基于發射臺電磁環境下的視頻會議系統設計與實現

郭海東

（國家新聞出版廣電總局602臺，西藏 拉薩 850013）

在發射臺電磁干擾環境下,實現高效、優質的信息通信，利用普通的設備和普通的安裝方式，將很難除去中、短波信號的干擾。文章中,本人結合多年來工作的經驗，介紹一種在發射臺電磁干擾環境下，會議室音、視頻系統的設計和實現方案，以及在工程中如何避免電磁干擾的方法。

一、發射臺環境下常見的干擾分析

1 發射臺環境下的干擾源分析

發射臺有很多種中、短波天線，這些天線所發出的各種中、短波信號（中波：300—3000KHZ；短波：3—30MHZ）的輻射造成了發射臺電磁環境的主要干擾源。

2 電磁干擾傳播路徑分析

電磁干擾按傳播路徑可分為兩類：輻射干擾和傳導干擾，輻射干擾是指電子設備產生的干擾信號通過電磁感應的形式在空間耦合把干擾信號傳給另一個電子設備。發射臺有很多中、短波天線，屬于典型的輻射干擾較強的電磁環境；傳導干擾主要是電子設備產生的干擾信號通過導電介質或公共電源線互相產生干擾，在發射臺工程中傳導干擾也存在，比如有些電子設備將空間接收到的干擾信號通過導線傳入系統的各個設備。

工程中音、視頻傳輸線在空中架設時，這時線纜本身就相當于一根很長的天線。在強電磁場干擾環境下，由于天線效應的結果，線纜中會產生相當大的廣播干擾信號。這種干擾信號在圖像上表現為較密的橫紋、豎紋、斜紋等，嚴重時甚至會淹沒整個視頻圖象；在音頻上表現為有雜音或廣播聲音。

發射臺的供電系統由于線纜分布廣支路多，也具有廣泛的“天線”接收效應，各類空間電磁干擾也在導線中相互疊加，形成較強的干擾電動勢。所以在工程中，設備所用的電源也是一種引入干擾的途徑。

二、視頻會議系統設計

本系統設計中本人使用了現有設備的部分功能，較好地實現了多路視頻切換、攝像頭控制和音頻傳輸功能。

1 視頻通路

視頻通路主要由視頻切換矩陣實現8路視頻輸入，8路視頻輸出；輸入滿足會議室各個角度的視頻輸入；輸出滿足主視頻采集和監測監看的功能；通過操作鍵盤，完成所有視頻集中調用功能。

2 音頻通路

音頻通路主要由調控設備（調音臺等）實現對聲音的合路、分路以及音效控制等功能，將計算機輸出信號輸送到功放，并將話筒聲音采集到計算機采集卡上。

視頻會議系統設計圖例如圖1。

圖1

三、設計過程中需注意的事項

在發射臺電磁環境下，如果按照普通施工方式，將會引入很大的干擾信號，如聲音有廣播聲音，圖像出現斜紋等。本人在安裝過程中，通過逐漸探索，總結出了以下幾點需要注意的事項，供大家參考。

1 高頻地的制作

對系統進行良好接地，是保證系統免受干擾的重要環節。因此在工程實踐過程中需要對視、音頻線的屏蔽金屬外皮、系統設備的金屬外殼、屏蔽罩以及安裝機柜等進行接地。為了保障接地的效果，制作良好的高頻地，就顯得很重要了。下面介紹一種常用的高頻地的制作方法。

廣泛使用的接地工程材料有各種金屬材料（最常用的如扁鋼、角鋼、銅棒和銅板）、接地體、降阻劑等。

如果地下土是電阻率較高的沙石、鵝卵石等地質環境時,有必要采用電阻率較低的土壤（如：粘土、黑土等）做替換，置換范圍在接地體周圍0.5m以內。接地模塊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（根據土壤的不同有相應的變化）。接地模塊極芯與地線連接時，必須焊接，應在焊接處清除焊渣，并涂上防腐導電漆或瀝青漆。回填土時應放入適量降阻劑火或食鹽等，適量灑水，分層夯實即可,如圖2所示。

圖2

2 電源濾波器

電源濾波器是對電源線中特定頻率的頻點以外的頻率進行有效濾除的電器設備。電源濾波器的功能就是通過在電源線中接入電源濾波器，得到一個特定頻率的電源信號。

在強中、短波電磁干擾環境下，系統供電電源（交流220V/50Hz）都存在著各種電磁干擾，主要是中、短波廣播輻射干擾，即中波（300—3000KHz）、短波（3—30MHz）。因此在接入電源時，加裝有低通濾波功能的電源濾波器，將有效濾除各種干擾信號，如圖3所示。

圖3

電源濾波器是抑制電源線傳導干擾的重要器件,在設備或系統的電磁兼容設計中具有極其重要的作用，而在實際運用中電源濾波器并非是一個理想的低通濾波器。電源濾波器的實際頻率特性是:在低頻時插入損耗很小，可以讓電源頻率信號（電流）幾乎無衰減的通過，隨著頻率的升高插入損耗也將相應的增加。因此在選用濾波器時，正確選擇濾波器的截止頻率至關重要。

3 功放的選擇

功率放大器（簡稱“功放”）是音響系統的一個重要單元。它要將從調音臺輸出的音頻信號經過壓限器、均衡器、激勵器進行加工處理后，將這個音頻信號的能量進行放大后來推動音箱。

在音頻通路中，如果功放質量不過關，從功放串入的干擾信號將始終無法消除，即便加裝音響電源濾波器，也無法消除干擾信號。功放電源打開后，就有串入的廣播信號。本人結合自己的工作經歷，總結出如下幾點選擇功放的要素，供大家參考。

首先看品牌：不同品牌有不同的效果，針對視頻會議用我們將選擇失真度小，音色準確、自然的即可。不管怎樣的音質效果，我們在選擇時要用知名品牌的功放。市面上的很多普通功放，在強中、短波電磁場環境下，很容易串入干擾信號，這種干擾信號很難消除。

第二看功率：選擇功放時,并非功放機的功率越大就越好,一般而言功放的功率越大,功放的力量就越充足,就越容易推動揚聲器,從而也就越容易從揚聲器（音箱）中獲得好的聲音,但是功放的額定功率應大于或等于音箱功率。在專業音響系統中，功放的功率比音箱功率大2/3既可，這樣使功放有一定的儲備功率,使失真度和噪聲還沒有表現出來時,其音量就已經足夠欣賞者滿足了。

阻抗的匹配：要求功率放大器的輸出阻抗要和音箱的輸入阻抗相一致。因為功放在進行設計和技術參數測定時，是按照這樣的阻抗進行跨接的。所以只有功放和音箱阻抗能夠合理的匹配，這個系統的技術參數才會最好，也就是失真度最小，信噪比最大（噪聲最低）；否則，失真度會增大，嗓音也會升高。

第三看頻率響應：人耳聽覺的頻率范圍是20Hz～20kHz，就是說低于20Hz或者超過20kHz的聲音我們是聽不見的。超出這個范圍的聲音，低端的次聲波，我們還可能通過其他方式感受到，比如說觸覺，但是對于高端的超聲波，確實無法感受到，因此超出這個范圍的聲音無多大實際意義。我們在選擇頻率范圍時達到20Hz～20kHz（±0.3dB）已經很不錯了。

除了以上幾個方面，還有其他指標,如功放種類、是否帶有虛擬環繞等等，本文不再贅述。

四、安裝過程中需注意的事項

除了達到標準布線的基本要求以外，本文就在強電磁電磁干擾環境下布線需要注意的幾點總結如下：

（1）安裝電源濾波器時，應盡量安裝在設備的電源線入口處，避免因電源輸入線過長而造成的線與線之間的串擾；此外還應注意濾波器的輸入線和輸出線盡量拉開距離，不能捆扎在一起，布線時盡量增大其間距離；電源濾波器外殼與地必須良好接觸。

（2）音響線盡量做到地埋，或者使用屏蔽管屏蔽，盡可能不要架空，避免音響傳輸線因架空后的天線效應而串入的廣播聲音。

（3）視頻傳輸線如果在條件允許的情況下，盡量不用同軸電纜，應使用光纖進行傳輸。

（4）布線時所有設備的電源線要與音頻線和視頻線要盡量分開，不要交叉或捆綁到一起，以防串擾。

（5）接線時線纜的對接部分要焊接，不要直接擰上去，也要注意不能有虛焊，焊接點光滑，注意不要留下毛刺。

（6）每個設備的接地要充分，對于設備上沒有接地端子的，應在設備機殼上進行接地，如果有絕緣漆的，要刮掉絕緣漆，使設備能與接地線接觸充分。

本文介紹的視頻會議系統最大的優點就是在現有設備（視頻矩陣、操作鍵盤是舊系統的設備）的基礎上，實現了系統多種功能的簡單化，很大程度上減少了廣播干擾信號對系統的影響，在完成安裝之后的使用中，顯示出了很好的效果。

[1]熊武,余德華,齊達.廣播發射臺監控系統建設中的電磁干擾分析[J].電聲技術,2012,（1）.

[2]周楊,趙福祥,林炬等.中短波廣播發射臺電磁輻射環境影響預測模型[J].環境監測管理與技術,2011,（1）.