广播音响系统的工程应用

5.1.5　广播音响系统的工程应用

广播音响系统在智能楼宇中是一种通信、宣传和娱乐工具，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，召开广播会议。特殊情况下可作为应急广播，如事故、火警的疏散、抢救、指挥等。同时，还可转播中央和地方电台的无线广播节目、自办文娱节目。宾馆常把广播系统设在客房的床头柜中，由顾客自行调节和控制。广播音响系统有语言扩声系统和音乐扩声系统。语言扩声系统除用于公共广播外，还用于会议扩声；音乐扩声系统多用于音乐厅、歌舞厅、多功能厅、剧场、体育馆等场所和大型文艺演出等场合。

1）广播音响系统的技术指标

按照《民用建筑电气设计规范》的要求，广播音响系统的技术指标根据建筑物用途类别、质量标准、服务对象等因素分成几种不同的等级。视听场所广播音响系统的声学特性指标应符合表5.1的规定。

表5.1　视听场所扩声系统技术指标

根据使用要求视听场所的广播音响系统一般分为语言扩声系统、音乐扩声系统、语言和音乐兼用扩声系统。在技术指标的等级上，有一级、二级和三级之分，音乐扩声系统的技术指标要高于语言扩声系统。

2）广播音响系统的传输方式

智能楼宇的广播音响系统一般都采用有线传输方式。按系统信号馈送方式分有高电平、低电平和调频载波等三种传输方式。

（1）高电平传输方式

这种传输方式常用于视听场所分散的单位，如宾馆的客房、大厦的公共走道、小区的园区等。由于音响接收终端分散，收听范围较大，传输距离又远，如果采取低电平传输方式，线路损耗会很大，因此常采用高电平传输方式。高电平传输方式的音频电压有70V、100V、120V几种。这种传输方式要求负载具有较高的阻抗，故又称高阻定压传输方式。然而，扬声器的阻抗很小，需要使用变压器进行阻抗变换。阻抗变换原理如图5.5所示。

图5.5　阻抗变换原理

设扬声器阻抗，则

其中，N₁为变压器的初级线圈数，N₂为次级线圈数。

高电平传输虽然进行了阻抗匹配，但匹配状况要求不严，适用于对音质要求不高的场合，其优点是结构简捷、扬声器数量增减的自由度大。

（2）低电平传输方式

这种传输方式常用于音质要求较高的场合，如会议厅、歌舞厅、多功能厅等场所。在一些大型体育场，如果也要采用低电平传输的话，要求在每个接收终端前添加一个小型功率放大电路把信号加以放大这种方式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。

低电平传输方式又称定阻传输方式，其扬声器和功率放大器必须进行严格地匹配，其匹配要求已在终端设备中作过论述，这里就不再重复。

（3）调频载波传输方式

这种传输方式是利用智能楼宇CATV网络进行音响信号的传输。在广播音响控制室内采用调频的方法，将每路音响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送给混合器放大输出，与CATV信号混合在一起，经同轴电缆网络送到用户的电视信号终端盒，在终端盒的FM插孔输出调频载波信号，通过FM接收机把调频信号解调还原成音频信号输出给扬声器。

3）广播音响系统设计

广播音响系统设计要符合国家有关规范要求，做到设备选配合理，满足声学特性要求，系统稳定，扩声效果良好。

（1）设计要求

按照技术规范要满足逼真性、稳定性、均匀性、强切性、抗干扰性等项要求。

①逼真性是指声音的保真度。不得因配置不当、安装不当，导致声音失真，降低扩声效果。

②稳定性是指在同一声场之内，不得产生啸叫。啸叫是一种声反馈，即经过放大的信号由扬声器发出又反馈到话筒，形成“放大—反馈”链，在这种情况下易于产生自激，破坏系统的稳定性，这种现象为听众所厌烦。

③均匀性是指在同一声场中，声场的均匀度好，传输的频率特性符合规范要求，不得出现盲区和死角。例如音乐扩声一级的声场，不均匀度的要求是100Hz应小于或等于10dB；1 000～6 300Hz应小于或等于8dB。要采用计算机软件对厅堂声学作专门设计，做出可听化仿真模型。

④强切性是指在火灾和突发事件出现时，能把报警信号及时而顺利地强行注入广播音响系统。

⑤抗干扰性是指系统要能防止外来干扰，提高传输效率，减少信号衰减，使系统得以高质、高效的运行。

（2）系统总功率设计

要使声场中各处的声压达到规范要求，系统总功率设计是一个重要环节。对于音乐扩0.5W为0.3W。厅堂的有效容积明确以后，就可以计算出扬声器的总功率。在条件允许的情况下，系统的总功率应留有30%的余量。

（3）设备配置原则

广播音响系统由多项设备和器件组成，彼此之间档次要协调，不要大材小用，也不要低选，以小配大，影响整体效果的发挥；要特别注意各设备器件之间的匹配关系。无论选择哪一个档次的产品，原则上应选用具有系列产品的同一品牌设备，以使整个外观统一和谐，也便于匹配、使用和维修。

（4）扬声器的配置与安装要求

扬声器的灵敏度、频率响应、指向性、安装位置与播放效果具有密切的关系。

①扬声器或音箱的中心间距应根据空间净高、声场及均匀度要求、扬声器的指向性等因素确定。要求较高的场所，声压不均匀度不宜大于6dB。

②办公室、生活间、客房等可采用1～2W的扬声器；走道、门厅及公共活动场所用于背景音乐、业务广播等扬声器宜采用3～5W。

③在建筑装饰和室内净高允许的情况下，对大空间的场所宜采用声柱或组合音箱。

④在噪声高、潮湿的场所设置扬声器时，应采用号筒扬声器，其声压级应比环境噪声大10～15dB。室外扬声器应采用防潮保护型。

（5）与火灾事故广播联网时的要求

①广播音响系统兼作火灾事故广播或与火灾事故广播联网时，其广播分路应满足火灾事故广播和分区广播的控制要求。

②与火灾事故广播合用的背景音乐扬声器，在现场不得装设音量调节或控制开关；如需装设必须采取特殊措施，保证火灾事故广播能强行注入并实现广播报警功能。

（6）抑制声反馈的措施

①广播音响系统应采取抑制声反馈措施，传声器的位置与扬声器或扬声器系统的间距应尽量大于临界距离，并且位于扬声器辐射角范围之外。

②要减少同时使用的传声器的数量，当确需多只传声器同时工作时，应控制离传声器较近的扬声器或扬声器系统的功率分配。

③扩声系统至少要有6dB的稳定度，必要时要加装压限器；室内声场应尽可能扩散，以缩短混响时间。

下面以两个实例介绍广播音响系统的设计。

【例5.1】　某多功能厅广播音响系统。

某多功能厅配置的语言和音乐兼备扩声系统，可供会议、歌舞、演唱等多功能应用。其设计系统图如图5.6所示。

设计性能指标：

·最大声压：250～4 000Hz范围内平均声压级≥93dB

·传输频率特性：63～8 000Hz以125～4 000Hz的平均声压级为0dB，允许＋4～-12dB且在125～4 000Hz内允许≤±4dB

·传声增益：125～4 000Hz的平均值≥-8dB

·声场不均匀度：1 000～4 000Hz≤8dB

考虑到多功能厅环绕立体声的需要，设置了多组音箱，其中包括低音音箱AS415音箱AS460、环绕音箱CR58、左右声道主音箱AS460，同时还设置了返听音箱SM109Z。

调音台是扩声系统的调控中心，选用Live 42/16型，它对输入的各路音频信号进行放大、调节，然后输出给效果器和均衡器。效果器MPX-550用于产生立体声的混响效果；均衡器2231/2031共3台，分别满足中低音、环绕声、左右声道的要求，用以补偿幅值较小的频率成分、抑制幅值较大的频率成分。在功率放大器之前，设置了压限器160AD，用以压缩信号的动态范围，保护功率放大器和音箱。为了适应多声道的要求，扩声系统设置了4台功率放大器CTS1200。

为提高系统稳定性，该系统专门设置了反馈抑制器FBX-2220。系统中的分频器223，把音频信号分为中、低两个频程，以满足中频和低频音箱的需要。

【例5.2】　某宾馆广播系统。

某宾馆高10层，每层有30套客房，每套客房有音响控制板1套，每层走廊安装天花板扬声器20只，每层为一个广播分区。

要求广播系统功能为：每层客房和走廊可从AM/FM调谐器、磁带放音机和激光唱机中任选一套进行背景音乐广播，在发生火灾事故等紧急情况下，消防控制中心室可遥控强制广播系统进入消防报警广播。因此，该宾馆广播系统可以广播如下节目信号：接收AM/FM无线电广播信号并播放；连续播放盒式磁带节目信号；提供激光唱片的节目信号；用传声器播送语言信号，利用呼叫传声器在广播控制室进行寻呼广播；利用遥控传声器在消防控制室对特定楼层进行消防报警广播。

该工程广播音响系统采用日本TOA公司的产品（我国天津神瞳视听公司也生产与之相似的产品）。其系统图见图5.7。

图5.7　某宾馆广播音响系统

由于该系统广播分区是按层划分的，每层客房床头柜控制板为30套，采用1W、φ165的纸盆扬声器，所需电功率为1×30＝30W。客房走廊设置20只国产TYZ3-1型、3W天花板扬声器，所需电功率为3×20＝60W，这样每层共需电功率为90W，故选用VP-1120A型、120W功率放大器供给。

根据系统功能需要，采用AM/FM数字调谐式调谐器来播放广播信号；采用BA-400型四盒带式磁带放音机保证4h连续播放盒式磁带节目信号；采用激光唱机播放高保真的音乐信号。各套节目之间的切换由V-1061型节目选择器实现。

呼叫传声器选用国产CD1-3型传声器，设置在广播控制室，可进行通知或找人；遥控传声器选用TOA公司的VR-1012型，设置在消防控制室，供火灾报警分层紧急广播之用。

为了使系统中各单元之间达到阻抗和电平匹配状态以及满足其他功能需要，在传声器输出插入V-1015型钟声单元，其作用是在语音广播开始时送出一个钟声信号，提醒听众注意，它可以进行传声器信号与钟声信号自动切换和状态指示。此外，再接入V-1051型传声器前置放大器单元，它可将传声器输出的电信号予以放大且输出电平可调，具有优先权选择等七种可选功能。在激光唱机输出接入V-1054型辅助前置放大器单元，以对激光唱机（或其他设备）的输出信号进行接入与放大，输出电平可调，且具有哑音功能。为了实现电平和阻抗匹配，在主线路上接入V-1071型线路放大器单元，它可将节目信号由-20dB放大至0dB，并具有高、低音调节以及输出电平调整和指示。

在消防控制室设置的VR-1012型遥控传声器，可进行消防报警紧急广播。根据消防规范中有关规定，当火灾发生时，通过遥控传声器的分区可以对失火层及其上、下相邻两层进行消防报警广播。该广播分区内的各种扬声器，无论原来把音量控制开关放在“开”还是放在“关”的位置，此时一律自动强制接通报警广播信号，使报警信号发挥最大效能。

通常，消防报警广播系统应有两套电源：交流220V和直流24V蓄电池组。当交流电中断时，由VR-1012型遥控传声器通过紧急电源控制开关，将ZDS-027型紧急电源内的镍镉电池组24V直流电压直接加至功率放大器24V直流电压输入器，从而实现了消防报警广播功能。

以上两个设计实例各有特点。多功能厅音响系统扩声范围集中，音质要求较高，技术措施结构完整齐备，由于扩声范围集中，匹配要求严格，故采用定阻传输设计；宾馆广播音响系统扩声范围分散，音质要求不高，传输距离较远，宜选用定压传输设计，它与火灾事故广播联网，分区要求严格，并具有强切功能。