一种大功率有源线阵列装置的制作方法

本实用新型通信广播设备技术领域，尤其是一种大功率有源线阵列装置。

背景技术：

目前随着中国经济实力的大幅提升，人口流动更加频繁，国内大型建筑越建越多，如大型机场、特大型高铁车站、大型公路枢纽站、大型体育场馆、会展中心、大型会议室、核电站等等。由于上述建筑的规模越来越庞大，因此，公共区域均需要采用大空间设计，同时，这些大空间区域都需要配置公共广播或消防广播，起到指挥生产、疏导人员的作用。使用传统扬声器，面临着以下几个方面的问题：(1)必须以足够的声压级覆盖大量的听众，要求采用多只扬声器(一只扬声器，在理论上是理想的解决办法，但是不能提供必要的声压级或者覆盖)；(2)传统上的多个梯形音箱，排列得要尽可能紧凑，一个音箱覆盖一个特定的区域，这是一个把破坏性覆盖图形重叠降低到最低限度的企图(这就引起时间到达/相位的不规则和形成梳状滤波、不均匀的频率响应、不良的清晰度等等)，其结果是传统的扇形多梯形扬声器阵列；(3)即使采用严格的图形控制，相邻装置之间的图形重叠依然发生，由于不同的路径长度和信号到达时间，造成与频率和位置有关的干扰(梳状滤波)形成的抵消，不同的位置之间，在频率响应和声压级中引起广泛的变化；(4)扇形阵列的另外一个固有的限制是：为了降低图形重叠，应当只有一组扬声器单元指向给定的听众区域，总的声压级因此受到该组单元的能力的限制；试图通过把多个声源指向同一个听众区域来提高给定区域的声压级(实质上使阵列变得平坦)，则由于重叠的图形(梳状滤波)而增加相位抵消；(5)传统的系统投射的是球面波阵面，在水平和垂直两个平面内均匀扩张，声压级(SPL)服从反平方规律，它表明，当距离增加一倍时，声压级下降6dB，实际的效果是，对于常规系统，为了把足够的声压级送到覆盖图形的后面，覆盖图形的前面有可能过响；(6)在试图提供足够的声压级的过程中，随着扬声器单元的数目的增加，各种到达时间和相位抵消形成混乱的声场。因此，为了克服房间内在总声压级上的相位抵消效应，要求额外的功率；(7)传统扬声器没有办法通过软件和数学计算调整指向型；(8)传统扬声器都采用定压或者定阻输出，都要求采用模拟布线的形式，传输上会有衰耗，对信噪比、失真都有影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、安装维护方便且满足大空间传声增益要求的大功率有源线阵列装置。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种大功率有源线阵列装置，由机壳及其内部的控制电路构成，所述控制电路包括电源转换模块、以太网变压器、以太网控制器、闪存、Cobranet模块、检测模块、DSP核心处理器、数字功放模块和扬声器，所述电源转换模块与机壳上的电源插座相连接为控制电路提供工作电源，所述以太网变压器、以太网控制器、Cobranet模块、DSP核心处理器、数字功放模块和扬声器依次相连接，所述以太网变压器与机壳上的RJ45网络接口相连接，所述Cobranet模块通过音频输入模块与机壳上的音频输入接口相连接，Cobranet模块通过串行通信模块与机壳上的控制接口相连接，所述闪存与以太网控制器、Cobranet模块相连接，所述检测模块与Cobranet模块与DSP核心处理器相连接。

所述电源转换模块由AC/DC开关电源构成并输出36V/5V直流工作电压为控制电路提供工作电源。

所述扬声器设置在机壳的前面板上，其数量为36个。

所述Cobranet模块采用CS496112芯片，所述DSP核心处理器采用CS4961系列芯片，所述以太网控制器采用二个10/100M以太网数据堆栈芯片DM9000E，所述太网变压器采用PPTPM4G-100GH模块，所述数字功率放大器采用CS8416芯片、TAS5548芯片及TAS5614芯片的组合架构，所述音频输入模块采用CS5368芯片，所述串行通信模块采用MAX232C芯片，所述闪存采用S29AL008芯片，检测模块采用STM32芯片。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本大功率有源线阵列装置设计合理，其控制电路中的Cobranet模块可以实现音频信号及控制信号转换成数据信号并通过与之相连接的以太网交换机实现数据通信功能，与国际主流任何音频厂家实现互联互通，解决了布线复杂的问题，只要一根网线就能实现音频信号的传输。

2、本大功率有源线阵列装置所采用的内置DSP技术控制声音垂直指向性因数及其强指向性，可以补偿远处因距离加大而使声压级衰减过多的缺陷，可使室内声场分布趋向于更加均匀。同时，由于室内混响的作用，其混响声能的产生，能够在此基础上进一步改善室内声场的均匀性，保证清晰度，同时对于增加传声增益，抑制声反馈常常可以取得良好的效果，可更好的满足大空间扩声系统声学特性指标关于传声增益要求。

3、本大功率有源线阵列装置将音频信号和控制信号有机地结合在一起，其机壳后面板上设置了网络接口、音频接口及电源接口，可以方便通过主广播接入信息平台，将数据、音频以网线方式进行通信，其安装连接方便；同时，机壳前面板上设置了36只扬声器，每只扬声器配置独立功放驱动，满足了大空间的使用要求。

4、本大功率有源线阵列装置通过CobraNet协议网络传输音频并通过内置DSP控制声音垂直指向性，一组排列成直线、间隔紧密的音频辐射单元具有相同的振幅与相位，又支持环境噪声检测、温度检测、冰冻防护，带有1路广播优先级功能并用于紧急广播，具有使用及维护方便特点。

附图说明

图1是本实用新型的机壳前面板示意图；

图2是本实用新型的机壳后面板示意图；

图3是本实用新型的控制电路方框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例作进一步详述：

一种大功率有源线阵列装置，如图1所示，由机壳及其内部的控制电路构成，在机壳的前面板上设置36只扬声器1，实现远距离音频传输过程中，保证所有听众点位具有相同的振幅与相位。如图2所示，在机壳的后面板上设置一个控制接口2、一个音频输入接口3、两个RJ45网络接口4和一个电源插座5，通过上述标准接口可以将本设备与数据通信网、音频输入、计算机控制数据连接在一起，并通过内部的控制电路进行相应的数据转换与接转。

如图3所示，机壳内的控制电路由电源转换模块、以太网变压器、以太网控制器、闪存、Cobranet模块、检测模块、DSP核心处理器、数字功放模块、扬声器连接构成。电源转换模块与机壳上的电源插座相连接，主要由AC/DC开关电源构成，其将外接的交流电源转换成控制电路所需要的36V/5V直流工作电压并为该控制电路提供工作电源。以太网变压器采用了PPTPM4G-100GH模块，数据通信网内的网络终端或交换机等设备可以直接连接到机壳上的RJ45接口上。以太网控制器使用的是2个10/100M以太网数据堆栈芯片DM9000E，该以太网控制器模块可以实现2路10/100M全速全双工以太网主备使用功能。闪存使用的是芯片S29AL008，主要是缓存数据传输过程的网络音频流信号。Cobranet模块主要使用的是芯片CS496112，完成音频信号的A/D、D/A转换、提供RS422/485串口信号，Cobranet模块通过芯片CS5368与机壳上的音频输入接口相连接实现音频输入功能，Cobranet模块通过芯片MAX232C与机壳上的控制接口相连接实现串口控制功能。DSP核心处理器采用CS4961(12)芯片，检测模块采用芯片STM32实现环境噪声及温度监测，数字功率放大器采用芯片CS8416、TAS5548、TAS5614架构，扬声器采用的是额定功率25W的扬声器。本实施例中，大功率有源线阵列装置通过Cobranet模块直接连接到机壳上的音频输入口和9针串行通信接口上，通过以太网变压器连接到两个RJ45网络接口，通过电源转换模块连接到电源插座，从而实现1路紧急音频输入、Cobranet数字音频输入、环境噪声及温度监测、内置DSP控制声音垂直指向性功能。

本实用新型的工作过程如下：数字音频信号通过网络交换机连接网络变压器，通过以太网控制器DM9000E把数字音频信号发送给Cobranet模块，Cobranet模块把音频信号通过CS4381输出到DSP核心处理器上，DSP核心处理器通过CS4961(12)芯片进行音量、音调、指向型的数字调节，输出模拟音频到功率放大器模块，功率放大器模块通过芯片CS8416、TAS5548、TAS5614的共同作用，把放大后的音频信号推送到扬声器上，由每只额定功率25W的扬声器输出音频信号；同时Cobranet模块通过芯片CS496112完成1路紧急音频信号的输入以及A/D、D/A转换和内部优先级识别；检测模块采用芯片STM32实现环境噪声及温度监测，通过Cobranet模块的MAX232C完成RS232/422/485接口输出。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。