北京工人体育场（以下简称：体育场）自2020年7月启动保护性改造复建，2023年1月竣工，由原来的综合性体育场转变为一座具有国际一流水准的专业足球场。改造后的体育场基本保持主体椭圆造型不变，南北长2 8 2 m ，东西宽 2 0 8 m ，共有 2 4 个看台，观众坐席62 000个。体育场自下至上共包含九层，分别为B2比赛场地层、B1观众层、首层观众层、F2观众层（控制室与主席台）、F3包厢层、F4观众层、F5观众层（功放机房及功放配电间）、F6夹层、马道层。根据观众席分布及顶棚结构设计了全新的扩声系统，工程建设由设计阶段转入实施阶段前进行深化设计，在进一步优化系统架构、完善功能需求的前提下，兼顾了实施的可行性，以及运营阶段使用、维护的便利性等多方面因素。

笔者针对本次体育场扩声系统的深化设计，分析从实施角度进行深化设计的思路，解析优化系统架构、设备链路、信号路由的实施方案。

图1 深化前系统结构

体育场原扩声系统的方案根据场地空间大、设备布置分散及安全性要求高的特点设计，系统结构如图1所示。该方案以控制室机房为核心，设置控制室、主席台接口箱、功放机房多个设备布置点位，如图2所示。控制室机房与控制室位于F2层西侧南部，控制室放置调音台、控制电脑，由工作人员在此对系统进行控制；控制室机房放置交换机、返送功率放大器、球员通道功率放大器、音控室接口箱、调音台接口箱、跳线盘、音频分配器、混音台、传声器接收器、播放器等设备，通过网线连接至控制室。马道层安装扬声器，F5层东西两侧为功放机房，后设计单位增加F5南侧功放机房、F6北侧功放机房。

图2 场地及功能用房布局

系统配置好后仅需要在控制室配置一名技术人员便可对整个系统进行操作或日常巡检。系统使用时，主席台信号接入主席台接口箱，控制室机房内播放器、传声器接收机接入音控室接口箱，然后音源经过跳线盘、无源音频分配器、混音台，接入调音台接口箱进入系统进行处理。

图3 深化后的系统架构

在不改变功能的前提下，在同一条设备链路中，优选功能强、质量有保证的设备，使设备数量最少化，提高系统的稳定性，也便于后期的使用、维护。

对于同一音源，采用两条链路传输可提升信号传输的安全性。原系统方案中的音源输入部分为：音源—跳线盘—无源音频分配器—混音台—接口箱（机房）—调音台（控制室）。其中，跳线盘的作用为切换跳线以选择传声器信号是否经过混音台进行混音处理；无源音频分配器的作用为信号进入后级处理设备前分离出主用和备用信号；混音台将不同音源的音频信号混合后送入调音台接口箱；音频信号经过调音台接口箱、交换机可长距离传输至控制室中的调音台。不同属性及功能需求的音源经过同一设备链路进入调音台处理。

根据体育场实际使用情况，不同音源不必经过链路中所有设备，部分设备也存在功能重叠，设备数量相对越多，导致故障的概率也会越大，维护与故障排除难度相应增加。因此，深化设计方案中，根据音源属性拆分并简化链路，将需要操控且在系统内属于必须使用的设备设置一条单独的设备链路，精减了设备，并且做到控制室机房内无人值守，可在控制室进行远程控制。其中，设在控制室的音源设备固定，且调音台接口与处理能力足够，设备链路为：传声器、播放器—无源传声器分配器/无源音频分配器—调音台（控制室），音源信号直接通过音频分配器进入调音台混音输出，省去跳线盘、混音器、接口箱。对于主席台布置的固定用于接入鹅颈传声器的桌插，由于主席台位置紧邻控制室，故可通过主、备音频处理器直接接入主、备调音台。需要说明的是，根据业主要求，主席台共配置16支鹅颈传声器，当需要使用过多的传声器场景时，同时开启容易产生啸叫，在此情况下需要接入无源话筒分配器再接入音频处理器自动混音输出至调音台。

对于现场调音位非固定信号的输入，添加了场地接口箱作为预留部分，此链路由音频处理器接入信号并混音（也可直接输出），再由交换机的光纤模块连接机房交换机，形成分布式网络，按需求进行扩展即可。同时，流动的Dante设备也可通过接口箱的预留网口接入交换机进入Dante网络。

方案优化后，设备链路更为清晰，在遇到突发事件时可以更为准确地判断故障点，更快地排查出故障设备。

原系统的输出主信号路由为：主调音台—Dante主/备交换机（控制室）—Dante主/备交换机（功放间）—功率放大器的链路中，输出备信号路由为：备调音台—跳线盘—东、西音频处理器—Dante主/备交换机（控制室）—Dante主/备交换机（功放间）—接口箱—东/西音频处理器—功率放大器。对于长距离传输的信号，主备信号共用了“Dante交换机—Dante交换机”这部分路由（见图1），备信号采用模拟信号传输，接入音频处理器需要转为数字信号传输，输出信号经过了模数与数模两次转换。

深化设计中，采用多方式、多介质进行备信号传输，对共用路由进行拓展分离，备信号由备调音台直接输出Blulink数字信号给各点位音频处理器，减去了跳线盘与功放间的接口箱。整体系统结构拓展为星形加环形结构，形成主信号与备信号两条完全独立的信号路由，提升了传输的安全性，进一步减少信号损耗与干扰，并减少了铺设的电缆。由于控制室距离马道、场地较远，在Dante网络下，功率放大器使用OMNEO协议进行控制，其他音频处理器控制接口利用布设光纤的预留线芯另外组网接入控制室进行控制。

对于系统布线的考量，由于不同区域间长距离传输部分采用数字信号，则需要将只能用模拟信号传输的设备放置于同一点位，或更改设备选型，或更改设备链路配置避免长距离传输模拟信号；同时，为体育场的各种应用设计冗余空间，预留网络接口。原系统方案虽主干使用数字信号传输，但功率放大器的输出为电信号，此段路由五层至马道各点位距离极长，因此对功率放大器位置及扬声器线选型（见下文）做了调整，以保证信号传输质量。

结合设备链路与信号路由的深化思路，设备选型遵循功能强、链路中设备尽量少的原则。调音台选用功能较全面的型号，具有接口多、混音处理与编组功能，尽可能将链路中周边设备的处理功能在调音台上实现，由此相应减少控制室接口箱、混音台、跳线盘、调音台接口箱等，还便于操作。因此，所选调音台应支持Dante协议与Blulink协议，同时具备较强的处理能力、主备镜像功能。所选数字功率放大器应支持Dante协议与模拟信号同时输入，且可以识别调音台振荡器信号，自主判定信号状态并进行主备信号切换。实施后主备调音台的主备信号切换由系统自动判定，不同信号源路由各自独立，系统接口预留充分，可根据需求调整或加入临时信号源。

原设计方案中，扬声器馈线的铺设是从四个方位的功放间布设至马道东西南北共18组扬声器线阵列点位。经过测算，18个点位中最短路径170 m，最长距离270 m。每组扬声器线阵列包含12～14只两分频扬声器，采用4通道功率放大器，每通道驱动2只并联的阻抗为8 Ω的扬声器单元，如图4所示，阻抗匹配如图5所示。

图4 功率放大器与扬声器连接

图5 馈线阻抗

根据GB/T 14197—2012《音频、视频和视听系统互连的优选配接值》，馈线阻抗RL 应＜10%额定频率范围内的额定负载阻抗，即使用2条扬声器馈线并联2个8 Ω扬声器单元，每条扬声器线的馈线应小于0.8 Ω，根据电阻率得到：

经过测算，该方案布设的线缆总计长度超过96000 m，桥架内同时布设的线缆最多需要64条，实施难度较大。按照减少模拟电信号传输的思路，结合现场功能房间布置规划，放弃使用原有功放间，在各扬声器线阵列挂架上安装室外恒温机柜放置相应点位的功率放大器。同时，针对扬声器线阵列吊挂点位重新布设传输线路，分为3区，在各区域的中间点位放置恒温机柜，通过Dante主/备交换机、音频处理器向该分区传输信号；每区各布设主信号链路：主调音台—Dante主、备交换机—功率放大器，以及备信号链路：备调音台—音频处理器—功率放大器。

每区各点位中部设置配电箱向该区域各设备供电，根据供电要求选取电缆线材规格，特别注意共地连接，避免地线不同造成电位差产生噪声。最终新方案只需在F2控制室机房至3个扬声器点位各布设一根多芯光线，F5四个配电机房至马道四个配电箱各布设一条电缆，以及配电箱向各点位供电的电缆。

工程施工完成后对扩声系统进行了测试，经检测达到JGJ/T 131—2012所规定一级指标。项目交付业主后，在实际使用与技术支持过程中反映良好，不仅满足所有设计功能，且使用体验得心应手。笔者在此分享该项目的深化设计思路及方案，以期与同行共同交流，为同类型扩声系统的实施提供借鉴参考。

选自 《演艺科技》2023年第二期 杨 逴《北京工人体育场扩声系统的深化设计及实施》。转载请标注：演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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