擴聲工程概述

公共廣播擴聲工程屬于擴聲系統的一個分支。所以我們首先對(duì)擴聲工程作一概括，便于讀者能(néng)從更高的層面(miàn)加深對(duì)公共廣播擴聲工程進(jìn)行認識。

社會(huì)上許多人都(dōu)對(duì)擴聲工程認識不足，認爲擴聲系統非常簡單，隻要把話筒（及其他聲源）、調音台、功放和揚聲器等這(zhè)些設備連接在一起(qǐ)就(jiù)能(néng)組成(chéng)一項擴聲工程。這(zhè)種(zhǒng)理解造成(chéng)許多業主投入了不少資金，可實際得到的效果與想要的效果差距甚遠。

擴聲系統是一項系統工程，涉及電子技術、電聲技術、建聲技術和聲學(xué)藝術等多種(zhǒng)學(xué)科，同時(shí)還(hái)須與視頻系統（多媒體投影和攝像系統）、舞台或舞廳燈光系統和安保系統等子系統的密切配合和協調。擴聲系統的音響效果不僅與電聲系統的綜合性能(néng)有關，還(hái)與聲音的傳播環境——建築聲學(xué)和現場環境密切相關。

擴聲系統作爲一個系統問題，在系統設計中必須綜合考慮上述各種(zhǒng)問題。在選擇性能(néng)良好(hǎo)的電聲設備基礎上，通過(guò)周密的系統設計、仔細的系統調試和良好(hǎo)的建聲條件，達到悅耳、自然的音響效果。

擴聲工程分類

廣義的擴聲音響系統包含擴聲系統和放聲系統兩(liǎng)大類:

1) 擴聲系統

揚聲器與話筒處于同一聲場内，存在聲反饋和房間共振引起(qǐ)嘯叫(jiào)、失真和振蕩現象。要保證系統穩定和正常運行，最高可用的系統增益比發(fā)生聲反饋自激的臨界增益低 6dB。

2) 放聲系統

系統中隻有磁帶機、光盤機等聲源，沒(méi)有話筒，不存在聲反饋可能(néng)，聲反饋系數爲0，是擴聲系統一個特例。

擴聲音響系統按用途可分爲以下幾類：

1）室外擴聲系統

室外擴聲系統主要用于體育場、車站、藝術廣場、音樂噴泉等。它的特點是服務區域面(miàn)積大、空間寬廣、背景噪聲大；聲音傳播以直達聲爲主; 要求的聲壓級高，如果周圍有高樓大廈等聲反射物體，揚聲器布局又不盡合理，聲波經(jīng)多次反射而形成(chéng)超過(guò) 50ms 以上的延遲，會(huì)引起(qǐ)雙重聲或多重聲，嚴重時(shí)會(huì)出現回聲等問題，影響聲音的清晰度和聲像定位。室外系統的音響效果還(hái)受氣候條件、風向(xiàng)和環境幹擾等影響。

2）室内擴聲系統

室内擴聲系統是應用最廣泛的系統，包括各類影劇院、體育館、歌舞廳等。它的專業性很強，既能(néng)非語言擴聲、又能(néng)供各類文藝演出使用，對(duì)音質的要求很高。系統設計不僅要考慮電聲技術問題，還(hái)要涉及建築聲學(xué)問題。房間的體形等因素對(duì)音質有較大影響。

3）流動演出系統

擴聲系統除了固定安裝系統外還(hái)有流動系統。常用于各種(zhǒng)大型場地[如體育場（館）、藝術廣播和大型宴會(huì)廳等非文藝演出用臨時(shí)安裝的系統稱流動演出系統。流動演出的音響設備必須結構緊湊，便于攜帶、運輸和安裝，可靠性高并能(néng)适應各種(zhǒng)苛刻的使用環境。大型流動系統的投資大，通常向(xiàng)專業音響公司租賃使用。

4）公共廣播系統

這(zhè)便是本文所講的内容。當擴聲區域較大且分散，或使用分散式供聲方案時(shí)，宜采用公共廣播系統擴聲。對(duì)公共廣播的音質的要求不如其它擴聲系統。公共廣播在早期多半是提用于供背景音樂和廣播節目，近幾年來，公共廣播系統還(hái)兼做緊急廣播，可與消防報警系統聯動。公共廣播系統的控制功能(néng)較多，如選區廣播和全呼廣播功能(néng)、強制切換功能(néng)和優先廣播權功能(néng)等。揚聲器負載多而分散，傳輸線路長(cháng)。爲減少傳輸線路損耗，一般都(dōu)采用 70V 或 100V 定電壓高阻抗輸送。國(guó)家标準對(duì)廣播擴聲的聲壓級要求不太高，音質以中音或中高音爲主。

5）會(huì)議系統

随著(zhe)國(guó)内、國(guó)際交流的增多，近年來電話會(huì)議、電視電話會(huì)議和數字會(huì)議系統（DCN）發(fā)展很快。會(huì)議系統廣泛用于會(huì)議中心、賓館、集團和政府機關。

會(huì)議系統包括會(huì)議讨論系統、表決系統、同聲傳譯系統和電視電話會(huì)議系統。要求音、視頻（圖像）系統同步，全部采用電腦控制和儲存會(huì)議資料。

聲場設計

聲場設計是滿足音響系統功能(néng)和音響效果的基礎，一個聲場的基本設計應包括隔聲處理，現場噪聲的降低，建築結構的合理要求，聲均勻度的實現，聲顫動、聚焦、共振、反饋等問題的解決，室内混響的正确計算。

好(hǎo)的聲場設計應該混響時(shí)間合适，建聲比例合理，聲音擴散性好(hǎo)，沒(méi)有聲聚焦，沒(méi)有可聞的振動噪聲，沒(méi)有死聲點，具有合适的響度，聲能(néng)分布均勻，滿足信噪比要求，各處頻率響應均衡。

聲場設計從建築設計開(kāi)始時(shí)就(jiù)要考慮，它是擴聲系統的基礎，涉及系統最終的音響效果，但也是非常複雜繁瑣的工作。由于計算機技術的飛躍發(fā)展，現在可采用多種(zhǒng)聲學(xué)軟件工具進(jìn)行計算。最具代表性的聲學(xué)軟件有：美國(guó)JBL 公司的 CADP2、荷蘭菲利浦公司的 THE PHDPROGRAM、美國(guó) BOSE 公司的 Modeler®設計軟件和 Auditioner®試聽軟件、美國(guó) MARK IV`S集團的 ACOUSTA CADD 和日本 TOA 公司與日本東京大學(xué)聯合開(kāi)發(fā)的 CAD 軟件、松下的 CAD 等。而今國(guó)際 上最具盛名并廣泛采用的是德國(guó)ADA 在九十年代中期開(kāi)發(fā)的通用數據 庫EASE（Electro Acoustic Simulator for Engineers）設計軟件，目前使用主要流行是EASE3.0和 EASE4.0。聲場分析軟件主要設計參考指标是：直接聲壓和混響聲壓 SPL、Alcons 語言清晰度、RASTI 語音傳遞指數、混響時(shí)間曲線、聲壓均勻度、計算延時(shí)時(shí)間等。

聲場設計關系到揚聲器系統的選型、供聲方案和信号途徑等。隻有确定揚聲器系統才能(néng)進(jìn)行功率放大器驅動功率的計算和驅動信号途徑的确定，然後(hòu)再根據驅動功率的分配方案進(jìn)一步确定信号處理方案和調音台的選型等。

聲場設計過(guò)程可能(néng)需要反複多次才能(néng)達到要求。

擴聲系統供聲方案

根椐建築物的功能(néng)、體型、空間高度及布局等因素，可分爲集中供聲、分散供聲和分區供聲三種(zhǒng)供聲方案。良好(hǎo)的擴聲工程應能(néng)有效地控制揚聲器的聲場分布和滿足投射距離的聲壓級要求。

1) 集中供聲

顧名思義是把一組揚聲器集中安裝在一個固定位置上的供聲系統。對(duì)于舞台、劇場或多功能(néng)廳來說(shuō)，揚聲器組通常安裝在靠近舞台台口上方左右兩(liǎng)側(三路揚聲器系統可分爲左中右三組安裝)。

由于聲音來自舞台方向(xiàng)，與觀衆的視聽方向(xiàng)一緻，聽感自然。爲使全部觀衆區聲場均勻，揚聲器應置于較高的位置。爲克服前幾排觀衆區“頭頂感”聲像，可在台口兩(liǎng)側或台唇部位設置若幹小功率輔助揚聲器，利用哈斯效應解決前區觀衆聲像一緻的問題。

(哈斯效應：一個聲場中的二個同頻聲源，在傳入人耳的時(shí)間差在50ms以内時(shí)，人耳無法明顯辨别出它們的方位。感覺到聲音由先發(fā)出的聲源傳來。這(zhè)種(zhǒng)先入爲主的聽覺特性叫(jiào)哈斯效應。要注意的是：如果在上述條件下，這(zhè)兩(liǎng)個聲源在聽音位置上感覺響度差異較大時(shí)，將(jiāng)感覺到聲音由較響的聲源傳來，這(zhè)叫(jiào)聲音的掩蔽效應。)

對(duì)四面(miàn)均有觀衆區的大型體育館或大型廳堂，揚聲器系統通常以一種(zhǒng)“聲塔”形式的陣列組合吊挂在大廳中央。

利用揚聲器指向(xiàng)特性，即偏軸方向(xiàng)的聲壓随偏角增大而逞漸減少的特性，和聲壓級随投射距離的增加按距離的平方減少的特性，可令聲場達到互補而均勻的結果，如圖 3-1 所示。但揚聲器指向(xiàng)特性是頻率的函數，這(zhè)種(zhǒng)聲場互補的效果隻在一定的頻率範圍内起(qǐ)作用，随著(zhe)偏角增大，聲音的高頻部分迅速衰減，這(zhè)時(shí)也可能(néng)需要設置若幹小功率中高音揚聲器來進(jìn)一步補償改善。

圖 3-1 揚聲器偏軸與射程的聲壓互補

集中供聲的優點是聲像一緻，聽感自然；揚聲器之間的聲波幹擾小；聲音清晰度高。缺點是對(duì)于形狀複雜，又有多層樓廳和眺台的廳堂，聲場不易做得均勻：狹長(cháng)的廳堂，由于投身距離遠，後(hòu)座觀衆區的聲壓級可能(néng)會(huì)偏低。爲此，可利用強指向(xiàng)性的遠投射揚聲器增強後(hòu)部觀衆區的聲壓級以及在眺台下面(miàn)的聲影區适當增設幾個補聲揚聲器，增加這(zhè)部分區域的直達聲和聲壓級，抑制混響聲的影響，提高聲音的清晰度。

2) 分散式供聲(雨點式擴聲)

對(duì)于無法采用集中供聲的大型或狹長(cháng)高度又不高(低于6米)或空間結構可分爲幾部分的大廳，以及對(duì)于難以獲得好(hǎo)的語言清晰度的混響時(shí)間較長(cháng)的大型禮堂，可采用分散式的供聲。

分散式供聲有兩(liǎng)種(zhǒng)形式：一種(zhǒng)是以天花安裝揚聲器爲供聲單元的分散式供聲，。另一種(zhǒng)是以小功率聲柱或音箱爲供聲單元的分散式供聲系統。分散式供聲系統能(néng)獲得均勻的聲場；并由于揚聲器與聽衆之間的距離很近，可保持較高的直達聲與混響聲的聲能(néng)比。所以在混響時(shí)間較長(cháng)的條件下也能(néng)獲得較高的清晰度，并且不容易發(fā)生回聲問題。

分散式供聲的最大優點是聲場均勻，直達聲與混響聲的聲能(néng)比高，它的最大缺點是視聽感覺不一緻和多聲源之間的聲音幹擾較大，影響聲音清晰度。采用小功率高密度低聲壓的分散式供聲可在混響時(shí)間較長(cháng)的特大型會(huì)場中獲得較好(hǎo)的語言可懂度。

分散式供聲時(shí)供聲單元比較多，故而十分适合采用定壓廣播系統。

3) 分區式供聲

對(duì)于狹長(cháng)的禮堂，集中供聲揚聲器投射到後(hòu)面(miàn)觀衆區的聲壓級會(huì)偏低；具有較深樓台和眺台的大型劇場，由于樓台和眺台的遮擋，使主場揚聲器的直達聲無法抵達，造成(chéng)樓台和眺台下面(miàn)的“聲影”區。爲此必須在禮堂的中、後(hòu)部及樓台下面(miàn)的“聲影”區内布設若幹個補聲揚聲器來提高這(zhè)些觀衆區的聲壓級和直達聲，揚聲器的布局稱爲分區式供聲。

在分區式供聲系統中，由于主揚聲器與補聲揚聲器之間的距離較大，兩(liǎng)個聲源到達聽衆位置的相對(duì)延時(shí)較大。如不經(jīng)延時(shí)處理，到達中、後(hòu)部觀衆區的聲音會(huì)産生兩(liǎng)重聲效果，影響這(zhè)部分觀衆區的聲音清晰度，爲防止這(zhè)種(zhǒng)觀象發(fā)生，可在補聲揚聲器的信号通道(dào)中插入一個延時(shí)單元使兩(liǎng)組揚聲器的聲音能(néng)夠同時(shí)到達聽衆區。爲保證聲像定位效果，要求補聲揚聲器的聲壓級低于主揚聲器的聲壓級。

分區式供聲的揚聲器系統如果設計和調試不當，很容易産生聲波幹擾，影響系統的清晰度。

上述三種(zhǒng)供聲方案各有優缺點，必須因地制宜使用。爲保證系統聲像感覺一緻，音質清晰自然，應首選先考慮集中供聲方案。

室内揚聲器的布置

揚聲器系統内置的合理與否，直接關系到整個系統的音響效果，揚聲器的布置一般應遵循以下原則：

1)使聽衆區的聲場盡可能(néng)達到均勻一般；

2)視聽方向(xiàng)一緻，聲音聽感自然；

3)有利于克服聲反饋，提高傳聲增益；

4)揚聲器的覆蓋角應能(néng)覆蓋全部聽衆；

5)聽衆區的聲壓級應能(néng)滿足總技術條件要求；

6)各揚聲器發(fā)出的聲音到達聽衆區各點的時(shí)間差應小于 5-30ms；

7)便于安裝、調試和維護。

聲音清晰度

擴聲現場必須有足夠的聲壓級外，還(hái)必須有足夠的聲音清晰度。聲音清晰度是擴聲系統的重要技術指标。語言清晰度是評價系統可懂度的一種(zhǒng)方法。影響語言清晰度的主要因素有：

1）聲壓級與背景噪聲聲壓級的比率

良好(hǎo)的聲音清晰度要求語言聲壓級大于背景噪聲聲壓級25dB。如果這(zhè)個比例在10～15dB時(shí)，清晰度指标會(huì)相應降低，但還(hái)是在允許範圍。背景噪聲來源于室内外的環境噪聲、空調通風噪聲和人群發(fā)出的噪聲等。

2）混響時(shí)間

講話速度中等的人，每秒鍾可以出 3～4 個音節，因此 1.5 秒更短一些的混響時(shí)間，對(duì)語言清晰度的影響不大。

3）直達聲與混響時(shí)間的聲能(néng)比

混響時(shí)間超過(guò) 1.5 秒時(shí)，語言清晰度是混響時(shí)間和直達聲與混響聲聲能(néng)比的函數關系。

擴聲系統設計的常用流程

擴聲系統設計通常都(dōu)從聲場開(kāi)始，然後(hòu)再向(xiàng)後(hòu)推進(jìn)到功率放大器、聲處理系統、調音台、直至話筒和其他聲源。

公共廣播工程設計方法

按照上述擴聲系統設計流程，公共廣播工程設計的設計順序是：

1）先進(jìn)行聲場設計，确定廣播揚聲器的選用和配置；

2）選用廣播功放；

3）确定廣播分區；

4）廣播系統的建構。

公共廣播工程的聲場設計與其它擴聲工程相對(duì)來講，要簡單一些，有經(jīng)驗的工程公司甚至可以不用借助聲學(xué)軟件工具。本書對(duì)此不作詳細介紹，有興趣的讀者可參考其它相關書籍，這(zhè)類書籍還(hái)是很常見的。

廣播揚聲器的選用和配置

1）廣播揚聲器的選用

原則上應視環境選用不同品種(zhǒng)規格的廣播揚聲器。例如，在有天花闆吊頂的室内，宜用嵌入式的、無後(hòu)罩的天花揚聲器。這(zhè)類揚聲器結構簡單，價錢相對(duì)便宜，又便于施工。主要缺點是沒(méi)有後(hòu)罩，易被(bèi)昆蟲、鼠類齧咬。

在僅有框架吊頂而無天花闆的室内（如開(kāi)架式商場），宜用吊裝式球型音箱或有後(hòu)罩的天花揚聲器。由于天花闆相當于一塊無限大的障闆，所以在有天花闆的條件下使用無後(hòu)罩的揚聲器也不會(huì)引起(qǐ)聲短路。而沒(méi)有天花闆時(shí)情況就(jiù)大不相同，如果仍用無後(hòu)罩的天花揚聲器，效果會(huì)很差。這(zhè)時(shí)原則上應使用吊裝音箱。但若嫌投資大，也可用有後(hòu)罩的天花揚聲器。有後(hòu)罩天花揚聲器的後(hòu)罩不僅有一般的機械防護作用，而且在一定程度上起(qǐ)到防止聲短路的作用。

在無吊頂的室内（例如地下停車場），則宜選用壁挂式揚聲器或室内音柱。

在室外，宜選用室外音柱或号角。室外音柱和号角不僅有防雨功能(néng)，而且音量較大。由于室外環境空曠，沒(méi)有混響效應，選擇音量較大的品種(zhǒng)是必須的。

在園林、草地，宜選用草地音箱。草地音箱不僅防雨水，而且造型優美，且音量和音質都(dōu)比較講究。

在裝修講究、頂棚高闊的廳堂，宜選用造型優雅、色調和諧的吊裝式揚聲器。

在防火要求較高的場合，宜選用防火型的揚聲器。這(zhè)類揚聲器必須是全密封型的，其出線口能(néng)夠與阻燃套管配接。

2） 廣播揚聲器的配置

廣播揚聲器原則上以均勻、分散的原則配置于廣播服務區。其分散的程度應保證服務區内的信噪比不小于 15dB。

通常，高級寫字樓走廊的本底噪聲約爲 48～52 dB，超級商場的本底噪聲約 58～63 dB，繁華路段的本底噪聲約 70 ～75 dB。考慮到發(fā)生事(shì)故時(shí)，現場可能(néng)十分混亂，因此爲了緊急廣播的需要，即使廣播服務區是寫字樓，也不應把本底噪聲估計得太低。椐此，作爲一般考慮，除了繁華熱鬧的場所，不妨大緻把本底噪聲視爲 65～70dB（特殊情況除外）。照此推算，廣播覆蓋區的聲壓級宜在 80～85dB 以上。

鑒于廣播揚聲器通常是分散配置的，所以廣播覆蓋區的聲壓級可以近似地認爲是單個廣播揚聲器的貢獻。根據有關的電聲學(xué)理論，揚聲器覆蓋區的聲壓級 SPL 同揚聲器的靈敏度級 LM、饋給揚聲器的電功率 P、聽音點與揚聲器的距離 r 等有如下關系：

SPL = LM +10 lg P–20 lg r dB （1※）

天花揚聲器的靈敏度級在 88～93dB 之間；額定功率爲 3～10 W。以 90dB / 8 W 匡算，在離揚聲器 8m 處的聲壓級約爲 81dB。以上匡算未考慮早期反射聲群的貢獻。在室内，早期反射聲群和鄰近揚聲器的貢獻可使聲壓級增加 2～3 dB 左右。

根據以上近似計算，在天花闆不高于 3m 的場館内，天花揚聲器大體可以互相距離 5～8m 均勻配置。如果僅考慮背景音樂而不考慮緊急廣播，則該距離可以增大至8～12m。另外，國(guó)家标準火災事(shì)故廣播設計規範（以下簡稱‘規範’）有以下一些硬性規定：“走道(dào)、大廳、餐廳等公衆場所，揚聲器的配置數量，應能(néng)保證從本層任何部位到最近一個揚聲器的步行距離不超過(guò) 25 米。在走道(dào)交叉處、拐彎處均應設揚聲器。走道(dào)末端最後(hòu)一個揚聲器距牆不大于 12米。每個揚聲器額定功率不應小于 3W。”

室外場所基本上沒(méi)有早期反射聲群，單個廣播揚聲器的有效覆蓋範圍隻能(néng)取上文匡算的下限。由于該下限所對(duì)應的距離很短，所以原則上應使用由多個揚聲器組成(chéng)的音柱。饋給揚聲器群組（例如音柱）的信号電功率每增加一倍（前提是該群組能(néng)夠接受），聲壓級可提升 3dB。請注意“一倍”的含義。由 1 增至 2 是一倍；而由 2 須增至 4 才是一倍。另外，距離每增加1 倍，聲壓級將(jiāng)下降 6dB。根據上述規則不難推算室外音柱的配置距離。例如，以 DSP-408 室外音柱爲例，其額定功率爲 40W，是單個天花揚聲器的 4 倍以上。因此，其有效的覆蓋距離大于單個天花揚聲器的 2 倍。事(shì)實上，這(zhè)個距離還(hái)可以大一些。因爲音柱的靈敏度比單個天花揚聲器要高（約高 3～6dB），而每增加 6dB，距離就(jiù)可再加倍。也就(jiù)是說(shuō) DSP-408 音柱的覆蓋距離可以達 20m 以上。但音柱的輻射角比較窄，僅在其正前方約 60～90 度（水平角）左右内有效。具體計算仍可用式（1※）。

廣播功放的選用

廣播功放不同于 HI-FI 功放。其最主要的特征是具有 70V 和 100V 恒壓輸出端子。這(zhè)是由于廣播線路通常都(dōu)相當長(cháng)，須用高壓傳輸才能(néng)減小線路損耗。

廣播功放最重要的指标之一是額定輸出功率。應選用多大的額定輸出功率，須視廣播揚聲器的總功率而定。對(duì)于廣播系統來說(shuō)，隻要廣播揚聲器的總功率小于或等于功放的額定功率，而且電壓參數相同，即可随意配接，但考慮到線路損耗、老化等因素，應适當留有功率餘量。按照‘規範’的要求，功放設備的容量（相當于額定輸出功率）一般應按下式計算：

P = K1•K2•ΣP0 （2）

P — 功放設備輸出總電功率（W）

P0 — 每一分路（相當于分區）同時(shí)廣播時(shí)最大電功率

P0 = Ki•Pi

Pi — 第 i 分區揚聲器額定容量

Ki — 第 i 分區同時(shí)需要系數：

服務性廣播客房節目，取 0.2 ～ 0.4

背景音樂系統，取 0.5 ～ 0.6

業務性廣播，取 0.7 ～ 0.8

火災事(shì)故廣播，取 1.0

K1 — 線路衰耗補償系數：1.26 ～ 1.58

K2 — 老化系數：1.2 ～ 1.4

椐此，如果是背景音樂系統，廣播功放的額定輸出功率應是廣播揚聲器總功率的 1.3 倍左右。但是，所有公共廣播系統原則上應能(néng)進(jìn)行災害事(shì)故緊急廣播。因此，系統須設置緊急廣播功放。根據“規範”要求，緊急廣播功放的額定輸出功率應是廣播揚聲器容量總和的1.5倍。至于廣播功放的其他規格，取決于廣播系統的具體結構和投資。

廣播分區

一個公共廣播系統通常劃分成(chéng)若幹個區域，由管理人員（或預編程序）決定那些區域須發(fā)布廣播、那些區域須暫停廣播、那些區域須插入緊急廣播…等等。

分區方案原則上取決于客戶的需要。通常可參考下列規則：

1）大廈通常以樓層分區，商場、遊樂場通常以部門分區，運動場館通常以看台分區，住宅小區、度假村通常按物業管理分區… 等等。

2）管理部門與公衆場所宜分别設區。

3）重要部門或廣播揚聲器音量有必要由現場人員任意調節的宜單獨設區。

總之，分區是爲了便于管理。凡是需要分别對(duì)待的部分，都(dōu)應分割成(chéng)不同的區。

選用其它周邊設備

最後(hòu)根據用戶需要，選用系統定時(shí)、分區監聽、消防接口、主備功放切換等功能(néng)設備。

公共廣播的功率信号輸送線路 (廣播線路)

廣播線路鋪設的一般要求

公共廣播的線路分室内線路和室外線路兩(liǎng)類。我們先看看室内廣播線路的一些要求。室内廣播線路在建築設計時(shí)就(jiù)要事(shì)先規劃好(hǎo)，在施工時(shí)就(jiù)要同時(shí)與其它工程系統的線纜一起(qǐ)預埋(稱爲布“暗線”，即線路布置在豎井、天花闆、牆壁、梁柱中，建築在裝修完畢後(hòu)，完全看不到線路，隻能(néng)看到線路到達的插座或終端設備)。在已建好(hǎo)的建築物中，要布暗線是非常麻煩的，往往需要開(kāi)牆鑿壁。要麼(me)就(jiù)隻能(néng)布“明線”，即能(néng)看得見線纜或線槽，這(zhè)樣(yàng)就(jiù)會(huì)影響建築物的美觀了。

圖 3-2 一種(zhǒng)室内廣播線材

當廣播系統具有消防廣播功能(néng)時(shí)，室内線路必須在金屬管中布置，還(hái)有許多相關的要求，請參考本書的一些工程案例，和有關消防方面(miàn)的國(guó)家标準和規範(本書後(hòu)的附錄中有規範中相關内容的摘錄)。室内布線時(shí)除了使用廣播用的音頻線之外，也可選用民用音響的音箱線，它的内阻、集膚效應、分布電感、分布電容等指标都(dōu)要比廣播用的音頻線好(hǎo)(當線路很長(cháng)時(shí)，這(zhè)些參數對(duì)音質的影響是很大的，必須要考慮)，但價格方面(miàn)可能(néng)會(huì)貴一些。

“暗線”的鋪設要十分注意，因爲如果出了線路故障，需要維修的話，那就(jiù)麻煩了。筆者有個朋友，它就(jiù)遇到了這(zhè)樣(yàng)的情況，他家新房的一個牆壁插座無法通電，後(hòu)來拆爛了幾堵牆壁，查到裡(lǐ)面(miàn)的電線有個接頭，并且接觸不良，真是令人啼笑皆非。所以，一方面(miàn)，布置“暗線”時(shí)最好(hǎo)一條線過(guò)去，不要在半途做接頭，另外也要留足線徑的裕量。一定要有專業人員設計和施工，還(hái)應嚴格按規定标準要求進(jìn)行操作。

我們再來看看室外廣播線路的一些要求。早期的農村廣播線路都(dōu)使用單支裸露的鐵線或鋁線，靠大地構成(chéng)回路。現在由于對(duì)廣播系統的音質的要求已很高，所以現在廣播線路已全部使用廣播專用的音頻線(下稱“廣播線”)。廣播線都(dōu)是多支銅線，銅質較好(hǎo)，一般做成(chéng)多支絕緣帶護套的電纜結構。廣播線的特點是，适合音頻功率傳輸，有足夠的抗拉強度，能(néng)适應室外環境，适于在室内和室外布線。

圖 3-3 室内／室外廣播線材

室外廣播線路通常都(dōu)很長(cháng)，線路衰耗很大。在《民用建築電氣設計規範》 (JGB/T16-92) 中對(duì)傳輸線路有如下規定(摘錄)：

21.2.4 從功放設備的輸出端至線路上最遠的用戶揚聲器箱的線路衰耗家滿足以下要求：

(1) 業務性廣播不應大于 2 分貝(1kHz 時(shí))。

(2) 服務性廣播不應大于 1 分貝(1kHz 時(shí))。

21.2.6 采用定壓輸出的饋電線路，輸出電壓宜采用 70V 或 100V。

在一條廣播線路上假定隻有一個廣播揚聲器（負載），經(jīng)換算，業務性廣播在線路損耗 2 分貝時(shí)，它的負載上的電壓下降爲沒(méi)有線路損耗時(shí)的 79.4％左右；服務性廣播在線路損耗 1 分貝時(shí)，它的負載上的電壓下降爲沒(méi)有線路損耗時(shí)的 89.1％左右。也就(jiù)是說(shuō)，業務性廣播時(shí)允許在線路上的電壓跌落爲 20.6％以内，服務性廣播時(shí)允許在線路上的電壓跌落爲 10.9％以内。

廣播線路導線規格的确定

這(zhè)是一個困擾很多工程人員的問題，它很有實際意義，關系到用戶在線路方面(miàn)的投資和廣播傳輸線路是否能(néng)夠達标的問題。我們現在來看看它究竟應該怎樣(yàng)計算。

如果傳輸線路僅僅存在直流電阻損耗的影響，則線徑的粗細還(hái)比較容易計算，舉個例子，假定在一條廣播線路上，所有的廣播揚聲器均勻分布，那麼(me)我們可近似地等效爲是一個負載接在線路的中間位置。全部的廣播揚聲器可的總阻抗是可通過(guò)歐姆定律計算出來的，傳輸線路的直流電阻與所有的廣播揚聲器的總電阻是一個串聯回路，根據線性串聯電路按比例分壓的原理，那麼(me)很容易就(jiù)可推算出傳輸線路的直流電阻應該小于多少了。有了傳輸線路的直流電阻這(zhè)個參數，再根據線路的長(cháng)度，折算到每百米多少歐姆(Ω/100m，有時(shí)也用Ω/m 或Ω/Km作單位，)，就(jiù)可根據這(zhè)個參數（單位長(cháng)度的直流電阻）去選用線材。下面(miàn)我們以一個簡單的例子展開(kāi)讨論。

參見圖 3-4，由于揚聲器的參數爲 100V 和 1000W，可計算出其電阻爲 10Ω。作爲業務性廣播，由于其線路衰耗爲 20％左右，繼而能(néng)推算出線路的電阻應小于 2.5Ω。（10Ω:2.5Ω＝80％:20％）。查相關線材參數，進(jìn)一步計算得：線得知每 1000 米 2.5Ω的導線的截面(miàn)積約爲 8mm2左右，由于線路是來回的（相當于2000 米），故所選的導線應爲16mm2截面(miàn)積的。

在工程實踐中，系統要比上述的要複雜得多。一方面(miàn)，廣播線路的條數都(dōu)不止一條，而是很多條，而且連接方式也多種(zhǒng)多樣(yàng)(參見圖 3-5 示例)；另一方面(miàn)，上述計算方法是假定傳輸線路是僅僅存在直流電阻的，但實際上傳輸線路引起(qǐ)衰耗的原因還(hái)有很多，我們在計算線路損耗時(shí)這(zhè)些因素都(dōu)必須考慮到。(引起(qǐ)傳輸線路衰耗的參數在遠距離傳輸時(shí)對(duì)高頻的影響是很大的，前面(miàn)已叙述過(guò)。好(hǎo)在“規範”規定的測試條件是 1KHz，這(zhè)種(zhǒng)情況下，直流電阻的影響還(hái)是最主要的)

凡事(shì)必須删繁就(jiù)簡地考慮。我們不可能(néng)也沒(méi)有必要將(jiāng)線路老化、分布參數等的影響全部事(shì)先計算出來，隻須在計算廣播線路導線的線徑時(shí)，根據實際情況，將(jiāng)允許值給予一定的折扣，(即預留裕量)，通過(guò)前面(miàn)介紹方法計算出線路的直流電阻，進(jìn)而得到廣播線材的選用依據。

例如，服務性廣播允許的線路電壓跌落約爲 10.9％，在廣播線路不是很長(cháng)(全部線路的總長(cháng)爲幾百米)時(shí)，根據實踐經(jīng)驗，我們可在計算時(shí)將(jiāng)允許值定爲5％ ～ 8％，并前面(miàn)介紹方法計算出按線路直流電阻的大小，另外的5.9％ ～ 2.9％作爲其它方面(miàn)的損耗和實際施工中的裕量，這(zhè)樣(yàng)就(jiù)很容易了确定廣播線材的選用依據。

導線規格計算實例

現在我們以圖3-4 中的1#分區爲例，試計算一下作爲服務性廣播，應該如何計算廣播導線的線徑。

爲計算方便，假定每隻喇叭的電參數爲 100V、5W。那麼(me)，在 C-D 段線路上共有 8 隻喇叭，總功率爲 40W；在 B-E 段線路上共有 10 隻喇叭，總功率爲 50W；……同時(shí)假定 A-B 段線路（幹線）的長(cháng)度爲 200 米，B-C-D 段線路（支線）和 B-E 段線路（支線）線路的長(cháng)度均爲 300 米。根據電路定律“P=U2/ R”，在 C-D 段線路上，將(jiāng) P=40W、U=100V 代入，喇叭的總阻抗 R 爲 250Ω。同理，B-E 段線路上喇叭的總阻抗爲 200Ω，……

作爲服務性廣播，允許的線路電壓跌落爲 10.9％，考慮到施工裕量，可在計算時(shí)暫定爲 8％左右。如果 1#分區的 B-E 段線路不存在，則可計算出允許在 A-B-C-D 段線路上的線路電阻爲250Ω÷(1-8％)×8％＝21.74Ω；再來計算線路長(cháng)度：因爲 A-B-C-D 段線路的總長(cháng)爲 200m+300m＝500m，又因前文曾假定過(guò)負載接在線路的中間位置，所以在這(zhè)裡(lǐ)計算時(shí)取 500 米的一半，考慮到廣播線路是來回(兩(liǎng)條導線并行)的，折算到一條導線時(shí)必須加倍，因此參與計算的導線的單位長(cháng)度值仍爲 500m。綜合所述，該廣播電纜的單位長(cháng)度的直流電阻爲：21.74Ω÷500m÷2×2＝4.348Ω/100m。查閱有關資料，知可選擇 21AWG 的廣播電纜(在下文介紹“AWG”的意義)，它每百米的直流電阻爲 4.27 歐姆，導線截面(miàn)積爲 0.41mm2。

同理如果 1#分區的 C-D 段線路不存在，則可計算出允許在 A-B-E 段線路上，導線的線路電阻爲 17.39Ω,單位長(cháng)度的直流電阻爲 3.478Ω/100m。應可選擇 20AWG 的廣播電纜，它每百米的直流電阻爲 3.39 歐姆，導線截面(miàn)積爲 0.52mm2。

實際上，A-B 段(幹線)線路是 A-B-C-D 段線路和 A-B-E 段線路共用的，在 B-C-D 段支路和B-E段支路的長(cháng)度相近的情況下，A-B段線路的單位長(cháng)度的直流電阻值可選擇兩(liǎng)條支路的和值，即它的導線截面(miàn)積爲0.41mm2+0.52mm2= 0.93mm2。查資料得知，可選擇線規爲17AWG的廣播電纜，它的導線截面(miàn)積爲 1.026mm2，每百米的直流電阻爲 1.63 歐姆。

如果上述兩(liǎng)條支路的長(cháng)度相差很大，則要看具體情況再來決定 A-B 段線路的線徑。若是A-B 段線路相對(duì)支路來說(shuō)很短，則可按上述辦法來決定其線徑，甚至可更細一些都(dōu)沒(méi)問題；若是 A-B 段線路相對(duì)支路來說(shuō)很長(cháng)，且兩(liǎng)條支路的長(cháng)度差異也很大，這(zhè)時(shí)就(jiù)要看支路的負載功率了，如果某條支路的負載功率大，且長(cháng)度短，則公共線路的線徑要适當加粗，除此條件下，線徑仍可按前面(miàn)的方法計算。實際上，隻要在設計時(shí)留有裕量，公共線路的線徑爲各支路線徑的總和即可。

現在總結一下，可將(jiāng)廣播導線規格選擇分爲以下步驟：

1）先确定各支路的導線規格，再确定幹線的導線規格；

2）計算支路導線時(shí)，先計算出該支路上的負載的總電阻；

3）再選定一個允許線路跌落壓降的百分比值，并算出支路電阻；

4）最後(hòu)求出導線的單位長(cháng)度的電阻值，并可查閱線規表，确定導線的規格。

在傳輸電壓、傳輸距離、負載功率這(zhè)三個參數确定後(hòu)，導線的截面(miàn)積能(néng)夠被(bèi)計算出來。理解這(zhè)三個參數與導線截面(miàn)積的些關系後(hòu)，能(néng)使計算更加方便：

1）傳輸電壓與導線截面(miàn)積成(chéng)平方反比，70V傳輸時(shí)所需導線截面(miàn)積爲100V傳輸時(shí)的2倍；

100V 傳輸時(shí)導線截面(miàn)積爲 200V 傳輸時(shí)的 4 倍；

　　70V 傳輸時(shí)導線截面(miàn)積爲 200V 傳輸時(shí)的 8 倍；

70V 傳輸時(shí)所需導線截面(miàn)積爲 240V 傳輸時(shí)的 11.8 倍！

2）傳輸距離、負載功率分别與導線截面(miàn)積成(chéng)正比，例如，原先計算好(hǎo)的導線截面(miàn)積爲 2mm2，如果傳輸距離加倍，（或者負載功率加倍了），則計算時(shí)隻須將(jiāng)導線截面(miàn)積改爲 4mm2即可。

線徑截面(miàn)面(miàn)積的簡易算法可以用“王氏公式”來計算      現和大家一起(qǐ)分享

S＝5LP

L＝距離  單位是（KM）    P＝功率  單位是（KW）      S＝MM2   平方毫米

條件是：1：銅導線   2：100V電壓傳輸  3：廣播線路負載均勻（功率分布均勻）   4:允許傳輸損耗爲3dB

舉例：一個小區項目，某個分區有20隻20W的揚聲器，傳輸距離有500米。我們按照這(zhè)個公式來算一下：線材截面(miàn)的面(miàn)積S=5*0.4*0.5=1  所以，選擇RVV2*1.0的廣播線材就(jiù)可以了。這(zhè)樣(yàng)是不是很簡便，免去了少花冤枉錢的煩惱。有很多工程商，在實際工程應用中，爲了省錢在主幹線布粗一點的線2.0或2.5，分支線上布1.0或1.5 實際上是不适當的。實際上經(jīng)過(guò)科學(xué)計算，最省錢最合适的辦法是布相同線徑的線材。

确定導線規格的其它因素

通過(guò)工程實踐，我們發(fā)現當傳輸線路遠、傳送功率大時(shí)，要達到“規範”中對(duì)傳輸線路衰耗的規定，有相當的困難，必須使用截面(miàn)積很粗的廣播電纜才能(néng)達到要求。而且“規範”中要求服務性廣播的線路損耗比業務性廣播的更小。其實，效率并不是最重要的，而是在線路損耗越大的情況下，廣播的音質就(jiù)會(huì)越差。廣播線路的電氣等效電路很複雜，我們不去深入分析，但究其主要因素，在一定的頻率範圍内，它的直流電阻和它的平行分布電容構成(chéng)了一個積分電路，使得信号的高頻部分受到衰減。如果考慮到分布電感、集膚效應等其它因素的作用，則更加厲害。限制損耗，主要是通過(guò)減小線路的直流電阻來實現，直流電阻小了，不僅損耗低了，而且高頻信号的傳輸也得到了保證，保證了廣播系統的擴聲頻帶，另外，由功放、傳輸線路、揚聲器三者決定的阻尼系數也能(néng)得到控制。所以說(shuō)，要求廣播的線路損耗較小的目的，主要是爲了保證較好(hǎo)的廣播音質。

前文“規範”中提到，在廣播饋電線路上的電壓宜采用 70V 或 100V。（ 規範”中第 24.4.6條又規定了“火災事(shì)故廣播饋線電壓不宜大于 100V……”。）請注意這(zhè)個“宜”字，它表示了要求采用 70V 或 100V 饋電電壓是建議性而不是強制性的，它是綜合了音質、傳輸效率與用電安全等條件而推薦的。國(guó)家标準 GB/T10406-93 推薦的傳輸電壓爲：30V、50V、70V、100V、120V、240V，一些進(jìn)口産品的最高傳輸電壓爲 200V。在傳輸線路遠、傳送功率大的情況下，特别是室外，我們仍可采用更高的饋電電壓進(jìn)行傳輸，如 200V，240V 等。從案例的角度來講，實際上，廣播功率信号是間斷性的，即使在 240V 的廣播線路上觸電，也輕易就(jiù)擺脫了，這(zhè)與穩恒的市電相比而言，幾乎不存在安全的問題。當然，我們在使用更高的饋電電壓進(jìn)行傳輸時(shí)，更要做好(hǎo)線路的絕緣處理。最後(hòu)提醒一下，240V 傳輸時(shí)，所需導線截面(miàn)積不到 70V 傳輸時(shí)的：十分之一！

在一些非民用的建築或火災事(shì)故廣播中，工程上通常允許線路損耗爲 3 分貝。在此基礎上，不會(huì)造成(chéng)廣播線路的近端與遠端的音量差異太大（人耳基本聽不出），并且音質也能(néng)得到保證，所帶來的好(hǎo)處是，減少了不必要的廣播電纜的浪費，保護了用戶的投資。

有人認爲，線路損耗太大，將(jiāng)要加大廣播功放的功率，導緻對(duì)廣播功放投資的增加。這(zhè)也的确是對(duì)的，隻是，這(zhè)裡(lǐ)增加的成(chéng)本不會(huì)太多，遠不如減少導線截面(miàn)積所節省的成(chéng)本。

廣播線路導線的參數

前文已經(jīng)零星提到了一些廣播線路導線的參數，那麼(me)在選購廣播專用電纜時(shí)究竟應該注意哪些參數呢？下面(miàn)給出某個線材廠家提供的廣播專用電纜的參數，并對(duì)幾個重要的參數進(jìn)行介紹。

标稱外徑：即導線電纜的直徑（非導體的直徑）。

每包重量：在每包重量中注明了每包線材的長(cháng)度爲 100 米。有時(shí)，線材包裝以英制的“碼”爲單位，100 碼的長(cháng)度相當于公制的 91.44 米，提醒各位在采購線材時(shí)要注意。室外布線時(shí)，線材的重量也是一個較重要的參數，通常同包裝的鋁導線比銅導線要輕一些。

AWG：“AWG”是 American WireGauge（美制電線标準）的縮寫，各廠家生産的導線的規格基本都(dōu)是 根據芯線(導電體) 直徑而 定，許多廠 家習慣用AWG标準。例如在上表中可以查到型号爲“2S7F”的導線，它的導線截面(miàn)積爲 1.27 mm2，而它的線規爲 16AWG（即：導體直徑爲 1/16 英寸）。AWG 标準要求比國(guó)标更嚴格一些，如截面(miàn)積爲 1 mm2的導線，國(guó)标爲 20Ω/1000 米，而 AWG 标準則爲 16Ω/1000 米。在下文列出了美國(guó)線規的具體參數。

圖 3-6 廣播電纜的外觀圖

直流電阻：準确地說(shuō)，應是“單位長(cháng)度的直流電阻”。這(zhè)是選用線材時(shí)最重要的參數，導線的線徑越粗，則單位長(cháng)度的直流電阻越小，可以帶的負載就(jiù)越多，或者說(shuō)可布置的廣播線路就(jiù)更長(cháng)。

标稱電容：這(zhè)是在1米長(cháng)的、兩(liǎng)條平行的導線之間測量出的分布電容。我們看一下型号爲“2S7F”的導線，它的标稱電容爲 120 pF/m ，折合爲 0.120uF/Km 。這(zhè)個分布電容對(duì)廣播信号的高頻部分的衰減比較大，會(huì)對(duì)音質會(huì)造成(chéng)損害。

國(guó)标線規參數對(duì)照

下面(miàn)我們示範性摘錄了國(guó)家标準 GB/T3956-1997 中對(duì)銅導線電纜的一些性能(néng)要求：

線材規格 0.5mm2 (RVV16/.20)，39Ω/1000 米；

線材規格 0.75mm2　(RVV24/.20)，26Ω/1000 米；

線材規格 1mm2　(RVV32/.20)， 20Ω/1000 米；

線材規格 1.5mm2　(RVV30/.25)， 13.7/1000 米；

線材規格 2.5mm2　(RVV49/.25)，8.21Ω/1000 米；

線材規格 4mm2　(RVV56/.30)，5.098Ω/1000 米。

AWG（美國(guó)線規）參數對(duì)照

下表是 AWG 與公制、英制單位的對(duì)照表。其中，4/0 表示 0000，3/0 表示 000，2/0 表示00，1/0 表示 0。例如，常用的電話線直徑爲 26AWG，約爲 0.4mm。

表 3-2 電纜的 AWG 參數