定壓廣播、調頻廣播、網絡廣播解析

2019/5/15 11:54:00

在我國(guó)現有的教育機構中，校園公共廣播在各類學(xué)校中都(dōu)達到廣泛應用，主要用于升旗、眼操、通知、廣播操、運動會(huì)等日常校務管理。随著(zhe)信息技術的飛速發(fā)展，數字多媒體設備在教學(xué)中得到應用，特别是近年來學(xué)校信息化建設步伐加快，計算機、互聯網、多媒體等一批高新技術應用到了教學(xué)實踐中，使傳統教學(xué)方式發(fā)生了根本變化。現有廣播系統的這(zhè)種(zhǒng)狀況，顯然已不能(néng)與其它現代教育技術系統相配套，遠遠不能(néng)滿足現代教育發(fā)展的需要。學(xué)校對(duì)校園廣播的功能(néng)也提出了更高的要求，校園智能(néng)廣播正是在這(zhè)種(zhǒng)旺盛的需求下應運而生的。目前校園智能(néng)廣播廠商也紛紛推出了不同功能(néng)和技術水平的校園智能(néng)廣播産品，但從傳輸方式上基本上可以劃分爲：定壓廣播、調頻廣播、網絡廣播三大類。産品與技術分析各廠家都(dōu)在從不同角度、不同層次大量宣傳自己的校園智能(néng)廣播産品，但在校園智能(néng)廣播系統的建設中，到底應該采用什麼(me)樣(yàng)的技術與方案，選擇什麼(me)樣(yàng)的産品與廠家？對(duì)于學(xué)校來講就(jiù)像是霧裡(lǐ)看花，很難分辨出真正技術先進(jìn)、性能(néng)穩定的校園智能(néng)廣播産品。下面(miàn)就(jiù)校園智能(néng)廣播産品按其工作原理及傳輸方式進(jìn)行解析，以供學(xué)校在校園廣播建設中參考。

    一、定壓傳輸方式的智能(néng)廣播技術

    背景分析：定壓廣播是最早走進(jìn)校園的公共廣播，其工作原理是將(jiāng)音頻信号直接放大，基于功率信号進(jìn)行傳輸的。爲降低線路傳輸損耗，通過(guò)升壓變壓器將(jiāng)其4-16Ω匹配阻抗變換到100V定壓方式進(jìn)行傳輸，到終端後(hòu)降壓轉換到4-16Ω的匹配阻抗上推動喇叭，一般傳輸距離是幾十米到幾百米。優點：技術成(chéng)熟、結構簡單、性能(néng)穩定、維護容易、終端便宜。

    目前廣泛應用在車站、碼頭、學(xué)校、商業與民用建築的背景音樂中，并有許多廠家在此基礎上開(kāi)發(fā)出可與消防系統聯動的緊急廣播。

    缺點：

    ①定壓傳輸受線間變壓器帶寬、喇叭尺寸、電纜線徑等因素影響，頻響範圍在200Hz~12KHz，失真度≤10％，無法實現立體聲傳輸。

    ②節目容量小，不能(néng)尋址控制,一條線隻能(néng)傳輸一套節目，對(duì)于當前學(xué)校來講，外語聽力訓練要求多年級同步進(jìn)行，傳輸一套節目是遠遠不夠的，無法滿足同時(shí)廣播和分區廣播，無法實現點對(duì)點尋址廣播。例如校長(cháng)想對(duì)某個班級講話或對(duì)某幾個班講話，定壓廣播無法做到，隻能(néng)所有音箱同時(shí)廣播，這(zhè)就(jiù)影響了别的班級正常上課。眼操隻需對(duì)教室、辦公室播放，廣播操則隻需對(duì)操場播放，背景音樂隻需對(duì)宿舍、餐廳插播，定壓廣播是無法實現對(duì)單點或随意分組進(jìn)行班級廣播的。

    ③音源基本上都(dōu)是采用模拟音源，無法播放數字格式音頻文件，無法實現自動播放，自動控制。定壓廣播都(dōu)是按照功率匹配和阻抗匹配的原則進(jìn)行設計的，一但系統布線安裝結束，功率擴充的容量十分有限，且節目容量也無法擴充。爲了解決這(zhè)個問題，包括KDSPA公司在内的廠家推出智能(néng)控制設備，對(duì)定壓功放、周邊設備，也可定時(shí)控制功放的開(kāi)關。目前KD-5027的存儲空間已經(jīng)達到1000M容量，并且帶有定時(shí)選曲播放、定時(shí)選台播放和定時(shí)電源供電控制功能(néng)，可以基本滿足學(xué)校日常鈴聲及操類節目的播放要求，但無法滿足外語聽力教學(xué)訓練與考試的要求。

    二、閉路調頻智能(néng)廣播

    技術背景分析：調頻廣播采用調頻調制的辦法，將(jiāng)音頻信号搭載到高頻載波上進(jìn)行音頻信号的傳輸，用高頻載波的頻率變化描述音頻信号變化。

不同的載波頻率可以同時(shí)搭載不同的音頻節目，我國(guó)將(jiāng)87-108MHz劃分爲調頻廣播頻段。現階段我國(guó)城市廣播、有線電視網絡中閉路廣播都(dōu)采用FM調頻廣播的方式。

    調頻廣播可與有線電視共纜傳輸，是我國(guó)今後(hòu)擴展廣播覆蓋面(miàn)的主要發(fā)展方向(xiàng)。

    優點：

    ①調頻廣播的音頻範圍爲：30Hz-7KHz，失真度≤0.7％，調頻廣播具有頻響寬、高音豐富、抗幹擾能(néng)力強、失真小等優點，并可進(jìn)行立體聲傳輸。

    ②技術成(chéng)熟、節目容量大：閉路調頻廣播是基于有線電視的頻率分割、頻分複用的方式進(jìn)行傳輸的。有線電視在我國(guó)已經(jīng)曆了近20年的發(fā)展曆史，技術已經(jīng)十分成(chéng)熟，配套器材價格十分低廉。我國(guó)在有線電視頻率劃分上，把87-108MHz這(zhè)一頻段劃分爲調頻廣播頻段，專門用于調頻廣播的傳輸。調頻廣播的帶寬是16KHz，這(zhè)一頻段内可以同時(shí)傳輸60多套調頻廣播節目，可以滿足學(xué)校多年級、多分區同時(shí)廣播的要求。

    ③可兼容性、可擴展性好(hǎo)：調頻廣播可以與有線電視信号在同軸網絡中共纜傳輸，同時(shí)兼容有線電視、HFC光電混合網絡中進(jìn)行幾十公裡(lǐ)、幾百公裡(lǐ)的遠距離傳輸。閉路調頻廣播節目容量大、可擴展性好(hǎo)，需要增加節目時(shí)，隻需要增加調頻調制器(KD-9916)即可，無需對(duì)布線結構做任何改動。增加終端音箱及接收設備時(shí)，隻需在原線路上任意地方找一個射頻接口，滿足接收電平（45-65）dB即可，無需重新布線，隻需添加功放即可。

    缺點：調頻廣播是基于弱信号方式傳輸，每個接收設備必須是有源設備，即每個音箱及終端必須外接220V電源。對(duì)于有消防廣播要求的學(xué)校，單純調頻廣播不能(néng)滿足消防規範要求。爲了解決這(zhè)個問題，KDSPA在調頻廣播的基礎上開(kāi)發(fā)出了調頻轉定壓的專用設備（KD-9918），并預留有消防接口，這(zhè)樣(yàng)調頻廣播不但可以實現多路廣播，而且具有消防廣播功能(néng)，基本滿足學(xué)校的廣播要求。

    對(duì)于調頻廣播的智能(néng)化，KDSPA在這(zhè)方面(miàn)做的比較成(chéng)熟，節目采編播出全部采用MP3、WAV等數字格式，并在此基礎上開(kāi)發(fā)出了校園智能(néng)廣播多路播出與控制軟件(KD-9900A)，采用一台主控計算機(KD-9900)同時(shí)播出1-8套音頻節目，同時(shí)軟件也具有按照年、月、周、日多模式設定播放列表自動定時(shí)、定點播放廣播曲目的功能(néng)。KD-9900A軟件還(hái)具有可尋址控制功能(néng)，在廣播室通過(guò)軟件控制終端音箱的開(kāi)關、音量、頻率、輸入選擇、緊急廣播等功能(néng)，并可通過(guò)軟件進(jìn)行一些播放任務的設定，基本滿足了校園常用的播放和控制功能(néng)。

    在智能(néng)控制方面(miàn)KDSPA采用的是載波或副載波控制技術，常見的方式有SCA調頻副載波、MSK、FSK載波控制。其傳輸理論就(jiù)是將(jiāng)控制信号采用數字調制的辦法將(jiāng)控制信号調制到高頻載波上，與已調制音頻信号共纜傳輸，無需再布控制信号線。數字調制這(zhè)一技術在工業自動控制領域應用已十分成(chéng)熟，遠程遙感、遙測、遙控都(dōu)是采用這(zhè)一技術，鐵路、交通、水文、氣象等領域都(dōu)有十分廣泛的應用。

    三、數字音頻網絡廣播技術

    背景分析：在介紹數字音頻之前，我們先來了解一下模拟音頻。模拟音頻的概念：音頻信号反應在電路中是随時(shí)間變化的一個電壓（流）信号y=f(t)，即一個時(shí)間函數，也就(jiù)是我們通常所說(shuō)的模拟音頻,頻率範圍是20Hz~20KHz。

模拟電路中是將(jiāng)音頻信号直接處理、放大、錄制、傳輸或調制的。定壓廣播、調頻廣播都(dōu)是直接對(duì)模拟音頻進(jìn)行處理的。數字音頻的概念：數字音頻就(jiù)是將(jiāng)連續的模拟音頻從時(shí)間分量（x軸）和幅值分量（y軸）上進(jìn)行分割描述(見下圖)。x軸上的分割稱作采樣(yàng)，用每秒鍾内的采樣(yàng)次數來描述，即采樣(yàng)頻率，采樣(yàng)頻率越高，說(shuō)明采樣(yàng)間隔時(shí)間越短，則越有利于描述原始聲音的真實情況。y軸上的分割稱爲量化，用比特Bit來描述（比特中n是2n，16bit=216=65536份，即將(jiāng)音頻的幅值用65532個離散的階量來描述），同理比特值越大，量化越精細。采樣(yàng)、量化後(hòu)的一個音頻信号生成(chéng)一串離散的“010101………”的二進(jìn)制代碼，這(zhè)樣(yàng)計算機就(jiù)可以認識這(zhè)些二進(jìn)制代碼了，也就(jiù)可以對(duì)其進(jìn)行編輯、傳輸、複制處理了，處理數字信号是計算機的拿手好(hǎo)戲。模拟音頻受電子元器件自身特性的影響（每個元器件都(dōu)有熱噪聲），每處理一次都(dōu)會(huì)失真一次（波形發(fā)生畸變），産生一次噪聲積累，處理的次數越多，噪聲積累越大，信噪比