2011年8月,我们通过卫星直播联网异地直播两项工程的开工仪式,直播过程中,发现前端播出机房检测的音频信号正常,但是用户家里机顶盒的声音时断时续。当时前端播出切换器监听正常,经过反复切换主备链路,最后声音基本正常,声音故障持续5分多钟,造成了不好的影响。
事后我们对这起事故进行了分析,整个音频链路如图1所示。

图1
声音信号从转播车发出后,经过卫星转发器,用两个1.4米卫星地面天线接收接收,作为主备信号,进入播出切换器,卫星接收机是模拟接收机,由于播出切换器音视频分离,需要单独的AES/EBU音频输入,输出的模拟音频需要经过A/D转换器,考虑到数字录像机可以控制音频通路增益,又可以录制现场信号,我们用两台数字录像机充当了A/D转换器。音频信号经过播出切换器后,又经过键混放大器和MPEG-2编码器进入有线电视网络,最终传给用户。
在事故之后的现场复原测试中,第一次,发现一台数字录像机(DSR-1800AP)监听声音正常,但是机顶盒接收的声音不正常,声音忽高忽低,时断时续,另一台基本正常,但是音量不高。初步分析:由于只是卫星接收机来的信号不正常,其余信号源,包括硬盘播出机、彩条测试信号、A/D转换器来的信号均正常,可以排除切换器及下游的键混放大器、MPEG2编码器等的故障。用于录像机接收信号监听正常,可以排除卫星接收环节的问题。
可能是录像机本身在A/D转换环节存在问题。考虑到DSR-1800AP录像机是一款比较成熟的产品,之后我们再次进行了现场测试,发现另一台录像机(AJ-HPS1500)也存在同样的问题,也就是说经过录像机做A/D转换后,信号出现不稳定。
之后,经过查找相关技术资料,咨询相关厂商,发现问题出在录像机的输出连接线上,录像机数字音频输出是BNC 75Ω非平衡信号接口,播出切换器音频输入是XLR 110Ω平衡信号接口,两台设备之间采用了信号线直连方式,导致阻抗不匹配,产生自激。
以前模拟播出时对于平衡信号和非平衡信号的连接,一般采用连接XLR的3号端子,或将3号端子接地的方式,但是在更换为数字播出后,由于数字音频信号频率带宽要远远高于模拟音频信号,阻抗不匹配造成的相位失真直接造成信号波形异常,信号产生自激或无声。



图2
根据国标《GY/T 158-2000演播室数字音频信号接口》规定,平衡传输接口(110Ω)和非平衡传输接口(75Ω)连接必须通过匹配网络转换。国标推荐了图2所示几种阻抗匹配网络:
其中a、b、c、d用于平衡接口向非平衡接口传输数字音频信号,由于平衡传输形式中数字音频信号幅度峰峰值达到2-7V,而非平衡传输格式中数字音频信号幅度只有1V,所以要根据传输距离选择合适的衰减器,国标还推荐了以下几种选择标准:
图e、f用于非平衡接口向平衡接口传输数字音频信号。考虑到同轴电缆的传输距离可达1000米,一般采用同轴电缆作为长距离传输数字音频的信号线。标准同时规定:“非平衡传输采用同轴电缆,可使信号发送器发出的数字音频信号与模拟设备兼容,像通常传输视频信号一样使用非箝位的分配放大器、切换器、电缆和接插件”,可以使用现有的模拟视频周边设备处理数字音频信号,降低了数字音频信号的使用成本。

另外,国标《GY/T 224-2007数字视频、数字音频电缆技术要求和测量方法》中规定,音频电缆间导体间电容≤43PF/m,一般在新建数字机房时应尽量采用数字音频专用电缆或数字音频同轴电缆,特殊情况下,距离比较近的时候,才可以采用现有的模拟音频电缆传输数字音频信号。最后,我们在录像机和数字播出切换器之间串入阻抗变换器后,经过反复测试音频信号正常。

目前佳耐美公司提供的数字音频阻抗变换器有三款,其中:BCJ-XJ-TRB用于平衡(XLR)转非平衡(BNC);BCJ-XP-TRB用于非平衡(BNC)转平衡(XLR);BCJ-XJ-A10TRA用于平衡(XLR)转非平衡(BNC)并衰减10dB。B&P