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扩声系统常见问题解析——本底噪声

来源:卡侬头        编辑:站台丶    2023-03-09 16:58:37     加入收藏

对于扩声系统而言,什么是明知道存在却很难解决的问题?系统的本底噪声肯定是其中之一。系统的本底噪声是一种统称的叫法,具体表现是扩声系统加电后,无音源输...

  对于扩声系统而言,什么是明知道存在却很难解决的问题?系统的本底噪声肯定是其中之一。

  系统的本底噪声是一种统称的叫法,具体表现是扩声系统加电后,无音源输入情况下,扬声器发出明显的人耳可闻的稳稳或吱吱声。噪声出现的原因有很多,结合多年项目经验梳理如下:

  电源干扰

  电源线干扰是比较常见的情况,信号线或扬声器与电源线一起敷设,没有采用独立的金属线管(槽),引起音频信号馈入不同程度的噪声。此类问题经常出现在投资预算少,施工技术薄弱的项目中。

  典型情况是,音频线与电源线没有分开穿管,一般使用时,噪声听不出来,当系统增益比较大时,底噪明显地增大到不可接受的程度,例如,调音台推子只要推过0dB,扬声器的底噪就明显增大。

  更多情况是,虽然音频线、电源分开穿管,但会议室内接口箱(面板)出线时,音频线、电源线混在一起,做音频接头时,音频线要取掉护套和屏蔽层,裸线留的太长或没有涮锡,也会引起噪声干扰。这种比较隐蔽的干扰在机房(控制室)至场内的线缆敷设中很常见。

  解决方法 :一、审核管线图,把强弱电分开作为强条要求,机房、场内的进线始端、出线末端均做到独立分开穿管;二、现场确认,监理或现场技术人员进行隐蔽工程的核查,保证音频管线和强电管线独立分开;三、施工人员要求一定的技术能力,优先考虑专业音视频的实施队伍,施工人员至少懂得配电基本知识。

  非平衡传输

  非平衡传输会引起绝对噪声,这也是我们一直提倡音视频设备厂商放弃非平衡,采用平衡接头的原因。市场上大多数显示器、电视机、视频会议终端仍然采用莲花头作为模拟音频的接口。视频会议已经成为当前会议的主要形式,视频会议软终端、硬终端都要与会议室本地信号进行交换,往往会遇到噪声的问题。

  平衡传输线路两端采用卡侬头(XLR)或大三芯(TRS),线缆采用双绞线(HOT/COLD)+屏蔽(SHEILD)。双绞线阻抗相同,外界噪声源对双绞线的干扰程度相同,传输到接收端后,由于相位相反可以被抵消。例如,场内话筒的2x0.5平方音频安装线因电源干扰馈入噪声,由于平衡传输,噪声进入调音台LINE IN时会被抵消,来自话筒的音频信号保持正常。这就是平衡传输电缆抗干扰能力强的原因。

  不平衡传输线路两端采用莲花头(RCA),线缆采用双绞线其中的一芯(HOT)+屏蔽(SHIELD),导线和屏蔽层都传输音频信号,一芯(HOT)+屏蔽(SHIELD)对地的阻抗不同,外界噪声源对它们的干扰量不同,接收端无法完全抵消,音频信号中就会出现噪声。

  解决方法 :一、减少不平衡接口的使用,可以将一组非平衡立体声转为一个平衡输入;二、采用专用音频隔离变压器将非平衡转为平衡信号。

  接地噪声

  接地回路可将噪声馈入音频信号中。调音台、信号处理器、功率放大器等设备需要独立电源供电,电源线地线通过插排地线连接到机房(控制室)接地端子、机房(控制室)接地端子连接到建筑接地。不同设备之间通过音频线或扬声器线连接,线缆屏蔽层和设备外壳是联通的,不同设备、线缆屏蔽层、接地线之间构成了一个回路。理论上设备接地压降应该为0,因此回路中没有电流。实际设备的电源接地电压降不为零,这就造成来自电源的噪声沿电缆屏蔽层在设备之间流动。例如,调音台电源来自会议室的墙面插座,功率放大器电源来自机房配电箱输出回路。墙面插座电源来自照明灯光系统,和机房的配电箱是两个不同接地回路。当调音台和功率放大器通过音频线缆连接后,因接地阻抗不同,造成电压差,形成噪声电流的回路。

  解决方法 :断开有接地电压差的环路,可以解决噪声问题。一种方法是把设备电源插头从3芯换成2芯,设备电源不接地,这样虽然断开了回路,但是设备如果漏电,人接触漏电设备后会有触电的危险,民用建筑电气规范中禁止这种有安全隐患的方法,扩声系统中一般不采用。

  正确的方法是断开屏蔽层(SHIELD)和设备接地端子(PIN1)的连接。

  断开线缆屏蔽层和设备的连接,会使线缆信号更容易受到无线广播信号的干扰,如果会议室所处电磁环境对无线广播信号敏感,可以在屏蔽层和设备接地端子之间焊接一个100pF的电容,这时候电路对于噪声信号开路,对于无线广播信号干扰短路。

  实践中,经常电容并联一个100欧的电阻,既可以抑制回路噪声,可以提供比较良好的接地。

  设备原因

  除上述常见原因外,实际项目中还有很多噪声是设备原因造成的。比较典型的例子:电脑和笔记本的USB/HDMI/3.5mm输出信号奇次谐波含量较高;功率放大器自身元器件的品质形成噪声被放大。真正解决噪声问题,根据实际情况进行故障排查,具体问题具体分析。

  总结

  音频信号作为一种基带的小电平信号,非常容易受到外接干扰产生噪声,特别像会议室此类环境噪声级很低的场景,扩声系统少有噪声就会非常明显。要从方案设计、设备选型、现场实施整个项目周期的每个环节考虑消除噪声干扰。

  深入了解更多接地气的扩声、视频、灯光技术知识,请关注卡侬头推出的培训课程。

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