漏泄式音频发射系统在听力教学中的应用

吴和敏

(新疆教育学院 数学与信息技术分院,乌鲁木齐 830043)

1 开放式音频发射系统在语音教学中应用及问题

音频发射系统在学校语音教学中应用较多,主要用途有两大类:

一类为语言类考试:

(1)高等学校入学考试语言类课程的听力考试。

(2)语言类专业考试的听力考试;如:高等学校入学考试(听力)、英语四、六级考试和汉语 HSK考试。

另一类为语言类课程的课外听力辅助练习。

相对而言,音频发射系统用于考试较多,用于辅助练习较少。

多年来。各学校基本都应用开放式音频发射系统。但是,近几年在各类考试中开放式音频发射系统的效果逐渐显现一些问题。

开放式音频发射系统的收听效果主要有以下表现:

(1)室外效果比室内好。

(2)同一建筑不同教室效果不同。

(3)同一教室不同位置效果不同。

(4)同一位置效果时好时坏。

由于开放式音频发射系统的收听效果不够理想,对考试组织方形成很大的压力,因为,上述的几类考试的成绩对考生今后发展影响非常大。

经过分析认为除了可排除的技术故障外,影响开放式音频发射系统的收听效果的主要原因有以下两点:

(1)开放式音频发射系统的发射功率不够。

(2)发射信号受建筑物的结构影响较大。

对于第一点由于受到无线电管理有关规定的限制,无法继续加大发射机的功率。

对于第二点产生的主要原因是:近几年由于各学校新建建筑基本都是框架式结构,而不是以前的砖混结构。而框架式结构建筑中大量使用钢筋等金属材料,这些网状的金属框架对无线电信号产生了屏蔽作用。这是近几年开放式音频发射系统使用过程中问题越来越多的主要原因。

2 漏泄式发射系统技术方案的提出及主要技术特点

漏泄式发射系统最初的用途是为了解决矿井和隧道交通中的通信问题,1970年,井下无线漏泄通信技术首先在英国进入了实用阶段,80年代末这一技术开始引入我国,1994年国家标准局颁发了漏泄同轴电缆分规范(GB/T 15285-1994)。

图 1是漏泄通信技术在隧道交通中的应用示意图:

图1 漏泄通信技术在隧道交通中的应用示意图

所谓漏泄同轴电缆(英文简写 LCX),就是在同轴电缆的外导体上,沿纵向周期性地设置一定形式的槽孔(例如“八”字槽或纵向槽等),当在漏泄同轴电缆内、外导体之间加上信号电压时,则在内、外导体上将有电流流动。由于在外导体上开有槽孔,电流的分布发生变化,伴随着这种变化电磁场将从槽孔中漏泄出来,使得在电缆内部传输的电磁能的一部分作为电波均匀的向外部辐射,从而成为一种传播媒体。图 2是漏泄电缆的结构示意图,图 3是漏泄电缆中的一种辐射型电缆的示例。可见漏泄通信技术原理很容易理解,以前为了避免电磁波外泄电缆外导体是完全封闭。现在在电缆的外导体开孔或槽,通过同轴电缆外导体上所开的槽孔,电缆内传输的一部分电磁能量发送至外界环境。同样,外界能量也能传入电缆内部。外导体上的槽孔使电缆内部电磁场和外界电波之间产生耦合。图4是漏泄电缆辐射的示意图。

图 2 漏泄电缆结构示意图

图 3 辐射型电缆示例

由于漏泄通信技术不仅可以发射信号能源也能够接收信号能源,所以,通信是双工的。同时,还由于漏泄同轴电缆的传输稳定等优点,在矿井和隧道交通的通信系统中得到了充分应用。

图 4 辐射过程

3 漏泄式音频发射系统在学校中的实施方案

简单的描述漏泄式音频发射系统在学校中的实施过程,就是将学校内部各建筑物的每一楼层当作一个隧道或者矿井。一根漏泄电缆穿过需要布设区域的各个楼层。如图 5所示。

图 5 漏泄式电缆布线示意图

漏泄电缆在楼层中布设的物理位置,最理想的位置当然是在横剖面的几何中心,但实际布设施既不需要如此理想也无法实现,因此,一般实际布线的物理位置是在楼层走廊的天花板上面,尽可能的靠近横轴的中心点。见图 6所示。

漏泄式发射系统的发射端设备配置与开放式音频发射系统差别不大,只是发射机采用了功率更大的漏泄式发射机。

图 6 漏泄式电缆楼层布线位置示意图

4 开放式音频发射系统与漏泄式发射系统在语音教学中应用的比较

事实上,学校使用的漏泄式语音发射系统相对于矿井和隧道交通的通信系统要简单的多。首先,不需要双工只要单工的就够了。其次,地理环境也比矿井和隧道交通好得多。

由于现代的建筑,普遍是外墙结构框架较密,内墙结构框架较松。这样开放式发射系统所发射的信号进入建筑后大量衰减,就造成了接收信号不稳定,在考试时出现听音不清楚、听不见或者时通时断等现象。如果,采用漏泄式发射系统则刚好相反,建筑物内听音效果好,信号通过建筑外墙时严重衰减,室外接收效果不好。这样产生了两个不同效果,一是由于信号传输到室外后快速衰减,对其他无线电信号影响大大减少,因此可以加大发射机的发射功率,从而保证室内的接收效果。二是由于信号的快速衰减,无法完全满足语言类课程的课外听力辅助练习的需要,因为,进行此类练习的学生课余时间在室外进行的情况比较多。

下面根据应用的不同情况对两种发射系统逐一进行对比:

(1)建筑为框架结构、室内接收的情况下:接收效果漏泄式发射系统优于开放式音频发射系统,漏泄式发射系统能够满足应用的需要,而开放式音频发射系统已经不能满足应用的需要。

(2)建筑为框架结构、室外接收的情况下:接收效果漏泄式发射系统远不如开放式音频发射系统。由于发射的原理不同和建筑外墙的结构的影响漏泄式发射系统所发射信号传输的距离极其有限,不能满足应用的需要,而开放式音频发射系统的传输距离较远,可满足应用的需要。

(3)建筑为砖混结构、室内接收的情况下:接收效果漏泄式发射系统与开放式音频发射系统区别不大。均可满足应用的需要。

(4)建筑为砖混结构、室外接收的情况下:接收效果漏泄式发射系统不如开放式音频发射系统。由于发射的原理不同,漏泄式发射系统所发射信号传输的距离有限,不能完全满足应用的需要,而开放式音频发射系统的传输距离较远,可满足应用的需要。

(5)施工难易性:开放式音频发射系统因为只需架设 1根天线,以此相对比较简单。而漏泄式发射系统由于要在所有需要应用的建筑物内布设漏泄式同轴电缆,并且,电缆接头越少越好,因此相对施工难度较大。但是,由于每幢建筑内只需在中轴区域布设一根漏泄式同轴电缆,相对于其他方式的发射系统的施工相对要容易。

(6)操作简便性:开放式音频发射系统与漏泄式发射系统的发射端,就其操作而言区别不大。但由于天线短小,开放式音频发射系统可移动。而漏泄式发射系统由于漏泄式电缆的固定,所以不能移动。

5 结论

通过上述比较,可以得出以下结论:

(1)当音频发射系统用于语言类考试时:应当选择漏泄式发射系统,从而保证听力考试的接收效果。

(2)当音频发射系统用于语言类课外联系时:应当增加开放式音频发射系统,保证整个校园园区的收听效果。

音频发射系统建设建议:

对于已经建立开放式音频发射系统的学校不应废弃原有系统,应当增加漏泄式发射系统专用于听力考试,而将原有系统转为语言教学听力辅助练习。

对于准备建立音频发射系统的学校,则应当分析应用的范围。如果,仅仅用于语言类的听力考试,则仅需要建立漏泄式音频发射系统。如果同时需要用于语言教学听力辅助练习,建议增加开放式语音发射系统。

参考资料:

[1] 中国信息产业网 .漏缆基础理论[EB/OL].http://www.cnii.com.cn/20030218/ca152073.htm.

[2] 国家信息产业部.微功率(短距离)无线电设备管理规定[Z].2003-12-21.

[3] 秦国栋,沈景炎 .我国城市轨道交通建设与无线通信的应用[N].通信世界报,602(10,11).