数字化多功能车载移动广播系统的设计与实践

应毓海， 明承冲， 陈浩心， 章建文

（1．安徽广播影视职业技术学院，安徽 合肥230011；2．湖北广播电视台，湖北 武汉 430001）

数字化多功能车载移动广播系统的设计与实践

应毓海1， 明承冲2， 陈浩心2， 章建文2

（1．安徽广播影视职业技术学院，安徽 合肥230011；2．湖北广播电视台，湖北 武汉 430001）

介绍一种数字化多功能车载移动广播系统，阐述数字化多功能车载移动广播系统的原理和设计原则，提出了具体的实现方案，并开发相应的技术，分析系统各部分组成的特点功能和设备选型的要点。

移动广播；硬式吸盘调频天线；热备份；调频广播；扩声

1 引言

随着社会经济的发展，人们的日常生活中，在一些抢险救灾和特定的环境下，需要采用现场扩声系统，进行现场调度指挥、现场讲话、演说和报告；在一些重大活动、会议接待和参观考察游览的过程中，需要一套能够移动的调频广播系统，进行现场、移动的解说和介绍说明。这些如果用专业系统的要求来实现，系统单独设计构建，技术很成熟，没有什么困难。但两者结合使用，就存在很多的问题，如存在系统杂乱、不易操作、难以管理和使用不便等，同时移动广播系统也不一定要按专业的高标准要求来实现，实际也无必要。因此，设计一种符合车载和移动特点满足特定广播功能的多功能车载移动无线广播系统尤为必要，服务于特定人群，满足特定场合使用的实际要求。

本文就设计一套集现场扩声系统和无线调频广播于一体的车载多功能数字化广播系统，提出具体的实现方案，并给出一些建议供参考。

2 系统原理和设计原则

本系统在工程实践中有较强的创新性，需要有较高的专业技术水平，有巧妙的、全面的实践技术能力，才能构建本系统。

2．1 系统原理

移动广播直播车是进行现场播音，播音人员的话筒声音和背景声音信号送入音频控制处理设备（主要是调音台），输出的混合信号再送入调频发射机，然后通过吸盘式调频天线发射出去，使用调频收音机或车载调频收音机进行接收［1］。现场扩音系统是把话筒及各种音频信号送入音频处理设备（主要是调音台），输出的混合信号进入音频功率放大器，通过音箱把声音信号进行扩大输出，完成现场扩声的功能。多功能车载移动广播系统是在专业现场扩声系统和调频广播系统基础上的有机集合体，共用一些相同功能的设备组件，不同功能的设备组件并联连接，实现不同功能的实际需要。

2．2 系统设计原则

不同于广播电台的转播车和直播车广播级功能，也不同于室内扩声系统的构建，数字化多功能车载移动广播系统是专业级的室外扩声和调频广播系统，是能够满足一定功能要求的专业设备系统。

在电子设备数字化的大趋势下，系统设备应尽可能使用数字化技术，在先进性和开放性的前提下，在追求质量和效果的同时，要从实用性和经济性角度出发，将先进成熟的扩音技术和调频广播技术相结合，采用兼容性强的设备进行组合，构建符合移动和随机性大特点的多功能车载广播系统［2］。系统设计的原则是：系统具有适应性广，工作稳定可靠，构建方便快捷，系统分布合理，功能完善，性能先进，操作简便，效果良好，经济适用。

3 系统的组成框图

数字化移动广播系统由音源、数字化调音台、数字化调频机、硬式吸盘调频天线、音频数字功放和扩声音箱组成，还包括相应的电源部分、防震机柜和一定的声学效果处理。系统框图如下：

4 系统概述

整个系统可以划分为五个模块组成，即音源（包括信号源采集记录）、信号控制处理、调频发射、扩声和电源等模块部分。每个模块有一定数量的设备组成，因此不仅系统设计要合理，系统设备的选择也很重要。系统设备的选择原则是，要尽可能选择市场上技术领先，产品成熟，设备的兼容性、配套性要好，可靠性要高。

4．1 音源

根据实际工作的需要，本系统的音源部分模块有四种设备组成，即数字音频工作站、领夹（头戴）式有线话筒、无线话筒和辅助音源。音源部分分为两类，分别是播音或报告、指挥人员的直播话筒和提供背景音乐和过渡音频信号的播放设备。

4．1．1 数字音频工作站

在当今广播技术的条件下，采用音频工作站的方式，符合当今广播技术的潮流。简单实用的编辑功能，满足移动广播方式中的快速便捷的要求。采用音频工作站播出方式，音频素材也可用移动硬盘进行传递转移，有效解决由于设备层次和型号的差异不同给移动广播节目编辑带来的困难，使移动广播节目能够快速编辑播出。基于数字音频工作站强大的功能和可靠的性能，还能担负音频信号的录制和存储功能，避免要实现这些功能所要的大批设备，简化系统架构。

4．1．2 话筒

话筒部分是提供现场音频的重要手段，直接影响广播和扩声的效果。话筒分为有线话筒、无线话筒两个部分。一般在移动调频广播时，采用有线领夹式或头戴式话筒，话筒的选取首先要考虑近讲型的话筒［1］，以防止背景噪音；其次要考虑播音人员若用手持话筒将非常不利于翻阅文稿和移动时车辆的颠簸造成播音员声音大小的变化，因此选用小巧舒适的头戴或领夹式麦克风比较合适。这样，即使是在极其嘈杂的环境中使用，它也不会丢失或屏蔽语音信号。若是进行现场扩声，采用无线话筒，提供了使用人员的极大的灵活性和信号的现场感。相比在现场搭建扩声系统要方便快捷；相比使用普通手持式扩声器扩声，音质有了质的提高。

4．1．3 辅助音源

设置辅助音源设备，作为备份音源，可以使用车载卡座和CD机。也可选用MP3播放器，M P3播放器不但功耗低、音质好、价格便宜等优点，而且M P3节目源丰富，节目编排灵活，非常适用于移动直播使用［1］。

4．2 音频信号源的处理控制

音频信号源的处理控制是以数字化调音台为载体，利用数字化调音台的强大信号处理和控制能力，对信号源进行处理和控制。一般选用移动式数字调音台，具有音频数字化处理功能，有多路数字、模拟输入通道，满足电路音源的输入要求。也有多路音频信号输出，为录制、扩声和调频广播以及信号监听提供服务。

数字调音台的操作方式简便，还可以编程，避免模拟调音台操作繁琐的弊端。

数字调音台，有较强的音频信号处理和控制交换能力，替代如音频处理器、音频切换器等设备，极大简化了系统的架构。

4．3 数字调频激励器

调频广播发射的模式一般是调频激励器和功率放大和天线系统三部分组成，调频激励器由调频调制器和功率前置放大组成，前置功放的输出功率一般在30W以下。对于移动调频广播，调频发射机属于小功率发射机，但也必须满足相应的国标规范［3］。考虑移动广播的特点，一般设计的功率都不会很大，在10－30W之间，其覆盖服务范围也有限。鉴于此，调频发射采用数字调制，提高调频广播信号的质量和可靠性。30W的功放也采用数字功放来实现功率放大的稳定性和可靠性。对于移动调频广播来说，工作条件和环境变化很大，功放是系统可靠工作的关键部位，为了提高其可靠性，我们特别开发出热备份无缝交换技术，即开发出专用的功率交换和信号检测电路，利用工业级KAN总线进行两台设备信息的高速传递，实现两个功率调频输出信号的高速切换，切换信号传递速度可达134微秒［4］，满足不间断播出的需要。

4．4 新型移动调频天线

调频天线一般都是固定架设在铁塔和桅杆上，移动广播时也直接套用架设在车子的顶部，这样很不科学，不仅使用、安装不便，而且效果也不理想。有的采用移动式吸盘天线，由于调频波长较长，加上其振子是鞭状，天线振子在移动时处于不稳定之中，使发射的调频信号场形也处于不稳定之中，极大影响移动发射覆盖效果。

专业开发的新型硬式吸盘调频天线，不仅克服调频天线安装架设的困难，又克服吸盘天线覆盖场形的不稳定的缺点。新型硬式吸盘调频天线，采用吸盘装置，加装振子辅助固定装置，设计有防撞击连接器，满足移动广播对发射天线的要求。

4．5 扩声功放和扬声器组

扩声系统一般都是在一个固定场合使用，跟一般的室外扩声系统使用条件没有什么差别，因此扩声系统的构建和设备的选择就没有多大的特殊性，系统达到一般的扩声标准就可以了。唯一要考虑的是扩声功率的选择不能太大，因为车载电源功率有限。

4．6 多功能车载移动广播系统专用机柜

由于车载移动广播发射系统是一个极为简单的移动调频广播系统，不能像专业广播转播车那样进行防震抗震设计。但移动调频广播工作时，路况条件极为复杂而多变，因此必须设计一个防震抗震机柜装载相应的系统设备。把车载广播系统安装在一个防震抗震机柜里，是提高移动广播系统抗震性能和保证系统可靠正常工作的重要措施。

4．7 电源部分

多功能车载广播系统因其设备有限，而且功率设备较少，总的消耗功率不大。但设备电源使用环境恶劣，电源部分还是要有所考虑。在系统中增加一套UPS即可，既可以作为车载电源的备份，也可以主用，将车载电源作为备份［5］。电源容量一般以选择1000VAH为宜，保证10W调频广播10个小时工作时间［1］。

4．8 声学效果处理

由于车辆不一定是专用车辆，即使是专用车辆，也由于工作环境变化巨大，噪声干扰难以消除。我们可以做一定的声学效果处理来减小噪声干扰。具体可做以下一些处理：一、对车辆进行一定的消、隔音降噪处理，减小外界噪声源的危害；二、在播音员部位，增加防风罩，防止出现“噗、噗”；三、系统设备安装时，进行加固和缓冲处理。

5 系统的功能和特点

本系统是多种功能模块组成的集合体，因此可以实现多种功能，设备的利用率大大提高。可以实现如下功能：

5．1 移动调频广播

将音源通过调频的方式传送一定的距离，并且跟随接收者一起移动，在一定的范围内，使接收者在移动过程中，利用车内的调频接收机始终接收到车载的广播信息。在移动过程中，播音员（或者特定的信号源）会对周围变化的场景进行现场解说，或者利用周围环境的特点，给介绍的内容以一定的注释，增强现场的宣传效果。

5．2 现场扩声

利用已有的音频信号源处理系统，加上音频放大器和音箱，就可以满足一个随机条件下，实现现场扩声功能。如在一个事故灾害现场，通过该扩声系统，对众多抢险工作人员进行现场的动员、慰问和现场指挥调度和机关人员慰问等多项任务。

5．3 节目源的现场采集、制作与直播功能

利用音频工作站的声音信号采集功能，进行现场信号的录制和存储，作为一个节目的原始音频素材。还可以利用数字音频工作站进行信号的简单快速编辑工作，通过一定的通讯方式实现现场直播功能。

通过本系统，本文作者多次圆满完成重要的接待任务。

［1］ 汤波．移动广播电台直播系统的建设［EB／OL］．（2010-06-11）［2011-06-15］ http：／／www． asiatvro．com／html／201006／Msg24062．htm．

［2］ 李晓平 基于远程教育的多功能演播室设计与实践［EB／OL］．（2008-06-09）［2011-07-01］http：／／www．zjbew．com／Article／Print．asp？Arti cleID＝424．

［3］ 米波调频广播发射机技术要求和测量方法GY／T 169－2001中华人民共和国广播电影电视行业标准［S］／／2001-06-01．

［4］ 任素云，孙玉峰．CAN总线技术在汽车上的应用 ［J］．技术与市场，2010（2）：40-41．

［5］ 张勇，秦溯．河北省广播电视监测车系统设计与实现［J］．广播与电视技术，2010（11）：126-127．

Design and Practice of Digital Multifunctional on-board Mobile Broadcasting System

YING Yu-hai 1， MING Cheng-chong2， CHEN Hao-xin2， ZHANG Jian-wen2（1．Anhui Broadcasting Movie and Television Vocational College，Hefei，Anhui，230011；2．Hubei State Administration of Radio and TV，Hubei，Wuhan，430022 China）

This paper introduces a kind of digital multifunctional on-board mobile broadcasting system，illustrates its theories and design principles，and puts forward some implement measures．Based on this we develop some corresponding technology and analyze the functions and features of parts of the system，and main points of equipment selection．

mobile broadcasting；hard sucker frequency-modulated antenna；warm backup；frequency-modulated broadcasting；Sound reinforcement

TN948．1

B

1674-2273（2011）06-0055-03

2011－07－20

应毓海（1965－），男，安徽肥东人，高级工程师，安徽大学在读工程硕士，主要研究广播电视传输技术。