1、E1 传输通路中的音频失真测试方法作者：姜晓春 技管办技术工程处摘要：某市中央人民广播电台节目分频工程施工完毕后，需对技术系统进行各项技术指标测试。初测结果为 E1 综合传输设备故障，为尽快找到该技术系统内音频指标存在的问题，重新组织技术专家、检测仪器和多种检测方法对该系统进行了复测，结果为合格。测试结果的不同初步推断为 E1 综合传输设备环路的传输延时造成测试结果劣化，并非所采用的这台 E1 综合传输设备自身故障所致，但一些指标与实际试听效果差异较大，建议 E1 综合传输设备厂家改进提高设备性能。关键词：分频工程、技术指标测试、E1 综合传输设备、失真、System音频测试仪、追随扫频、追随
2、频率计、 传输延时一、技术系统建立的背景及技术初测过程和结果某市中央人民广播电台节目分频工程是通过中央台二套节目落地和八套节目增加自办内容的手段，来加强中央台二套和八套节目在当地的覆盖率和和八套节目在当地的收听率的广播技术工程。二套、八套节目信号通过国干网传到省广电厅再到记者站，然后与记者站自办节目一并编单发到省广电技术处传输机房，由省厅技术处传输机房传到发射台播出。系统按功能划分为：节目制作平台、节目播出平台、节目传输平台。分频施工完毕后，需对技术系统进行各项技术指标测试。验收内容包括：直播间调音台各通路初步调试和技术指标测试、传输通路技术指标测试、录音间录制调音台各通路初步调试和技术指标测
3、试。具体结果如下：1. 对直播调音台的各通路的电平进行了初步调试，并从频响、谐波失真、噪声等方面进行了指标测试，测试结果合格。2. 对直播间到设备机房的各通路进行了指标测试，测试结果合格。3. 对录音间录制调音台的各通路的电平进行了初步调试，并从频响、谐波失真、噪声等方面进行了指标测试，测试结果合格。4. 测试 E1 通路时，E1 双向音频通路（含设备）指标正常，但 E1 综合通路（含设备）失真较大。将 E1 双向音频传输设备和 E1 综合双向传输设备互换 E1 通路后再进行测试，发现 E1 综合通路（含设备）失真仍较大，测试结果不合格。 （测试通路示意图如下）E 1 通 路 测 试 示 意
4、图A 路 数 字音 频 入A 路 数 字音 频 出B 路 数 字音 频 入广 电 网 络 E 1专 线 光 纤光 电转 换分 配器A 路 数 字音 频 出B 路 数 字音 频 出环接线音频测试仪B 路 数 字音 频 入B 路 数 字音 频 出A 路 数 字音 频 入环接线音频测试仪E1综合E1综合E1双向音频E1双向音频光 电转 换分 配器二、广播电台技术系统复测方法及结果为尽快找到该技术系统内音频指标存在的问题，我们重新组织技术专家、 检测仪器和多种检测方法对该系统进行了复测，具体过程和结果如下：1. 检测内容：在此前的测试中出现 E1 综合传输设备测试结果中失真度异常的现象，为保证分频工作
5、的顺利实施，技术系统的安全运行，特别针对此问题进行了多种试验观察和测试仪器的测试观察。2. 检测仪器：System音频测试仪3. 检测系统准备：为检测测试仪工作是否正常，进行了测试仪数字信号自环的失真度测试， 测试与以往测试经验符合，可判定测试仪在此项测试状态工作正常，结果可信。5. 测试过程：将 E1 综合传输设备的解码输出数字、模拟都连接到编码器的输入上，等于在来端形成音频层级的传输环路，A E SA E S发 生 器测试仪分 析 器E 1 传 传 传 传 传 传编 码 器解 码 器同轴 /单模转换 /单模转换单模光纤同轴接收端编 码 器解 码 器A E S来端E 1 传 传 传 传 传
6、传测试状态下传输环路示意图（1）重现问题：将 E1 综合传输设备的解码输出数字模拟都连接到编码器的输入上，等于在来端形成音频层级的传输环路，使用原测试条件测试，得到与前次测试 Thd+N 扫频截图一样 的结果，依然失真几乎100%！此时使用的是测试仪默认的 Thd+N 频率与失真度关系测试模式。（2）分析产生读数失真的原因：使用原测试条件测试，得到与前次的测试 Thd+N 扫频截图一样的结果，依然失真几乎 100%！此时使用的是测试仪默认的测试模式。在此前对此现象怀疑是由于传输设备编解码过程与传输过程产生延时造成的，System在这种“失真频率” 闭环测试中，发生器按步长（可设）将 20k-2
7、0Hz 分成若干 频点，值得注意的是 System的扫频并非连续平滑的，其实是跳变的，并在每一频点上测试一段时间，该时间也可通过界面调整“侦测速率” 而改变时间的长短。而分析器端的滤波窗口在默认模式下是跟随“扫频” 的，也就是说当发生器发出 1k 信号时，分析器就把滤波窗口自动改变到 1k，将1k 信号过滤掉，取其他频率上的能量之和，算出谐波失真与噪声值。当闭环测试时，发生器产生的信号经传输设备延时后并非同时刻到达分析器输入端。而分析器内部已将滤波窗口同步开在与发生器相同的频点上，但输入端信号其实是早先的信号。所以测试出得结果读数实际上是无意义的。 谐波失真噪声信号滤波器上图滤波（陷波）器与被
8、测信号基波频率一致，噪声与谐波被正确识别。 谐波失真信号滤波器上图滤波器与被测信号不一致，使被测信号分量落到陷波器外。与其他失真噪声一并计入失真能量中。导致读数无意义。（3）改变扫频范围后测试结果：在不改变任何默认设置的情况下，将扫频范围调到 20-100Hz,其他的如步长， 侦测速率等均不 变进行的失真噪声测试，可见因扫描频率变化范围变窄，而总扫描时间不变，使在某一频点上停留时刻变长，延时效果减弱，但开始测试的频点 90-100Hz 处，由于延时后的信号还没到达，仍然出现了无意义的读数的现象，这里要说明的 System的扫频总是从高频向低频扫，也就是说在测试时曲线是从右侧向左侧勾画的,100
9、Hz 是起点。随着向低频延伸，滤波器特性不会那么陡峭，所以越向低频失真测试逐渐正常。（4）排除噪声因素：在谐波失真噪声的测试中，还要考虑除谐波分量外的噪声影响，所以还要排除因噪声而产生失真偏高问题。为此做了多声频噪声测试，多声频是 AP 公司开发的一项技术，使用几个频率的混合信号激励被测设备，使设备工作在类似实际的放音状态，这时的测试结果比较接近实际。但与普通测试比较，相对指标要偏差一些。噪声测试结果，可见基本正常。可排除因噪声因素导致指标异常。（5）排除数字接口异常因素：E1 综合传输设备输出接口脉冲眼图质量很好，时间开口很大，形状饱满，幅度 2.6V 峰值，非常好。由此排除由数字接口产生的
10、问题。（6）单频点读数测量：排除了以上原因，使用单点测试法，逐点测试失真在 0.002%-0.004%左右。指标未见异常。（7）改变测试设置：针对延时对扫频法测试的影响，考虑改变测试参数来适应。根据对原因的推测，将测试的设置更改。针对被测信号延时的事实，将陷波器的中心频率设置为“追随频率计” ，原默认设置为“追随扫频”。 “追随频率计”与“追随扫频”的区别在于前者的陷波频率取决于分析器中的频率计，这个频率计实时测量出被测信号的中心频率，使陷波器的中心频率随被测信号而改变。后者则一直都与发生器的频率保持一直。但前者也有缺点，就是当被测信号谐波失真与噪声都较为严重时，频率计可能无法分辨真正的中心频
11、率，而使结果不正确。经测试结果正常。测试参数中还有一个项目的改变有助于消除延时的影响，这就是改变侦测频度，一般设为自动，降低侦测频度后，可使读数基本正常。但此法有局限性，不能消除起始点的异常。（8）视听评价：A E SA E S调音台1 3 8 0 传输机编 码 器解 码 器同轴 /单模转换 /单模转换单模光纤同轴接收端1 3 8 0 传输机编 码 器解 码 器A E S来端工作站通路 / Aa n l耳机上图为视听系统示意使用工作站播放外国流行歌曲以及民歌。使用 SONFIEX READDA 设备作为数模 转换，模 拟输出经卡 农大三芯转换，直接连接耳机。视听试验分调音台直出和经环路回来两种
12、方式，使用同一台设备，同一耳机，通 过拔插数字输入转换两种方式。视听结果：调音台直接输出时与环路回之间，可明显听出区别，此种区别可达到普通人都可感知的程度。环路回的音质中频过于突出，低频减少较多，整体发干，与直出信号相比不够丰满。噪声变化不明显，与直出区别不大。三、结论经过对该设备及传输环路，分别采取了 1.缩短扫频范围 Thd+N测试；2.多声频噪声测试；3.数字输出接口脉冲眼图；4.单频点失真度Thd+N 读数测量；5.中心频率由“追随扫频” 改为“ 追随频率计”；6.改变侦测频度的 Thd+N 测量；7.白噪声与粉噪的数字域频谱分析测试；8.模拟域延时观察；9.音质主观评价，得出以下结论
13、：1.失真度 100%现象是由于传输设备编解码过程与传输过程产生延时过大造成的。2.在“追随频 率计法” 模式下，可减小被测系统通路延时所造成的影响，测试结果合格。3.该设备的噪声测试基本正常。4.数字输出眼图质量很好，时间开口很大，形状饱满，接口特性合格。5.单点测试法，逐点测试失真在 0.002%-0.004%左右。指标未见异常。6.频谱分析白噪声和粉噪声均明显在 16k 处截止，可能为压缩算法带来的结果。7.视听结果：调音台直接输出时与环路回之间，可明显听出区别，此种区别可达到普通人都可感知的程度。环路回的音质中频过于突出，低频减少较多，整体发干，与直出信号相比不够丰满。噪声变化不明显，与直出区别不大。8. 经测试，可初步推断 为 E1 环路的传输延时造成测试结果劣化，并非所采用的这台 E1 综合传输设备自身故障所致，但一些指标与实际试听效果差异较大，建议 E1 综合传输设备改进提高性能。
