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高性能数字音频传输接口标准和系统设计与测试

1引言随着电子技术和数字技术的飞速发展,数字音频已广泛应用于广播和电视记录,广播和传输等各种应用领域。在许多情况下,模拟音频不再能满足整个扩声系统的最基本要求。大型体育场馆扩声系统设计中的关键问题是如何解决弱音频信号的长距离高质量传输。对于大型场所,需要传输的距离通常达到几百米。使用传统的模拟传输方法,很难解决信号丢失,电磁干扰和接地干扰等问题。数字音频的各种性能远远优于模拟模式,因此广播和电视设备的数字化已成为必然趋势。使用数字信号进行传输和处理的优点是数字信号对干扰不敏感,并且整个系统的信噪比和失真与传输距离无关。对于长距离传输,其出色的性能指标是模拟传输所无法比拟的。当前,广播电视演播室都朝着数字化的方向发展。作为数字电视制作的主要功能手段,数字音频的基本理论,接口方法,音频格式和系统设计也已成为广播电视节目制作领域的主要问题。但是,当前大多数高性能数字广播和传输设备都是进口设备,价格昂贵。本文的研究与设计是应用于该领域的高性能数字音频传输系统。 2数字音频接口标准当前常用的数字音频接口标准主要包括AES / EBU(AES3-1992)接口,S / PD IF接口,MAD I接口等。S / PD IF主要用作民用数字音频格式标准。 MAD I接口基于双通道AES / EBU接口。 AES / EBU接口标准主要用于专业数字音频领域。 AES / EBU的全名是音频工程协会/欧洲B广播协会(音频工程协会/欧洲广播系统联盟)。它已成为专业数字音频的流行标准。 CD播放器,DAT,MD机器,数字混音器,数字音频工作站等大量民用产品和专业音频数字设备均支持AES / EBU。 AES / EBU标准是AES和EBU共同开发的数字音频传输标准。它是用于发送和接收数字音频信号的数字设备接口协议。它规定必须使用2的补码对音频数据进行编码。传输介质是电缆,它允许高带宽容量的串行传输和A / D转换器生成的并行数据字节。串行发送16-20位并行字节时,必须先发送最低有效位。必须添加字节时钟标志以指示每个采样的开始。最终的数据流用双相标记代码编码,并且时钟信息也嵌入在AES / EBU信号流中。 AES / EBU基于单双绞线传输数字音频数据,并使用串行位传输协议在不进行均衡的情况下在长达100 m的距离上传输数据。它提供了两个音频数据通道(最高24位量化),并且这些通道是自动定时和自同步的。它还提供了传输控制的方法以及状态信息(通道状态位)的表示形式和一些错误检测功能。它的时钟信息由发送端控制,并来自AES / EBU的位流。 AES / EBU的常见物理连接介质包括:(1)平衡或差分连接,使用XLR(XLR)连接器的三芯麦克风屏蔽电缆,参数为110Ω以上,电平范围为0.2〜5 Vpp,抖动为20 ns。 (2)单端不平衡连接,音频同轴电缆使用RCA插头。 (3)使用光纤连接器进行光学连接。自1992年对AES / EBU进行修订以来,该标准已广泛用于唱片制作,数字电影以及广播和电视行业,并已成为最常见的数字音频格式。相关设备,接口,电缆,配件等均可用,而且价格低廉。 3系统电路设计3. 1系统总体方案整个数字音频传输系统分为发送端,接收端和传输介质(电缆)三部分,如图1所示。传输介质主要包括双绞屏蔽电缆