲线A的射频伺服加权值：-在确定变量为快速变量的情况下（＜300ms或者约为400ms），第三条曲线（曲线C）趋近于0，射频伺服率会降低；
-在确定变量为快速变量的情况下，则从加权低于0.5dB时起，不在加权值中考虑包络线增量。
[0125] 根据特殊替代或补充实施例，本发明可包括：-在有效信号频带上，采用左声道+右声道（M）信号来实施快速傅里叶转换（FFT）；其中包括根据频率范围来评估瞬时平均幅度值，优选地，根据倍频程或1/3倍频程来进行评估；
-根据FFT编制连续升序频率范围内的系列补充曲线（曲线C01、C02、C03，......C0n），并根据参考集成时间来计算每个范围的幅度包络线；
-量化已编制的每条曲线的每条包络线的不同能量（密度）；
-确定射频功率伺服信号的加权算法。
[0126] 根据本实施例中应用的、但可能根据应用情况包含不同阈值和范围的特殊实施方法，所选的算法为：-无加权值；如果连续频率范围内的曲线幅度随曲线渐升而下降；
-如果连续频率范围内的曲线幅度差值缩小，则选用射频功率伺服值加权-5％至-
25％；
-如果连续频率范围内的幅度小于或等于顶部曲线的范围，则采用射频功率伺服最大加权值-25％至-50％；
已确定的加权信号应能形成控制发射机功率的伺服指令。
[0127] 为简化方法，曲线可分布在三分之一倍频程频率范围内、倍频程范围内或者两个连续倍频程范围内。
[0128] 根据在调频频带内应用的特殊实施例，需分布在20Hz-20kHz频带范围内的4条曲线上；更确切地，分布在40Hz- 10.24kHz频带范围内的两个双倍频程范围内的四条曲线上，且需要考虑信号能耗较少的范围20Hz-40Hz以及10kHz- 20kHz。
[0129] 对于前文所述的在四条曲线上的分布情况，可根据曲线上的误差值来选用加权值。
[0130] 根据特殊实施例要求，在无需考虑掩膜效应的情况下，本发明可考虑节目播放延迟，用于补偿伺服信号计算时间，射频功率伺服水平计算时间，以及发送声音信号所需的射频功率伺服信号恢复时间。
[0131] 有利地，依据本发明所述的方法包括一系列的算法；所述算法组合了根据如下参数的实时测量数据产生的计算结果：-在40Hz-15kHz频带范围内提前计算出的总掩膜效应；但是可以延伸至20Hz-20kHz频带范围；
-根据心理声学规则要求，在40Hz-15kHz频带范围内计算出的信噪比；
-5种掩码的启动和消失时间；
-计算出的调制声音信号响度水平；
-计算出的调制信号能量/功率水平PEPM；
为了让听众获得具有代表性的表观信噪比变量结果信号，可使用所述信号来控制发射机的射频功率，用于控制射频激励操作，或者控制中间功率级（驱动级）或者最终功率级（功率模块），或者控制功率级电源的电压，或者控制两种或者三种措施的组合操作。
[0132] 根据本发明所述的实施例，本发明所述方法涉及到按照频偏表中所述的声音样本分布方法和/或按照样品数值平方求和方法来计算调制信号的能量/功率（PEPM）值。
[0133] 根据备选实施例或者补充实施例的要求，所述方法包括根据PEPM值来确定射频功率伺服信号启动条件，其中PEPM的单位为dBr，并根据代表性信号的电能/功率数值进行校准的比例；所述比例包括采用伺服信号来建立一系列代表性信号升序范围和发射机射频功率一系列校正措施降序范围之间的关联；在伺服水平较弱的情况下，所述比例会增加发射机射频功率；在伺服水平较强的情况下，可降低发射机的射频功率。
[0134] 本发明所述装置可以包括：-用于计算发射机平均射频输出功率的装置，可能考虑探头（309）测得的测量结果，以及定值中规定的时段T；
-用于比较平均射频功率计算值和存储定值点范围内定义的最大功率值/最小功率值的装置；
-用于维持平均输出功率的装置；可在规定的时间T内，采用发射机射频功率伺服控制信号加权值来确定定值点范围内的平均输出功率。
[0135] 本发明的范围不仅限于所述的实施例，可以对所述的多种补偿方法进行组合，从而根据节目中的声音内容来优化功率；或者根据声音内容来最大限度发送功率。
