一.前 言
扩声的目的是扩展动态范围及改善清晰度。扩声系统由音响设备和声场两部分构成，我们在音响设计中必须重视场馆的结构分析，因无论是用传声器拾取声音还是用扬声器再现声音，均不可避免地需要通过声场来完成，因此声音所处的环境（场馆结构）对音箱（话筒）的摆放与布置方式以及音箱（或话筒）的指向特性有决定性的意义。
按照最新的国家标准GBT 28049-2011 《堂、体育场馆扩声系统设计规范》作为设计依据。一级如表1。
二.扩声形式的选择
目前来说大型场馆的扩声形式一般分为集中式，分散式和混合式三种。在扩声形式的选择上主要由场馆的结构、设计标准及建设预算等综合考虑。以上三种各有特点：集中式扩声扬声器主要安装在体育场挑台的上方或体育馆顶部中心位置。
此方式多应用于中小型场馆，其优点主要是：便宜、简单实用、声像一致、线路损耗小。 其缺点为：声音容易外溢造成声污染、声音的二次反射声容易使清晰下降、对顶棚的负重有严格的要求、受气候影响较大。
分散式扩声扬声器主要安装在场馆的四周均匀分布。现此方式多应用比较为广泛，其优点主要是：语言清晰度高、声场均匀度好、声音的外溢极小、对顶棚的负重要求较低、受气候影响低、对扬声器的声功率及灵敏度要求较低。其缺点为：声像一致性较差、造价较高、线路损耗较大。混合式扩声方式主要以集中式扩声为主，分散式为辅。基本结合了双方的优点，此方式多应用于大型场馆，但是造价较高。
就目前的电声技术而言如果场馆的建筑结构有比较标准均匀对称的东、西看台防雨顶棚。主扬声器扩声方式无论采用集中式、分散式还是混合式，若扬声器的指标性能达到要求并且设置合理，基本都能够满足使用要求。
现代体育场馆多追求建筑风格独特的美学造型，以此成为一个城市的地标建筑，在建筑工艺上比较特殊，这些独特的造型明显对扩声产生影响，在设计上根据实际情况采取分散式扩声的比较常见。若采用集中式扩声必须注意声音的外溢问题，在现实情况中可采用恒指向特性号角、高Q值扬声器或线阵列扬声器进行扩声。现代的线阵列技术有了长足的发展，被大量应用于体育场馆，具有很多的成功案例。
三.声功率计算及扬声器的选择
根据传统点声源法则中的平方反比定律，距离每增加一倍声压级衰减6dB。其听音点声压级(L)的计算公式（自由空间点声源）
L = S + 10 lg P - 20 lg r
式中 S - 扬声器灵敏度 P - 馈给扬声器的功率r - 扬声器与听音点的距离 L -声压级
如果采用集中式扩声一般体育场的直线距离有100米左右，若采用传统扬声器要达到国家一级扩声系统的标准≥105 dB时，距离扬声器1米处要达到的最大声压级为惊人145dB，这对扬声器是个极大的考验。
在实际应用中如果采用传统扬声器扩声，一般叠加方案即多只扬声器采用上下或左右方式组合在一起形成一组。但对声压级的提高有限，因为根据传统点声源法则声压级每增加3dB功率需增加一倍，这意味必须增加一倍的扬声器及功放，这将严重影响系统的造价。
而且叠加的扬声器其直指向性会产生变化，这种变化会根据扬声器的组合方式、角度及频率变化而各不相同。只有通过计算机仿真技术进行模拟，才可得出参考的数据。实际经验中就算经过计算机进行模拟，但在安装过程中因较为繁琐复杂，而常有偏差而影响扩声效果。
现代的线阵列技术在效率上具有明显的优势,水平覆盖均匀、垂直指向性强、辐射区内声能衰减小等特点，在扩声领域正逐步替代传统扬声器。以相同的地点及声压级进行比较，线阵列扬声器比传统扬声器体积更小、更轻便、更加容易吊装。
线阵列扬声器还可结合建筑的特点，进行吊挂、校准和弯曲，以满足大多数观众的听音需求。首先一个线阵列系统应作为一个整体来考虑，如果独立的来使用还不如用常规扬声器。
线阵列的优势在于组合，如果有足够数量的线阵列扬声器组合在一起并且单元之间的空间足够紧密，线阵列将真正发挥他的威力，一个指向性强而且在一个很宽的频谱内高度可控的声音，并且声音从前到后都有极好的均匀度。声音的清晰度很高，扬声器就像在你不远的地方。
为什么有这样的效果？线阵列扬声器是一组排列成直线、间隔紧密的辐射单元，并具有相同的振幅与相位。
一组线性扬声器会形成一个圆柱状波形，当距离每增加一倍声压级只减少3dB，因此阵列线扬声器极适合远距离传送，其效率与非线性阵列扬声器比具有极高的优势。
线阵列其核心技术为声波干涉。但线性长度必须为所辐射波长的4倍以上，这才能保证其在垂直方向上的指向波形接近于平面波。而相邻扬声器单元中心之间的距离小于1/2波长。
在实际应用中意味着只有较长的线阵列才能在低频段符合线声源的工作原理，同时只有使用非常小口径的扬声器单元才能达到在高频段的耦合。这就说明了线阵列扬声器必须组合成长阵列，只有长阵列才能控制低频段。
而中高频段则采用波导技术，理论要求为了使扬声器或者号筒加载装置相互耦合，这些单元之间的间距需要在它们的工作频带的最高频率小于波长的一半。
在中低频率这是很容易达到的，但是因为在结构上不可能两个高频驱动器的声学中心靠得那么近，因此在常规高频驱动器上附加一个波导管，将压缩驱动器的圆形出口若干等分，经过几个等长的路径到达波导出口，如同把一个驱动分割成一系列无限小的点声源，从而符合相邻扬声器单元中心之间的距离小于1/2波长的原理。
必须说明线阵列是有临界距离的，并不是只要是线阵列就一定是每个加倍距离损失3dB声压级，这个理论还有一个限制条件，只在近场内如此，超过某个距离后，柱面波阵面逐渐转变为球面波阵面，即过渡到远场，在远场，该声源等同于一个点声源。其公式为：
D= L2×f/2×340
式中 D - 临界距离 L – 线阵列长度 f – 频率
由此可见临界距离和频率成反比。因此较短的波长（高频）比较长的波长（低频）有着更加远的临界距离。由公式可见一个线性阵列长度决定低频段的临界距离。
四.系统传输的构建
地球人已经无法阻挡数字化的进程，在专业音频领域亦是如此。用网络技术来传输音频信号具有无与伦比的灵活性，系统的冗余及安全性等到很好的解决。
网络音频技术利用成熟快速的以太网来传输和分配非压缩的数字音频信号。现在已经成为大型场馆的被音频传输标准，目前几乎所有的知名音频产品制造商都在生产带网络技术的各类音频处理设备，他们所生产的产品有标准的输入输出设备、有源扬声器系统及各类网络化的信号处理设备，种类繁多，对一个设计师来说可选择性很高。
网络音频技术通过一根5类双绞线单向传输64个48kHz、20bit的无压缩数字音频信号，大大减少模拟系统中音频电缆的敷设，在距离较远的地方如超过100M以上距离一般采用光电交换机用光纤进行传输。
网络音频技术同样支持各种控制信号的传输，以控制和监控设备，比如常见的RS232, RS422 和 RS485信号，这对于大系统的管理提供了方便。由于系统中实际需要铺设的线缆大大减少，线槽的尺寸也可以随之减小，线缆铺设所花费的人工和时间也随之降低。因此整个系统的调试和维护也变得更为简便。
系统稳定性无疑是设计中最为核心的部分。在网络音频系统当中，冗余备份和容错设计非常容易实现。通过合理设计，当系统检测到任何一件设备或者网络电缆发生故障，都可以进行无缝切换，保证系统继续运行。
如果用网络音频来构建一个完整的音频信号交换和分配系统，其路由音频信号将非常方便，具有很高的灵活性。构筑一个完整的音频信号交换和分配系统。该系统和传统的数字音频矩阵不同，它的复杂程度的变化、组件的多少都不会增加投资，也不需要重布线缆，因此它具有更大的灵活性和更高的性价比。
如果音频网络系统设计合理，操作人员可以非常方便地把任何输入信号切换到任何输出通道。这种信号路由的灵活调整特性，可以使系统适应不同的使用要求，对于未来的可扩展性和系统的调整也留有充分余地。
五.结束语
在科技飞速发展的今天，扩声系统设计必须要有一定的前瞻性。近年来电声设备更新换代很快，新技术与新设备不断出现。使电声设计师必须跟进时代的进步以适应科技发展。
参考文献：
1、《堂、体育场馆扩声系统设计规范》GBT 28049-2011
2、《体育馆扩声系统设计中几个问题的探讨》/崔广中、刘芳
3、《体育场馆扩声的若干原则》/骆学聪
4、《当前中国体育场馆扩声系统设计概要》/魏增来5、《如何构建和管理CobraNet网络音频系统》/兆翦6、《扩声技术原理及其应用》/〔德国〕W.阿诺特