一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器的製造方法
2023-04-30 05:14:56 1
一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其技術特點是：包括母板、人機互動裝置、電源模塊、主控制模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊和音頻輸入模塊，所述的電源模塊、主控制模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊和音頻輸入模塊均通過母板連接器安裝在母板上，所述的人機互動裝置與母板相連接。本發明設計合理，其採用模塊設計大大減小了系統複雜度，增強了系統可靠性，同時採用CobraNet網絡音頻協議，音頻傳輸、切換過程中是數字格式，保證音質無損，提高了信號傳輸質量，具有結構簡單、便於維護、使用方便等特點。
【專利說明】一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器
【技術領域】
[0001]本發明屬於公共廣播設備【技術領域】，尤其是一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器。
【背景技術】
[0002]在傳統模擬公共廣播系統中，音頻後級設備通常包括現場廣播控制器、應急廣播控制器、功放檢測控制器、功率放大器、時序電源、線路檢測裝置、防雷裝置、噪聲檢測控制器、後級監聽設備等多種設備，如圖1所示。上述系統主要存在以下問題:⑴音頻後級設備數量多、系統接線複雜、施工困難、故障不易排查；⑵設備間音頻信號均為模擬信號，在傳輸過程中會造成嚴重的衰減和失真，導致廣播音質不佳；(3)由於模擬音頻線纜中無法傳輸控制信號，因此控制信號需單獨走線傳輸，增加系統複雜性。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種信號傳輸質量高、性能穩定、結構簡單且安裝維護方便的基於公眾廣播系統的數字功放伺服器。
[0004]本發明解決其技術問題是採取以下技術方案實現的:
[0005]一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，包括母板、人機互動裝置、電源模塊、主控制模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊和音頻輸入模塊，所述的電源模塊、主控制模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊和音頻輸入模塊均通過母板連接器安裝在母板上，所述的人機互動裝置與母板相連接。
[0006]而且，所述的母板還連接監聽揚聲器。
[0007]而且，所述的人機互動裝置為觸控螢幕。
[0008]而且，所述的主功放模塊為一塊或多塊。
[0009]而且，所述的電源模塊包括2級EMI濾波電路、輔助電源和穩壓電源，所述的2級EMI濾波電路的輸入端與外部AC220V相連接，2級EMI濾波電路對AC220V進行濾波處理，其輸出端分別連接到母板連接器和輔助電源上，輔助電源輸出+24V直流電源並連接到穩壓電源上，該穩壓電源進行穩壓處理輸出+12V、+24V、數字+5V、模擬+5V、模擬一 5V電源至母板連接器上。
[0010]而且，所述的主控制模塊包括核心處理單元、CobraNet系統、RJ45接口、監聽揚聲器驅動、電子音量模塊、音頻矩陣和音頻D/A，所述的核心處理單元通過控制總線連接到母板連接器上，該核心處理單元與CobraNet處理系統、電子音量模塊、音頻矩陣和音頻D/A相連接，該核心處理單元同時向母板連接器提供觸控螢幕接口 ；所述的CobraNet處理系統還與RJ45接口、音頻D/A相連接，所述的音頻矩陣與電子音量模塊、音頻D/A相連接，所述的電子音量模塊與母板連接器上提供的監聽音頻信號相連接，同時通過監聽揚聲器驅動與母板連接器相連接，該電子音量監聽模塊的音頻輸入端和音頻輸出端連接到母板連接器上。[0011]而且，所述的主功放模塊與備用功放模塊相同，每個功放模塊均包括BO濾波電路、PFC電路、半橋諧振電路、變壓器、整流濾波電路、PWM整形/隔離電路、PWM驅動電路、D類功放模塊和低通濾波器，所述的EMI濾波模塊的輸入端連接到母板連接器上並對電源模塊輸出的AC220V電源進行濾波處理，該EMI濾波模塊、PFC電路、半橋諧振電路、變壓器、整流濾波電路依次相連接並輸出+160V直流電壓並為D類功放模塊供電；所述的PWM整形/隔離電路的輸入端連接到母板連接器上並對主控制模塊輸出到母板連接器的音頻信號進行整形隔離處理，該PWM整形/隔離電路、PWM驅動電路、D類功放模塊、低通濾波器依次相連接並放大為定壓功率音頻信號，經母板連接器發往定壓音頻輸出模塊。
[0012]而且，所述的噪聲檢測模塊包括前級處理電路和核心處理單元，所述的前級處理電路分別與核心處理單元和探頭接口相連接，該前級處理電路與母板連接器相連接接收主控模塊輸出的音頻信號並進行處理後輸出至核心處理單元，核心處理單元通過串口連接到母板連接器上。
[0013]而且，所述的音頻輸入模塊包括音頻低通濾波模塊和噪聲門檢測模塊，所述的音頻低通濾波模塊和噪聲門檢測模塊連接到母板連接器上，音頻低通濾波模塊與緊急廣播音頻和現場廣播音頻相連接，對緊急廣播音頻和現場廣播音頻進行低通濾波後，一方面通過母板輸出到主控模塊的電子音量模塊中進行音量調節，另一方面往噪聲門檢測模塊中進行檢測，並將有無音頻的信息發送給主控模塊。
[0014]而且，所述的定壓音頻輸出模塊包括核心處理單元、主備切換模塊、功放/線路檢測電路、監聽通道選擇模塊和防雷電路；所述的核心處理單元分別與主備切換模塊、功放/線路檢測電路、監聽通道選擇模塊相連接，兩個主備切換模塊分別與功放/線路檢測電路和防雷電路相連接，所述的核心處理單元通過串口連接到母板連接器上，所述的主備切換模塊、監聽通道選擇模塊均連接到母板連接器上。
[0015]本發明的優點和積極效果是:
[0016]1、本數字功放伺服器具備現場廣播控制、應急廣播控制、功放檢測控制、功率放大、時序電源、線路檢測、防雷、噪聲檢測器和後級監聽等諸多功能，和傳統模擬廣播系統相比大大減小了系統複雜度，增強了系統可靠性。
[0017]2、本數字功放伺服器採用CobraNet網絡音頻協議，音頻傳輸、切換過程中是數字格式，保證音質無損，提高了信號傳輸質量。
[0018]3、本數字功放伺服器利用CobraNet協議中的自定義數據欄位傳輸控制信息和狀態反饋信息，使得音頻流和控制流可以在一根網線中傳輸，和模擬系統相比降低了系統複雜度。
[0019]4、本數字功放伺服器採用模塊化設計，便於設計和維護，單機最大支持4主I備功放，可根據需要自由配置功放數量。
[0020]5、本數字功放伺服器將功放的倒備功能在設備內部完成，主用功放故障時自動切換到備用功放，故障的主用功放模塊可方便的取出更換，無需重新接線，不會影響系統正常運行。
[0021]6、本數字功放伺服器採用觸控螢幕作為人機互動設備，可在本地設置功放伺服器參數，查看功放伺服器工作狀態，並顯示故障報警信息。【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是傳統模擬公共廣播系統的後級設備連接圖；
[0023]圖2是本發明的內部電路框圖；
[0024]圖3是本發明的電源模塊電路框圖；
[0025]圖4是本發明的主控制模塊電路框圖；
[0026]圖5是本發明的功放模塊電路框圖；
[0027]圖6是本發明的噪聲檢測模塊電路框圖；
[0028]圖7是本發明的音頻輸入模塊電路框圖；
[0029]圖8是本發明的定壓音頻輸出模塊電路框圖；
[0030]圖9是採用功放伺服器的公共廣播後級系統連接圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本發明實施例做進一步詳述:
[0032]一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，如圖2所示，包括母板、人機互動裝置、監聽揚聲器以及安裝在母板上的電源模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊、音頻輸入模塊、主控制模塊，所述的電源模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊、音頻輸入模塊、主控制模塊均通過母板連接器並採用插接方式安裝在母板上，這種無電纜連接方式能夠保證數字功放伺服器工作的穩定性，方便設備的生產、調試和維護。所述的主功放模塊可以安裝多塊以滿足不同廣播系統的需要，所述的人機互動裝置以及監聽揚聲器與母板相連接，在本實施例中，人機互動裝置採用觸控螢幕，便於操作以及顯示。本數字功放伺服器採用模塊化設計，設備功能豐富，通過數字方式實現了傳統模擬廣播系統中現場廣播控制器、應急廣播控制器、功放檢測控制器、功率放大器、時序電源、線路檢測裝置、防雷裝置、噪聲檢測控制器和後級監聽設備的所有功能。下面對數字功放伺服器中的各個模塊分別進行說明:
[0033]如圖3所示，所述的電源模塊由2級EMI濾波電路、輔助電源和穩壓電源組成，其功能是為各功能模塊提供所需要的電壓。該電源模塊的具體連接關係為:2級EMI濾波電路的輸入端與外部AC220V相連接，2級EMI濾波電路對AC220V進行濾波處理，其輸出端分別連接到母板連接器和輔助電源上，輔助電源對濾波後的交流電源進行轉換輸出+24V直流電源並連接到穩壓電源上，該穩壓電源進行穩壓處理輸出+12V、+24V、數字+5V、模擬+5V、模擬一 5V電源至母板連接器上。電源模塊接收主控制模塊輸出的功放電源開關信號，在功放伺服器上電時依次開啟功放模塊，避免瞬時電流過大對電網造成衝擊，代替傳統的時序電源功能。
[0034]如圖4所示，所述的主控制模塊由RJ45接口、CobraNet處理系統、核心處理單元、監聽揚聲器驅動、電子音量模塊、音頻矩陣和音頻D/A組成。所述的核心處理單元通過控制總線連接到母板連接器上，該核心處理單元與CobraNet處理系統、電子音量模塊、音頻矩陣和音頻D/A相連接，該核心處理單元同時向母板連接器提供觸控螢幕接口 ；所述的CobraNet處理系統還與RJ45接口、音頻D/A相連接，所述的音頻矩陣與電子音量模塊、音頻D/A相連接，所述的電子音量模塊與母板連接器上提供的監聽音頻信號相連接，同時通過監聽揚聲器驅動與母板連接器相連接，該電子音量監聽模塊的音頻輸入端和音頻輸出端連接到母板連接器上。主控模塊的工作原理為:4路Co監聽揚聲器驅動braNet網絡數字音頻流由RJ45接口進入主控制模塊，經過CobraNet處理系統解碼，變成I2S音頻流。I2S音頻流進入音頻D/A模塊，變為4路模擬音頻，進入音頻矩陣。同時進入音頻矩陣的還有經過電子音量模塊調整的5路本地音頻，包括I路緊急廣播音頻和4路現場廣播音頻。音頻矩陣共9路輸入、5路輸出、5路輸出經過母板分別輸出到4個主功放模塊和I個備用功放模塊。核心處理單元根據預先設定的優先級、開區編組和實時更新的功放報警信息來切換音頻矩陣，將輸入的音頻切換至相應的功放。由定壓音頻輸出模塊發送來的監聽音頻經過電子音量調節和揚聲器驅動後，通過母板進入監聽揚聲器，實現後級監聽功能。核心處理單元通過母板的控制總線和功放伺服器中的其他模塊進行通信；通過觸控螢幕接口來驅動屏幕顯示，接收觸摸信息。
[0035]如圖5所示，所述的主功放模塊與備用功放模塊的結構完全一致。每個功放模塊均包括EMI濾波電路、PFC電路、半橋諧振電路、變壓器、整流濾波電路、PWM整形/隔離電路、PWM驅動電路、D類功放模塊和低通濾波器。所述的EMI濾波模塊的輸入端連接到母板連接器上並對電源模塊輸出的AC220V電源進行濾波處理，該EMI濾波模塊、PFC電路、半橋諧振電路、變壓器、整流濾波電路依次相連接並輸出+160V直流電壓，給D類功放模塊供電。所述的PWM整形/隔離電路的輸入端連接到母板連接器上並對主控制模塊輸出到母板連接器的音頻信號進行整形隔離處理，該PWM整形/隔離電路、PWM驅動電路、D類功放模塊、低通濾波器依次相連接並放大為定壓功率音頻信號，經母板連接器發往定壓音頻輸出模塊。
[0036]如圖6所示，所述的噪聲檢測模塊包括前級處理電路和核心處理單元，所述的前級處理電路分別與核心處理單元和4路探頭接口相連接，該前級處理電路與母板連接器相連接並接收主控模塊輸出的4路音頻信號，進入前級處理電路做根方運算，然後輸入核心處理單元，核心處理單元通過串口連接到母板連接器上。所述的噪檢探頭和前級處理電路進行通信和預處理，處理後的結果輸入核心處理單元。核心處理單元根據當前輸入功放音頻的音量和當前環境噪聲音量，計算出音量調整值，通過母板數據總線發送給主控模塊上的核心處理單元，控制電子音量模塊，實現環境噪聲檢測和音量自動調整功能。
[0037]如圖7所示，所述的音頻輸入模塊由音頻低通濾波模塊和噪聲門檢測模塊連接構成，音頻低通濾波模塊和噪聲門檢測模塊連接到母板連接器上，音頻低通濾波模塊與緊急廣播音頻和現場廣播音頻相連接，對緊急廣播音頻和現場廣播音頻進行低通濾波後，一方面通過母板輸出到主控模塊的電子音量模塊中進行音量調節，另一方面往噪聲門檢測模塊中進行檢測，並將音頻有無的信息發送給主控模塊。主控模塊發現有音頻輸入後，根據預先設定的優先級和編組信息進行開區處理，實現現場廣播和應急廣播功能。
[0038]如圖8所示，定壓音頻輸出模塊包括核心處理單元、主備切換模塊、功放/線路檢測電路、監聽通道選擇模塊和防雷電路。所述的核心處理單元分別與主備切換模塊、功放/線路檢測電路、監聽通道選擇模塊相連接，兩個主備切換模塊分別與功放/線路檢測電路和防雷電路相連接，所述的核心處理單元通過串口連接到母板連接器上，所述的主備切換模塊、監聽通道選擇模塊均連接到母板連接器上。在本實施例中，定壓音頻輸出模塊採用的是IlOV定壓音頻輸出模塊，本定壓音頻輸出模塊的工作原理為:功放/線路檢測模塊檢測功放輸出信號，將信號狀態發送給核心處理單元，每個主備切換模塊都在核心處理單元的控制下，在一路主用功放輸出和備用功放輸出中二選一。當發現主用功放故障，核心處理單元就控制相應的主備切換模塊切到備用線路，同時命令主控制模塊將故障功放的輸入信號切換給備用功放，從而實現功放自動倒備功能。功放/線路檢測模塊還可以檢測音頻迴路的短路、開路和接地等狀態，將狀態發送給核心處理單元。主備切換後的音頻經過變壓器變為小信號，進入監聽通道選擇模塊，核心處理單元通過控制該模塊選擇需要進行監聽的音頻。最後，首頻進入防雷|旲塊，避免雷擊損壞設備內部電路。
[0039]在本實施例中，上述各個模塊中的核心處理單元可以採用單片機來實現。
[0040]由於數字功放伺服器本身具備豐富功能，使得設備外部接口變得非常簡單。由本數字功放伺服器構成的公共廣播後級系統，如圖9所示，本數字功放伺服器控制計算機利用CobraNet協議中的自定義欄位發出控制指令，和CobraNet網絡音頻一起進入網絡交換機，音頻流與控制流通過I根網線進入功放伺服器，簡化了系統連接。應急音頻、現場廣播音頻和噪檢探頭接入功放伺服器，實現應急廣播、現場廣播和音量自動調節功能。
[0041]需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明包括並不限於【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本發明保護的範圍。
【權利要求】
1.一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:包括母板、人機互動裝置、電源模塊、主控制模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊和音頻輸入模塊，所述的電源模塊、主控制模塊、定壓音頻輸出模塊、主功放模塊、備用功放模塊、噪聲檢測模塊和音頻輸入模塊均通過母板連接器安裝在母板上，所述的人機互動裝置與母板相連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的母板還連接監聽揚聲器。
3.根據權利要求1所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的人機互動裝置為觸控螢幕。
4.根據權利要求1所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的主功放模塊為一塊或多塊。
5.根據權利要求1至4任一項所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的電源模塊包括2級EMI濾波電路、輔助電源和穩壓電源，所述的2級EMI濾波電路的輸入端與外部AC220V相連接，2級EMI濾波電路對AC220V進行濾波處理，其輸出端分別連接到母板連接器和輔助電源上，輔助電源輸出+24V直流電源並連接到穩壓電源上，該穩壓電源進行穩壓處理輸出+12V、+24V、數字+5V、模擬+5V、模擬一 5V電源至母板連接器上。
6.根據權利要求1至4任一項所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器,其特徵在於:所述的主控制模塊包括核心處理單元、CobraNet系統、RJ45接口、監聽揚聲器驅動、電子音量模塊、音頻矩陣和音頻D/A，所述的核心處理單元通過控制總線連接到母板連接器上，該核心處理單 元與CobraNet處理系統、電子音量模塊、音頻矩陣和音頻D/A相連接，該核心處理單元同時向母板連接器提供觸控螢幕接口 ；所述的CobraNet處理系統還與RJ45接口、音頻D/A相連接，所述的音頻矩陣與電子音量模塊、音頻D/A相連接，所述的電子音量模塊與母板連接器上提供的監聽音頻信號相連接，同時通過監聽揚聲器驅動與母板連接器相連接，該電子音量監聽模塊的音頻輸入端和音頻輸出端連接到母板連接器上。
7.根據權利要求1至4任一項所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的主功放模塊與備用功放模塊相同，每個功放模塊均包括EMI濾波電路、PFC電路、半橋諧振電路、變壓器、整流濾波電路、PWM整形/隔離電路、PWM驅動電路、D類功放模塊和低通濾波器，所述的EMI濾波模塊的輸入端連接到母板連接器上並對電源模塊輸出的AC220V電源進行濾波處理，該EMI濾波模塊、PFC電路、半橋諧振電路、變壓器、整流濾波電路依次相連接並輸出+160V直流電壓並為D類功放模塊供電；所述的PWM整形/隔離電路的輸入端連接到母板連接器上並對主控制模塊輸出到母板連接器的音頻信號進行整形隔離處理，該PWM整形/隔離電路、PWM驅動電路、D類功放模塊、低通濾波器依次相連接並放大為定壓功率音頻信號，經母板連接器發往定壓音頻輸出模塊。
8.根據權利要求1至3任一項所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的噪聲檢測模塊包括前級處理電路和核心處理單元，所述的前級處理電路分別與核心處理單元和探頭接口相連接，該前級處理電路與母板連接器相連接接收主控模塊輸出的音頻信號並進行處理後輸出至核心處理單元，核心處理單元通過串口連接到母板連接器上。
9.根據權利要求1至4任一項所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的音頻輸入模塊包括音頻低通濾波模塊和噪聲門檢測模塊，所述的音頻低通濾波模塊和噪聲門檢測模塊連接到母板連接器上，音頻低通濾波模塊與緊急廣播音頻和現場廣播音頻相連接，對緊急廣播音頻和現場廣播音頻進行低通濾波後，一方面通過母板輸出到主控模塊的電子音量模塊中進行音量調節，另一方面往噪聲門檢測模塊中進行檢測，並將有無音頻的信息發送給主控模塊。
10.根據權利要求1至4任一項所述的一種基於公眾廣播系統的數字功放伺服器，其特徵在於:所述的定壓音頻輸出模塊包括核心處理單元、主備切換模塊、功放/線路檢測電路、監聽通道選擇模塊和防雷電路；所述的核心處理單元分別與主備切換模塊、功放/線路檢測電路、監聽通道選擇模塊相連接，兩個主備切換模塊分別與功放/線路檢測電路和防雷電路相連接，所述的核心處理單元通過串口連接到母板連接器上，所述的主備切換模塊、監聽通道選擇模塊均連接到母板連接器上。
【文檔編號】H04H60/58GK103944659SQ201410175520
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】趙蘇銘, 龐德海, 王家祥 申請人:天津市黎明時代軌道交通技術有限公司