基于发射台电磁环境下的视频会议系统设计与实现

2014-11-16郭海东

中国新技术新产品 2014年17期

郭海东

（国家新闻出版广电总局602台，西藏拉萨 850013）

在发射台电磁干扰环境下,实现高效、优质的信息通信，利用普通的设备和普通的安装方式，将很难除去中、短波信号的干扰。文章中,本人结合多年来工作的经验，介绍一种在发射台电磁干扰环境下，会议室音、视频系统的设计和实现方案，以及在工程中如何避免电磁干扰的方法。

一、发射台环境下常见的干扰分析

1 发射台环境下的干扰源分析

发射台有很多种中、短波天线，这些天线所发出的各种中、短波信号（中波：300—3000KHZ；短波：3—30MHZ）的辐射造成了发射台电磁环境的主要干扰源。

2 电磁干扰传播路径分析

电磁干扰按传播路径可分为两类：辐射干扰和传导干扰，辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过电磁感应的形式在空间耦合把干扰信号传给另一个电子设备。发射台有很多中、短波天线，属于典型的辐射干扰较强的电磁环境；传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰，在发射台工程中传导干扰也存在，比如有些电子设备将空间接收到的干扰信号通过导线传入系统的各个设备。

工程中音、视频传输线在空中架设时，这时线缆本身就相当于一根很长的天线。在强电磁场干扰环境下，由于天线效应的结果，线缆中会产生相当大的广播干扰信号。这种干扰信号在图像上表现为较密的横纹、竖纹、斜纹等，严重时甚至会淹没整个视频图象；在音频上表现为有杂音或广播声音。

发射台的供电系统由于线缆分布广支路多，也具有广泛的“天线”接收效应，各类空间电磁干扰也在导线中相互叠加，形成较强的干扰电动势。所以在工程中，设备所用的电源也是一种引入干扰的途径。

二、视频会议系统设计

本系统设计中本人使用了现有设备的部分功能，较好地实现了多路视频切换、摄像头控制和音频传输功能。

1 视频通路

视频通路主要由视频切换矩阵实现8路视频输入，8路视频输出；输入满足会议室各个角度的视频输入；输出满足主视频采集和监测监看的功能；通过操作键盘，完成所有视频集中调用功能。

2 音频通路

音频通路主要由调控设备（调音台等）实现对声音的合路、分路以及音效控制等功能，将计算机输出信号输送到功放，并将话筒声音采集到计算机采集卡上。

视频会议系统设计图例如图1。

图1

三、设计过程中需注意的事项

在发射台电磁环境下，如果按照普通施工方式，将会引入很大的干扰信号，如声音有广播声音，图像出现斜纹等。本人在安装过程中，通过逐渐探索，总结出了以下几点需要注意的事项，供大家参考。

1 高频地的制作

对系统进行良好接地，是保证系统免受干扰的重要环节。因此在工程实践过程中需要对视、音频线的屏蔽金属外皮、系统设备的金属外壳、屏蔽罩以及安装机柜等进行接地。为了保障接地的效果，制作良好的高频地，就显得很重要了。下面介绍一种常用的高频地的制作方法。

广泛使用的接地工程材料有各种金属材料（最常用的如扁钢、角钢、铜棒和铜板）、接地体、降阻剂等。

如果地下土是电阻率较高的沙石、鹅卵石等地质环境时,有必要采用电阻率较低的土壤（如：粘土、黑土等）做替换，置换范围在接地体周围0.5m以内。接地模块既可采用垂直埋置也可采用水平埋置。埋置深度不小于0.8米（根据土壤的不同有相应的变化）。接地模块极芯与地线连接时，必须焊接，应在焊接处清除焊渣，并涂上防腐导电漆或沥青漆。回填土时应放入适量降阻剂火或食盐等，适量洒水，分层夯实即可,如图2所示。

图2

2 电源滤波器

电源滤波器是对电源线中特定频率的频点以外的频率进行有效滤除的电器设备。电源滤波器的功能就是通过在电源线中接入电源滤波器，得到一个特定频率的电源信号。

在强中、短波电磁干扰环境下，系统供电电源（交流220V/50Hz）都存在着各种电磁干扰，主要是中、短波广播辐射干扰，即中波（300—3000KHz）、短波（3—30MHz）。因此在接入电源时，加装有低通滤波功能的电源滤波器，将有效滤除各种干扰信号，如图3所示。

图3

电源滤波器是抑制电源线传导干扰的重要器件,在设备或系统的电磁兼容设计中具有极其重要的作用，而在实际运用中电源滤波器并非是一个理想的低通滤波器。电源滤波器的实际频率特性是:在低频时插入损耗很小，可以让电源频率信号（电流）几乎无衰减的通过，随着频率的升高插入损耗也将相应的增加。因此在选用滤波器时，正确选择滤波器的截止频率至关重要。

3 功放的选择

功率放大器（简称“功放”）是音响系统的一个重要单元。它要将从调音台输出的音频信号经过压限器、均衡器、激励器进行加工处理后，将这个音频信号的能量进行放大后来推动音箱。

在音频通路中，如果功放质量不过关，从功放串入的干扰信号将始终无法消除，即便加装音响电源滤波器，也无法消除干扰信号。功放电源打开后，就有串入的广播信号。本人结合自己的工作经历，总结出如下几点选择功放的要素，供大家参考。

首先看品牌：不同品牌有不同的效果，针对视频会议用我们将选择失真度小，音色准确、自然的即可。不管怎样的音质效果，我们在选择时要用知名品牌的功放。市面上的很多普通功放，在强中、短波电磁场环境下，很容易串入干扰信号，这种干扰信号很难消除。

第二看功率：选择功放时,并非功放机的功率越大就越好,一般而言功放的功率越大,功放的力量就越充足,就越容易推动扬声器,从而也就越容易从扬声器（音箱）中获得好的声音,但是功放的额定功率应大于或等于音箱功率。在专业音响系统中，功放的功率比音箱功率大2/3既可，这样使功放有一定的储备功率,使失真度和噪声还没有表现出来时,其音量就已经足够欣赏者满足了。

阻抗的匹配：要求功率放大器的输出阻抗要和音箱的输入阻抗相一致。因为功放在进行设计和技术参数测定时，是按照这样的阻抗进行跨接的。所以只有功放和音箱阻抗能够合理的匹配，这个系统的技术参数才会最好，也就是失真度最小，信噪比最大（噪声最低）；否则，失真度会增大，嗓音也会升高。

第三看频率响应：人耳听觉的频率范围是20Hz～20kHz，就是说低于20Hz或者超过20kHz的声音我们是听不见的。超出这个范围的声音，低端的次声波，我们还可能通过其他方式感受到，比如说触觉，但是对于高端的超声波，确实无法感受到，因此超出这个范围的声音无多大实际意义。我们在选择频率范围时达到20Hz～20kHz（±0.3dB）已经很不错了。

除了以上几个方面，还有其他指标,如功放种类、是否带有虚拟环绕等等，本文不再赘述。