公共广播系统工程.docx

1、公共广播系统工程学 习 指 南主要内容:公共广播系统工程介绍了定压广播、有线调频广播、无线调频广播和数字网络广播等目前社会应用广泛的公共广播系统。本部分讲解了公共广播系统的传输方式、主要设备、音箱的选配，对定压、调频、数字网络等广播系统的拓扑结构以及多种传输方式综合应用的复杂系统拓扑进行了解析，通过工程方案剖析、实地参观、现场教学、方案设计等教学环节重点培养同学们对不同公共广播系统的规划和设计能力。学习中，我们需要认真体会不同广播传输方式下的信号处理过程，重点掌握定压、有线调频、无线调频和数字网络四种传输方式各自的原理、特点及设备互连。学习目标: 1. 了解公共广播系统的社会应用情况与发展趋势

2、；2掌握定压广播、调频广播和数字网络广播的基本原理和特点；3. 能够分析定压广播、调频广播和数字网络广播的系统拓扑结构；4. 能够正确描述定压、有线调频、无线调频和数字网络四种广播传输方式的信号传输过程；5. 了解公共广播系统的基本组成；6. 熟悉公共广播系统中节目定时器、前置放大器、合并式功放、分区器、调制器和发射机等主要设备；7. 掌握定压传输中功率放大器与扬声器的匹配要求，知道扬声器使用环境与功率大小搭配、扬声器间隔距离的一般规律；8. 了解调频音箱，知道“有源”与“无源”的概念；9. 掌握定压、调频、数字网络等混合传输方式的大型公共广播系统构建；10. 能够根据虚拟客户需求设计、制作公

3、共广播系统的工程方案。公共广播系统工程（巩固性教学）理论学时实践学时（策略，技能类型）总学时4.56.513第一讲 公共广播系统的应用与发展趋势0.50.5第二讲 公共广播系统的传输方式10.5（识别、理解，操作性技能）1.5第三讲 公共广播系统的组成及主要设备0.51（识别，操作性技能）1.5第四讲 公共广播系统扬声器与音箱选配10.5（理解、操作，操作性技能）2第五讲 综合传输模式广播系统拓扑解析0.50.5（理解、描述，综合性技能）1第六讲 公共广播系统的设计与案例解析11（识别、理解，操作性技能）1.5主题讨论与方案写作3（说做结合，策略性技能）3理论考核0.50.5操作与思路考核1.

4、51.5课时安排:第一讲 公共广播系统的应用与发展趋势 公共广播系统（PA系统，PublicAddress）是音频技术应用的一个分支，公共广播系统的应用领域非常广泛，用于学校、车站、机场、宾馆、商厦、医院和各类大厦的音频节目广播，近年来公共广播系统又兼作紧急广播，即除业务广播和播送背景音乐外，还具有广播公共寻呼、火灾事故和突发事故等紧急广播功能，平时播放背景音乐或其他节目，出现火灾等紧急事故时自动转换为报警广播。公共广播系统用的话筒与面向公众广播的扬声器一般不处同一空间，故无声反馈的问题，并以定压式传输方式为其典型系统。一、公共广播系统的社会应用（一）校园公共广播系统校园广播作为学校信息传播的

5、一种有效工具，经历了从电子管到集成电路，从留声机到CD等多次技术革命，具有数十年的发展历史。传统的校园广播基本上是采用音频信号的定压传输方式，即定压功放加终端音箱或高音喇叭的方式，目前不少学校仍旧采用这种方式。随着调频技术的发展和逐渐成熟，调频方式的校园广播系统已显现出取代定压广播方式的趋势。当前学校采用的新一代广播系统智能化较高，可对各种外设（数字调谐器、CD、计算机、数字音频硬盘等）进行智能化集中管理与控制，可灵活地按照学校要求对节目内容、节目长度进行编辑，可预先设置节目的播出时间。采用节目定时器或智能化控制系统（电脑+操作软件）能按预先设置的程序实现广播过程的自动化，对学校常规性的广播节

6、目，例如广播体操、歌曲、音乐打铃等可实现节目播出时无人值守，节目播出的准确性和准时性得到极大的提高。调频方式的广播系统具备非常高的可靠性，系统信号噪音低，调频网络信号传输中不需要过多考虑功率匹配与电压匹配的问题，单只音箱故障不影响整个系统工作，音频接收设备在没有信号的情况自动关闭，待有启动信号或接收到开机指令后音箱自动开启，实现无人值守。（二）酒店公共广播系统宾馆、酒店公共广播主要是客房广播，一般提供2套以上广播信号供客人选择收听。这种广播系统基本上不采用定压方式传送信号，音频信号主要以射频方式进行传输，系统包括客房音响广播和紧急广播，常由设在客房中的床头柜放送，客房广播含有多个可供自由选择的

7、波段，在紧急广播时，客房广播即自动中断，自动切换为紧急广播。例如，在控制机房，将多套广播节目信号通过多台射频调制器混合放大，利用一根射频电缆进行信号传送（也可以并入有线电视多余频道，与有线电视共缆进行信号传送），在终端，客人通过客房床头柜控制面板内设的调频接收机选择收听广播节目。（三）商场公共广播系统公共广播在大型商场中不仅具有播放背景音乐、广播通知的功能，还能在遇到消防报警时，对出事区域实现手动选区进行紧急广播。一般采用CD唱机或双卡录音座进行音乐的循环播放，采用台式鹅颈话筒广播通知。按照中国消防系统规范要求，在设计大型商场、超市公共广播系统时必须遵照有关规定按内部防火区域进行广播分区。（四

8、）车站、机场公共广播系统车站或机场等公共广播系统是宣传、客运、行车、防灾和预警的重要工具，对提高客运服务质量和处理突发事件方面具有不可取代的作用。这种系统主要用于语音广播，因此清晰度是首要的。而且，这种系统往往平时进行背景音乐广播，在出现灾害或紧急情况时，又可转换为紧急广播。通过广播系统可以在不同区域为售票、检票、进站、候车、乘降、出站、换乘等播报不同的服务用语和宣传相关注意事项；在重大活动、集会、赛事、节日等特殊时期，是应急客运组织的重要手段，为大客流运营组织和乘客安全提供保障；当遇事故灾害、设备线路故障等突发性事件时，则作为紧急疏导、指挥救灾的重要工具。（五）医院公共广播系统医院的广播系统

9、具有宣传、教育和娱乐等多种功能。现代医院广播一般都根据不同区域、不同时段为病人提供不同的节目广播。例如，在不同的病区、房或床广播不同的节目和个人想听不同的节目，都可以根据需要分别进行播放控制。二、公共广播系统的发展趋势随着集控技术和网络技术的发展，公共广播系统呈现出智能化、网络化和数字化的特点。（一）智能化使用计算机和相应软件对整个公共广播系统设备和节目播放进行智能化管理。利用键盘、鼠标和主机屏幕控制设备状态，进行节目的预设置。智能化控制系统与常规（定压）系统相比，具有体积小、灵活、集成度高等特点，电脑主机包容了常规系统中的节目定时、节目播放控制、系统分区、告警、强插、寻呼、监听等多种功能。（

10、二）网络化网络化指的是把传统的公共广播网变成一个数据网，把系统中的节目播放端、点播终端、音源采集/寻呼终端、远程控制终端等各种端接设备进行网络互联，实现播放背景音乐、业务广播、选区广播、寻呼广播火灾事故的紧急广播一体化，操作便利，资源共享。（三）数字化随着生活质量的不断提高，人们希望广播的声音质量能达到CD的水平，而定压传输方式或调频方式都很难获得好的声音频带宽度、传输速率和动态范围。数字化的音频传输方式采用数字音频信号的压缩编码和高速数据信号传输技术，能实现一点对多点的数据通信，可大幅度提高公共广播的声音质量。第二讲 公共广播系统的传输方式在我国教育领域，校园公共广播系统的应用已经基本普及，

11、近年来，信息技术的飞速发展使得传统公共广播系统与国内教育信息化发展之间的差距逐渐增大，学校对校园广播系统在功能上的要求越来越高，智能化公共广播系统具有巨大的市场需求。当前，智能广播厂商纷纷推出不同功能和技术水平的智能广播产品，但从传输方式上基本上可以划分为定压广播、调频广播和网络广播三大类。一、定压传输方式定压广播是最早的公共广播，基本工作原理是将音频信号直接放大，基于功率信号方式进行传输，为降低信号在线路中的传输损耗，一般采用升压变压器将4-16匹配阻抗变换到100V定压方式进行传输，到终端（音箱）后通过变压器降压转换到4-16的匹配阻抗上推动喇叭放音，传输距离从几十米到几百米。定压广播广泛

12、应用在车站、码头、学校、商业与民用建筑的背景音乐中，并有不少厂家在此基础上开发出可与消防系统联动的紧急广播。定压广播的主要优势在于技术成熟、结构简单、性能稳定、维护容易、 终端便宜，但不足也比较明显，主要体现在以下两个方面：1. 定压传输受线间变压器带宽、喇叭尺寸、电缆线径等因素影响，系统严格按照功率匹配与阻抗匹配的原则进行配置，可扩容性差，频响范围在200Hz12KHz，信号失真度较大（10），声音质量一般；2. 节目容量小，不能实现寻址控制。一条线缆只能传输一套节目，对于学校来说，外语听力训练要求多年级同步进行，传输一套节目远远不够，无法满足同时广播和分区广播，无法实现点对点寻址广播。例如

13、，定压广播无法做到只对某个班级或某几个班进行分组广播，只能所有音箱同时广播。目前，市场上定压广播控制主机的存储空间已经能够达到1000M的容量，并且具备定时选曲播放、定时选台播放和定时电源供电控制功能，可以基本满足学校日常铃声及音频类节目的播放要求，但无法满足外语听力教学训练与考试的要求。二、调频智能广播调频广播采用频率调制的办法，将音频信号搭载到高频载波上进行音频信号的传输，用高频载波的频率变化描述音频信号变化。不同的载波频率可以同时搭载不同的音频节目，我国将87-108MHz划分为调频广播频段。现阶段我国城市广播、有线电视网络中闭路广播都采用FM调频广播的方式。调频智能广播分为无线调频传输

14、和闭路调频传输两种，无线调频传输是通过调频发射机将调频信号发射到空间，在终端使用调频接收设备（收音机或调频音箱）进行接收。无线调频传输需占用空间频率资源，需要通过无线电管理部门批准，且容易受到外界干扰，可靠性相对较差。闭路调频传输采用与有线电视共缆传输的方式。我们在第四讲中将以方案的形式对调频智能广播系统进行详细讲解。调频广播与定压广播相比具有较大的优势，主要体现在：1. 调频广播具有频响宽、高音丰富、抗干扰能力强、失真小等优点，可进行立体声传输。调频广播的音频范围为：30Hz-7KHz，失真度0.7；2. 技术成熟，节目容量大。闭路调频广播基于有线电视的频率分割、频分复用的方式进行传输的。有

15、线电视技术经历近20年的发展历史，技术十分成熟，配套器材价格十分低廉。我国在有线电视频率划分上，把87-108MHz这一频段划分为调频广播频段，专门用于调频广播的传输。在这一频段内可以同时传输60多套调频广播节目，能够满足多分区同时分组广播的需要。3. 兼容性、扩展性强。调频广播可以与有线电视信号在同轴网络中共缆传输，节目容量大、可扩展性好，需要增加节目时，只需要增加调频调制器即可，无需在布线结构上做任何变动。但由于调频广播是基于弱信号方式传输，接收设备必须是有源设备，即每个音箱及终端必须具有功率放大和外接电源部分。4. 智能化程度高。调频广播的节目源基本MP3、WAV等数字格式，各个公司开发

16、有配套的智能广播多路播出与控制软件，采用一台主控计算机可同时播出多套音频节目，控制软件不仅能够按照年、月、周、日等多种模式设定播放列表自动定时、定点播放广播曲目，还具有设备控制、音量调节、输入输出选择和紧急广播等功能。表5-2-1 给出了定压广播与调频广播的主要区别。定压广播调频广播布线繁琐，扩展麻烦布线简单美观，易于扩展更改重设区域麻烦，相当于重新布线更改分区分组广播容易，不需改动网络布线，仅在软件中更改或添加即可网络单一专用，不能重复利用利用CATV网络共缆传输，利用率高不能做到点对点控制完全做到点对点寻址控制传输距离不益太远可远距离传输设备多，连线接头多，系统易出故障设备集成度高，连线少

17、，系统稳定多路广播需音频矩阵切换智能化多路广播软件系统，任意指定某个或某些终端广播任一节目失真大，音质一般失真小，采用高低音分频，音质好单一接收音箱具有多频点接收功能，易于升级表5-2-1 定压广播与调频广播的区别三、数字网络广播定压广播、调频广播都是直接对模拟音频信号进行处理、放大、录制、传输或调制，频率范围是20Hz至20KHz。而数字网络广播是将连续的模拟音频信号经过模数转换（用于前端采集信号）和数模转换（用于终端还原信号）（见第一章第四讲），再使用专用软件或专用芯对音频信号进行压缩、传输、解压、解码。网络音频广播的基本工作原理是，由一台IP 网络广播控制主机、一套广播软件或服务器控制软

18、件将音频文件以IP流的方式通过以太网，利用TCPIP协议发送给远端网络终端，每台终端都包含一个固定的IP地址及网络模块、一个专业数字音频解码装置、功放控制单元。数字网络广播从节目的制作到传输全部实现了数字化、网络化，具有信噪比高、音质好等特点，容易实现智能广播的节目定时、终端寻址、分组分区等功能，支持交互方式广播和远程AOD（音频点播）。但是，这种广播方式必须采用“PC机+专用软件”（专用解压芯片），每只终端必须拥有独立的IP地址，技术含量比较高，价格昂贵，在我国当前学校中的应用不多。第三讲 公共广播系统的组成及主要设备按照使用功能，公共广播系统可以分为业务公共广播系统和紧急公共广播系统（又称

19、消防广播系统）两种类型。业务广播的设置规划和消防广播有所不同，消防广播的要求是必须使用符合消防规范认可的器材（一般为指定或专用器材），对广播声音的层次和清晰度要求不高，只需能够将所要放送的音频信号清楚的传送到每一个角落即可。然而对于业务广播来说，除了上述消防广播所应具备的要求之外，还要考虑广播声音质量的好坏、现场音压大小以及功能全面、使用便利等各种因素。在本章的学习中，我们主要为大家讲解业务公共广播。一、公共广播系统的组成一般的公共广播系统可以分为音源输出设备、音源前级输入设备、功率放大设备、传输线路、扬声器系统和各类管理控制设备六大部分（一）音源输出设备公共广播系统的音源输出设备一般包括数字

20、调谐器、卡座录音机、MP3节目定时播放器、CD唱机、DVD、报警信号发生器和话筒等可提供音频信号读取及存储的设备器材。（二）音源前级输入设备由音源输出设备输入的音频信号大多为毫伏级的微弱信号，在输入功率放大器之前需要先放大到额定电平，通常为1V左右。音源前级输入设备也可以称为前置放大器，一方面起到选择所需要的音源信号，并放大到额定电平的作用；另一方面能够调整声音的频率特性以实现对输出信号音质的修饰和控制。常见的音源前级输入设备有前级混音放大器（调音台）、前置放大器或矩阵混音放大器等。（三）功率放大设备功率放大设备是整个公共广播机柜中数量最多也是声音传输系统中最重要的推力，它们负责将音源前级输入

21、设备整合输出的音频信号加以放大，再通过传输线去推动扬声器放出声音。系统中常见的功率放大设备有合并式功率放大器、纯后级功率放大器等定压式功放。（四）传输线路在礼堂、报告厅或剧场等场所，由于功率放大器与扬声器（组）的距离不远，一般采用低阻大电流的直接馈送方式，传输线使用专用音频线（喇叭线），音频线的铜丝要纯，芯线要粗；而对公共广播系统，由于服务区域广，信号传输距离长，为了减少信号在传输线路中引起的损耗，则往往采用高压传输方式，由于传输电流小，故对传输线要求不高。（五）扬声器系统扬声器系统要与整个广播系统匹配，同时其位置的选择也要切合实际。礼堂、剧场、歌舞厅音色、音质要求高，而扬声器一般用大功率音箱

22、；而在公共广播系统中，由于对音色的要求层次不高，业务公共广播通常采用20W左右的喇叭（室外），建筑内采用3W6W的天花喇叭即可。（六）管理控制设备管理控制设备能够自动控制系统启动、关闭和声音输出，目前大部分公共广播系统的操作均能实现一定的智能化。从信号流程上看，管理控制设备可分为音源管理控制设备（计算机+控制软件，也叫智能控制主机，能够存储、播放音频文件，具有节目预设、分区控制等功能）、时序电源管理器（定时依次开关设备，实现无人值守）、输出管理控制设备（广播分区矩阵器，能够实现同时在不同广播分区中播放不同的节目，通过矩阵分区器将节目信号分配到不同的分区进行广播。不同的节目源可以同时或不同时广播

23、，由可编程节目定时器根据预先编定的程序自动运行，也可随时进行人工手动调节）。二、公共广播系统的主要设备（一）MP3节目定时器节目定时器是公共广播系统中实现无人值守的重要设备，具有音频文件存储、节目编程预设、节目定时自动播放、音源设备控制等诸多功能。在功能全、规模大的广播系统中通常采用“PC+控制软件”组成的智能主机系统定时自动播放各种预定节目，而在对功能要求不高的系统中，采用单一的MP3节目定时器即可。MP3节目定时器的主要功能描述如下：1. 自动节目播放编程：日、周循环工作。通过电脑和配套软件进行编程，24小时内可设置1-99条指令，实现最多99个时间点的控制行为；2. 固体FALSH存储（

24、128M、256M、512M、1G等，容量大小可随意更换）；3. 通过USB口与网络或电脑高速通信，下载音频文件，也可通过录音输入；4. 支持MP3、WAV、MIDI、WMA等多种文件存储格式；5. 多种播放方式选择，如直选播放、编辑播放、随机播放、循环播放等；6. 内置收音机功能（可自选），用户可人工调节或定时收听电台广播；7. 支持多路音频输出，可方便地连接多台功放，进行分区广播；8. 智能功放电源管理，延时开关功能，有效地保护功放；9. 带电源时序功能，设定时间程序，可自动打开外接设备电源；10. 液晶屏幕显示，中文菜单操作。（二）前置放大器前置放大器是功率放大器之前的预放大和控制部分，

25、用于增强信号的电压幅度，提供输入信号选择，音调调整和音量控制等功能，属于音源前级输入设备。音视频系统中常见的信号放大器分为前置放大器、功率放大器、线路放大器三类，他们的功能和应用不同。前置放大器的作用是将麦克风、CD等音源设备输入的微弱音频信号在输入功率放大器之前先放大到额定电平，一般来说，前置放大器具有较高的电压增益，可以将小信号放大到标准电平上（1V左右）；功率放大器主要用于放大电流，推动低阻扬声器发出声音；线路放大器用于信号的长距离传输，为减小信号输送衰减，使接收端得到足够强的信号，输送一定距离后需要进行电流放大和推动。（三）定压式功放由于普通功率放大器的输出阻抗很小，一般为8欧姆，不适

26、于远距离传输。定压功放输出的信号电压很高，输出电压主要有70V 、90V、120V等几种，电压越高传输线损耗越小，适合远距离传输。与定压功放连接的扬声器（喇叭）都安装有配套的匹配变压器用以降压，在功率足够的情况下，一台定压功放可以连接若干只扬声器，适合公共广播系统，但是音质不如普通功放。（四）合并式功放“合并式”指的是带有前级放大的定压功放，这种定压功放可以不需要前级输入设备（调音台等）而直接连接话筒以及其它的信号源。（五）分区控制器在进行广播系统的设计时，一般会根据建筑群位置、用户需求以及设备线路的传输距离等将整个系统在空间上划分成若干分区，便于集中控制和管理。例如，对于学校来说，学生宿舍、

27、教学楼、办公大楼、校园可以划分成不同的分区；在教学楼中，还可以根据楼层以及教室类别进一步划分广播分区。分区控制器多用于结构简单的定压式广播系统。（六）分区矩阵器分区矩阵器，又称广播矩阵，是分区控制器功能的扩展，除了具有分区控制器的基本功能外，还具有对多路音源输入信号的分区切换功能以满足在同一时间内不同分区、不同用户对不同节目的需要，常用于功能多、规模大、智能化高的广播系统。广播分区矩阵器把整个广播系统按照客户的不同需求进行分区，功率放大器输出经广播分区矩阵器的音乐继电器触点（断开、闭合），分别送到各分区扬声器（群）。广播分区矩阵器通常具有若干路（一般为12路）音频信号输入、若干路消防信号输入和

28、若干路音频信号输出。若系统分区过多（超过12路），可以通过并联广播分区矩阵器的方式来扩展。（七）调频广播发射机调频广播发射机主要应用于无线调频广播系统，广泛适用于小区调频广播、校园调频广播和无线音响工程。调频发射机首先将音频信号和高频载波调制为调频波（高频载波的频率随音频信号发生变化），再对调制后的调频信号进行缓冲放大、阻抗匹配等处理，并将其输出到发射天线（ANT）向空间进行发射。目前我国的商业调频广播的频率范围为88-108MHZ，校园用调频广播频率为76-87MHZ。（八）音频调制器音频调制器是用于将立体声音频信号调制成满足邻频传输的射频信号的设备，多用于闭路调频广播系统。一个音源对应一个

29、音频调制器（即为一套节目），为保证节目内容的丰富性，一般采用多个音源设备，再配以数量相等的音频调制器就可以实现多套节目的共缆传输。每个音源设备的输出与对应的音频调制器的输入端相连接，各个音频调制器的输出与音频混合器相连，混合器输出的信号就是携带多套节目信息的调频信号，该调频信号与有线电视信号一起通过闭路电视网络进行传送，终端使用“可寻址全频道调频音箱”进行接收。（九）可寻址调频收转机可寻址调频收转机主要用于可寻址调频广播（包括无线调频和闭路有线调频）系统，在传输系统中起到“接收、转发”信号的作用，主要用于接收前端送出的微弱信号，为发射机、调制器等提供信号源，是一种中转设备。（十）可寻址调频音箱

30、可寻址调频音箱一般为有源音箱，集音箱、无线接收、可寻址终端、音频功放等多种功能为一体，支持有线调频和无线调频广播方式，具有多区域地址选择、频率锁定等功能以及防雨、防雷、防尘的特点，常用于室外，功率从25W到60W不等，但调频音箱需要考虑独立的220V交流电源。第四讲 公共广播系统的设计一、需求分析与建设意见用户需求是公共广播系统设计与建设的基本依据，以实用为设计的出发点，根据广播系统的覆盖范围、听音质量、节目容量和控制方式来选择广播的传输类型。（一）对于覆盖范围不大，听音质量不高，节目容量小，简单分区，无需点对点寻址控制的广播系统，例如只需要上下课自动音乐铃、广播体操自动播放、日常业务广播的功

31、能。建议采用定压广播方式，通过节目定时播放器实现铃声、广播操自动定时播放、自动控制功放开关机等，这种系统的功能和音质基本可以满足此类公共广播的要求。（二）若对系统听音质量、节目容量有较高要求，又需要实现同一时间在不同分区播放不同节目，例如学校的外语听力训练和考试等。建议采用闭路调频广播方式。首先，调频广播在节目容量上完全可以满足多套节目同时传输的要求，在音质方面，调频广播失真度小，且可以立体声传输；其次，采用数字音源设备和智能控制主机（PC机+控制软件）可以实现多种格式音频文件的海量存贮和节目的自动播控。有的控制软件具有多路节目同时播出的功能，并可自动控制音频矩阵、调谐器等外设；第三，调频广播

32、可以和有线电视共缆传输，无需单独再布广播线，扩容方便，大大降低了工程造价；第四，音频广播、电视、控制信号在一根同轴电缆中同步传输，对终端音箱实现点对点可寻址。音箱内置解码电路，接受主控软件的指令，执行开关机、音量控制、频率选择、信号切换等动作；第五，调频音箱是有源音箱，除了可以满足智能寻址广播外，可以在放音现场扩充线路输入、麦克风输入，实现音箱的一机多用。（三）对于覆盖面大，分区多，节目容量大的广播系统，例如，大学校园广播系统分区多、面积大，要求在不同分区同时播放不同的节目，学生在不同区域可采用不同方式（电视、计算机、收音机、调频耳机等）收听校园广播节目。建议采用多种传输方式同步广播的模式。例如，校园公共区采用有