數字音頻信號連接應注意阻抗匹配

【摘要】 本文通過對一起數字音頻信號故障的分析處理，解釋了的數字音頻信號阻抗匹配理論和操作。

【關鍵詞】 數字音頻阻抗匹配 阻抗匹配網絡

2011年8月，我們通過衛星直播聯網異地直播兩項工程的開工儀式，直播過程中，發現前端播出機房檢測的音頻信號正常，但是用戶家里機頂盒的聲音時斷時續。當時前端播出切換器監聽正常，經過反復切換主備鏈路，最后聲音基本正常，聲音故障持續5分多鐘，造成了不好的影響。

事后我們對這起事故進行了分析，整個音頻鏈路如圖1所示。

聲音信號從轉播車發出后，經過衛星轉發器，用兩個1.4米衛星地面天線接收接收，作為主備信號，進入播出切換器，衛星接收機是模擬接收機，由于播出切換器音視頻分離，需要單獨的AES/EBU音頻輸入，輸出的模擬音頻需要經過A/D轉換器，考慮到數字錄像機可以控制音頻通路增益，又可以錄制現場信號，我們用兩臺數字錄像機充當了A/D轉換器。音頻信號經過播出切換器后，又經過鍵混放大器和MPEG-2編碼器進入有線電視網絡，最終傳給用戶。

在事故之后的現場復原測試中，第一次，發現一臺數字錄像機（DSR-1800AP）監聽聲音正常，但是機頂盒接收的聲音不正常，聲音忽高忽低，時斷時續，另一臺基本正常，但是音量不高。初步分析：由于只是衛星接收機來的信號不正常，其余信號源，包括硬盤播出機、彩條測試信號、A/D轉換器來的信號均正常，可以排除切換器及下游的鍵混放大器、MPEG2編碼器等的故障。用于錄像機接收信號監聽正常，可以排除衛星接收環節的問題。

可能是錄像機本身在A/D轉換環節存在問題。考慮到DSR-1800AP錄像機是一款比較成熟的產品，之后我們再次進行了現場測試，發現另一臺錄像機（AJ-HPS1500）也存在同樣的問題，也就是說經過錄像機做A/D轉換后，信號出現不穩定。

之后，經過查找相關技術資料，咨詢相關廠商，發現問題出在錄像機的輸出連接線上，錄像機數字音頻輸出是BNC 75Ω非平衡信號接口，播出切換器音頻輸入是XLR 110Ω平衡信號接口，兩臺設備之間采用了信號線直連方式，導致阻抗不匹配，產生自激。

以前模擬播出時對于平衡信號和非平衡信號的連接，一般采用連接XLR的3號端子，或將3號端子接地的方式，但是在更換為數字播出后，由于數字音頻信號頻率帶寬要遠遠高于模擬音頻信號，阻抗不匹配造成的相位失真直接造成信號波形異常，信號產生自激或無聲。

根據國標《GY/T 158-2000演播室數字音頻信號接口》規定，平衡傳輸接口（110Ω）和非平衡傳輸接口（75Ω）連接必須通過匹配網絡轉換。國標推薦了圖2所示幾種阻抗匹配網絡：

其中a、b、c、d用于平衡接口向非平衡接口傳輸數字音頻信號，由于平衡傳輸形式中數字音頻信號幅度峰峰值達到2-7V，而非平衡傳輸格式中數字音頻信號幅度只有1V，所以要根據傳輸距離選擇合適的衰減器，國標還推薦了以下幾種選擇標準：

圖e、f用于非平衡接口向平衡接口傳輸數字音頻信號。考慮到同軸電纜的傳輸距離可達1000米，一般采用同軸電纜作為長距離傳輸數字音頻的信號線。標準同時規定：“非平衡傳輸采用同軸電纜，可使信號發送器發出的數字音頻信號與模擬設備兼容，像通常傳輸視頻信號一樣使用非箝位的分配放大器、切換器、電纜和接插件”，可以使用現有的模擬視頻周邊設備處理數字音頻信號，降低了數字音頻信號的使用成本。

另外，國標《GY/T 224-2007數字視頻、數字音頻電纜技術要求和測量方法》中規定，音頻電纜間導體間電容≤43PF/m，一般在新建數字機房時應盡量采用數字音頻專用電纜或數字音頻同軸電纜，特殊情況下，距離比較近的時候，才可以采用現有的模擬音頻電纜傳輸數字音頻信號。最后，我們在錄像機和數字播出切換器之間串入阻抗變換器后，經過反復測試音頻信號正常。

目前佳耐美公司提供的數字音頻阻抗變換器有三款，其中：BCJ-XJ-TRB用于平衡（XLR）轉非平衡（BNC）；BCJ-XP-TRB用于非平衡（BNC）轉平衡（XLR）；BCJ-XJ-A10TRA用于平衡（XLR）轉非平衡（BNC）并衰減10dB。

參考文獻：

1.《數字音頻信號的傳輸與同步》劉勇編譯

2.《GY/T 158-2000 演播室數字音頻信號接口》

3.《GY/T 224-2007 數字視頻、數字音頻電纜技術要求和測量方法》

更 正

本刊第17卷第03期《數字音頻廣播技術在廣播鏈條中的應用前景》一文中參考文獻有誤，正確應為：

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