项目 8 广播音响系统

2. 项目8 广播音响系统 主讲人：赵瑞军

3. 8.1 广播音响系统概述 2 8.2 广播音响系统的主要设备 3 5 8.3 电话系统 8.5 工程案例 4 8.4 广播音响系统 课题8 广播音响系统 1

4. 【知识点】 • 广播音响系统的功用及构成;广播音响系统的技术指标；广播音响系统的设备布置;电话系统的基本组成。 • 【能力目标】 • 1掌握广播音响系统的构成; • 2熟悉系统的安装和布线方法; • 3熟悉广播音响系统的识图; • 4了解电话系统及广播音响系统安装与土建的配合。

5. 8.1 广播音响系统概述 • 广播音响系统是指单位内部或某一建筑物(群)自成体系的独立有线广播系统，是一种娱乐、宣传和通信工具。广播音响系统常用于公共场所，平时播放背景音乐、通知、报告本单位新闻、生产经营状况及召开广播会议,在特殊情况下还可以作应急广播，如事故、火警疏散的抢救指挥等。此外，还可以转播中央和当地电台的无线广播节目、自办文娱节目等。

6. 8.1.1 语言扩声系统和音乐扩声系统 • 广播音响系统按用途可分为语言扩声系统和音乐扩声系统两种。 • 8.1.1.1 语言扩声系统 • 语言扩声系统主要用于以下几方面： • 1业务广播系统 • 2背景音乐系统 • 3紧急广播系统 • 4客房音响系统

7. 8.1.1.2 音乐扩声系统 • 音乐扩声系统主要用来播放音乐、歌曲和文艺节目等内容，以欣赏和享受为目的,因此对声压级、传声增益、频响特性、声场不均匀度、噪声、失真度和音响效果等方面比语言扩声系统有更高的要求。它主要采用双声道立体声形式，有的还采用多声道和环绕立体声形式，多以低阻抗的方式与扬声器配接。

8. 8.1.2 扩声系统的技术指标 • 衡量一个扩声系统的质量应该从“听得到”和“听得好”两方面考虑。实现前者的技术指标主要有最大声压级、传声增益和声场不均匀度，实现后者的技术指标主要有传输频率特性、失真、总噪声和语言清晰度等。

9. 1最大声压级Lpmax • 声波在大气中传播时因振动而形成变化压强，总压强与大气原始压强之差称为声压，用p表示，单位为Pa。人耳的感知声压范围在1 kHz时为2×10-5～20 Pa，其下限2×10-5 Pa称为可闻阈，上限20 Pa称为痛阈。超过痛阈时，人耳将产生明显痛感。为便于实际应用，声压常以声压级来表示，其定义为： (8-1)

10. 式中 • Lp——声压级,dB； • p——声压,Pa； • p0——参考基准声压，p0=2×10-5 Pa。 • 最大声压级是指厅堂内空场稳态时的最大声压级，一般要求为80～110 dB。

11. 2传声增益G • 增益是指扩声系统达到最高可用增益时厅堂内各测点处稳态声压级平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。所谓最高可用增益,是指扩声系统中由于扬声器输出的声能的一部分反馈到传声器而引起啸叫(反馈自激)的临界状态的增益减去6 dB的值。通常扩声系统的传声增益最高只能达到-2 dB左右，在要求不太高的情况下，一般只要大于-10 dB就可以了。

12. 3声场不均匀度 • 声场不均匀度是指有扩声时厅堂内各测点得到的稳态声压级的极大值和极小值的差值，一般要求不大于10 dB。 • 4传输频率特性 • 传输频率特性是指厅堂内各测点处稳态声压的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应。 • 5总噪声 • 总噪声是指扩声系统达到最高可用增益但无有用声信号输入时，厅内各测点处噪声声压的平均值，一般要求为35～50 dB。

13. 6系统失真 • 系统失真是指扩声系统由输入声信号到输出声信号全过程中产生的非线性畸变，一般要求为5％～15％。 • 7语言清晰度 • 语言清晰度是指对扩声系统播出的语言能听清的程度。 • 一般要求语言清晰度应大于80％。

14. 8.1.3 扩声系统的音质评价 • 一个放声系统的听音质量主要取决于建筑声学和电声学所造成的声学条件。一般来说，可从声压级、声场均匀度、传声增益、频率响应特性、功率储备、信噪比、清晰度，以及立体感、干净、丰满、平衡、亲切感、噪声水平等来评价音质。前者可用仪器测量，是电声系统的技术指标，而后者是人对音质的主观感受，是对音质的主观评价。虽然技术指标在一定程度上能描述系统的某些性能，在某些方面能反映人对声音的主观感觉。在目前情况下对系统进行实际的音质评价仍十分重要，它也是鉴别电声系统最终效果的重要手段。

15. 8.2 广播音响系统的主要设备 • 8.2.1 广播音响系统的组成 • 广播音响系统是由音源设备、声频信号处理设备和扩声设备三部分组成，下面分述各部分的组成及功能。 • 1音源设备 • 音源设备能够产生声音信号，其频率为20 Hz～20 kHz。目前主要的音源设备有：

16. (1) 话筒 • 话筒又叫传声器或麦克风，是把各种声源发出的声音转换成电信号的设备。 • 话筒按构造可分为动圈式、电容式等，目前应用较多的是动圈式话筒。动圈式话筒音质较好，结构简单，维修方便，又较牢固可靠。电容式话筒频带宽，频响特性平直，而且灵敏度高，失真小，适用于高保真度要求的播音、录音机和舞台演出。 • 话筒按使用方式的不同可分为接触式、颈挂式和卡夹式等。 • 话筒按输出阻抗不同可分为高阻式和低阻式两种。高阻式的阻抗为20～50 kΩ，易受干扰，因此话筒线不宜过长。低阻式的阻抗为150～200 Ω或200～600 Ω。

17. 话筒的技术指标如下： • ① 灵敏度用话筒膜片在0.1 Pa的声压作用下在输出阻抗上产生的电动势表示，其单位为mV／Pa。有时也以分贝表示，规定1 V／Pa为0 dB。一般传声器的灵敏度为1～20 mV／Pa或-60～-34 dB。 • ② 频率特性指不同频率时的灵敏度。 • ③ 输出阻抗指由话筒的引线两端看进去的话筒本身的阻抗，一般高阻抗输出值常为10 kΩ、30 kΩ、50 kΩ，低阻抗输出值常为50 Ω、150 Ω、200 Ω、250 Ω、600 Ω。低阻传声器不易引入干扰电压，且易与固体放大器输入级匹配，目前使用较多。

18. ④指向性指传声器灵敏度随声波入射方向变化的特性。传声器的方向性用传声器正面0°方向与背面180°方向上的灵敏度的差值表示，差值大于15 dB的称为强方向性传声器。通常产品说明书上会给出传声器在主要频率情况下的极坐标方向性图，其形状主要有心形、圆形(全指向形)、超心形、8字形等。

19. (2) 卡座录音机 • 录音机是将音频信号进行记录和重放的设备。它是利用电磁转换原理，把其他音源的信号记录在磁带上，或是把录在磁带上的信号重放出来。由于新工艺、新器件和新技术的使用，现在的录音机普遍采用了轻触式机芯、逻辑控制电路、集成化杜比降噪系统、自动选曲电路和微处理器控制电路等，使其性能比盒式录音机有了很大的提高。双卡录音机是扩声系统中不可缺少的设备。

20. (3) 激光唱机(CD机) • CD机是激光光束以非接触方式将CD唱盘上的脉冲编码调制信号检拾出来，经解码器把数字信号变换为模拟音频信号输出的设备。CD机主要由激光拾音器、唱盘驱动器、伺服机构和数字信号处理电路等部分组成。由于CD机具有动态范围大、频响宽、噪声低、失真小、无磨损等优点，已成为广播音响系统中最常用的音源设备之一。

21. (4) 电唱机 • 电唱机是利用拾音头将密纹唱片中的声纹信号检拾出来得到声音信号的设备。电唱机由拾音头(唱头)、唱针、拾音臂、唱盘、电动机和传动装置等组成。优质密纹唱片放送的音频信号范围为20 Hz～20 kHz，谐波失真低于1％，信噪比在60 dB以上，也是扩声系统中性能较好的音源设备。目前电唱机已逐步被卡座录音机和激光唱机所代替。

22. (5) 调谐器(收音头) • 调谐器实际上是一台设有低频放大器和扬声器的收音机。 • (6) 新型数码音源设备 • 新型数码音源设备有迷你碟(MD)和小型数码卡式录音机(DCC)等。 • (7) 其他音源设备 • 录像机(VCR)、影碟机和各类VCD机既能提供视频图像信号，又能提供音频信号,可作为扩声系统的音源设备。

23. 2声频信号处理设备 • 声频信号处理设备有两个作用：一是对声频信号进行修饰，使音色得以美化或取得某些特殊效果；二是改进传输通道质量，减少失真和噪声。 • 对于语言的扩声系统，要求声音传输距离远、挂带的扬声器多、覆盖范围大,但对音质要求不高,声音清晰响亮即可，因此对声音处理设备要求不高。但对于音乐扩声系统，为了获得高保真度和各种高艺术效果的声音，就必须对输入的各种音频信号进行适当的加工处理，如放大或衰减、频率均衡、声像定位、延时、混响、压缩或扩张及环绕等。下面对有关的设备作简单的介绍。

24. （10） 调音台 • 调音台又称前级增音机，是扩声系统中的主要设备之一，起着指挥中心和分配信号的作用。对于大型信号加工处理设备，常把前级放大器和功率放大器分为独立的前置放大机和功率放大机，习惯上前者称增音机，后者称扩音机。调音台能接收多路不同阻抗、不同电平的各种音源信号，并对其进行加工、处理和混合后重新分配和编组，由输出端子输出多路音频信号供其他设备使用。它的主要功能有：

25. ①输入信号选择功能当输入信号的电平超过调音台输入电路的动态范围时，可调节输入信号使其电平衰减，并符合要求。①输入信号选择功能当输入信号的电平超过调音台输入电路的动态范围时，可调节输入信号使其电平衰减，并符合要求。 • ② 信号处理功能在调音台的输入板上一般设有均衡器,包括两段均衡器、三段均衡器(中频频率可调)和四段均衡器(中低音频率可调、中高音频率可调)，用来调整音频信号中不同频段的频率特性，使音色更加优美动听和取得某些音色的特殊效果，如表8.1所示。

26. 表8.1音频信号频率对音质的影响

27. ③控制功能通过声像(全景)电位器控制输入信号进行立体声平衡处理，也可以把本路信号送至左声道或右声道中，进行立体声声像的重新分配、处理，并按各种声源原来的方位送出声音，使听众的听觉和视觉协调统一，有身临其境的感觉。③控制功能通过声像(全景)电位器控制输入信号进行立体声平衡处理，也可以把本路信号送至左声道或右声道中，进行立体声声像的重新分配、处理，并按各种声源原来的方位送出声音，使听众的听觉和视觉协调统一，有身临其境的感觉。 • ④ 信号分配功能调音台中配置辅助线路和编组线路，能把输入的音频信号根据不同的要求分配给有关的电路和外围设备。

28. ⑤信号显示功能在调音台的面板上通常配置有信号音量表或由绿、黄、红三色发光二极管组成的信号显示系统。操作者根据音量表的读数、二极管的发光情况和音量控制器所处的衰减位置判断调音台内各部分的工作是否正常，以便随时进行调整和处理。⑤信号显示功能在调音台的面板上通常配置有信号音量表或由绿、黄、红三色发光二极管组成的信号显示系统。操作者根据音量表的读数、二极管的发光情况和音量控制器所处的衰减位置判断调音台内各部分的工作是否正常，以便随时进行调整和处理。 • ⑥ 监听功能在调音过程中，为了掌握音色的结构情况，给操作者提供方便，经常要对音频信号和经过加工处理的音色质量进行监测。为此,在调音台的输出板上设有音量控制电位器和监听插口，可随时监听播放的音响效果。

29. ⑦提供振荡信号和对讲系统有的调音台还设置了音频振荡器，可提供1 kHz和其他频率的振荡信号，以便对系统中的其他部分进行监测，了解其是否处于正常状态。 • 调音台的输出板上一般设置有话筒输入插口和音量控制电位器，为演播室、舞台的安装、施工和声场调试通话提供方便，为控制室与录音棚等场地的联系提供对讲系统。 • 调音台的种类和型号很多，结构和功能也各不相同，使用者要根据自己的要求和具体情况进行选购。

30. (2) 均衡器 • 均衡器是一种对声音频响特性进行调整的设备。通过均衡器可对声音中的某些频率成分的电平进行提升或衰减，以达到不同的音响效果。由于建筑物的结构、空间、材料不同，对因声音中不同频率成分的反射和吸收程度不同而造成的频率失真也可通过均衡器进行补偿。有时也利用均衡器人为地制造频率失真，以得到某种特殊的音响效果。均衡器根据自身的构成可分为无源均衡器和有源均衡器两大类。无源均衡器是由电感和电容构成的LC选频网络，可对某段频率起补偿作用；由电阻、电容、晶体管和集成电路等器件构成的均衡器为有源均衡器。

31. (3) 压限器 • 压限器的主要功能是对音频信号的动态范围进行压缩或扩张，即把音频信号的最大电平与最小电平之间的相对变化量进行压缩或扩张，达到保护设备、减小失真、降低噪声和修饰美化音质的目的。 • 压限器由压缩器和限幅器两部分组成。压缩器的主要功能就是压缩大信号，当输入的音频信号幅度超过该设备所能处理的范围时，它能在信号不失真的前提下把大幅度信号及时准确地压缩到设备所能处理的范围内。限幅器是压缩比足够大的压缩器，当输入信号的峰值超过某一电平(阈值)时，限幅器就会将任何超过阈值电平的波形的顶部全都削掉，而信号的其他部分不受影响。

32. (4) 激励器 • 音频信号在系统的传输过程中损失最多的是中频和高频的谐波成分，使扬声器放出来的声音缺乏现场感、穿透力和清晰度。激励器是一种在原来音频信号中添加上丢失的中频和高频谐波的设备。音频信号进入激励器后分成两路：一路不经任何处理直接送入输出放大电路；另一路经过专门设置的电路产生丰富的可调高频谐波，在输出放大电路中与直达的音频信号进行混合，使原来的声音再生出新的泛音。由于泛音的电平比直达信号的电平低得多，因此不会增加功率电平，而放出来的声音却具有很强的穿透力，能渗透到空间的各个角落，使声音更清晰、动听。

33. (5) 移频器 • 移频器是用来控制扩声系统中声音反馈的一种设备。其原理是用偏移频率的方法来破坏反馈声音信号和原始信号的同相条件。实现偏移频率的方法很多，常用的是单边带调制法。通常把移频器串接在调音台和压限器之间，音频信号经移频器提升频率(一般是5 Hz)后，从音箱中放出来的声音即使重新进入话筒，也不容易发生正反馈的啸叫现象。移频器主要用于礼堂、会议厅和体育馆等场所的语言扩音系统，而以音乐和歌曲为内容的音乐扩声系统则不宜采用。

34. (6) 延时器和混响器 • 声音在建筑物内传播时，没有受到物体表面反射而直接进入人耳的声音称为直达声；经过几次反射到达人耳的声音称为近次反射声。反射声总是落后于直达声到达人耳，落后的时间称为延迟时间。近次反射声过后，反射声的密度迅速增加，但其强度越来越小，这些后到的反射声的总体称为混响声。利用电子延时器和数字延时器先对音频信号进行延时处理，再送入扩声系统进行放大，可使不同位置处音箱发出的声音几乎同时到达听众的耳朵，获得高清晰度的理想音响效果。利用电子混响器和数字混响器可以模拟出各种不同环境和不同情景的音响效果。

35. (7) 分频器 • 在电声重放系统中，特别是在大功率和要求高的情况下，分频器用于将全频带的节目信号按频率高低分成两个或两个以上频段，分别进行多频段(如高音、中音和低音)的扬声器重放，以达到互调失真小、音域宽广、调节方便等完美的效果。

36. 3扩声设备 • 扩声设备主要包括功率放大器(简称功放)、线间变压器(音频变压器)和扬声器(音箱)。 • (1) 功率放大器(功放) • 功率放大器的作用是把来自前置放大器或调音台的音频信号进行功率放大，以足够的功率推动音箱发声。 • 功放按其与扬声器配接的方式分为定压式和定阻式两种。

37. ①定压式功放对于远距离传输音频信号，为了减小在传输线上的能量损耗，应该采用定压式功放以高电压的形式进行传输。定压式功放的输出电压一般为90 V、120 V和240 V，当传输距离较远时要采用240 V档。如果需带动多只扬声器，则扬声器的功率总和不得超过功放的额定功率。 • ② 定阻式功放对于传输距离较近的系统，可以采用定阻式功放(也可以采用定压式)传输。定阻式功放以固定阻抗的方式输出音频信号，要求负载按规定的阻抗与功放配接才能获得功放的额定功率。

38. (2) 线间变压器(音频变压器) • 线间变压器的作用是变换电压和阻抗。变压器的接线头用阻抗值标明的，称定阻式变压器；用电压标明的，称定压式变压器。 • 选用变压器时应注意其标称功率是在给定变压比的情况下能传输的功率，选择时要使变压器的功率稍大于要传输的功率。功率选得太大时,变压器体积大、成本高，会造成浪费；功率选得太小则损耗加大，严重时，变压器会因过分发热而烧坏。线间变压器的效率一般选为75％～80％。

39. (3) 扬声器 • 扬声器是将扩音机输出的电能转换为声能的器件。按其结构形式不同可分为电动式纸盆扬声器、电动式高音号筒扬声器和舌簧式扬声器；按声音频率不同可分为低频、中频和高频扬声器。电动式纸盆扬声器音质最好,规格品种多，但效率低，适用于室内对音质要求较高的音乐扩声系统。若将不同频率的扬声器组合成音柱或音箱式组合扬声器，用于厅堂的语言或音乐放音都能得到满意的效果。号筒式扬声器的容量大、效率高，但音质较差，因此仅适用于要求不高的语言扩声系统，且由于它具有适应露天安装的外壳，因此多用于室外的扩声。扬声器的技术指标有：

40. ① 标称功率 它是长期工作时的功率(W或VA)。扬声器的短时过载能力为标称功率的1．5～2倍。 • ② 输入阻抗 它是扬声器输入端的测量阻抗，随输入信号的频率而变化。标称阻抗一般指在400 Hz时测得的阻抗。 • ③ 灵敏度 扬声器的灵敏度是在其轴线上1 m处测出的平均声压。 • ④ 失真度 它是指非线性谐波失真，其标注失真度一般指额定功率下的最大失真度。

41. 8.2.2 广播音响系统的传输方式 • 广播音响系统的信号可以通过有线传输,也可以无线传输。由于无线传输的设备投入大且受频率管理的限制，智能楼宇的广播音响系统一般都采用有线传输方式。其传输按有线广播音响系统的信号馈送方式可分为高电平传输、低电平传输和调频载波传输三种方式。

42. 1高电平传输方式(定压传输方式) • 高电平传输方式也称为定压传输方式。在这种传输方式的系统中，主要音响设备都集中在中央音控室，节目源输出的信号经调音台或前级处理后，通过定压式功率放大器或外接升压变压器的普通功率放大器将音响系统前级设备输出的低电平信号转换为70 V、100 V或120 V的高电平信号，再通过专门敷设的广播音响传输线路馈送到各个音响接收终端。 • 这种传输方式的优点是结构简洁，造价相对较低，对输出级功率配合要求不严格，扬声器数量的增减自由度较大，收听范围较大；其缺点是由于容易受长距离敷设的线路间分布电容的影响，各路节目之间往往存在串音干扰。高电平传输方式适用于对音质要求不高的场合。

43. 2低电平传输方式(定阻传输方式) • 这种传输方式即将广播音响系统前级放大器输出的0 dB左右的低电平信号(电压为0.775 V、标准阻抗为600 Ω)直接通过音响传输线路传送到播音终端，在各终端再通过功放电路将低电平信号放大后输出到各扬声器。 • 低电平传输方式也称为定阻传输方式。这种传输方式可避免电感设备的引入，保证频响效应，较好地抑制各套节目间的串音干扰，音质较好。但需要在每个接收终端前添加一个小型功率放大电路将信号放大，同时对输出功率和阻抗匹配要求严格，对剩余功率要求能承受其1.5倍以上功率容量的假负载，以免被烧毁。低电平传输方式适用于范围较小、对音质要求较高的场合。

44. 3调频载波传输方式 • 这种传输方式即在广播音响控制室内采用调频的方法将每路节目源的输出信号通过各自的调制器分别调制到88～108 MHz频带范围内的某一固定频率，然后将已调制的各路信号经混合器混合放大输出，与智能楼宇的电视接收系统的频道信号混合在一起，利用CATV共用天线电视系统，经电视传输电缆送到每一个电视节目的接收终端盒。最后在电视接收终端盒的FM插孔输出调频信号，通过FM收音机将调频信号解调还原成音频信号后从扬声器输出。 • 调频信号传输方式可直接利用CATV电视系统的电缆，不需专门敷设电线，节省费用，便于维修。其缺点是必须在中央音控室添置多路调频调制器，在每个接收端配置一台调频收音机。

45. 广播音响系统的三种传输方式的特点及适用场合如表8.2所示。广播音响系统的三种传输方式的特点及适用场合如表8.2所示。 表8.2三种传输方式的特点及适用场合 后续表

46. 续表8.2

47. 8.3 电话系统 • 电话信号的传输与电力传输和电视信号传输不同，后者是共用系统，一个电源或一个信号可以分配给多个用户，而电话信号是独立信号，两部电话之间必须有两根导线直接连接，因此有一部电话机就要有两根(一对)电话线。从各用户到电话交换机的电话线路数量很大，这不像供电线路只要几根导线就可以连接许多用电户。一台交换机可以接入电话机的数量用门计算，如200门交换机、800门交换机等。 • 交换机之间的线路是公用线路。由于各部电话机不会同时使用线路，因此，公用线路的数量要比电话机的门数少得多，一般只需要10％左右。由于这些线路是公用的，就会出现没有空闲线路的情况，即占线。 • 如果建筑物内没有交换机，那么进入建筑物的就是连接各部电话机的线路，楼内有多少部电话机，就需要有多少对线路引入。

48. 8.3.1电话通信线路的组成 • 电话通信线路从进户管线一直到用户出线盒，一般由以下几部分组成： • (1)引入(进户)电缆管路它又分为地下进户和外墙进户两种方式。 • (2)交接设备或总配线设备它是引入电缆进屋后的终端设备，有设置与不设置用户交换机两种情况。 • (3)上升电缆管路它有上升管路、上升房和竖井三种建筑类型。 • (4)楼层电缆管路。 • (5)配线设备如电缆接头箱、过路箱、分线盒、用户出线盒等，是通信线路分支、中间检查及终端用设备。

49. 住宅楼电话系统框图如图8.1所示。 图8.1住宅楼电话系统框图

50. 8.3.2 配线方式 • 建筑物的电话线路包括主干电缆(或干线电缆)、分支电缆(或配线电缆)和用户线路三部分，其配线方式应根据建筑物的结构及用户的需要，选用技术先进、经济合理的方案，做到便于施工和维护管理、安全可靠。 • 干线电缆的配线方式有单独式、复接式、递减式、交接式和合用式，如图8.2所示。