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无线话筒系统的操作和设计概念

来源:鼎润通 更新日期:2008-06-06 作者:佚名

无线话筒基础配置

一、

前言


随着数字技术的广泛使用,无线话筒成为越来越多用户首选的对象,为了便于您了解和选购我们的产品,我们翻译了一些无线话筒的相关资料供您参考,同时希望能够收到您的宝贵意见!

无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司、宗教和教育场所都是一个重要的组成部分。随着数以万计的设备使广播频率变得拥挤以及用户对无线话筒系统需求的增加,理解无线话筒系统的设计和操作的概念经成为专业用户所关注的问题。

由于可用的频谱越来越少,在北美DTV(数字电视)广播的出现使得无线系统的运行更加复杂困难。DTV也同样出现在欧洲,它已成为未来可能出现的频谱拥挤现象的另一标志.。 鉴于以上这些事实,随着无线话筒、内部通讯联络系统、耳内监听系统和其他应用在各类制作的无线电通讯设备的日益普及,对于无线系统扎实的,技术性理解需求是前所未有的。

该指南意在揭开隐藏在无线系统运行原则背后的神秘面纱,并帮助读者为特殊应用场合选择无线系统时分清良莠。不同厂商分别作了大量的宣传,夸大其所提供的产品的质量,有的甚至难以置信。只有充分掌握无线话筒系统的基本工作原理,才有可能看穿迷雾,作出明智的选择。

Lectrosonics 的处世哲学就是制造最好的产品,并且尽可能提供最好的服务支持。这包括诸如此指南一样的出版物、以及保持对市场的迅速响应。关于该指南中的任何问题,如果您有什么意见,请随时与我们联系。您的建议,想法和经验对我们都非常有价值。



无线系统的基本组成部分

无线话筒系统为射频和音频电子设备高度专业化的集成,它代替了传统的用于连接话筒到音频设备的缆线。

无线话筒系统的三个组成部分为:

话筒
发射机
接收机

术语“system”是指三个组件的协同工作的体系:话筒发射机----接收机音频输出

在无线系统中的话筒是发射机的一个集成部分,或者是一个单独的组件。因此在许多情况下,话筒可以单独购买。种类繁多的话筒可适应任何应用。特殊的应用一般对接收机类型有明确要求,而话筒一般对发射机规格也有明确要求。

为了适应各种应用,无线发射机有三种不同的类型:

腰包式

腰包式

手持式发射机/话筒集成

手持式发射机/话筒集成

外接插式

外接插式

对于不同应用,无线接收机也有各种不同的配置:

用于现场同期录音的小型接收机

用于现场同期录音的小型接收机

用于扩声的台式接收机

用于扩声的台式接收机

用于录音室和舞台表演的架式接收机

用于录音室和舞台表演的架式接收机

某场地所需的无线系统的数量的多少,通常还需要射频分配器、天线、电缆、接收机装配套件以及其他诸如以下的附件来完成整个系统:

天线分配器

天线分配器

Quad-pak背包式接收机系统

Quad-pak背包式接收机系统

遥控天线和电缆

遥控天线和电缆

“在线式的”同轴射频滤波器/放大器和分离器/频率合成器

频谱使用和频率

频谱使用和频率

绝大多数高质量的无线话筒系统使用一种称作“FM”(按照频率调制)的无线电传输方法。在FM系统中,无线电信号(载波信号)就是随着源自话筒的音频信号(频率的增加和减少)的变化调制而成的。另一种无线电传输的方法, AM(按照振幅调制)在通信和声频信号应用上较为普遍。FM一般比AM产生的音频信号要好,因此无线话筒几乎都是用FM调频技术。

在美国,无线话筒的操作频率是由FCC(联邦通讯委员会)所详细规定的。分配给无线话筒的VHF频段为150到216MHz,而对于UHF频段来说则是从470到806MHz。除了从169到172MHz的一小部分VHF频段以外,这些频段几乎只是用于电视转播。DTV(数字电视)广播则被分配在UHF频谱上的空通道。UHF频谱的上段和下段部分也划分出来,并重新分配给其他附加的设备。随着无线话筒可用的频谱空间逐渐减小,对较高质量的无线话筒系统的需求也显著地增加了。

在相邻通道的高能电视广播信号会造成先前运行良好的无线系统根本无法使用。这就需要高性能的接收机和天线分配器,以及专业天线和电缆设备来满足越来越多的无线话筒系统的需求。

正如你可能预见的那样,在这个“数字”世界中,我们在工程方面也作出了大量努力来开发数字调频技术在无线话筒方面的应用,希望数字系统可以减轻当前模拟调频所遇到的诸多问题,并拥有同等的或是更高质量, 的音频性能。至于深入研究数字无线电技术的错综复杂部分,现在还为时过早,因此这篇手册主要是围绕FM原理而展开的。当前的数字技术制造了高品质的移动电话系统,但是,即使是最高品质的电话系统,其有限的音频带宽也不能产生最低无线话筒应用所需的音频质量。

无线发射机

随着科技的飞速发展,的应用之势迅速蔓延,广泛应用于各个领域;从电影到电视制作,现场舞台到剧场演出,体育赛事直播等都离不开无线发射机,它取代了传统的线缆,有着可靠的质量,给用户带来了极大的方便,拥有它会使您的工作事半功倍,是您成功的保障,我们会持续提供一些相关资料供您参考。

发射机

发射机设计可以分成三个基本类型:

腰包式

腰包式

“腰包式”发射机配合领夹话筒,适用于耳唛,乐器,调音台,磁带座等

外接插式

外接插式

“外接插式”发射机适合于手持话筒,吊杆,调音台以及其他带XLR接口的设备上

手持式

手持式

“手持式”发射机带有一个集成的话筒头,主要为手持时使用。

腰包式发射机由金属和塑料制成。它们可以利用话筒线或输入电缆作天线(常见于VHF设计中),也可使用“鞭状”天线。输入增益必须在大范围中具有可调性,以便精确匹配来自话筒和其他设备的不同输出电平。

绝大多数的腰包式发射机使用9伏的碱性或锂电池供电,同时还包括一个电池状态指示灯。最佳的设计有低电量报警功能,这样可以有充分的时间及时更换电池

电池舱门的设计也是一个重要的考虑因素。如果电池舱门与发射机分离,很容易丢失或损坏,导致系统无法使用。此外发射机电池舱必须可匹配不同品牌的电池。

在众多的腰包式设计中,腰夹总是一个薄弱的环节。它不但要固定性好,而且在诸如电影或舞台制作的应用中必需易于隐藏。

“外接插式”发射机适用于任何带有XLR接口的话筒。大多厂商提供的越来越多的型号足可以证明它的有效性。专业类型的发射机主要是靠9伏的碱性或锂电池供电,有较大的输入调整范围以适应不同型号的话筒。良好的机械构造,尤其在牢固连接的输入接口设计,是该类型的发射机应用中的关键。

几乎所有的无线话筒制造商都提供带有集成话筒头的手持发射机。手持式发射机最普遍的应用为音乐表演,它必须舒适且不易脱落,并且提供必须的强度和频率调整,但控制开关必须隐藏或放置在凹进处以避免在正常应用场所中误操作。

在合成的发射机中有多种频率选择控制模式,从带有LCD读数的按钮到隐藏的旋转控制开关。在此列出的实例提供两个旋转按钮,可以选择在25.6MHz频段上的256个频点中的任何一个。左手边的旋钮以1.6MHz为间隔改变频率,而右手边的旋钮则以100千赫兹为间隔。每一个旋钮有16个位置可供选择,总共提供256个频点。

用户调节和显示灯

对于所有类型的发射机,根据不同的应用环境,用户调节和指示灯成了它的“必备而且关键的”设计。 例如:如果一台发射机要被诸多用户使用,为匹配不同用户的声音强度而提供精确的补偿调整就显得势在必行。适当的增益调整是其关键,因为它决定系统的最终信噪比。如果不能通过视觉上的提示(指显示灯)来检测音频信号强度,就很难正确地调整发射机的输入增益。

尽管可以通过观看接收机上的音频信号强度的指示来进行调节,但从发射机端检测并调节输入增益更加可行,因为在众多的应用中,很难在发射机的位置上看到接收机上的表头显示。

在某些设计中,一个普遍存在的问题就是功能按钮很容易被误动。这会造成许多问题,甚至在系统运行过程中完全“关闭”系统。操作中按钮的位置和调节方式将决定发射机对特殊用户的有效性。例如:公众广播应用场合下,即使当发射机佩戴在衣服以下也要求发射机可被轻易地设为静音。在这种情况下,如果按钮很难碰到,会造成操作困难。在许多舞台制作中,音响公司可能不让使用者改变发射机上的任何按钮和控制钮。在此的两个例子是相对极端的。

Lectrosonics的手持式发射机拥有内置控制开关,比外置开关更胜一筹。这便允许根据应用环境对发射机进行配置。

天线配置

比较不同发射机设计时,天线配置是另一个考虑因素。如果无线系统的每一个用户能够忍受在他们肩膀上架上金属“树枝”,或者架在他们头上,那么发射机将会十分有效地发射射频能量,从而提供意想不到的工作范围和较低的失真率。然而,很少有人愿意在公共场合佩戴这样的装置。因此,在现实生活中,发射机天线既要隐蔽,而且仍要释放足够的射频能量以使接收机可以正常地工作。无线话筒系统可以像其所描述的那样工作的唯一原因就是其操作范围通常较近(几百英尺,或更近),并且FCC允许足够的射频功率输出和调制(频偏)以使得系统在可接收的信噪比下运行。

背包式发射机天线的一个普遍存在的问题就是它们通常是贴着身体佩戴的,尤其在它们被藏在衣服里时。当天线接触到人体时,大多数射频能量因无法进入空气中而丢失。这将降低无线系统的可操作范围。使用便携式调音台进行现场同期录音时,可以将发射机放置远离身体和其他设备的地方以得到最大的辐射功率和操作范围。

在手持式发射机的情况下,通常将其远离身体,而使用者的手则扮演天线的角色。突出的“杆式”天线可以避免和人体的直接接触,但是这样会影响视觉效果且容易被损坏。 内置天线的手持式发射机克服了这种弱点,普遍视觉效果也较好。

外接插式发射机使用发射机本身的金属外壳作为天线,外接的话筒和使用者的手组成了理想的偶极子天线的另一部分。在UHF操作频率中,外壳的长度非常接近于理想的1/4波长,它提供了最大的辐射功率并增大了操作范围。

输入增益调节

不同制造厂商发射机的设计有很大差异。简单地说,设置适当的输入增益在无线话筒系统中十分重要,不过在许多设计中这却经常被忽视。如果设置得太低,系统的信噪比就会影响。如果设置得太高,就会发生严重的失真或是动态范围压缩。设置发射机输入增益就好像在模拟磁带录制机上的设置录制音量一样。

如何在无线发射机上进行准确增益调整和设定,是十分重要的功能。在发射机上通过一些LED(发光二极管)的组合显示可以相对准确地显示输入增益的大小。

当然最好在发射机和接收机上同时拥有显示灯,从而既可以从发射机端又可以从接收机端得到精确的信号强度监测,以适用多种场合的应用。

输出功率

FCC规定了无线发射机的最终射频放大器所产生的最大可输出射频功率。例如:在174到216MHz的VHF频段中,发射机最大的可输出功率是50毫瓦。在UHF频段中,发射机的最大可输出功率为250毫瓦。

发射机的高输出功率可以避免跑频问题并同时增加操作范围,但同时也使得电池的寿命缩短了。实际使用中,发射机所连接的天线形式、位置以及是否接触到人体才是影响着有效辐射功率的最为重要的因素,所以,较高输出功率并不一定永远意味着较大的操作范围。

绝大多数高品质的VHF发射机为了得到可信赖的操作范围和合理的电池寿命而产生50毫瓦的功率。不过,有某些制造厂商提供只产生30毫瓦功率的VHF设计,而在对这些型号的详细说明上却表明它们是为达到全功率设计的。

与VHF相比,UHF不同品牌之间的输出功率变化更大。当最大操作范围为首先考虑的因素时,在UHF频段250毫瓦的最大容限是有用的,但所换来的就是电池寿命的减少。通常选择100毫瓦输出功率,使UHF发射机在操作范围和电池寿命之间达成一种较好的平衡。

一些UHF型号的发射机宣称可以辐射150毫瓦的功率,但实际上,它们只能产生30或40毫瓦的功率。制造厂商为掩盖竞争实力的缺乏,或本身固有缺陷的事实而刊出产品的虚假信息。有趣的是,这些制造厂商还经常忘记在说明中注明电池的使用寿命或耗电量。

电源和电池寿命

发射机在特殊场合的应用时,电池寿命通常都是一个最为关心的话题。在例如电影制作和剧院中应用时,发射机通常被精心的隐藏在衣服以下,更换电池将是一件麻烦的事情。对于这种类型的应用,发射机和接收机都应该提供一个精准的发射机电池状态显示灯。

9伏的碱性电池(普遍应用在无线话筒发射机上)开始工作时电平稍高于9伏,但随着不断使用而电压逐渐降低。高品质的发射机包括内部电压管理器,它可以在电压下降时保持发射机稳定工作。

该设计允许电路可以在低电压的情况下持续工作,在获得延长的操作时间的同时,又不牺牲输出功率。最佳的设计可在电压降至约6.5伏时还可以继续工作。

高端无线系统通常在接收机端提供一个发射机电量指示灯,在发射机停止工作之前及时提醒使用者更换电池。

无线接收机

整体配置

无线话筒系统的应用环境决定接收机类型。通常,可将接收机分为几大类:

进行现场同期录音时,摄像机,便携式背包,录音车上小型接收机,也包括电影制作的多通道集成。如图一:

图一

图一

普遍使用在扩音方面上的“独立”应用的台式接收机,如图二:

图二

图二

用于高端录音室,舞台和移动制作车的机架安装式接收机,如图三:

图三

图三

这些类型之间的差别是与物理尺寸、供电选项、射频性能以及音频性能有关。每个类型,都有许多制造商提供各种各样不同的型号,其价位也变化较大。

一些基础知识

为了在各种不同接收机之间进行比较,对接收机的设计的基本了解是十分必要的。当在头脑中对接收机的不同部分有了一个基本的了解时,两台不同型号的接收机之间的价格和性能表现就一目了然了。这将对评估系统和作出购买决定起有极大地帮助。

无线话筒系统的FM接收机都使用一种超外差设计。超外差过程包括在接收机端产生一个高频信号,并与接收到的载频信号混合或“外差”。当信号混合时,互调会产生“叠频”和“差频”信号。将信号混合在一起的目的是获取可被常规电路处理的低频信号。通过滤波器“叠频”信号被滤掉,而只让“差频”信号通过(“IF”,中频信号)。中频信号在解调阶段转换成音频信号,然后送至音频输出放大器。这样无线电信号就转变成了音频信号。

整个过程看起来很简单,但事实上,设计一个真正高品质的调频接收机有点像变魔术。 三重转换设计只是简单的加了一个振荡器和一个混频器。事实上,每个环节通常都由许多独立的电路和子电路构成,有些提供基本的功能,而其它的却提供附加的修正和控制功能。正如你所想象的那样,接收机的每一个阶段都向设计工程师提出了的性能和成本双重挑战。为了在电路的某些部分提供必要的屏蔽,一台好接收机的机械设计还必须考虑无线电方面的因素。

接收机前级设计

在一连串的滤波,增益和转换中,接收机的前级是第一步。前级基本上是一个以无线系统的载波频率上工作的带状滤波器。前级的工作就是过滤掉在工作频点通道以外的高能射频信号并提供强大的“镜像及衍生频率干扰抑制“(镜像及衍生频率干扰抑制在随后的章节中讨论)性能。前级可由简单的低成本线圈构成简单的过滤器,或者为提高性能使用螺旋形谐振器或可调节式陶瓷谐振器。

在前级部分的简单线圈只能过滤宽频信号,但经常无法阻止来自无线系统临近操作频率的高能射频信号的干扰。对UHF无线话筒系统来说,电视广播是最普通的高能信号干扰源。由于DTV(数字电视广播)占据了以前为空的频段,对于高质量窄带宽前级的需求增加了。多级使用螺旋式和可调节式陶瓷谐振器配合高品质放大器可最大程度的降低和减少来自电视广播信号的干扰。

各种前级设计之间性能主要有两方面的区别:

? 选择性
? 互调干扰抑制

前级所能提供的选择性是由可抑制操作通道以外的信号数量来表示。滤波器的斜率越大,对相邻频率的能量抑制就越强。

不同类型的前级组件(线圈,谐振器等)会产生不同的滤波器斜率,但是所有的高品质接收机都采用多级过滤前级并综合使用其中任何几款组件。这些多级过滤前级设计显著地增加了滤波器的斜率,但也的确增加了成本。

互调就是对信号的混合以产生新的信号。例如,当两个信号在有源电路中(如放大器)混合时,放大器的输出将包括两个信号,加上其所产生的叠加及差频信号。叠加和差频信号被称作为“互调信号“。简单地说,三次互调谐波的意思是原信号中的一个(Fa)二次谐波(二阶)与原信号中的另一个信号(Fb)(一阶)相混合而产生一个新的差频信号(Fc)。

2(Fa) - Fb = Fc

避免三次互调谐波尤为重要,因为两个原始信号的三次互调谐波频率通常相对接近于原始信号频率,可以产生强烈的干扰。如果三次互调谐波频率碰巧与工作频率十分接近,那么前级过滤便失效了。能在互调干扰中避免这种情况的唯一方法就是在接收机端配备高过载负荷的放大器和混频器。例如:

给定两个频率分别为645和650MHz
那么
645 MHz x 2 = 1290 MHz
以及
1290 MHz - 650 MHz = 640 MHz(三次互调谐波频率)

因此,工作频点设定在640MHz的接收机将受到来自频率为645MHz和650MHz的两台发射机的所产生的三次互调谐波的直接干扰。这种等间距的频率分配在无线话筒系统中是不允许的。互调表现性能是由一个称作“三次谐波抑制“的指标来评定的。这个指标表示为一个用分贝(Dbm)代表的数字,这个数字代表的是当输入信号的强度达到这个数字所代表的强度时,输入信号足以导致接收机产生互调失真,所产生的互调失真的强度与接收机内部的工作信号强度相等。进入接收机的两个信号在接收机的载波频点上产生三次互调波,随后测量输出的互调失真信号强度。通过不同的测试技术,可以精确的计算产生如此效应所需的输入强度。

三次谐波抑制指标是测量接收机互调抑制的最佳方法。

使用的放大器类型对接收机三次谐波抑制性能产生重大影响,有出色的三次谐波互调性能的放大器会要求较大功率,因此会对接收机电池使用寿命形成不利影响。前级滤波器带宽越窄(费用会更高),接收机拾取的能够产生互调的信号就越少 。

镜像及衍生频率干扰抑制

镜像及衍生频率干扰抑制是衡量接收机的主要性能指标。理论上存在两个射频信号可以与接收机内的振荡器结合从而产生相同的互调频率。其中一个是源自发射机的理想信号,另一个信号频率与本地振荡器的频率差值与理想信号与本地振荡器的频率差值相同,但是方向相反,在此称为镜像频率。在接收机镜像及其周围的射频能量通常是主要的干扰来源。

通常在空出的电视通道上操作的无线话筒系统的镜像及衍生频率可能与另外一个电视台的信号相同。除了选择性最强的前级设计以外,这都会产生干扰问题。敏锐的前级过滤抵制镜像及衍生频率上的能量使之无法进入接收机。

捕捉效应

调频接收器得益于捕捉效应。也就是说,调频接收机从强信号中捕捉的音频信号要多于从弱信号中捕捉的音频信号。 较强信号中的音频信号将成为接收机输出音频的主要部分。但是弱信号依然会提高背景噪音并增加跑频机会。这种意义上的较弱信号可能是另一种无线发射机信号或宽带背景噪音。

射频混频器

在接收机内的混频器把到达的射频信号和振荡器信号结合起来,从而产生 “叠加”和 “差频”信号。 “差频”信号位于理想的中频频点上。低成本的射频混频器通常在产生出理想的叠频和差频信号之外,同时还会衍生出很多伪信号(谐波)。如果伪信号发生在靠近接收机中频频点的地方,中频滤波器通常无法抑制,这会在最终音频输出时造成噪音和失真。好品质的射频混频器只产生一个叠加和差频信号,而没有谐波。叠加信号频点很高,足以被混频器后的滤波器完全滤掉,而只留下所需的差频信号以待后续处理。

混频器也必须有很高的过载阈值。在供给混频器的全部射频能量超过其自身的容量时,会发生过载。敏锐的前级过滤减少了出现该问题的可能性,但与载频信号只有几兆赫兹之差的强大信号仍然可以通过前级过滤器,从而造成混频器过载。在前级设计中最有效的方法就是在每一级滤波器之间只提升适当的增益以补偿相应的损失。基本思想就是尽可能地通过各种滤波手段首先得到所需要的干净的频率,然后再进行增益放大,以便将噪声和各种干扰信号降到最低。

中频过滤

在影响接收机的选择性指标的因素中,中频过滤器性能的高低是最为重要的。标准的多极陶瓷中频过滤器提供了约为300K赫兹的带宽。6极水晶中频滤波器只提供45到50千赫兹的带宽。在中频阶段,过滤带宽越窄越好。水晶滤波器要比陶瓷滤波器贵很多,但在干扰严重情况下,物有所值。

然而,窄频段水晶过滤器要求振荡器不能有频点漂移现象,这就要求振荡器不能是温度敏感类型的。而对于低成本、宽频段接收机而言,可使用“频点漂移”的振荡器,因为尽管振荡器频点不稳定,但它所产生的中频频点仍旧可以保持在中频滤波器处理范围内。

第三种开始广泛应用在接收机上的滤波器类型是SAW滤波器(表面声波滤波器)。这些滤波器在石英或其他压电材质上使用表面波将射频能量从输入端传输到输出端,并在表面通过交叉指状转换器的精确间隙而使某些频率通过并同时滤过其他频率。SAW滤波器在高出通常中频的频点进行过滤,同时也提供用其他方法难以取得的最小相位移动(组延迟)。当无线话筒使用越来越高的UHF频率时,设计者的工作就变得相对容易,但它们在拥有较高的选择性的同时,价格也比其它类型的滤波器贵很多。

毋庸置疑,只有稳定的振荡器和窄频段的中频过滤器才能最大限度的抑制干扰,像用水晶滤波器功能一样。水晶滤波器的唯一缺点是,当信号经过高度的调制时,水晶滤波器失真率比陶瓷滤波器或SAW滤波器稍高。鉴于这种原因,你会经常在高端接收机上看到陶瓷滤波器或SAW滤波器而不是水晶滤波器,因为主要关心的是音频保真度。

调频解调电路(解调器)

在接收机中的解调器或解调电路是一种将调频无线电信号转换成音频信号的电路。不同制造厂商使用不同的电路,但是在无线话筒接收机中的所有的解调器都可分为两大类:

1) 求积式解调器
2) 脉冲计数器式解调电路

求积式解调器是一种利用相位移动产生变化直流电压的电路,从而生成音频信号。中频部分经放大产生方波。然后信号分成两个部分,其中一路信号经相位偏移电路。然后信号在与其中的一个延迟了90度相位的信号(该信号都是正交的)混合在一起。所产生的信号平均强度直接与无线信号的相位偏移(频率变化)有关。

数字式的脉冲计数器式解调电路不同于求积式解调器,但它是一种将调频无线电信号转换成音频信号的更加有效的方法。计数器式解调电路按照无线电信号频率产生固定间隔的脉冲。

当无线电信号频率增加时,脉冲间距变小;频率降低时,脉冲间距加大。在任何时间,脉冲的平均电压强度根据调频信号的频率成正比而上下波动,产生变化的低频电压(音频信号)

计数器式解调电路通常在1MHz以下频率工作,这就意味着它们只能在二级转换接收机中发挥效能。在一级转换接收机中使用计数器式解调电路会使振荡器的频率十分接近于载波信号的频率而无法正常工作。必须将信号混合差频到足够低的频率,解调电路才能正常工作且无失真现象(还记得变频超外差法是如何工作的吗?)。第一级中频频点与载波信号十分接近,只差几百K赫兹,从而能将信号混合到几百K赫兹,但同时这会导致无法进行充分的前级过滤和必要的镜像及衍生频率干扰抑制(镜像及衍生频率干扰抑制将在随后的段落中加以讨论)。计数器式解调电路拥有良好的耐高温性和高调幅波抑制性能。在写这本手册之时,计数器式解调电路只用在最先进的无线接收机设计中。

稳定性和热漂移

在求积式解调器电路中,使用双感应器和电容器的另一个问题是它会随不同因素(通常是温度)而发生变化,无线电信号将会严重的失真。例如,在10.7MHz为中频工作的单一转换接收机中,在解调电路电路调整中仅百分之0.5的漂移就会使解调电路原有频率减少53千赫兹,会造成严重的失真。而在二次转换中频接收机中,二次中频频率为1MHZ, 同样百分之0.5的偏移,在调制过程中将只会产生5千赫的偏移。从而,就热漂移来说,采用1MHz作为解调频率的解调电路的频率漂移百分比是以10.7MHz为解调电路的十倍。

那么,为什么不是所有的接收机都使用解调电路为1MHz的双重转换设计呢?首先,由于存在两个振荡器和两组中频滤波器,双重转换接收机包括许多组件,并且制作和排列的成本更高。其次,由于振荡器信号可以泄漏进其他电路甚至彼此之间相互影响,造成各种不同的“奇怪”效应 ,因此使用两个振荡器可能产生更多的内部互调问题。尽管设计难度大,适当设计的双重甚至是三重转换接收机在最终性能的分析时,性能表现会更为优秀。

压缩扩展器

在接收机内部的解调电路后的扩展器一定是发射机压缩器的“完美镜象”。其目的在于完成噪音抑制压缩扩展过程,也就是将音频信号的动态范围加倍放大,这和发射机中压缩的处理相对应。音频信号的动态范围在发射机中以2:1比率压缩,在接收机中以 1:2的比率 放大还原为原始音频信号。在“音频188金宝慱图片 ”一章中将详细介绍压缩扩展器。

调幅抑制

改善接收机调幅抑制的主要方法就是在解调电路之前采用强烈的限幅处理。限幅处理几乎将信号转换成完全的方波,因而调幅强度波动将不会改变进入解调电路的波形。

有些类型的解调电路也提供调幅抑制。求积式解调器没有内在的调幅抑制,不过脉冲计数器式解调电路却提供额外的调幅抑制。

音频输出部分

接收机的音频部分必须提供超低噪音增益,同时将失真降低到最小限度。它也要有正确的输出连接器,平衡或非平衡的配置以及根据应用环境设定输出电平。低成本的接收机主要只提供单一的输出端,并通常是非平衡配置。而高品质的,多用途接收机为连接各种音响和录音设备,提供了各种不同电平的输出接口。

静默技术

当匹配的发射机关闭时,或信号条件太弱不能产生可用的信噪比时,接收机中的 “静默”电路便用使音频输出哑音。有以下几种不同的方法:

1. 固定的射频强度阈值静默
2. 由高频音频噪声控制的可变阀值静默
3. 导频信号控制静默
4. 数字代码控制静默
5. 微处理器控制算法 (智能静默技术)的静默处理

有两种相反的情况要求不同的静默处理方法

1. 近距离时,具有很大的平均射频强度
2. 远距离时,具有微弱平均射频强度

在具有很大射频强度的近距离操作范围内,理想的静默处理应该是活跃的,不允许音频信号产生任何噪音,又能将导致多路径跑频的潜在噪声哑音。这种方法的问题在于活跃的静默处理将会明显降低操作范围。

在具有较低的射频信号强度的远距离操作范围上,理想的静默将不会那么活跃,为了扩大操作范围,它允许射频信号降至接近背景噪声的水平后才开始静默。然而,在近距离、强射频信号时该方法会导致多路径信号传输所造成的短暂的“噪声加强”。

固定射频强度阀值静默系统通过监视到来的信号强度来决定是否需要静默。这种类型的设计中,尽管静默阈值经常是可调节的,由于特定条件下平均射频强度难以预测,所以选择最优设置十分困难。当匹配的发射机关闭时,接收机也可能会被干扰信号误触发。

当发射机关闭时,可以利用高频噪声来控制静默阈值,从而使接收机哑音静默。该方法也假设跑频是在高频噪声逐渐升高之后可以预测发生的,尽管这种类型的静默技术在绝大多数情况下相当有效,它也可能被包含大量高频的音频信号所 “欺骗”,比如,使车钥匙或硬币发出叮当声。

导频信号控制的静默系统通常使用在发射机产生的连续超声波导频信号来控制接收机的音频输出。接收机对导频信号必须比对射频载波信号更加敏感,当载波信号很弱但仍然可以产生可用的音频信号时,可以避免意外的静默。当发射机关闭时,用该方法使接收机哑音是十分有效的,但是当发射机很近或有一定距离时,这并不能解决射频信号强弱的问题。

当发射机开着时,数字代码静默技术利用由发射机产生、包含8比特代码的超声波音频信号来通知接收机打开音频输出通道。代码在发射机开启后重复发送几次以确保接收机接到代码。发射机关闭时首先发出另一个代码以通知接收机将音频系统哑音,然后在简短的延迟以后,关闭发射机的电源。在每个系统中使用不同的代码以避免与多通道无线系统的冲突。当发射机关闭时,该方法在使接收机哑音方面是非常有效的,并且消除了开关机时的噪音,但仍然不能兼顾解决射频信号强与弱两种情况下的问题。

在一些Lectrosonics接收机中引入了一种称作SmartSquelchTM(智能静默技术)的独特技术。这是一种由微处理器控制的技术,它在几秒里通过监测射频强度,音频强度和近期的静默历史而自动控制静默操作。系统在强大的射频信号的情况下提供活跃的静默功能以消除在近距离的多路径传输环境所造成的噪音。当射频信号比较微弱的时候,系统会提供相对“不活跃”的静默功能,以便在尽可能远的距离范围内尽可能传输更多可用的音频信号,通过遮蔽效应来尽可能消除本底噪声。

射频信号ACE 计算机界面

随着微处理控制的出现,可以利用强大的工具来协助识别无线电频率干扰和找出无干扰的操作频段。Lectrosonics UDR200B接收机随机附带软件提供了可对所有内部设置和状态以及各种不同操作模式进行调节的图形界面。如果要安装一套新的无线系统,接收机可以通过与RS232兼容的Windows? PC 接口来进行实地的频率扫描。

显示界面的下半部显示了一个用于进行频率扫描的图像的扫描频谱分析器。在扫描期间,接收机在调制范围上分步调谐,位于屏幕上的指示器会显示所找到的频率和信号强度。如图四:

图四

图四

对于多通道无线系统,软件也提供一个概括一览屏,它可以同时实时显示25个或42个接收机最为关键的几个状态。射频和音频强度,发射机的内部温度和剩余电量都能同时在彩屏中显示出来。

分集接收技术

“分集式接收”是无线系统中最容易被广泛误解的概念之一。这个词源于词根“diverse”,意思是“无关联的”。应用在话筒接收机上时,该术语指使用两个天线来消除由多路径传输中因相位相互抵消(多路径传输空值)所造成的“跑频”现象。

下面介绍一下多路径传输空值。在这个例子中,来自于发射机的信号经直接路径和反射路径到达接收机的天线。反射信号路径要略长于直接路径,这样它们在接收机天线上混合时,会造成两个信号的相位不一致。产生的弱信号就是我们所说的跑频。

多径跑频

多径跑频

最常见的跑频类型可能更适合被称作“噪音增强”――接收机音频输出保持打开状态,可以听到短暂的嘶嘶声,滴答声,砰砰声以及其它与音频信号夹杂在一起。如果多路径传输的信号过弱使接收机哑音,也可能发生音频信号的完全丢失的情况。VHF跑频时通常听起来更像瞬间的嗖嗖声或嘶嘶声,有时还夹杂着嗡嗡的声音。由于UHF具有更高的频率和更短波长,其跑频时间上比VHF要短得多,有时听起来更像噗噗声或滴答声。

由于无线发射机的输出向四周辐射,并在室内各种不同的界面上折射返回,因此多路径传输跑频现象在室内时更为常见。事实上,工作在室内的无线系统会产生大量反射,但由于直接信号最强,系统将继续工作而不收影响。金属是很好的反射体,发射机信号可以从汽车,卡车,拖车,金属建筑物上有效地反射,因此多路径传输跑频现象也会在户外发生。

当发射机和接收机天线处于一个特殊的相对位置时,失真就会发生。将发射机或接收机移至另一个不同位置后,经常可以降低或消除失真。在房屋周围的其它可移动物体,如人的身体,也会改变反射和直达信号,这或多或少的影响失真的发生。

在VHF频率上无线电载波信号的波长在5到6.5英尺的范围内。在UHF频率上,波长约为12到20英寸。所以在VHF频率上的 “跑频带”(跑频产生的区域)要比UHF频率上的大,因此为了防止跑频,使用VHF系统时天线要比使用UHF系统时移的更远。这也意味着,在行走测试中,定位和识别VHF系统的跑频带要比UHF系统的容易。

在分集接收的简单说明中,到达天线A的信号在很大程度上被多路径传输空值给抵消了,留给接收机的只有一小部分信号。在天线B的信号仍旧很强,为接收机提供足够的信号以产生可用的音频信噪比。

分集接收

分集接收

注意,图示中把天线B显示为“远程”天线,与同轴电缆连接。两根天线之间的距离至少要保持操作频率的二分之一波长以确保天线接收到无关联的(也就是“分集的”)信号,从而获得分集接收发挥至最佳表现。

想象一下,如果天线B安装在接收机上会有什么情况发生呢?如果系统是按VHF设计的,很有可能多路径传输空值发生同时发生在两个天线上。那么尝试在接收相同信号的两根天线之间切换的好处是什么呢?两个信号之间的相位差异不存在或者很小,以至于对接收不会有任何影响。当两根天线安装在接收机上时,具有较短波长的UHF频率在天线之间将有足够的宽度空间以获得分集式接收的益处。

在具有出色灵敏度的高品质接收机上的分集电路可以降低或消除多路径传输跑频,在某些情况下会增加操作范围。接收改进的程度随设计者选择的分集接收方法而变化。

在接收机设计中选择的分集接收电路的类型需要考虑许多因素,如成本,大小和重量,性能表现和特定应用时每个电路类型的实用性。

由于市场竞争越来越激烈,成本往往是主要标准。大小和重量在为现场同期录音而设计的接收机中最为重要。性能表现在高端录音室和舞台接收机中是主要关心的焦点。在电影制作的应用设计中,无线系统的价格与一天的制作成本比较起来就显得无足轻重了,因此在这种情况下,音频和射频性能就成为关注的焦点。

当它们进入接收机以后,接收机如何处理来自两根不同天线的信号就成为区分接收机设计好坏的重要分水岭。除非使用高品质设计的接收机,否则利用分集接收将毫无意义。低灵敏度的分集接收机在使用单天线的地方会时常出现问题,高性能的接收机工作时不会产生噪音或跑频现象。任何类型的 “分集”接收都不会对低性能的接收机的性能提升有太多帮助。事实上,它可能会使情况变得更糟。

以下就用图示来说明并讨论使用在各种设计中分集接收的不同技术。

无源分集接收

这只是简单地在单一接收机上增加额外的天线,放置在二分之一波长或更远的地方。可以使用外置频率合成器和第二根天线很容易地实现。两个结合的天线将会收集更多的射频信号并同时将跑频降至最低限度。

天线相位切换分集

该技术的主要优点就是尺寸小,这解释了为什么这种小型接收机被设计应用在现场同期录音上。将两根天线结合来为一个接收机,和其中一根天线输入上加上了相位反转开关。当信号状况变糟时,其中的一个天线相位发生翻转,然后逻辑电路决定切换行为是否改进了信噪比,再决定是否锁住该位置或再一次进行切换和采样。 天线将保持在较佳位置上,信号状况再出现问题时,重复以上操作。

该方法潜在的逻辑是:

1.如果任一天线可接收到较强的信号,接收端就没有问题
2.当两根天线拥有一个同相微弱信号时,信号彼此间相互叠加并产生更强的射频信号
3.两根天线都有较强的信号,但它们彼此间相位相异,在这种情况下它们之间相位抵制将降低到达接收机的信号强度。当发生上述情况时,接收机将其中一个天线的相位翻转,在绝大多数情况下可以恢复射频信号。

这种技术的逻辑性就是简单地利用相位差别。在同一时间两根天线都出现多路径传输空值的机会可能很小,但当两根天线都能接收到很好的信号时,信号间的相位差异又会导致相位抵消,跑频现象仍旧可能发生。现实世界的试验表明简单地使用两根天线在避免跑频现象的发生并不能起到实际的改善。

该方法的存在的问题是:

1.直到接收机遇到麻烦时才做出反应

2.变换相位经常会使借乎边缘的问题变得严重。

3.由于切换电路位于射频信号路径中且只在低射频强度情况下进行切换,所以当切换发生时,将会产生“滴答声”

这种分集接收技术的一种特殊改进――即使用微处理器控制的被称作“智能分集接收”技术的算法,由Lectrosonics提供,应用在小型接收机上。在接收机中的嵌入的芯片通过分析射频强度和射频强度变化率,控制分集接收信号测控和切换。芯片决定切换和采样的最优时间选择以将失真最小化,并消除可能由切换活动而造成的音频中的噪音。该“智能”算法也与接收机中的智能静默芯片集成整体以进行随机抽取和切换。系统将利用短暂的静默活动进行切换,当静默系统将音频哑音时,通过抽取样本来决定最佳的相位设置。

音频188金宝慱图片

为使源信号的均衡和动态范围与录制和扩声系统相匹配,几乎所有的声音录制和增强系统都使用音频188金宝慱图片 电路。从电影光学声轨录制、音乐录制到声音增强和电话系统的应用范围内,使用了各种不同的方法。无线话筒系统的设计也致力于传送最大的动态范围同时将噪声和失真降到最低限度,这需要几种类型的音频188金宝慱图片 。

未压缩的音频信号动态范围是源自实况转播中的讲话者或乐器所产生的话筒信号,该动态范围通常会超出无线系统所能处理的范围。如果没有压缩和限幅,就会听到任何无线系统其固有的背景噪音。当发射机随讲话者移动时,背景噪音强度也随之变化。当音频信号处于相当高的强度时,音频掩盖了背景噪音。然而,在演讲期间的停顿或带有低强度的音频时,会很清楚地听到背景噪音。另外,除非在发射机中提供某种形式的完全限制,否则发射机的高输入强度会产生失真。

在无线话筒系统中应用的音频188金宝慱图片 也致力于降低噪声和失真。188金宝慱图片 包含几个基本的过程:
1. 预加重/去加重(用于增加信号以达到系统的信噪比要求)
2. 输入限幅(将过载失真降低到最小程度)
3. 压缩扩展器(压缩器/扩展器噪音衰减)
4. DNR过滤(动态高频噪声衰减)

预加重/去加重

绝大多数的无线话筒系统通常在发射机中进行高频提升(预加重),然后在接收机中的进行相应的高频衰减处理(去加重)。此过程与使用在某些磁带录制机上的简单噪音抑制很相似,并且显著地将无线系统的信噪比提高了大约10个分贝。

如果应用了过多的预加重,在整个调制期间,由窄带接收机中的中频滤波器所引发的失真(高频的丝音)很有可能发生。宽带中频滤波器在牺牲选择性的情况下可以减少或消除这种问题。

输入限幅

我们应该在输入限幅器和压缩器(整体压缩扩展器电路的一部分)之间明确加以区分。这是两个操作不同并为不同目的而应用的独立电路。输入限幅器使用在发射机输入电路中,它在最大的信号强度上加个“最高限额”以抑制增益放大器的过载并保持无线频偏保持在允许的限度内。而压缩器是作为压缩扩展器电路的一部分,作为整体噪音抑制过程的一部分,通过接收机中的接收镜像进行反向扩展过程加以实现。输入限幅器在发射机输入端,紧跟着的是压缩器。

图一

图一

有几种很好的原因必须在发射机上使用输入限幅器电路。首先,不管输入信号强度有多大,政府的规定限制了可允许的最大调频偏移。其次,如果在音频链路的第一阶段向音频放大器发送过多的信号,过载失真(削波)将会发生。有趣的是,尽管这是一个能够极大提升系统表现性能的很有价值的设计 “工具”,仍旧只有很少的制造厂商会将限幅器放在输入阶段。

入阶段中一个优秀的限幅器将显著地提高系统的信噪比,并防止信号峰值失真。一个优秀的限幅器可以处理在最大频偏之上的约12分贝的信号峰值。更好的设计将可处理至高出20分贝的峰值。目前最好的系统在任何增益设置上可以处理超过最大频偏的30分贝的峰值。

在大部分设计中,使用输入过载来限制最大偏离。虽然这使得系统符合政府相关使用规定,但产生了严重失真并同时牺牲了系统的信噪比。在没有限幅器的情况下,唯一避免过载失真的办法就是降低输入增益,从而信号峰值不会被削波。然而,使用此方法的问题在于,平均信号强度在正常操作中太低以至于不能产生良好的信噪比。这就是为什么在某些产品的设计中背景噪音总是可以听到或失真频繁地发生的原因之一。

在某些电路设计中,限幅器的工作范围随着增益设置而发生变化,因此限幅器直接对输入增益电路做出反应。这将限幅器的范围与增益控制的量基本保持在同一范围内。换句话说,限幅器在高峰值时把增益控制简单地调低。这种联动的动态限幅阀值技术对于大嗓子歌手来讲就是一个大问题,通常他们的演唱需要一个精确不变的压限处理。在这种情况下,输入增益通常被设置成最小值,此时在输入处没有增益,来确保较少的限幅或不限幅。最佳的限幅器设计使用独立于输入增益电路设定的独立的电路模块。

压缩扩展器

在称作“压缩扩展器”的188金宝慱图片 电路的帮助下,无线话筒系统可以察觉的信噪比得到了极大的提高。术语“压缩扩展器”是 “压缩器”和“扩展器”的合成词。

压缩扩展是一种依靠“掩蔽”效应来提高无线系统信噪比的双重音频处理过程。掩蔽就是利用人耳听事物的方式,用较大的声音掩盖较弱的声音过程。当音频信号足够高时,人耳不会听到射频链路所产生的、较小强度的潜在背景噪音,掩蔽的工作理论便是如此。

发射机中进行的压缩处理参照一个参考强度来进行,压缩处理会降低高强度信号并提升低强度信号。此压缩效果就是要降低音频信号整体的动态工作范围,有效地提高平均强度。使平均音频强度远高于背景噪音的强度,以极大提高系统射频链路中信号的信噪比。

电话行业第一次使用了压缩扩展器来为长距离的电话线提供噪声抑制,电话线上过多的噪音积累可能比音频信号本身大许多。在模拟磁带录制过程中的也使用压缩扩展器来杜绝磁带发出的嘶嘶声。在工程设计上,我们花费大部分时间来来改进压缩扩展过程。

无线话筒系统的压缩扩展器操作比率为2:1。发射机中的压缩器将动态范围按照2:1的比例压缩,然后接收机中的扩展器以1:2的反比率放大以恢复音频信号的原始动态。 如下图你会注意到,在压缩之前最低的音频强度只高于噪声本底之上40分贝。压缩以后,最低音频信号在噪声本底之上60分贝,信噪比有20 分贝的提高。使用压缩处理过的音频信号与载波信号调制发射会在射频链路中获得输出信噪比的显著改善。

图二

图二

有许多制造厂商大力宣扬他们压缩扩展电路的功能。压缩扩展器对无线系统产生的音频质量来说是相当重要的,但只有无线系统的其他部分都是高品质的设计这个前提条件得到保证之后,这种说法才是成立的。如果射频性能表现有问题或系统遭受失真以及干扰的困扰,无论音频处理电路质量多好并不重要。另外,较差的射频表现会使射频链路发生异常,接收机会输出发射机根本没有传输的音频信号。

射频链路产生的高频噪音会造成压缩扩展器的错误跟踪。尽管该噪音并没有在发射机的原音频信号中,高频噪音会连同音频信号一起出现在接收机中。 绝大多数由于射频性能不过硬而在链路产生的噪音是超声波,虽然人耳无法听见,仍旧能够误导压缩扩展器,从而在可听到的声音中造成“呼吸效应”或者“活塞效应”。最佳的设计中,在压缩扩展器之前,接收机应该有一个有源滤波器电路,它可以提供的高频衰减过滤功能,会将这种误导跟踪降至最低限度。

压缩扩展器设计中首先要考虑的因素之一就是如何在压缩器和扩展器上最优化地设置不同启动和衰减延迟的时间常量。必须仔细控制启动和衰减延迟时间以将预期应用的动态操作最优化。发射机中的压缩器与接收机中的扩展器必须以一种完美的互补方式进行。由于在每一个低频音频波形的循环周期上电压强度的改变将会影响到增益的大小,所以对于高频信号最理想的压缩扩展设置会同时造成大量的低频信号失真。具有慢启动和释放时间的压缩扩展器会产生无失真的低频(例如,对于具有较低基频的低音吉他来说是理想的),但是这将不能够及时并准确地处理较高频率的声音。所以在设计过程中更多的要考虑两方面的因素来进行折衷。

注意:特殊值只用于描述压缩扩展器的概念,这些值在不同设计中以及各种发射机输入信号强度上将会发生如果压缩扩展器有快速的启动时间和慢速的释放时间的功能,在相当长的时间段内,音频信号中的短暂瞬间效应将会控制压缩扩展器的增益。所产生的问题就是“呼吸声”,你会在每个字或声响之后听到嘶嘶的背景噪音。拥有较快的释放时间是处理该问题的一个好办法,不过,这会增加低频失真的可能性,因为电路在那时会作用于低频波形的拖尾阶段,从而造成失真情况的发生。重大地改变。

具有单一启动时间和合理释放时间的常规压缩扩展器会同样增加系统失真,200赫兹时大约失真0.5%,100赫兹时大约1%。常规压缩扩展器对于此问题无能为力。

存在于高频和低频的失真问题促进了新一代压缩扩展器的诞生,音频信号的高频部分与低频部分得到分别处理。该过程,被称作“双频段压缩扩展”,只应用于最先进的无线话筒系统中,它的引进极大地增加了设计和制造该系统的成本。

双频段压缩扩展过程的使用有点像扬声器系统的分频电路。音频信号划分成高低频段,然后每个频段对其各自理想的开启和延迟时间分别进行处理。高频信号部分使用较快的启动和延迟时间常量,而低频信号部分则以较长的时间常量进行处理。两个压缩扩展器之间相互作用以确保音频信号的线性输出。

图三

图三

注意:压缩扩展器只对音频信号的动态范围起作用,而不影响整体系统的频率响应。以上图示只描述了如何对于可影响压缩扩展器的控制信号进行分离处理。在显示为1千赫兹的分频点上,压缩扩展器电路的高频和低频部分平等地控制动态范围。

动态降噪过滤

作为一整套完全音频188金宝慱图片 过程的最后一步,在很差的信号情况下,加入DNR过滤(动态降噪)可以提供最佳信噪比。

双频段压缩扩展器提供出色的低失真降噪性能,但在特殊情况下,异常仍有可能发生。当只出现的唯一的一个音频信号是低强度,包含低频瞬变而组成时,一种称作“呼吸”失真效应依旧会发生。这种情况是指在低频音频信号瞬变之后,可以断续地听到环境或射频链路中的高频噪音。在这种情况下,低音压缩扩展器应用较长的时间常量,使短暂的 “噪声声尾” 在音频信号之后发生。在音频信号处于低强度,低频率并且收听环境十分安静时(例如,在录音室设置中使用耳机),该效应是最值得留意的。在这些环境下,所有的压缩扩展器设计显示了或多或少的呼吸效应。这不是双压缩扩展器所独有的问题。

为了在该种情形下抑制噪音,需要使用一个独特的动态滤波器电路。DNR包括一个动态的各种各样分频点的低通滤波器,在信号不好的情况下,可以自动减小高频噪音变量。通过对射频强度、音频强度以及音频信号的高频容量的分析和组合,不间断地调整滤波器的分频点。

图四

图四

当出现微弱的射频信号和低强度的音频时,滤波器的阀值动态的向低频方向调整以去除高频噪音。这是完全发生在接收机内部单方向的处理过程。

DNR的使用有点像压缩扩展器的掩蔽效应。 当音频存在时,即使只有中等强度,或存在具有高频的音频,背景噪音将会被掩蔽,因此滤波器将不再进行滤波处理以避免改变原有音频信号。DNR电路极其灵敏而且响应速度快,它不改变整体无线话筒系统的原有的频率响应指标。

音频性能表现测试

某些出色的音频性能测试在这篇无线手册标题为“评估无线话筒系统”的章节中有相关介绍。该部分描述的测试甚至向更高性能的无线话筒设计发出挑战, 并生动地显示了本章所描述的设计上的挑战和无线话筒的性能。

天线

无线话筒系统的操作和设计概念——天线

载波信号的频率决定着无线信号的波长。无线信号和光以同样的速度传播。如果你取无线信号在一秒钟内传播的距离,并将其按载波频点加以划分,你就会得到载波频率一个周期的实际长度。绝大多数无线话筒发射机和接收机使用“四分之一波长”作为天线长度。

发射机通常握在手中或戴在身上,因此在天线上总有受人身体的影响。不同生产厂商对于发射机的天线设计变化很大。

接收机经常安装在其他设备或邻近的大型金属表面上,任何形式的安装将会影响到天线的功率。通常为四分之一波长的鞭状天线,直接安装在接收机的底部,它使用接收机的外壳为天线提供一个接地面。在关键场合或为取得最大操作范围的应用中,不同类型的遥控天线被普遍使用。

我们不想深入研究天线理论和设计的复杂问题,以下的信息只是简单地强调大家主要关心的问题和被广泛应用的设计的操作优势。

腰包式发射机的天线

VHF腰包式发射机通常使用话筒电线的护罩作为其天线,尽管某些老式的设计仍旧沿用“垂吊式天线”。UHF腰包式设计普遍使用一个分开的1/4波长的鞭状天线来将有效的射频功率输出最大化。值得注意的是,当天线放置在使用者身上时,到达接收机的辐射信号变少,天线的辐射输出也同时降低。一般来说,把带有天线的发射机垂直地放置以进行环状辐射是最佳的想法。在垂直定位中,使用者可以随意移动,但仍能辐射足够强的信号给匹配的接收机。

腰包式发射机的天线

腰包式发射机的天线

手持式发射机用天线

绝大多数手持式发射机使用一根可以通过塑料外壳来辐射射频信号的内部天线。许多手持式发射机的设计使用一个金属外壳,该外壳就变成了天线电路的一部分。由于在UHF频段时只有几英寸长,通常也使用从话筒底部伸出的、有弹性的鞭状天线来达到此目的。手持式发射机的益处是,当使用时,只有人手和话筒有直接接触,这使得天线可以有效地辐射。在使用突出鞭状天线的设计中,使用者的手变成了准地面的一部分。

对手持式发射机来说,双曲线的“哑铃”形状可以很好地工作。它有一个安全的握柄且拿在手中很舒适。当用一支手拿时,无论手是位于发射机之上还是之下,天线通常不受影响并可以有效地辐射信号。当两只手拿时,由于一之手在上而另一支在下,天线输出将受到影响。

手持式发射机用天线

手持式发射机用天线

外接插式发射机用天线

带有集成天线的外接插式发射机是使用电池舱周围的外壳作为发射天线的一极,话筒和人手组成偶极子配置的另一半。输入连接件之下的绝缘体将天线组件分离。该配置的辐射射频功率比标准手持发射机配置的要高。

外接插式发射机用天线

外接插式发射机用天线

接收机用天线

对于发射机来说,用户没有太多的设置和技巧可以显著改变发射机天线的效率和设计。不过,就接收机而论,有许多选择可以应用到接收机的天线上。不同的原料可应用于各种不同型号的天线上,也包括专业制造天线的生产厂商。该文的主旨只是强调在操作无线话筒系统中一些通常使用的天线种类。我们不会讨论天线的复杂理论知识,而代之以简化的某些基本类型的描述,这包括哪些类型的天线适用于何应用的一些建议。

在某些应用中,天线的性能表现在与安装的物理限制比较起来可能显得不那么重要。例如,在会议室,尽可能保持声音系统组件的隐形是重要的。将高性能的天线放置在会议室的一侧墙上是不允许的。由于从发射机到接收机天线的距离通常很短,天线的有效作用不是主要问题。因此,融合在室内装饰中的天线,或不可见的天线对于该应用是有意义的,但不能使用理想接收类型的天线。

在其他应用中,比如剧院和舞台,虽然天线的物理外观显得不太重要,天线的性能表现却是主要关心的问题。在该例中,天线可能必须放置在远离舞台几百英尺的地方。另外,在天线位置可能存在大量的射频噪音和干扰信号。因此,在这项应用中有意义的做法就是使用高频指向天线,而忽略其外观。由于观众看不见天线,所以它究竟看起来怎么样没有太大区别。

1/4波长

这是通常应用在无线话筒接收机上的天线。鞭状天线长度可以是固定的,或伸缩式设计的。长度大约是系统操作频率的1/4波长。鞭状天线作为辐射单元,接收机外壳作为接地面。对于绝大多数的应用来讲,接收机上直接安装的1/4波长的鞭状天线可以提供足够的操作范围。垂直放置时,它提供具有水平方向上环形的平等接收灵敏度,上下方除外。

接收机用天线

接收机用天线

在同一场地架设多通道无线系统时,由于接收机彼此间很靠近,鞭状天线之间也很靠近,这时候将会产生问题。不过,在绝大多数的应用中,当在同一个房间中架设3个通道左右的无线系统时,鞭状天线普遍上讲就已足够了。对于同一位置同时使用超过3个通道的多通道无线系统来说,最好使用射频天线分配器和外部遥控天线。

螺旋式天线(橡皮鸭式)

与常规的鞭状天线相似,该类型提供了较短的物理长度,但与1/4波长的鞭状天线比较起来,它的带宽更有限。这种类型的天线不是将元器件直线延长到1/4波长,而是将天线螺旋缠绕成一个线圈。单元中的金属线与直线鞭状天线有同样的电子长度,但整体物理长度变短,并且在盘绕后显得更加灵活。螺旋式天线的接收效率通常不如直线1/4波长的鞭状天线,但是在某些应用场合中更加关注天线的耐用性而不是有效性。

螺旋式天线的最普通的应用是在上摄像机的接收机上使用,以进行现场拍摄或电影制作,因为较长的天线很容易被折断,或影响其他设备的正常工作。

螺旋式天线(橡皮鸭式)

螺旋式天线(橡皮鸭式)

接地平面类型的天线

这种类型的天线比1/4波长的鞭状天线而言可以提供更大的接收信号增益。它是由单一的,1/4波长的垂直单元构成,周围由放射状单元包围。当放射半径与垂直方向向下偏离45度角时,提供最佳的阻抗匹配。调整天线位置以使放射半径最靠近最近的边界(地板或天花板),可以产生最好的效果。在户外使用时,通常将其垂直安装(单一单元指向上方)。如果安装在室内的天花板上,通常将其掉转以达到最佳的工作模式,单一单元指向下方以使放射半径最靠近于天花板。

接地平面天线展示了环状覆盖模式,其与垂直面正交。这对于诸如在音乐中央位置或远离重要射频干扰源的大型房间的应用里是一个不错的选择。

接地平面类型的天线

接地平面类型的天线

同轴式天线

这是一种特殊类型的天线,可利用普通同轴电缆进行制造。它的工作原理更像偶极子天线,中心导体切成1/4波长,从同轴电缆罩中伸出。为了给接收机提供更好的阻抗匹配,该电缆罩也被切成1/4波长。

可以垂直或水平放置同轴天线。虽然这种类型的天线不是特别有效,但可以将其安装在其他类型天线不方便安装的地方,例如吊顶之上或隐藏在墙内。当垂直放置时,它提供位于正交天线轴心的发射机的环形接收覆盖模式。并折叠在同轴电缆之上。

同轴式天线

同轴式天线

偶极子式天线

这是一种呈现环状覆盖模式的双重单元天线。每个单元通常被切成1/4波长。将发射机放置在与单元垂直的位置上以取得最大接收灵敏度。由于偶极子天线容易制作,从音乐厅到户外制作场景得到许多应用。

此处显示的是一种带有可调单元组的多功能偶极子设计。从500到800MHz的频率刻度标记在天线体上。单元组沿天线体折叠以调节频率,这使得该设备易于存放。

偶极子式天线

偶极子式天线

(鲨鱼鳍)天线

该缩写代表“LogPeriodicDipoleArray”。这是一种多组件,强指向型天线,宽频点范围(例如500到800MHz),高于偶极子天线4分贝增益的天线。拾音方向图与心形话筒相似,并与放射单元垂直。

在各种频点的多通道无线系统,LPDA天线普遍用作提供射频信号的唯一外置天线类型。安装LPDA天线不要将其放置在靠近反射面附近。在UHF频段,通常放置位置没有关系,但在VHF频段,室内使用时将受到某些限制。

(鲨鱼鳍)天线

(鲨鱼鳍)天线

Yagi天线

这是一种多元,强指向天线,操作于有限的频率范围之上。Yagi天线实际上是一种偶极子单元组成的“无源天线矩阵”。它包括一个基本的偶极子天线、以及由其它偶极子单元改进的寄生偶极单元,该寄生偶极单元被放置在偶极子天线单元的前方或后方的特定位置。偶极子天线背后的单元称为“反射器”,而偶极子前方的单元称为“导向器”。当更多的“导向器”单元加在偶极子天线前面时,模式变得更加具有定向性。典型的三元Yagi天线将比偶极子天线产生约3或4分贝的增益。一个五元Yagi天线设计可以进一步产生10分贝或更高的增益。增益越高,放置的位置就越关键。

Yagi天线

Yagi天线

频率合成

频率合成的无线话筒系统在近些年变得逐渐流行起来。除了为某些消费市场提供的很便宜的系统以外,现在介绍的大多数新的无线系统都是采用频率合成技术。无线用户已经注意到这些系统物有所值,并且感到它们拥有快速改变操作频率的强大功能。经销商也希望将其库存的无线设备销售出去,而无需等待关于用户自定义的、特殊的定购系统。合成的无线话筒在场地新闻制作人员,场地电影拍摄,电视制作公司,旅游团体和其它无线用户中也变得流行起来。术语“频率捷变”(此处是指频率合成的无线设备)在专业音频行业上已经成为一种行业术语。

尽管他们有不可否认的吸引力,合成无线话筒系统也有某些重要的局限和不足,并且有时在解一个旧问题时,新问题又产生出来。例如,频率合成电路经常严重地影响音频质量,不过在音频性能和频率合成之间的关联对于绝大多数无线用户来说就不是很明显。频率合成也同样影响无线话筒性能的其它指标,像电池寿命,大小,重量和成本等等。因为用户对于频率合成技术寄于极大的期望,因此当选择使用无线话筒时,对其技术的基本了解将有助于做出明智的选择。

频率合成

所有合成的无线话筒设备使用一种相位锁定环状(锁相环)电路来控制操作频率。在这种类型的频率合成器中,输出频率由一个电压控制的射频振荡器所产生,通常直接工作于理想的发射频率上。无线发射机中的电压控制振荡器也经常有一个用来FM调制输出信号的第二个控制输入接口。某些更加复杂的频率合成器使用独立的FM调节器电路。

电路锁定到一个非常稳定的、由水晶振荡器发生的参照频率上,通过控制电压的变化来调整振荡器的输出频率。通过数字频率分配器电路、相位/频率比较仪、控制信号滤波器以及控制信号放大器来共同实现。按照理想合成频率通道间距将稳定的参照频率分降成与之相等的频率。也就是说,如果通道以125千赫兹的间隔划分,参照频率分配器的输出也将是125千赫兹。通常使用更高的参照频率和分配器设计,因为对于无线话筒设备来说125千赫兹的晶体不够稳定以及尺寸太大
电压控制振荡器的输出也通过一个可编程频率分配器分降成125千赫兹。例如,如果702.625MHz的输出频率是理想的频率,计数器将其除以5621(702.625除以5621是0.125)。那末参照分配器和程序分配器的输出都应用在相位/频率比较仪上。起初,电压控制射频振荡器不会在准确的702.625MHz上。相位/频率比较仪将会输出一个控制信号,该信号会在必要时上下调整电压振荡器并使频率达到702.625MHz。此控制信号经过过滤以消除数字噪音,再放大,随后应用在电压控制振荡器上。

由于电压控制振荡频率十分接近702.625MHz,相位/频率比较仪输出将会变成一个相位控制信号。经过一段调整时间后,进入相位/频率比较仪的两个为125千赫兹的信号其频率和相位将会被锁住。当该种情况发生时,电压控制振荡器输出频率就像参考振荡器本身的频率一样精准,恰恰是125千赫兹的倍数。

改变程序频率分配器的除数比率会使频率合成器输出频率以125千赫兹的步幅移动。例如,如果程序频率分配器改用5622作为除数,而不用5621,电压控制振荡器的频率变为5622乘以125千赫兹,即702.750MHz。一个为5623的除数比率产生702.875MHz,而为5624的将产生703.000MHz,以此类推。理论上,频率合成器的输出频率范围只受到电压控制共振器和可用的程序分配器的除数比率所限制。在实践中,受到频率合成器噪音和其它考虑因素限制,电路可调的频率输出范围通常在VHF频段时限制在两个左右的电视通道范围内,而对于UHF频段来说,最大范围将会是4到8个电视频道间距。

相位/频率比较仪也有一个“锁紧”状态电路输出,当频率合成器取得稳定的频率操作时,它会发出信号。在发射机中,“锁紧”状态电路打开射频输出控制开关,允许设备开始传输射频信号。在频率合成器锁住之前,输出频率可能在发射机的可调范围之内的任何位置并对频率进行快速改变。在频率合成器对频如果适中的性能表现是可以接受的,使用标准集成的电路来设计运行在较低射频频点的基本锁相环频率合成电路是相当简单的。专业无线话筒系统所需的高性能设计则相当具有挑战性,尤其是对UHF来说。必须在噪音,音 频 响应,低频失真,锁定时间,电量消耗,可调范围,伪输出,频率步幅大小以及其它一些内部关联的性能表现的因素之间做出谨慎的折衷选择。合成频率的无线系统使用者应该不光着眼于合成技术的吸引力,而要确信是否整体性能表现符合他们的需要。率锁住之前进行传输会对其它设备造成严重干扰。

频率合成器性能表现存在的问题

频率合成器对于传输的音频信噪比(SNR)指标有主要影响。由于在绝大多数的无线话筒系统都采用了某些类型的音频处理(如压缩扩展)技术,上述影响不总是立即可见的。另外,基于静态度量的详细说明并没有揭露这些问题。不幸地是,某些无线制造厂商依靠音频处理来掩盖由于各种设计折衷所暴露出来的问题,这也包括在频率合成器中使用时出现的问题。然而,在每个字后加入“嘶嘶声”或 “噪声尾音”会使一个糟糕系统信噪比问题很清楚地显露出来。该效应有时也称作“呼吸声”。在某种背景声音存在时,此问题就尤为明显,比如传输中断,火车和地铁中的隆隆声,电梯噪音以及表演者的沉重呼吸声。

尽管频率合成器噪音并不是该问题的唯一原因,但它却是最普通中的一个。主要原因是相位噪音,有时也被称作相位或频率不定。在发射机和接收机上的频率合成器很容易受到此问题的影响,而且每一个相位噪音是叠加上去的。接收机FM解调器不能把频率合成器相位噪音与理想音频调制区分开来,结果是低强度的噪音被引入音频中来。此虚假的噪音“本底”造成每个字后夹杂的“尾噪音”,以及可听见的强度差异。

就许多原因来说,频率合成器比晶体控制振荡器拥有更多的相位噪音。相位噪音也会随频率的增加而提高,这使得UHF系统比VHF系统更容易遭受影响。为了部分弥补这种问题,UHF系统通常比VHF系统拥有更宽的频偏(调制的增加)。在UHF频段,如何设计一个极低相位噪音的频率合成器是非常具有挑战性的工作,好的设计与那些较低性能的设计比较起来更加复杂,也更加昂贵。相位噪音也影响到了通道间隔,与那些100千赫兹或更高通道间隔的相比,实现拥有25千赫兹通道间隔的高性能电路相当困难,而且价格也会更加昂贵。

合成频率的无线设备比起晶体控制频率的设计更容易遭受机械振荡和冲击的影响。除非采取可预防的措施,粗暴操作或撞击一个合成频率的发射机或接收机很有可能在系统输出中造成可听见的“砰声”。即使是这样,发射机和接收机周围也要十分坚硬,如此地设计是为了使对频率合成器电路的振荡和冲击降至最低限度。电子瞬变也会造成严重问题。由于电池接触可能会不牢固,靠电池供电的设备必须考虑防止直流线路上的噪音。依靠交流电源供给的接收机必须有充足的过滤和规则以防止电源瞬变所造成的影响并阻止噪音到达频率合成器电路。

频率合成器的电量消耗与晶体控制电路比较总是相当高的。虽然在低功率高速数字电路的技术取得了长足的进步,频率合成器的耗用电流还是比期望的要高许多。这对于需要极高速的频率分配器电路的UHF无线设备尤为重要。在高性能UHF发射机中频率合成器占用35%到50%的设备总体耗用电流是十分普遍的。数字电路也需要稳定的操作电压,而这些往往是以牺牲了效率和降低电池寿命为代价而实现的。

合成频率的发射机会有伪输出,正如晶体控制发射机一样。然而除了发射机输出频率谐波,两种类型的设备伪输出也大不相同。晶体控制发射机有其特有的、大量的低强度的伪输出,通常与载频信号间隔10MHz或更大。合成频率的发射机几乎总是拥有与发射机频率比较接近的低强度伪输出。在绝大多数情况下,伪输出会存在载频信号的上方和下方,其数量与通道间距相等。

如果发射机输出频率以100千赫兹的间隔分离,也就是说,在载频信号上方和下方100千赫兹的伪信号将会出现。对那些习惯于晶体控制发射机的人们会很惊讶,按照他们的理解接近中心的伪信号经常会导致严重问题。合成频率的发射机有时也会产生位于频率合成-参照振荡器频点上方和下方的(通常为3到10MHz)的伪输出信号。两种类型的发射机通常都会输出倍频的伪输出信号。一个设计良好的合成发射机普遍上比晶体控制发射机有较少的伪输出,并且伪输出信号强度也较低。

当几个系统同时使用时,频率合成器的开和关会造成严重问题。几乎所有的频率合成器在最初打开时会产生大范围、众多的发射信号,需要一点时间以使数字电路将输出频率“锁在”正确的值上。当开机时,如果发射机的频率合成器初始化时发射的众多信号正好有一个位于另外一个正在工作的无线通道频点上,那么第二个系统将会受到严重的干扰。您会听到最大的声音强度“砰声”。

直到频率合成器完全锁住后,合成的发射机才可以进行射频输出。然而,有些设备并没有终止射频输出的电路,或不能充分地降低输出以防止进一步干扰。不幸的是,尽管对于发射机来讲要达到FCC绝缘要求的最低限度并不难,但仍能造成该问题的发生,尤其是当发射机离接收机很近时。当关机时,某些设计也会产生瞬间干扰,当数字电路已经失去了对频率的控制后,在很短的时间段内仍然有射频输出进行。此问题十分严重,因此在专业应用使用之前,核实合成的无线发射机是否可以“干净地”打开或关闭是必需的。

接收机的性能表现

在无线话筒系统中另一个重要的考虑因素就是接收机的选择性和干扰抑制。频率合成电路可以在大范围内轻易地将接收机调整到指定的工作频点中心。为了使接收机工作正常,在接收机输入端的射频滤波器必须以某种方式覆盖整个频率合成器的调节范围。最普通的方法就是将接收机的射频过滤器简单地加大,可以容纳所需的范围。这几乎总是牺牲了接收机的选择性和抗干扰能力。调节范围越大,性能的牺牲越严重。

如果想要得到相当大的调制范围,首选的方法就是为接收机配备电子可调谐的射频滤波器。虽然此方法可以很好地工作,它的确有许多缺点,成本很高。额外的组件成本巨大且初始排列时很费时。滤波器频率调整对控制信号来说实质上总是非线性的,需要必要的电路来存储所需的控制信号阀值和产生正确的信号值。

一种普通类型的电子调制射频滤波器使用变容二极管作为调制单元。除非很好地加以实现,否则此类型的滤波器会在几个种情况下波及性能表现。一种问题是,某些变容二极管,尤其是那些便宜的,会衰减滤波器的选择性指标。这在UHF上是一个独特的问题,任何小组件的功能缺陷将严重影响滤波器的性能。结果是与宽频带、不可调谐滤波接收机设计相比并没有实际优势。

可调谐变容二极管射频滤波器也可能受强大的射频信号的影响而过载,这在无线话筒系统中是非常普遍的情况。当滤波器中源自强大射频信号产生的电压淹没了正常工作的调制电压就会发生过载。当这种情况发生时,滤波器调谐的变化和其选择性会下降。有时,滤波器调整方向背离期望的信号而转向干扰信号,严重地危及到系统性能表现。 使用其它调谐类型组件的滤波器,比如PIN(开关)二极管,在这种情况下会表现得更出色。

理论上通过使用特殊的抗过载射频放大器来改善宽带滤波器接收机的性能是可能的。因为这些放大器的高电量消耗,此方法只对较大的交流供电接收机适用。不过,即使拥有复杂的电路,宽频带、可调制过滤接收机的性能表现仍旧不能与高品质的固定频率设计的接收机相比。出于这种原因,只有高品质的,专业的合成设备才可用于苛刻要求的应用上。

操作员界面

频率合成器的程序界面是以一个长二进制代码形式而代表的,或两个较短的二进制代码。必须将这种形式翻译成对使用者有意义的形式。通常使用几种方法来实现:某些方法简单而某些方法相对复杂。在复杂的高端产品设计上,某些合成无线发射机和接收机使用面板上的微处理器来驱动LCD显示。操作频率可以以6位数字的形式直接显示,如“702.625”。频点也可在一个小型控制面板,盖子内部或电池舱里,通过“上”和“下”按钮加以调整。一般上来说,某种形式的电子锁或外壳对于防止误操作所导致的意外频率改变是十分必要的。

有些设备使用一种“通道和组”的方法。在这种情况下,基于某种原理,生产厂商在指定的组内标明某些通道的特殊使用频率。许多可用的组,以及组内可用的通道随不同的生产厂商而改变。尤其是,不同生产厂商之间由通道/组数量所代表的实际频率几乎总是不尽相同。如果出自多于一家生产厂商的设备在使用时,这使得此方法很不实用,并且当实际频率一览表相对于通道/组数量不可用时,将会出现严重问题。

一些设备提供直接频率显示或通道/组显示选择。无论是哪种选择,通常核实所有的可选设置以达到预期的目标是十分必要的。这不但耗费时间,而且如果当其它无线系统在使用时需要频率的改变,这会是个大问题。也就是说,如果发射机瞬间向每一个中间频段输出一个信号,发生干扰的可能性很高。这甚至对接收机也有问题,因为在调谐期间,短暂的多余音频信号会发生。除非所有的频率在性能表现期间保持不变,在取得最终频率之前对于发射机采取措施以限制输出是必要的。由于可能使用其它类型的设备,ENG的使用存在着危险性,不存在整体控制,并且可供设置时间已经很短,甚至没有整体协调的时间。

发射机上的LCD显示屏提供直接频率、组等等的显示信息,使其具有直觉上的吸引力,但考虑到发射机是无线系统中最经常触摸的部分,易碎性也将会是一个问题。简单的用螺丝刀调节的超小型旋钮关使之具有坚固,成本低和容易使用的特性。另外,不像其它带有LCD显示屏的设备一样,旋钮可以在发射机关闭时进行调整,这消除了当在变换频点时可能出现的任何潜在的干扰问题。旋钮也同时提供了快速访问宽频点范围的方法,这与按钮类型的控制一样无需滚动过所有的中间选择即可快速调整。

接收机的显示屏是相当有用的,尤其指那些用在录音室或固定的安装应用上。在这种情况下,通常特殊的接收机可以和多于一台的发射机匹配使用。显示屏可以确认将会接收到哪一个发射机的信号。另外,对于其它系统的干扰风险降至最低限度,操作员可以对任何无用音频进行静音。显示屏对于其它用途也很有用,比如发射机低电量警告以及其它各种系统信息。最后,如果接收机在很远的地方接收控制,前端面板接收机显示屏将尤为有用。

操作中的问题

合成频点的无线话筒系统的一个主要吸引人的特点就是使用者可以快速地改变频率。

在许多应用中,这也会是一个弊病。事实上,除非可将合成的无线设备频率“锁住”以避免在现场临时变化或将其限制在一小部分预先建立的“可允许的”频率上,否则一些经常使用大量无线系统同时工作的组织将不会使用它们。问题在于,将同时可用的无线频率点增加到最大限度需要专业的频率协调和对频率利用的严格控制。在这种环境下,只有一两套合成系统加上一位未经培训的操作员会对其他无线系统造成严重的干扰问题,结果经常是耗资巨大。

小规模上,任何在同一地点使用多于两或三套无线系统的小组都会遇到小规模的问题。这在都市区域或当无线系统不在个人或小组的控制下时尤为真实。在这种情况下,改变频率的能力就是干扰另一系统的能力。特别需要注意的是,造成互调的频率之间的联系并不是显而易可见的,因此随机的频率变化总会对另一调整好的无线系统形成潜在的严重问题。

合成频点的无线系统也在ENG和其他类似应用场合中产生同样的问题。由于在类似应用现场没有统一的频率分配的控制中心,而且现场工作人员普遍面对极大压力,这些成为了日复一日需要面对的共同特点。当几组不同的ENG工作人员在场时,为了提高接收效果,最后加入的小组的频点增加甚至简单的频率改变将会给其他人带来严重问题。假设希望较大工作范围的无线用户A改变了频点,从而给用户B带来了互调问题。用户B为了避免互调而同样改变频率,这给用户C和用户D带来了干扰问题,依次地造成他们改变自己的频率。现在用户C给用户A制造了一个新问题,而用户D给用户B带来同样的问题。当重要事件发生且没人可以得到高品质的无线音频信号时,这会开始又一轮的频点改变,这种情况可能会一直持续。虽然在不同组织的用户之间不可能对干扰有一个理想的答案,但在事件中疯狂地改变频点肯定是最糟糕的事情。

合成频率的无线设备对EFP、旅游团体、讲师以及那些经常变化工作场所的音频工程师而言,由于他们通常可对场所内的所有无线系统进行控制,通常是相当有价值的。由于它们可设置成拿走维修的设备相同频点或是临时应用在其它地方的设备相同的频点,频率合成无线设备作为备用的或“可移动的”系统时也可很好地工作。在适当的频率协调下,对于特殊事件活动频率合成无线系统用来暂时加强现存系统的功能,其价值是无法衡量的。

干扰

在无线系统中,即使导致接收机较差信噪比输出还有其它一些普遍的原因,无经验的用户经常抱怨“干扰信号”是引发噪音的关键。射频信号(无线电射频干扰)是最模糊不清的一个过程。关于无线话筒系统,干扰通常定义为引发失真或噪音的非预期性射频信号。它也会限制操作范围和失真。干扰会从外部射频信号源,比如电视广播中产生,或者可在无线系统本身中产生。在同一位置操作多个系统也会产生干扰。对于更加复杂的问题,干扰也可能是由所有这些干扰源相结合所产生出来的。

在单一通道的无线系统中,干扰通常来自于一个外部射频信号或靠近接收机的射频噪音。这种类型的音频射频干扰通常源自系统载频上的信号,或位于接收机内部工作的中频频点上。在多通道无线系统中,由于无线系统自身在整个系统内可以产生射频干扰,无线电信号干扰是相当复杂的问题。

多通道无线系统总是需要较高性能的设备,而不同于简单的一两个通道系统,原因如下:

1.不论是单通道还是多通道配置,来自外部信息源的干扰对任何无线系统来说是一个问题。在多个接收机系统中,存在许多外部射频频率干扰的可能性。

2.除了外部射频频率干扰问题,存在由多个接收机和发射机自身产生的“系统内部”射频频率干扰问题。这些“系统内部”射频频率干扰问题通常很多,并且比外部射频频率干扰问题更难解决。

3.此外,外部干扰源与系统内的正常射频信号相结合以引发额外的问题。

理论上讲将无线频率的间距加大来避免诸多问题是可能的,然而这也同时限制了任意位置中无线系统最大可同时使用的频点数量。如果在某一位置使用者需要大量的通道,那么其中的某些通道将会被放置得非常紧凑。就单独的无线系统设计来说,这将划分得清晰明了。

频率干扰的外部来源

无线话筒系统在FCC(联邦通讯委员会)分配的特殊说明的频段中工作。每个人都想获得更多的频段空间,各种射频设备在任何允许的功率强度下为他们工作。这类应用包括无线话筒,内部通讯联络系统,耳内监听系统,遥控系统,通信系统,视频信号,数字数据传输等等。简单的事实是,可用的频谱也是一种有限资源,无法满足所有的需求。因此,留给我们的就只剩下“共享的频谱空间”,在那里,无线话筒系统使用与其它“重要”用户一样的频段。

无线话筒系统通常工作在从150MHz到216MHz的几个频段中,这包括VHF电视通道7至13,或在470MHz到806MHz的UHF频段(电视通道14到69)。在撰写这本手册之时,电视通道60到69(746到806MHz)重新划分给其他应用设备。另外,从470到约516MHz的频段也重新划分给公用安全应用设备。更多频谱使用的需求逐渐增加,而无线话筒的可用频谱却日渐减少。

电视频段之上是UHF频谱的另一部分,从902到928MHz。此上部UHF频段是由大多数不同应用设备(从车库开门器和业余无线电到家庭用无线电话)所使用的“通用”频段。一般上来说,902到928MHz之间的频段对无线话筒系统不是一个很好的选择,尤其是频繁更换地点的专业音频应用。实质上,该频段中肯定有干扰。

由于多通道无线话筒系统经常使用不活跃的电视通道,在特殊地区运行多通道系统时,你首先要考虑的一个因素通常包括分析本地电视台。如果你尝试用无线话筒系统与本地电视台传输以相同的频点工作,靠电池供电的发射机信号不太可能会压过本地电视台发出的信号(它可是靠胡佛大坝供电的!)。由于数字电视在广播中出现,加上模拟电视广播信号保持活跃,可用的频段极大地减少了。

也有许多商业无线广播服务共享非广播VHF频谱,在频率上与无线话筒分配的频率相当接近。这种类型的干扰几率较少,通常会导致某种程度的频率互调,而不太会对无线话筒的工作频率形成直接干扰。外部直接干扰源还可以出自双向对讲机通话系统,CCTV系统中有漏缝的电缆,临时安装的无线系统,无线内部通讯系统以及许多其它的无线设备。

频率干扰的外部来源

频率干扰的外部来源

除了来自外部无线电设备的直接信号,也存在大量其他的频率干扰源、这种干扰源被称作“人类产生的噪声”。这种干扰通常是宽频段射频噪音,它由许多不同类型的设备所产生,其中包括切换电源、计算机、计算机外围设备、数字188金宝慱图片 设备以及各种类型的电力设备。定位出自这些类型的干扰源的方法通常是一次关掉一个设备,并且在排除过程中找出事故原因。

对无线系统做“声音检测”就像检测声音系统本身一样必要。通常电视台每天以连续的载频信号24小时进行工作,因此,如果射频信号是由本地电视传输所引发的问题,它将是个常量。然而,商业无线电服务通常在晚上5点到8点的上班时间进行工作,因此晚上的时间普遍没有无线电信号的干扰。地区中其它无线电信号(存在许多这样的信号)可能会在任何时刻工作,所以你不能简单地预测它们何时会产生干扰射频信号。

最好的方法就是选择不受干扰的电视通道,制订完善的系统频率协调方案并且只使用最高选择性的、可以提供很好的互调和镜像及衍生频率干扰抑制的接收机进行工作。如果你不了解如何评价一台特殊接收机的选择性或IM抑制能力,可以打电话给生产厂商。如果他们不能给你详尽的解释,你应该寻求其它的解决办法,因为这是任何无线话筒接收机最基本的方面之一。在广告中做“大肆宣传”是一件事,而值得信赖的射频性能表现则是另一回事。

互调

所有的有源设备,比如晶体管,都是非线性的。当两个或更多的信号以任何强度同时出现在非线性的电子设备中时,就会发生“互调”现象。在音频放大器中,可以称之为“互调失真”或“IM失真”。例如,如果两个信号在电路组件中位于同一个点上,一个叠加和差频信号就会产生。这称作二次互调,由于包含两个信号,每个频率的一次谐波就是其频率本身。

频率干扰的外部来源

互调

在这个二次互调的例子中,频率(89和98MHz)属于商业调频无线电频段。一般来说,即使商业调频无线电频段已经十分饱和,发射机通常发射出50千瓦的功率,但由于这些频点离无线接收机的工作频点很远,所以接收机前级IF滤波器可以很轻松地将其过滤掉。因此,在该例子中185MHz的理论信号事实上从未在接收机上产生。除了在两种例外的情况下(这两种情况将在这章题为RFINSYSTEM中予以讨论),像这样来自两个外部干扰源的二次互调很少在接收机上引发问题。

即使具有很高选择性的接收机接收前级也不能绝对避免“三次互调谐波”所造成的问题。在三次互调谐波的情况下,很多干扰信号同时离得很近并且接近于接收机的工作频点。这种情况下,干扰频率会恰好通过接收机上的前级滤波器并在第一个混频器中产生互调信号。

三次互调谐波会发生在三个信号的进行混合的过程中,或者一个信号与另一个信号的二次谐波的混合中。在无线系统中这主要出现在两种地方;接收机的第一个混频器上和几个发射机之间。如果两个发射机彼此间距只有几英尺,发射机的输出阶段会将两个信号混合而产生有趣的结果。

三次互调谐波

三次互调谐波

在这个三次互调谐波例子中,184MHz的二次谐波与185MHz进行混合,产生一个刚好是183MHz的信号。由于183MHz的接收机会对这个互调信号和其自身发射机所发出的183MHZ信号同时做出响应,显然这将对工作频率为183MHz的无线系统会产生严重影响。无线电信号通过第二次、第三次、第四次、第五次、第六次、甚至是第七次组合以产生不同互调信号。

在花费大量的时间来频率协调并根据产地情况将天线最优化的进行安装固定后,多通道无线系统能可靠地工作。如果你只使用专为多通道环境设计的高品质接收机,可靠性因素会得到显著提高。接收机上的性能说明会有点含糊,但是,在最重要的说明中,多通道能力主要是通过选择性和三次谐波抑制两项技术指标来体现的。

选择性是一个衡量接收机前级滤波器带宽和IF滤波器性能的指标。一个出色的接收机前级接收带宽指标是在载频信号周围+/-7MHz范围内,可以抑制超过的20分贝的射频干扰。通常,使用位于IF频率两边的、半功率(-3dB)点之间的带宽数值来评价IF滤波器的性能。目前市面上可以见到的最高选择性、固定频点的接收机具有少于50KHz的IF带宽和在带宽为90KHz时60分贝的干扰抑制能力。高性能的宽频带系统使用宽频偏,如+/-75kHz,这要求IF滤波器带宽应有几百赫兹以避免失真。

“三次谐波抑制”是指需要导致与接收机内部工作信号相同强度(三次互调谐波)的干扰信号的输入强度。不错的接收机会有一个三次谐波抑制规定,大约为-15dBm。目前市面上可以见到的最佳接收机的三次谐波抑制规定约为+10dBm或更高。

发射机中的射频信号

显然,如果两个无线系统的频率彼此很接近(少于400KHz),它们会在接收机中产生可听见的干扰信号,或者会极大地减少一个或两个系统的操作范围。然而,即使在频点上分得很开的接收机也会产生噪音。晶体控制、非合成频率的发射机不但会产生理想的载波信号,而且也同样产生许多位于载频信号频点之上和之下的、较低功率级的“伪辐射”(伪传播)。对180.000MHz的发射机来说,载频信号的两侧将会存在以15MHz为间隔的伪辐射波,也就是,135,150,165,180,195,210和225。

干扰将会发生在操作于或接近于其中一个伪频率的接收机中。

发射机中的射频信号

发射机中的射频信号

你可以通过打开所有的接收机,并同时打开一台发射机测试接收机的伪辐射波。如果两台接收机同时打开,关掉匹配发射机的那台接收机,并查看另一个接收机是否仍然有信号。如果是,你可能已经从那台发射机上得到了伪辐射波。如果当发射机移至远处时,并且发射机总是在较远的距离处使用(或者更远),该问题消失了,你可能在使用中也可能不会发生什么问题。高品质的发射机拥有降低伪辐射波的输出过滤功能,但是很难将它们全部消除。适当的频率协调是最好的解决方案。

如果两台发射机彼此在几英尺之内,发射机也能产生干扰。射频信号可以以许多有趣的方式组合,某些方式会给你制造大问题。三次互调谐波就是一个共同的问题。其它问题是在一个或两个发射机中射频输出段的过载。

三次互调谐波的征兆就是接收机中的干扰并不在两台发射机频点的任何一方。例如,如果发射机彼此间只有几英尺,频点为183MHz和184MHz的两台发射机会在频点为182MHz的接收机中产生干扰。由于三次互调谐波会在处理接收机的问题中做详细的讨论,在此只要记住它即会在发射机也会在接收机中发生。适当的频率协调总是最好的解决方案。

另一个与发射机相关的问题是由射频能量造成的,从一个发射机天线输出的射频能量进入相邻的另一台发射机,引发射频输出阶段的不稳定或过载。此处的症状为一个或两个匹配接收机被静默哑音或产生非常令人讨厌的噪音。

如果这些症状中的任意一个发生在发射机之间,你的解决方案就是把发射机彼此移开或改变其中的一台发射机的频率。将发射机移至人体的另一侧可以解决这个问题。记住要核实这些注意事项,否则舞台上两个表演者之间的激情拥抱听起来可能会像“RobbietheRobotmeetsR2D2”。

接收机中的射频信号I

所有的无线话筒接收机都按照“超外差法”进行工作。接收机内的本地振荡器产生一个很强的参考信号,该参考信号与到来的射频信号在接收机的混频器阶段中进行混合。结果产生一个“叠加”和“差频”信号。然后,将“差频”信号(称作中频或“IF”信号)密集地加以过滤并把它转换成一个音频信号(解调)。使用此过程来降低无线电信号的频率,会使过滤和解调变得更叫容易。例如,194.7MHz的载频信号与184.000MHz的本地振荡器相混合而产生一个为10.7MHz的标准IF频点。

接收机中的射频信号I

接收机中的射频信号I

超外差式接收机中的振荡器能将能量辐射出接收机外壳,通常通过天线接口。此辐射的能量会轻松地进入另外一个邻近的接收机,并同时将信号注入该接收机。当这种情况发生时,邻近的接收机会对来自于第一台接收机的信号做出响应。换句话来说,即使两台接收机所匹配的发射机都没有打开,一台接收机可以对其邻近的另一台接收机产生干扰。安装在同一个架子上的频点为184.000MHz的接收机与频点为194.700MHz的接收机会轻易地获取第一台接收机中的本地振荡器信号。

经过仔细的设计,可以将诸如此类的LO串音干扰减小到最低程度或完全消除。FCC规定最大多少LO是允许的。然而,在实际多通道无线系统中,尽管LO值比FCC规定的强度小的多,却已经足以产生问题了。接收机中设计良好的前级有助于将来自于天线接口的LO辐射降到最低限度。简单测试是,将两台接收机挨着摆放并观察静默指示灯(通常标记为“射频信号”)会告诉你是否存在LO串音干扰的问题。

接收机中的本地振荡器也可以产生其它伪射频信号,该信号并不像先前例子中的那样明显。绝大多数无线接收机的生产厂商选择可与多种安装模式兼容的操作频率。在同一安装模式下使用不同生产厂商的接收机会导致许多意外的发生。

你可以通过实际安装所有的接收机来测试LO串话干扰(架子、音频线、天线、地面等等)。打开所有的接收机并同时关闭所有的发射机。如果一个或多个接收机表明它/它们正在接收信号,将其它的所有接收机关闭。如果信号消失了,你可能遇到串话干扰了。因而,试着将其它接收机一个个地打开以定位干扰信号产生的位置。最简单的解决方案就是改变任一个干扰或被干扰的接收机或重新定位它们其中的一个。当然,你必须再做一次以上所说的测试。

系统中的射频信号I

由于产生问题的信号相对远离操作频率,前级滤波器会将它们轻易地过滤掉,所以接收机通常可以抵制二次互调谐波的干扰。记住,二次互调信号的频率由两个信号频率的简单和与差所产生。例如,为了生成一个185MHz的干扰信号,将需要差值为185MHz或可以产生叠加为185MHz的两个信号。从数学角度上看,只要其中的一个通道的频率至少远离另外一个频点92.5MHz(载频信号频率的一半),即使是标准前级过滤都很容易将二次互调的干扰屏蔽掉。

如果你有两个发射机,它们频点按接收机的IF频点予以分隔(通常是10.7MHz),二次互调谐波就会出现问题。例如,你有两台接收机,一个工作频点为185MHz,另一个为195.7MHz,两者之间的差频为10.7MHz。此差频信号可能会对任何IF为10.7MHz的、操作在5到10MHz的频率范围内的接收机产生干扰。

例如,频点为193MHz的接收机离195.7MHz只有2.7MHz,距离185MHz的频点也只有8MHz。对于频点如此接近的信号,一个标准的前级或许只有少量抑制,信号会通过前级而到达混频器阶段,在那儿将从这些信号中产生一个频点为10.7MHz的信号。注意,接收机的频点为多少已不太重要。只要接近或在185到195.7之间,这两台接收机将会产生问题。显然,在系统中你不想让发射机以任何接收机的IF频点来划分间隔。具有非常高选择性的前级和高级混频器的接收机会避免此类问题的发生。最终,适当的频率协调会较少此问题。

在任何多通道无线系统中也会出现难解的问题,无论选择什么操作频率,与刚才讨论的接收机传话干扰很相似。假设两个无线系统工作在183.000MHz和185.000MHz频点上(你可以选择任何两个彼此间相差10MHz左右的频率),假设两台接收机都有10.7MHz的IF频率(绝大多数使用的),为了简化说明,我们将系统的设备编号为183和185。

更难解决的问题如图1例所示

图1

图1

接收机183有一个本地振荡器,频率为172.300MHz(那么183.000-172.300=10.7MHz)。如果这个振荡器向接收机185泄漏信号,由于任何强大的接收机可以消去12.7MHz的信号频率,因此将不会有问题。但是,当发射机183也处于开启状态时,可能问题会突然出现。发射机183的载频信号和接收机183的本地振荡器在接收机185的混频器中组合以产生10.7MHz的信号(也就是183.000-172.300=10.7MHz)。这时候,两台接收机将会对同一台发射机做出响应,即使它们工作在不同的频点。

相反的情况也可能发生:接收机185的本地振荡器会在174.300MHz的频点工作,并可以和发射机185的载频信号组合从而在接收机183上产生10.7MHz的IF信号。在设计良好的接收机中,本地振荡器遗漏将会减小到最低程度,此问题只会当相应的发射机信号很强时现。如果接收机拥有一个高选择性前级,此问题会进一步减小。由于两个干扰信号以IF频点加以分隔(在此例子中为10.7MHz),高选择性前级至少会将其中的一个信号进行衰减。

为了检测该问题,打开所有的接收机,将它们准确地按其使用方式摆放并连接,并依次打开发射机,每次打开一台。发射机与接收机天线彼此应该距离10或12英尺远。当然,匹配的接收机(射频信号灯点亮)将解除静默,但也监视其它接收机是否同时进行静默解除。如果一个或更多的其他接收机也同时解除静默,关闭匹配该发射机的接收机。如果当匹配的接收机关闭时,其他接收机就能正确地进行静默,证明有此种问题发生。

你可以试着将发射机移至远处。在实际的操作距离上,该问题可能会自动消失。如果在30英尺或更远处仍旧存在问题,你可能要对系统频率做主要替换。简单的替换不能解决此问题。如果一台接收机和匹配发射机造成所有这些问题,很可能是来自接收机的多余本地振荡器辐射。你可以简单地尝试用不同的接收机和发射机来替换。

一些减少该问题的方法:

1.使用天线分配器将接收机彼此间的天线孤立

2.使用低本地振荡器辐射接收机

3.使用高选择性前端接收机

4.保持接收机间距在几英尺或更远的距离

经常发生在多通道无线系统中的另一个基本问题是载频信号的三阶组合。为了说明这个问题,假设你有三个工作在183.000、184.000和185.000MHz频点上的系统。由于在频率之间只有一个2MHz的区域,如图2

图2

图2

所以接收机的射频前级只能提供小部分的衰减。所有这些信号将会通过三个接收机的前级滤波器。

假设来自发射机184的信号在接收机183的混频器处产生一个二次谐波(2x184MHz)。来自184的二次谐波信号会减去来自发射极185的信号(它也会进入接收机183),而所得的结果信号就像来自183发射机的信号一样有效。

显然,你可以通过改变三种频率的任何一种而避免此问题。在大型多通道无线系统安装中,由于可能的组合使我们不知如何开始,事情并不是十分容易解决的。在一个24通道的系统中,会存在552个三次互调谐波。为了消除一个干扰问题而改变一个频率会同时引发5种新干扰。

如果你将三台发射机连接到一台接收机的情况也考虑进来,计算量甚至变得更加繁重,因此计算机程序就显得尤为必要了。实际上问题会变得更加不可预测,无线系统载波信号也可以与外部干扰源的信号混合,或者外部信号自身混合而产生同种互调干扰问题。事实上,预测可能发生在任何场所的所有组合是不太可能的。最佳的建议就是只使用高互调干扰抵抗力和高选择性的接收机来搭建无线系统。一个计算机化的频率协调程序对于6到24个通道的任何中、大型多通道无线系统是来说是必须的。

射频信号问题的解决方案由于绝大多数多通道无线系统使用不活跃的电视通道,要求在开始之前决定地区位置。首先需要考虑附近的电视台,接着通过至少几次计算机程序的运行而确定在可能频率的特殊组内什么样的互调问题会发生。比较好的计算机程序包括自动选择和在所有可用频段内进行频率测试,最终会提供测试结果的综合报告。在大部分情况下,需要考虑特定场所特殊的音频系统应用要求,选择最低潜在互调问题的频率段、以及如何快速方便设定的实用性等因素综合考虑。即使你有处理计算的某些计算机程序,仍旧需要进行大量的选择和判断。另外,必须考虑每一个系统的特殊过滤性能。

任何真正专心研究高端无线系统的无线话筒生产厂商将有一个计算机化频率协调程序。大多数情况下,由于使这些软件的有效参数会随无线系统的重新设计而改变,这些程序不可作为“大众”软件来使用。为了选择对任何特殊位置都适用的一组频率,必须做上千次的计算。这就是为什么必须是用计算机的原因。根本不存你可以用手及时地做出所有计算这种可能。在你被多通道无线系统纠缠之前,所以要经常与精于此工作流程的有经验的人保持联系并设计出一个频率协调方案。

尽量使用同样生产厂商的相同无线系统来实现多通道无线系统,在频率协调处理方面总是最好的建议之一。每一个无线生产厂商在设计无线系统中有其各自的方法。在为任何特定场合而设计的过程中,无线系统设计工程师可以做出许多选择来决定振荡器的基础频率,乘数,和IF频率。尝试在多通道系统中将不同品牌和型号的设备混合在一起使用只会带来更多的问题。

在特殊环境下,需要改变频率以取得频率兼容的分组,而使用频率合成、可调频点的无线系统可以使频率改变变得更加容易,但也有不利的一面。

合成频率的发射机产生比较少而低的伪辐射,这使协调的复杂性减轻了一点,但是刚刚讨论过的串话和互调问题仍旧存在。设想一个拥挤的新闻集会,有十几个无线系统同时工作。显然,没时间将每个人聚集到一起并设计出一个可用频率的混合方案。即使你能,迟到的工作人员或许会带进另外一个频率,这使得所有的频段都要再次设置。如果每一个使用可选频系统的人随意转换频率以寻求一个未受干扰的通道的话,在合理的短期时间段内你很可能会面对频率兼容无法解决的情况。在这种情况下,频率可调整也许会使事情变得更糟。

计算机界面

随着微处理器控制的出现,在高端接收机领域,由Lectrosonics提供的强大软件工具可以用来协助鉴别射频信号I并搜寻无干扰的操作频谱。与接收机一起的软件提供所有内部设置、状态的图形显示,并且能够不断地给接收机下载和上传频率组,也能够对许多操作模式进行调整。使用一个RS-232兼容PCWindows操作系统的界面,当在一个新位置设置一个无线系统时,接收机也可用于完成“地区扫描”。

计算机界面

计算机界面

显示屏的下半部分提供了一个图形显示、扫描频谱分析信息以进行实地扫描分析。在扫描期间,接收机在其调制范围内按频段扫描,在显示屏上的标记指明当前所处频率和发现的信号强度。使用这种接收机而非其它独立的测试设备来扫描的优点是,接收机不但会显示临近外部信号,而且还显示由出现在接收机内部的互调所产生的射频信号。此结果是对区域的彻底分析,呈现出可用频谱的清晰画面。

兼容性的测试

在现实世界中,一个流动演出公司在每次移至一个新的环境并安装完一套多通道无线系统时,很少会去购买或租借一整套全新的无线话筒系统。核实所有的步骤并检查提及的每个工作的程序十分常不错的想法,但现实生活并非如此简单。

以下过程在决定多通道无线系统的基本兼容性上,对流动演出公司和固定的音频应用是有帮助的。

1)检查接收机的交互性

打开所有的接收机并把它们放在实际应用中相同的位置。使发射机保持关闭的状态。检查所有接收机上的静默显示灯(通常标为“RF”)被点亮。如果接收机静默开启,一次关闭一个接收机以确定产生干扰信号的接收机的位置。通过重新摆放产生干扰信号的接收机,你或许能够减少射频信号I问题。在这种情况下,可能是由LO串话干扰所引发的结果。

如果重新摆放接收机并没有改变问题,或许外部射频信号与其中的一个接收机振荡器发生了混合。如果是这种情况,打开静默开启的接收机所匹配的发射机,查看音频是否没有问题。如果外部信号相当微弱,发射机信号会将其掩盖,并且系统仍然工作正常。然而,即使接收机匹配的发射机处于开启状态时,一个强度足够大的外部干扰信号仍然可以引起噪音。

2)检查发射机伪辐射波和二次互调打开所有的接收机。

然后,依次打开发射机。每一个发射机打开时,其对应的接收机会解除静默(射频信号灯点亮)。查看是否其它接收机也同时解除静默。如果一个或多个接收机射频信号灯同时被点亮,关闭与发射机匹配的接收机,再检查是否其它的接收机保持解除静默状态。如果静默还是维持开启状态,很可能你已使发射机伪辐射波进入其它接收机了。如果当匹配发射机关闭时它们可以进行正常地静默并关闭,您的系统就出现了本节题为“系统中的射频信号”所早先讨论过的二次互调问题。

3)检查三次互调谐波打开所有的接收机和发射机。

按照实际使用状态把发射机尽可能靠近接收机天线。每一次只针对一台发射机,先关闭发射机,然后再打开。对于每台发射机,当你移动发射机位置时,按上述所说至少做5或6次。在实际应用场合,边移动边打开和关闭发射机、同时检查系统工作情况,为的是确保你的无线系统在实际使用场合移动时不会有接收0信号强度的位置,即防止有跑频点。请仔细查看当发射机关闭时,对应的接收机是否在正常静默(射频信号灯不点亮)。如果不是这样,你要找出是什么发射机组合引起了射频干扰信号。

通过有时可能会是相当冗长的消除过程,你可以将问题的范围缩小,并且确定哪一种发射机的特别组合会引发烦人的互调信号。此种类型的互调问题的解决方案经常包括改变一个或多个系统的频率。有时,把接收机的天线移至远离发射机的地方可以减小互调问题。

4)最终系统核实

将所有设备打开。依次倾听每一个系统的输出。此步骤的思想就是核查错误连接,发射机增益调节和接收机输出强度。

频率协调

在无线话筒系统中,干扰是永远不可接受的,但干扰会常常发生。当干扰发生时,声音非常容易中断,而且令人厌烦。对于负责无线系统的音频专家,彻底消除这些问题往往花费巨大题。可是,无线干扰的大多数问题是可以预防的。只有相当少数的例子中干扰才不可避免。事实是,大多数干扰是由其它无线设备、广播发射机、手持对讲机和可控干扰源所造成的。应预先着手并循序渐进地、通过简单的判断措施来分析问题,可以极大降低带来干扰的可能性。

提前进行频率协调工作,可以尽可能避免有害干扰的发生。可通过数学上地分析来判定每一个干扰源是否是干扰的潜在原因,如果是,就采用适当的措施。分析工作应该在购买无线设备之前进行。如果了解了实际场所位置的足够信息,场地中其它无线系统的情况以及无线电信号设备,无线经销商或生产厂商可以为新设备选择最优化的操作频率。

合成频率的无线系统

乍一看,可能会认为合成无线设备的使用减少了对频率协调和分析的需要。在少数例子中,比如全部在一两个组员集中控制下的很少通道数的几个系统,这是成立的。在这些情况下,工作组通常能够打开所有的设备并通过测试和发现错误找出无干扰的频段。然而,即使是这种情况仍有缺点,由于在测试期间重新改造整个射频环境可能会很困难。另外,互调强度完全依靠实际存在的信号强度,只将一台发射机移近接收天线几英尺处可能会引入许多额外的问题。

在比较有代表性的情形中,大量使用合成频率的无线话筒不但没有消除对频率协调的需要,而且会使工作变得更加困难。在许多广播和制作环境中,几个不同的制作组彼此间可能会运行极为相似的无线系统。如果其中的某个组将系统的频率改变,很可能该变化会马上给其它无线系统或者临近的无线系统带来问题。如果第二个制作组改变他们系统中一个或多个频点,第三个制作组或第一个制作组极有可能遇到问题。如果没有控制和准则,很容易发现这类情况是如何恶化的,因为这会浪费大量的宝贵制作时间。

典型的折衷办法就是为每一个组找出少数额外的、无干扰的频点。如果想对频率做一下改变,可以从附加的列表中选择新的频点,以确保其它制作组不会遇到新的问题。当然,困难的是找出额外的好频点可能相当费劲,并且需要付出更多的努力以完成此项任务。为了将冲突最小化,绝大多数的工具最终采用某种中央控制类型的方式。

这并不是不重视合成频率无线系统所体现的价值。由于它能灵活地将故障系统重新调制,并与不同城市的不同电视通道协同工作,这使得设备利用得到了推广,并且许多其它方面的好处使得合成频率无线设备理所当然地大众化了。我们想说的是在许多情况下,如果不适当地加以控制,在合成频率无线装置使用的地方可以引发许多潜在问题。拥挤的新闻集会活动就是一个最好的例子。

程序与工具

正如以上讨论的那样,计算机程序在进行频率协调中或多或少是必要的。实质上,所有的无线系统生产厂商偶尔会使用这些程序。然而,由于需要做有效计算的数据不断改变,他们经常不会让经销商和用户得到此类程序,另外还需要专门的培训来正确地分析计算结果。如果用户得不到合适的应用程序,那么频率协调怎样实现呢?

有几种选择。

许多无线系统生产厂商会对购买来的系统进行频率协调,通常包括来自于其它无线系统厂商的现存无线设备。许多经销商提供同样的服务。如果使用不同品牌的设备,或许某个生产厂商提供这种服务而其它则不提供。

然而,把一个生产厂商的应用程序与另一个厂商的设备混合使用存在重大的危险隐患。在单一的数据库中,想要维持来自几个制造商的精确数据以将所有潜在射频信号的微妙信息全包含在其中,实质上是不可能的。由于一个特殊应用程序对于其它品牌的无线设备可能不适用,因此应该与制造商的技术人员核实其适用性。否则,结果中存在严重错误的可能性是很大的。

在付费的前提下少数经销商和无线服务中心提供频率协调和相关的服务。如果设备制造商和经销商步提供必要的技术支持,这可能是个不错的选择。也可能在晚上或周末提供此种类型的技术支持,通常制造商是不会这样做的。建议和制造商和经销商保持联系以查看是否他们可以提供这种服务,或者请教那些有资格的人员让他们来处理频率协调。

在商业上,第三方“互调”程序像共享程序一样可从不同的资料来源中获得。商业程序应用往往相当昂贵。共享组件的品质更是变化万千,它们总是做一些关于设备特点的无效假设。在这两种情况下,此类程序并不总是对某种重要类型的无线干扰进行检测。同时,他们或许只检测那些实际不存在的“问题”,比如,高阶的互调波。最好让熟悉无线系统和内部技术的人员负责这些程序的使用。

也应当留意制造商,经销商或服务商所能给予的技术支持水平,在实践应用中,这一点是必不可少的。也就是说,如果需要频率协调的情况相当普遍,并且暂时没有需要的技术支持时,或许考虑其它供应商是一个明智的选择。不能很好工作的无线系统,无论价钱如何,从不会是讨价还价的砝码。每一小部分的错误频率选择就如同设备失灵一样具有破坏性。

除了一个适当的计算机程序,需要其它的数据以进行精准的协调。有两种信息尤为重要,在使用区域中的正在播出的电视通道和在场所中的所有无线系统和射频设备的频率和类型。在绝大多数的应用中,无线设备对无线话筒的干扰是干扰难题中最普遍的形式。但同时也是最容易避免的问题之一。简单地为计算机程序提供区域中所有无线系统的频率和类型(或特点)使得它可以在绝大多数的时间段里选择无干扰的频率。

尽量涵盖所有用到无线设备指标的重要性很难将其夸大。在某一场所只要增加一台额外的无线发射机经常会与大量的原有无线系统交联产生问题。显然,这种状况的发生对于最后时刻附加的系统或协调频率清单(包括重新设置一个合成系统)的任何改变都是成立的。基础信息,比如,生产商,型号和使用中的其他无线系统的频率,也是需要的。这包括如下项目:无线内部通讯系统,无线耳内监听设备和无线乐器。如果没有这些信息,程序不能防止某种类型的干扰进入现有系统的可能性。

同样需要某一区域内关于射频信息源的基础信息。这包括便携式双向通话装置,CATV或MATV系统,数据和遥感发射机以及相似设备。如果频率不是非常强大,几乎总能安全地忽略低于108MHz或高于1000MHz的发射机的频率。采集这些数据并不是件容易的事,尤其是当场所位于边远城市,并且需要通过电话,email或传真来进行质询。然而,在实况演出开始半个小时之前,获得精确的信息往往是避免讨厌干扰的唯一办法。

同样需要本地电视台的工作频点。通常,制造商和经销商会提供关于此参考资料的信息,并注明工作的城市名称。然而,拥有完全更新的参考资料几乎是不太可能的,因此实际查询是否有新的电视频道已经在城市最近的一个月左右开播过,将是一个明智的质询。由于越来越少的、正在建设的电台会使用VHF频段,在绝大多数情况下对于UHF频段工作的电台更新资料更为重要。DTV的出现使情况变得更糟。不幸地是,准确的、更新的电视信息不容易获取,而且费用相对昂贵,因此求助本地服务通常是最佳的方法。

如果只使用VHF无线系统,那么只需要高频段的VHF电视通道资料。如果使用UHF无线系统或VHF和UHF相结合的系统,可能要同时拥有UHF和高频段VHF电视通道资料。不要不考虑大众和教育电台,它们有时在出版列表上被忽略了或在出版物上不起眼的地方。

现场实地勘查

有时有人会提出现场实地勘查来作为避免干扰的解决方法。这种方法的思路是,将合适的监测仪器带到现场,可以发现与无线系统发生干扰的“所有信号”。虽然这种观点是可以理解的,尤其是只在附近场所存在干扰问题的话,但这种方法不是十分可靠。问题在于,许多潜在的干扰源只间断地工作,双向无线电信号就是一个普通的例子。简便地利用仪器监控很难发现这种极短暂工作的信号,而在较长的时间段中使用人员监控又很容易犯错误。

其他的困难包括,它没有能力使用合理的价格仪器来决定和记录信息源的准确频率,而这些精确数据对于协调程序而言是不可缺少的重要组成部分。至于一个特殊的信息源是否会成为实际问题,仅仅10到25KHz的数据误差就会造成不同很大的区别。其它值得关注的是,监控的频率范围越广,花费的时间就越长。如果在需要检查超过3或4MHz的带宽时,这将会使一个严重的制约。最后,在实地应用场合的无线电干扰源最有可能成为问题,直到事件发生时,才有可能对它们进行操作。好的例子就是供安检工作人员使用的便携式对讲机和警察使用的特殊双向频率。

除此之外,在所有这些限制中最严重的就是,大多数无线系统所遭受的干扰往往是源自无线接收机中的互调所造成的。这种情况下,在计划的无线频点上,没有一个可被独立仪器检测到的真实的射频信号。因而,利用仪器“搜寻”好频点的想法或多或少是不能实行的。考虑到这些缺点和现场实地勘查的高成本,有必要对其准确性和是否值得这样去做同时提出质疑。

除了以上的情况之外,在某些场合下通过简单的实地扫频来避免干扰依然是有价值的解决方案。一个例子就是当无线话筒的使用场所是在某个制高点上,如建筑物的顶楼以及山顶上。在这时,通常电视台发射信号或者其他发射机的信号可以传输得很远甚至得到加强。同样的例子如无线话筒在军事基地或政府建筑物或者其他大功率雷达工作区域附近使用。政府部门有时会使用特殊频率,从而导致无线话筒互调而不能正常工作,而公众对于此却一无所知。

大功率雷达系统如军方使用的或者民航空中管制系统都可以对无线话筒的正常使用构成威胁,尤其在临近机场或者遥控雷达站的地方。在绝大多数情况下,互调不是由于频率冲突,而是由于非常高能量的微波被辐射到无线话筒的电路上所导致的。这种问题很难解决,所以越早预见到越好。

同样类似的情况会发生在一些重工业工厂的附近。在那里,大功率电子设备可以产生各种各样的互调,尤其是在VHF频段上。相对快速的实地勘测通常是足够的,但是需要非常仔细的选择在合适的时间进行测试。

所以,使用测试仪器进行实地勘测在某种场合下是一个有价值的方法,但是更长时间以及使用更为精密的勘测手法在实际效果上却不见得比简单勘测有更为明显的效果。而且,请记住现场测试永远都有局限性,所以,对于实际测试的结果一定不能盲目信任。最好的办法就是使用实际器材在实际现场进行测量,这样的话潜在的互调等现象会尽可能的暴露出来。

国际协调

在任何地方使用多通道无线话筒都需要频率协调,但存在一些实际问题。一个在美国工作得很好的计算机程序或许在美国和加拿大以外的其他国家和地区却不可用。许多此类程序把电视通道数据直接编入其中。由于各个国家之间电视标准和准确的通道频率大不相同,这些数据对于其他国家来说是无效的。各国之间的无线设备技术标准也不一样,因此,当使用为其他国家标准而设计的无线设备时,可用的程序版本可能不会提供精确的结果。同样记住,无线话筒在某些国家还是不合法的,而且受到严格地限制,因为能够在这些地区使用的设备并不意味着它是合法的。例如,在美国比较流行的,从169到172MHz的8个特殊的VHF旅行频率在绝大多数国家是不可用的,甚至是加拿大。在大多数地区,该频率范围是为政府通信而预留的,我们不鼓励私人使用。

由于语言障碍和专业词汇的不一致,获取需要的信息或许更加困难。尽管存在这些问题,如果期望得到可信赖的结果,仍旧需要完整的信息。关于电视通道的信息一般来说是很难获得的。

一些建议

在此列出一些(不按先后顺序)关于频率协调和无线系统管理的建议:

当购买新系统时,总是要求频率协调

如果可能,获取制造商和经销商的设备支持

即使很难获取技术支持,在没有频率协调的情况下不要做任何尝试

对于所有的协调,要尽可能提供详细的信息

小心任何带到制作现场的无线设备,即使只是暂时的

在任何时间里,当额外的射频加入到制作现场时重新运行协调

如果设备丢失,被盗,损坏或是简单地掉落,做一个可用的备份计划

保持相关数据及时可用,以防最后的改变频率时需要重新对协调进行检查

保持电视通道数据及时更新并将其放在手边

永远要记住只需要一个新的射频信息源就可以使整个协调无效

最后的任务就是仔细监测整个系统。频率协调在避免来自计算机程序检测过的频率问题上起到极其重要的作用。然而,此过程对未经程序评测的射频信号不提供任何保护,源自这些信号的干扰往往有可能造成未能预见的问题。有时当列表编译或处于某种原因而被忽视时,也简单地忽视了本地的射频信息源。

在频率清单准备好后,问题将会出现于引入现场的设备上,再次说明必须了解和注意在操作现场的所有无线射频设备。

不幸的是,在极少数情况下射频信号会简单地出现在不应该出现的地方。这些信号的信息源包括特殊的政府设备,未经批准的数字和计算机设备,有毛病的商业通信设备以及各种非法的射频设备。

最好的办法以避免由于不可预料的干扰信号所引发的问题就是,只使用高品质的无线设备,并且不时进行繁琐的完整系统检查工作(本章早先强调过的)。只有最好的无线话筒才能够提供抗过载射频信号电路、严格的射频信号和IF选择性、以及最优化的解调和音频过滤,您才能够最终得到理想的结果。通常,当低品质的无线设备由于干扰问题无法使用时,高品质的无线设备在同样环境下却能出色地工作。对关键应用来说,对高品质专业无线系统的投资长期看来总是会有丰厚的回报。

多通道使用环境的设计

很明显,正如我们在题为“干扰和频率协调”的章节中讨论过的互调和干扰问题所意识到的那样,一个多通道无线系统应用是多么的复杂。无线接收机从一开始就要着眼于多通道使用环境的设计,否则你将会遇到来自内部和外部射频信号信息源的问题。

射频/供电分配

从实践的观点来讲,多通道无线系统必须提供将接收机“叠放”在一起以便共享天线的方法。简单地将带有独立天线的接收机彼此叠放在一起会引发许多问题。具有超级外差法的接收机会从天线接口辐射射频信号,并且在某些情况下,甚至直接地通过外壳辐射射频信号能量。辐射的能量通常位于振荡器的基础频点上或谐波的倍数上。当接收机彼此挨着摆放时,除非用某种方法将其隔离,否则它们会互相影响。

将单一天线的输出分配给一台或多台接收机要比它在分配之前复杂一点。首先,当信号分开后,发送给每台接收机的单独信号变弱了。这意味着为了使每一台接收机上得到足够高的射频信号强度以输出可用的信噪比,必须要一个射频放大器。除非在射频放大器之前加上某种过滤,否则它也会放大多余的非工作频段信号。最后,通过将接收机天线末端连接在一起,如果不提供某种隔离,接收机之间射频的相互影响将会发生。

因此,一个有效的多通道射频信号天线分配器应该包括以下特点,如顺序所列:

1.前级过滤

2.低噪音的射频信号放大功能

3.低损失,高隔离射频信号分频器

图1

图1

图1描述了单一天线的分配器。分集天线分配器将会为每个天线接口提供一个二级、离散的射频信号路径。现场制作用的小型天线分配器通常有DC供电分配。大型天线分配器,比如一个8路分集类型,通常只有一个射频信号分配。

另一个设计天线分配器的有效方法包括,使用一个非常强大的、具有高过载阈值(三次谐波抑制为+40dBm左右)且不带滤波器的射频信号放大器。在该种设计中的互调波将会降至最低限度,但是在现场制作用的小型设计中,由于电池供电是唯一的选择,而此种设计需要消耗大量的电力,所以经常排除了这种设计。

机械装配

在任何安装中,使电源线远离信号线通常是一个好的习惯。如果每一台接收机都有其各自的电线,经常需要在架子或电缆盒中仔细的布线以避免在音频线中引发的交流嗡嗡声。这就是使用低电压DC供电的接收机方便实用的地方。如果射频信号分配模块同样包含DC电源分配,你可以轻松地将多通道接收机装配有效地放在一起,而不会造成额外的复杂性。

操作范围

一般情况下,安装接收机天线以确保与发射机之间的距离在使用中不少于25英尺左右的范围是一个不错的习惯。发射机距离接收机的天线越近,产生的射频信号就越强,互调波也越普遍。当然,如果发射机离接收机太远,也同样存在失真的危险。因此,最佳的办法就是搭建一个多通道无线系统时,尽量确保发射机到接收机天线的距离控制在一个预期“空间范围”内。一般来说,一个好的系统“空间”不能超过约100英尺,并且不要少于25英尺。当然,该“空间”的上、下限度会依使用设备的性能特点而有所改变。

但是一个肩式“背包系统”中的无线设备之间却不可能保持这种距离。背包系统由几台接收机和一台便携式调音台组成,调音台的输出给同样位于背包中的两台发射机提供信号。在该种类型的设置中,使用小型的,靠电池供电的天线分配器在避免接收机和发射机之间的射频信号相互干扰是方便和有益的。然而,因为输出发射机与接收机之间很接近,在频率协调上需要采取极度小心以确保系统不会干扰自身。普遍上讲,在接收机和发射机之间将频率以较大的频点隔离开是必须的,就像本章随后强调的“系统的最终检查”过程,以及本手册中题为“干扰和频率协调”的小节一样。

频率协调

勿庸置疑,对任何多于4或5个通道的多通道系统来讲应该加以认真设计。具有10个或更多频率的大型系统可能存在各种互调、串话干扰以及噪音等问题。在设计大型系统时使用计算机程序时必须的,这就如同对任何多通道无线系统执行完全检查之前提供一个“起始点”。在高端无线市场中扮演重要角色的每一个制造商都会拥有和使用一套计算机程序来预测在多通道系统中的频率兼容性。许多经销商和专业咨询公司也可以完成频率协调。由于适当的规划往往需要数千次的计算和大量时间,有时对这类服务会收取一定的费用。

混合不同品牌的设备

在大型多通道系统中,即使使用型号全部一致的接收机和发射机来试图取得频率兼容都是相当困难的事情,当各种不同型号和品牌的设备在一起使用时,情况会变得更加复杂。计算机化的频率协调程序包括各种计算,这需要考虑IF频率、振荡器基本原理、谐波以及发射机和接收机设计的其它方面。把不同品牌和型号的设备混合在一起,想要预测所有的信号组合几乎不太可能。

天线电缆的长度问题

距离很长的天线电缆将带来的主要问题就是电缆中的衰减会造成射频信号的丢失。通常,最好将天线电缆长度降至一个最小限度。然而,在某些安装情况下,为了使天线位于适当的距离“空间”内(参见上一段的“操作范围”),需要把天线放置在较远的地方。不同类型的同轴电缆表现出不同的衰减量。查看你计划使用的电缆的详细说明,它会告诉你信号的损失量。

把天线放置在距发射机较近的地方,较强的射频信号可以在天线的接收端获得。可是,额外获得的信号可能会在电缆衰减中丢失,所以天线不是距离发射机越近越好。事实上,当电缆的长度增加过长时,在电缆中衰减的信号强度要比你缩短天线与发射机之间的距离所获得的额外增益还要多,反而得不偿失。

例如,RG-8或RG-213是两种普遍用于UHF频率的同轴电缆,其信号衰减量为每100英尺7dB。如果天线离表演者有25英尺,天线上的信号强度平均会为-30dBm。如果在天线和接收机之间使用?英里长的电缆,那么接收机上的信号强度将会少于93分贝或者-123dBm。这甚至比需要检测的信号都少,更不用说可用了。

比较起来,如果我们只在发射机和接收机的传输中使用电缆的话,那么随着每一次距离的成倍增长,将会有6dB的损失。现在,位于?英里处的信号会比25英尺处的低36dB。接收机上的信号平均为-66dBm,接受效果相当不错。再做一个荒谬的比较,一英里长的RG8电缆会有369分贝的衰减损失,在电缆的天线末端需要457万亿、万亿瓦的功率进行放大以产生足够的可用信号供给接收机。这么大的功率会在眨眼之间完全耗尽一节9V电池。

短期看来,同轴电缆可以在接收端提供若干性能改进。例如,100英尺长的电缆比在空中广播要好。在空中传播时,到达接收机的信号为-42dBm,而使用电缆时接收机端的信号则为-37dBm,也就是说,使用电缆有5dBm的提高。可是,有时必须使用电缆,比如当接收机安装在金属支架上时,或者放置在屏蔽良好的控制室中。该讨论的目的在于说明使用长电缆线传输方式中的一些缺陷。

来自Lectrosonics的独特设备可用于处理长电缆线的传输过程中的问题。滤波器/放大器是一种小型的设备,它包括陶瓷谐振前级过滤器和内嵌设备中的高品质射频信号放大器(带有可调制的增益设置以补偿发生在长距离同轴电缆上的丢失)。

图2

图2

可通过外壳上的接口由外部DC电源供电,或由高品质、机架式天线分配器上BNC输出插孔进行直流供电。

用作天线分配器的

当与高质量的无源分频器一起使用时,可以利用来实现高性能、小型天线分配。将的输入连接到天线,而输出则连接到分频器的输入接口上。高质量的无源分频器,比如此处显示的这个,是一种少数公司提供的专业设备,不过它们可以容易地从无线电通讯公司,当然还有Lectrosonics公司获得。

天线带宽

当使用单个天线为射频分配系统提供信号时,天线的频率带宽成为一个需要考虑的因素。主要关注的是连接到天线的接收机必须在天线带宽范围内进行工作。即使接收机的工作频率接近于天线带宽的边缘会造成轻微的信号损失(3到6dB左右),射频信号的少量遗失通常不是个问题。当无线系统总是工作在接近临界点或者复杂的多通道情况下工作时,不管用什么方法,最好采集尽可能多的射频信号。在这种情况下,尽量将电缆传输中信号的损失降到最低限度往往成为了一个系统能否工作的关键指标。

最终系统核查

在“干扰”一章所强调的核查过程对于多通道无线系统来说应该是一项标准的例行公事。该过程首先检查接收机在开与关的状况下是否有串话干扰。然后将发射机依次打开,检查二次互调。接下来,打开所有的发射机,并且将它们依次关闭以检查三次互调谐波问题。

最后,将所有的设备打开,依次监视每一个系统的音频输出以检查电缆是否有损坏、强度设置、间断连接等等。当两个或多个无线系统在同一个房间中同时操作时,要在任何时间遵循此核查过程。

接收机天线分配器

普通的天线分配器类型

由于在各种应用中对更多通道无线话筒的需求不断增长,为了满足需求并简化实现方法,现在有许多可用的高性能天线分配器,它可以把多台接收机组合成一个便利的集成系统。天线分配器有各种不同的配置以便提供射频分配、射频和电源分配、以及完整的系统(提供射频、电源分配和安装接收机的机械装配套件)。

机架式8路分集射频信号天线分配器

机架式8路分集射频信号天线分配器

机架式8路分集射频信号天线分配器

对于高端录音室和舞台应用,许多公司为了使8个接收机可以共享一根天线从而引进了天线分配器。高品质的天线分配器,比如下面这个,通常只有射频信号分配,它提供110到240VAC或DC供电、前级过滤、高过载射频信号放大器和高隔离射频信号输出。此处照片中显示的设备具有带宽为50MHz的陶瓷谐振滤波器,以及传输线路(“条形直线”)隔离器/分离器。

4通道机架式射频信号/电源分配器

4通道机架式射频信号/电源?分配器

4通道机架式射频信号/电源 分配器

与各种小型VHF和UHF接收机的使用,Lectrosonics为小型接收机提供了多样的UHF和VHF机架式天线分配器,这包括射频和电源分配以及一个19”机架式机械装配套件。

UHFQuadPak射频/电源分配器

UHF?Quad?Pak?射频/电源?分配器

UHF Quad Pak 射频/电源 分配器

这是一种特殊类型的天线分配器,主要与小型接收机用在现场录音的电影制作中。为分集接收机提供两个分配模块,一个模块包括电源分配和电池充电线路,另一个只用射频信号分配。一个内置的、高容量、可充电电池组为每次充电提供将近12个小时的电量,或者可以通过外部DC给系统供电。

在分配模块中的天线分配器提供50MHz带宽的前级过滤、高过载阀值的射频信号放大器和传输线路(“条形直线”)分频器。

可将分配模块移走而单独使用,比如背包式系统或录音车。模块靠12到16伏的直流电供电。

主分配模块包括一个高质量的射频信号天线分配器和带有离散式自动重启复合保险丝的DC电源分配,为4台接收机进行供电。

主分配模块

主分配模块

在现场制作时,“附属”模块也可以作为一个高品质的小型射频信号天线分配器而独立使用。

,“附属”模块

“附属”模块

信噪比

当发射机在周围移动时,接收机天线上的射频信号强度会大范围的地变化,绝大多数是因为发射机到接收机的多路径传输和整体距离的变化所造成的。环境中的背景射频信号噪音也会发生波动。射频信号噪音或干扰信号会产生各种杂音。

通常,系统中的背景噪音足够低,并且音频信号可以很好地将其掩盖,但是当接收机的射频信号强度降至很低或背景噪音很大时,噪音是可以被听见的。此外,还有影响无线系统信噪比的其它几种不同的因素。

下面任何一种因素都可能导致跑频或噪音:

1.发射机输入增益太低

2.发射机到接收机的距离(操作距离)太大

3.在接收机天线附近的环境射频信号噪音

4.在接收机天线上的多路径传输信号相位抵消

5.发射机和接收机天线之间通路上的障碍物。

图1

发射机到接收机的距离

发射机到接收机的距离会对无线系统的信噪比产生重要影响。当把发射机移到距接收机较远的地方时,整体信噪比变得更差,接收机信号也变得更微弱。当系统接近其操作范围的限度时,失真变得更加频繁,因而你会听到逐步形成的背景噪音。

就静默斜率来讲,各种接收机的设计会有明显差异。静默斜率是衡量接收机在微弱射频信号强度时可以获得全部信噪比的能力。当天线上只剩几个微伏的射频信号时,一个高品质、窄频段的接收机才开始静默哑音。而低成本、宽频段的设计的接收机,即使在天线上还有很高强度的时候,就已经开始静默处理了。当然,在接收机设计中将有许多因素会影响到静默能力,我们先不考虑这些因素,一个窄频段接收机有其特有的优势,因为在窄频段的设计中敏锐的过滤功能可以避免从周围环境中收集太多的噪音。

发射机输入增益

为了确保无线话筒系统能有一个最优信噪比输出,调节发射机的输入增益是最为重要的单一调整因素。接收机输出的音频信噪比永远不会比它在发射机输入处强。如果在发射机上输入信号十分吵杂,要把信号恢复到其最初的质量,我们也无能为力了。使用发射机上的增益控制来调节音频强度,同时观察安装在发射机和接收机上的表头显示。

在调节发射机输入增益时往往遇到的最困难的地方在于,在实际表演或使用之前,如何尽可能精确地复制使用者的声音强度来进行预演。显然,为了正确地设置发射机的输入增益,你需要某种测量表头或指示灯来尽可能精确地设置。表头或者指示灯必须指明发射机中无线电信号的调制强度和压缩限幅程度。通常在接收机上设置有表头或者指示灯,但是发射机段安装指示灯总是更实用,因为在调试设备期间佩戴发射机的测试人员或许不能接近或看到接收机上的显示数据。

图2

图2

其它引发噪音和失真的原因

在发射机和接收机之间的通路上,任何障碍物都会增加可听到的背景噪音。当操作范围加大时,发射机和接收机天线直接路径上的障碍物也会产生同样的效果。

接收机天线上的多路径传输相位抵消会产生可听到的短暂背景噪音。这就是一种跑频现象,将在题为“分集接收”的章节中予以详细讨论。当接收机天线上直接和反射到达的射频信号之间发生相位抵消时,来自发射机的音频信号或许不能强到足以淹没背景噪音的地步。此问题又叫做“噪音增强”。

接收机天线附近的环境射频信号噪音源是另外一种影响接收机信噪比输出的原因。数字切换设备、电源等等,能够辐射宽频段射频信号噪音。如果像这样的噪音源位于接收机的天线附近,射频信号噪音量会提升噪音本底。换句话讲,增加的射频信号噪音降低了无线系统的信噪比。

如何摆放接收机天线以获得可靠的射频链路

监控音频信号强度相当简单,可是,射频信号强度却很难测量和评估。除此之外,射频信号总在不断变化中。总体来说,除了来自发射机的单一信号之外,还有更多的其他射频信号同时也会到达接收机天线。许多这样的射频信号几乎不可能预测。

某些接收机有射频信号强度显示的功能,这在决定总体射频信号强度时非常有用。你可以进行一个实际场地的走动测试,同时观察射频信号强度显示的数值。当发射机在某个特殊位置时,如果射频信号强度降低了,重新调换接收机天线的位置,以使得天线所在的新位置距失真发生的地点至少几英尺远。

能够得到最强射频信号强度的天线所在位置并不一定是可以产生最佳信噪比的地方。这是因为,在某些安装中或许天线放置在了距离射频信号噪音源很近的位置(频率合成器、切换电源、计算机等等),由射频信号强度测量表显示的额外信号强度可能包含大量的射频信号噪音。我们认为,走动测试的同时认真聆听接收机输出的音频信号才能证明哪一个地点才是最佳的接收点。

即使你可以使用一些非常昂贵的射频信号测试设备来评估系统所处的环境,想要预测随后可能发生的、来自外部信号的射频信号干扰仍然是不太可能的事情。防止干扰问题最保险的方法就是对任何重要应用时永远只使用高品质、高选择性的接收机。

解读无线话筒的指标的意义

任何产品的规格说明总是受到产品所售市场中所流行的主要技术指标的影响。每一个制造商都在“规格说明策略”上做文章。并没有严格地控制尺度,所需遵循的标准更是少之又少,因此在做有意义的比较之前,你通常需要限定或说明一套特殊的指标。

解释并比较传统音频设备的指标已经是比较困难的事情,而无线话筒系统则更加复杂。甚至,更加不可原谅的是,一些无线话筒制造商公然违反商业道德,他们出版的规格说明甚至是错误的。

无线话筒系统的性能表现从试验工作台到实际应用会发生相当大的变化。在实验室中将检测设备直接连接到接收机并测量各种性能指标所产生的结果,与实际应用中,接收机的输入信号是来源于几百英尺远的发射机所产生的微弱无线电信号,测量结果会有完全不同。我们可以有把握的假设,所有被出版公布的无线话筒性能指标都是在理想的射频信号环境和发射机到接收机之间保持最小距离下所测得的。

你应该总是对那些没有说明测试前提条件和数据没有完整性的任何煽动性的性能指标保持怀疑的态度。任何时候,如果一个关键指标离谱到无法解释或者压根就没有被提及到,这通常都是由于制造商要故意掩盖其产品的低劣表现的借口。在少数情况下,也有可能是因为制造商完全忽略了在资料出版中加上产品说明了。我们Lectrosonics想说,我们从不忘记像指标说明这么重要的任何东西,坦白地说我们也是人,如果你的产品说明中少了某些资料,请与我们联系。我们将十分高兴地告诉比你缺少的资料更多的东西。

灵敏度

好:20dBSINAD时1uV

出色:20dBSINAD时0.5uV

该指标是指为产生一定信噪比输出所需要的接收机的射频信号输入强度。可以通过几种方法来衡量或评价接收机的信噪比的性能,但最常用的方法是“SINAD”和“S/NRATIO.”

此处有6个关于敏感度指标的例子,它们出自不同制造商的印刷资料中。奇怪的是,所有这些测量值都是从同一台接收机上获得的。

在输入为0.34uV时12dBSINAD

在输入为0.30uV时12dBquieting

在输入为0.27uV时12dBS/N

在输入为0.45uV时20dBSINAD

在输入为0.47uV时30dBS/N

在输入为1.20uV时50dBS/N

所有这些测量指标均被称作“灵敏度”,可是它们事实上衡量的却是接收机性能表现的不同方面。显然,当在做选择性对照时,有必要“一个个苹果的”进行比较。以上数据清单显示灵敏度如何改变完全取决于测量是如何进行的。以上测量数据都是通过一个与人耳对噪音反映相接近的“A”加权滤波器而得到的。大多数制造商会使用这种滤波器,因为它能将测量值提高3dB-6dB。

SINAD是一种测量方法,它的指标接近于可听见的背景噪音。在带有微弱射频信号、最大频偏的状态下,测量包括信号+噪音+失真的接收机输出的强度。于是在减去音频信号(系统仍在运行)并测量剩余的噪音和失真后,二次测量就完成了。第一次和第二次的测量结果用一个比率来表示。因为它有效地从电路上去掉了压缩扩展器的影响,SINAD在低强度射频时可能是最稳定灵敏度的系统指标。既然SINAD测量方法是系统在实际运行中全频偏的情况下进行的,这比单一的信噪比测量方法更加现实可行。

信号+噪音+失真
SINAD(信号-噪声及失真比)=-
噪音+失真

S/NRATIO是一种测量方法,当系统在给定射频信号强度上运行时,它接近于在演讲停顿中所听到背景噪音。这是衡量灵敏度另一个有效的比较指标。它被定义为所需要产生一定S/N比例的射频信号量,通常为50dB。50dB的S/N比率代表着最小的可用灵敏度,并且符合一般听众所能够接受的程度。在全调制状态、给定的射频信号强度下,通过测量系统来决定S/NRATIO,接收机的输出为最大值,然后关闭音频调制并测量剩余噪音。这会产生所需信噪比的射频信号强度。这样就可以根据信噪比来对接收机的灵敏度进行评价。

该测量方法的问题在于,压缩扩展器将把它实际指标改良翻倍。SINAD的确是一种评价接收机的较好的方法,但是它不产生向S/NRATIO一样好看的数字。

音频失真

好:在1KHz时少于1%

出色:在1KHz时少于0.5%

通常上说,这些数字简单明了,并且可以直接加以比较。普遍使用1KHz信号来测量失真值。由于压缩扩展器在低频时增加失真,而窄频段IF滤波器会在高频加大失真。同一系统在100KHz时的失真为2.5%,而在1KHz0.4%。

动态范围

好:90dB

出色:105dB

该数字应该是简单明了的量化尺度,但某些制造商也将限幅器的动态范围和增益控制范围包含进来。有时,这样做是因为打印较好的数据要比设计一个出众的产品容易,但这也会是防止其它“更好”数据的自我保护。记住,动态范围测量时的前提是发射机和接收机尽可能的靠近。当发射机距离接收机50英尺或者更远的时候,测试数据会明显降低。

调幅抑制

好:未指定的射频强度下50dB

出色:在给定射频强度范围内为60dB(如从20uVto50mV)

该量化尺度表明接收机是怎样出色地抑制由荧光灯、其它电子设备中的桥式整流器、SCR调光器以及相似的电源电路形成的射频信号所导致的调幅干扰。如果在全部假定的情况下,通常只在一个射频信号强度下进行测量(产生最佳数据的强度),但应该在更大的范围上实施,由于现实环境很少能够“简单、友善”地为接收机提供优化的射频强度。

镜像及衍生频率干扰抑制

好:80dB

出色:大于100dB

在所有无线接收机的混频器工作阶段,都会有两个频率满足设计中的IF频点要求,只要与混频器有关,每个频率都是相同的。这两个频点相等地分列在振荡器频点的两侧。例如,如果接收机的IF频点为10.7MHz,发射机的频点(载频信号的频点)为179MHz,那么接收机中本地振荡器频点必须是168.3MHz(179.0–168.3=10.7MHz)。该接收机将会有一个为157.6MHz的镜像及衍生频率频点,因为157.6和168.3的本地振荡器之间的差频也是10.7MHz(168.3-157.6=10.7)。如果不考虑接收机前端中的射频信号滤波器,接收机会对157.6MHz的镜像及衍生频率频点像对“正确的”179MHz频点一样敏感。

由于157.6MHz的镜像及衍生频率位于美国“出租车服务”的频段中,FCC允许出租车上的发射端采用高达75瓦(无线话筒通常只为0.05到0.10瓦)的发射功率,在该例子中的接收机必须出色的完成抑制镜像及衍生频率的工作,才能避免干扰。镜像及衍生频率干扰抑制功能是体现接收机前级灵敏度的一个指标并与接收机中的IF频率相关。镜像及衍生频率与载波频率之间的间距通常是IF频率的两倍,当采用低段注入时低于载波频率,而当采用高段输入参考频率设计时,镜像频率总是高于载波频率。IF频率越高,镜像及衍生频率距离载频信号就越远,在前级射频信号滤波器中就更容易过滤掉。较好的接收机设计使用IF频点为71MHz一直到250MHz,将来甚至会更高。

伪辐射干扰抑制

好:80dB

出色:大于100dB

这与镜像及衍生频率干扰抑制十分相似,但这只是用于测量接收机是如何出色地抑制整个接收机工作频率范围内由任何外部干扰源所导致的潜在干扰。理想状态上,制造商将会从音频频率到微波频率对接收机逐一加以检测。该数据可以衡量第一级射频信号部分、IF滤波器和其它部分抑制干扰信号的能力。

三次谐波抑制

好:-15dBm

出色:+1dBm或更高

对三次谐波抑制的说明就是对理想接收机的说明,因为它可以衡量接收机能如何出色地抑制由多对三次谐波抑制的说明就是对理想接收机的说明,因为它可以衡量接收机能如何出色地抑制由多重干扰频点所造成干扰的能力。干扰频率可能来自同一场所使用中的其它无线话筒,或者是来自外部发射机的组合。该指标就接收机如何抵制多种类型的过载给出了一个极好的评测基准。

考虑工作频点为A和B的两台发射机,以及一台频点为C的接收机。如果将三个频点平均划分,其中一台发射机的二次谐波将会和另一台发射机的起初频点相混合,产生一个恰好和接收机频点一样的频率。

如果(Ax2)-B=Cor(Bx2)-A=C

那么:接收机很可能会对此三次互调谐波做出响应。

例如,考虑工作频点为181MHz和182MHz的两台发射机。这将会对183MHz或180MHz的接收机产生三次互调谐波干扰。

或者

请注意在这个例子中,我们选择的发射机频率非常接近于接收机的频率。这意味着接收机的选择性没有任何用处。然而,射频信号过滤部分和混频器的设计越好,可能产生的这种互调干扰就越少。当然,你可以选择不会产生干扰特定接收机的发射机频率,但是这在大型多通道系统中可选频率资源的有限性会导致无法一劳永逸的按照此方法解决。另外,在某些城市地区,在你周围可能存在数以百计的高能发射机,从中你无法进行控制。接收机必须要有一个三次谐波抑制说明。

限幅器范围

好:15dB

出色:30dB或更多

这表明在听觉上可察觉信号失真之前,发射机能够处理的音频输入过载量。一个好的限幅器可以将发射机的增益设置得更高,因为不需要太多的空间来防止音频过载。这个重要的指标只能在少数无线系统中找到,并可以在听觉上显著提高信噪比输出。

电池寿命

好:9伏碱性电池可以工作8小时(在UHF模式下5小时)

出色:9伏碱性电池可以工作12小时(在UHF模式下8小时)

在某些应用中,一台发射机必须在6个小时之外或更长的时间段中工作。如果发射机在工作完成之前电量耗尽,显然会发生问题。在大多数情况下,重新制作或表演所要花费的成本可能相当大。评估电池状态的一些有用的方法也是非常重要的。通常提前一个小时或更长时间来发出报警信号是十分有用的。

在其它应用中,电池的价格会使一个重要的考虑因素。如果一个星期使用发射机12小时,而电池的寿命为6小时,一年的总计额为250美元,对于某些预算来说这不是一个可以忽略的数目(使用单价为2.49美元的电池,每星期12小时)。

伪辐射

好:载频信号以下50dB

出色:载频信号以下60dB

一些无线发射机除了会按照设计工作频点发射信号外,还会同时产生其他频点的射频信号。所有的晶体控制频率的发射机以低频晶体开始,经过几次倍频相乘达到输出频率指标。例如,以15MHz开始的晶体控制振荡器,下一个阶段频率将提升为三倍,即45MHz,然后是双倍频阶段,加至90MHz,最后的倍频输出阶段将产生180MHz的频率。许多低级伪频率是在这个过程产生的,但是最有可能引发问题的频率是载频信号的频率加上或减去内部晶体的基础频率。在所给的例子中,它们将会是280MHz加或减15MHz。由该例子产生的伪辐射波为165MHz和195MHz的两个频率。如果在同一场所存在另一个频率为195MHz的接收机,它很可能会接收到此伪辐射频率的信号。

发射机输出功率

好:VHF和UHF模式时,30mW

出色:VHF模式时,50mW;UHF模式时,100mW

如果统计一下哪个单一技术指标最为经常地被滥用,那么射频功率一定是名列前茅。50mW(0.05Watts)是FCC允许使用在VHF无线话筒中的最大输出功率。UHF发射机所允许的最大输出功率一直到250mW,但是在该功率强度下,电池的耗电量变成另外一个重要的考虑因素了。

发射机辐射的功率越高,受到干扰的几率越小,操作范围越大。然而,在输出功率和电池寿命之间存在一种适当的权衡。一些人们熟悉的品牌的UHF发射机在输出功率却只有区区10mW。因此当你在比较来自不同制造商的产品规格说明时,同时查看输出功率和电池寿命是明智之举。

通常在某些特殊发射机的出版说明中的技术列表表明发射功率小于FCC的最大值,或者简单地声明在FCC允许值之内,这实际上是无意义的。所有正规的发射机都可以达到FCC的要求,但是最佳性能表现是出自那些既能够在VHF频谱中输出50mW、UHF频谱中输出100mW(或更高)的大射频功率,同时其电池寿命也长得足以满足特殊应用需求的无线发射机上。

评估无线话筒系统

尽管操作无线话筒系统有时会很复杂,但我们可以进行一些简单的测试(而无需专用测试设备)来了解无线话筒的主要性能,非常具有实用性。

无线话筒在定义上讲仍旧是“话筒”。它唯一的设计目标就是为各种应用产生准确的音频信号。话筒为“无线式”的意思就是无需附着的连接电线就可以应用。

在你决定购买或租借使用系统之前,建议使用以下测试来帮助你评定特殊无线话筒系统的质量。每一个测试将会对系统的特别类型的性能和问题进行检查。为了获得系统质量的整体评估,最好尽可能的进行多次这样的试验(但不必作所有的),因为你会发现某些设计在某些区域表现不错,而在另一个区域则会很差。只进行一两个测试对于要获取较好的整体评估是不够的。

“车钥匙测试”

这在高端无线制造商中是一个受欢迎的测试。此简单的测试揭示了无线话筒如何能够出色地处理高频段音频瞬变,同时能够反应出整个系统中音频处理链路的质量。

在无线系统中接驳一付可在非常高声压级时完全屏蔽啸叫的耳机或一套音频系统。最好能够通过耳机或者音频系统可以在隔离钥匙串产生的原声的情况下专心倾听接收机的音频输出。按照平均的说话音量设置发射机上的输入增益到正常值。

靠近话筒轻轻地摇动钥匙串使其发生叮当声。距离话筒一英尺左右摇动钥匙串,然后一边摇一边慢慢远离话筒,直到你距话筒8到10英尺远。倾听从接收机中传出的音频。它听起来是像钥匙串在晃动还是被压碎了的一包土豆片?

接下来,在晃动钥匙的同时让某人在无线系统中讲话。留心听说话者声音的失真。把钥匙拿离话筒一英尺左右,然后再到8到10英尺远的地方,留心说话者声音上的变化效果。

除了采用有线电缆连接的话筒外,对任何其它无线话筒而言这会是项非常困难的测试项目。你所听到的结果会告诉你,在该设计中输入限幅器和压缩扩展器的启动和延误时间是否出色,并且让你明白在现实生活中你可以从无线系统中获得怎样的音频质量。

钥匙环上松散摆动的金属钥匙会产生大量高频瞬变声音。未能通过此项测试的无线系统通常在平时的应用中也会歪曲人声中的齿擦音。通常听众并没有注意到这种高频瞬间失真,因为齿擦音没有特定的频点而更像随机噪音。歪曲的随机噪音的听起来仍旧像噪音,所以不容易察觉。然而,在这个钥匙串试验中,在很多失败的无线话筒中输出的音频信号中,本来清脆的钥匙串碰撞的声音在接收机端却没有清晰的音质,而取而代之的是听到低沉的声音,好像某人的手放在了嘴和话筒之间。钥匙串测试将会提醒你仔细倾听声音的任何失真。钥匙串测试也会展现被超声波扰乱的无线话筒的音频电路。钥匙发出脆响的峰值能量实际集中在30KHz,在人类听力范围之上。如果发射机中的电路不把超声波过滤出去的话,压缩扩展器将会做出错误的反应。因为人声中的齿擦音也含有超音波,所以这是一个有实际意义的试验。由于你听不到的声音会造成强度上下不定,超音波过载将会使齿擦音听起来刺耳。

低频“敲击测试”

这项测试将会揭示无线系统的内在信噪比和压缩扩展器是是否能够出色地处理低频音频信号的。“内在固有信噪比”展示的是无线话筒本身在经过压缩扩展器优化处理之前的信噪比指标。

该项测试需要在一个最小背景噪音、极其安静的环境中聆听来测试。把发射机和话筒放在与接收机不同的房间里,或者使用高隔离耳机来监听接收机的音频输出。无论在那种情况下,总会在话筒附近听到最小的背景噪音。足够高强度的背景噪音将会使本项测试无效。

以正常的声音强度设置系统,然后将发射机和话筒放在桌子或柜台上。攥紧拳头并轻轻地敲击桌面(不要用关节敲击)。我们希望通过这种方式在话筒周围产生一个低强度、低频“敲击声”,来启动无线系统上的压缩扩展器处理。

试着用拳头改变你敲击桌面的程度,尝试找到一个可以刚刚启动压缩扩展器处理的尽可能低的声音强度,同时仔细聆听接收机输出的音频信号。你在“敲击”桌面时,会听到与敲击声音夹杂在一起的像“嘶嘶声”或“嗖嗖声”的背景声音

我们的想法就是倾听当“敲击声”发生时,有多少背景噪音释放到无线系统中,并且也想知道在无线系统中听到的“敲击声”是否与现实生活中的一样。

这个测试可以很好的显示出单频段压缩扩展器和带有DNR过滤功能的双频段压缩扩展器之间十分明显的性能差异,同时也可以揭示无线系统的信噪比性能表现。

在测试期间把发射机增益设置成正常音量强度,你所听到的结果将会与系统在实际使用中所表现出来非常相似。

尽管不是一个标准测试方法,结果却同样有趣。首先设置发射机输入增益调整到最小值,然后将接收机输出调至最大值,最后再进行敲击测试。这样做的唯一原因就是帮助理解在正常使用中系统究竟压制了有多少噪音,并同时强调调节发射机输入增益到合适位置何等重要。

使用大量预加重/去加重作为噪声衰减的无线话筒系统设计很可能在“敲击测试”中进行得十分顺利,然而同样的系统却很可能在前面的“钥匙串测试”中令人大失所望。

检查输入限幅器工作范围

在这项测试中,你需要对着话筒制造点儿噪音,但要能够在十分安静的环境下监视接收机的输出。最好由两个人来完成。这项测试的目的在于倾听发射机输入限幅器是否能够出色地处理刚好在平均强度之上的音频峰值。

以平均的声音强度设置好无线系统,以使系统在完全调制状态时可以达到声音的瞬间峰值,同时话筒要距离讲话者的嘴两英尺。当说话者以均匀的语调讲话时,将话筒逐渐移近他的嘴。当话筒距离嘴很近时保持话筒在嘴的一侧,以保证不让急促的喘气声进入话筒。如果发射机的限幅器很差,或者根本没有限幅器,信号将会越来越大,随后当响度增强时,信号开始发生扭曲。具有较好限幅器的系统中,声音将会一直上升到最大值,然后即使你把话筒拿得再近,声音将会保持在一个适当的音量强度上。

当话筒移近讲话者的嘴时,由于距离的变化可能会导致声色发生变化,但是系统应该在不失真的情况下能够处理大量的过载。你也可以通过冲着话筒叫喊来测试一个限幅器,但是要记住讲话者从说话到叫喊时,它们的特征将会发生变化。一些无线系统设计尝试通过为使用者提供较低的话筒增益来防止过载。当射频信号变得微弱时,这个折衷办法将会产生较差的信噪比。通过拍手或者其它方式产生的尖锐的音频峰值也是衡量限幅器好坏的不错的测试方法。

“步行测试”

正如名字所暗示的那样,测试中一个人边行走边冲着发射机讲话,而另一个人倾听接收机的输出。

一个无线系统有两种不同的“步行测试”

检查最大操作范围

检查近距离静默和分集性能

在执行这些测试之前,无线话筒系统应该按照其实际应用中的情况加以设置。话筒和发射机必须与讲话者实际使用中安放在身上的位置一致,接收机必须连接到实际需要连接的任何其他设备上,同时电源和天线也要同实际应用中的那样连接和摆放。如果系统不按这种形式连接,步行测试的结果将不会有任何实际意义。不要将发射机或接收机上的天线移走以尝试模拟极限操作范围,因为这会改变某些接收机的工作方式,比如Lectrosonics某些型号上使用的SmartSquelchTM智能静默和SmartDiversityTM智能分集接收电路。

检查最大工作范围

经典的步行测试就是要了解在系统输出的失真严重到无法工作之前,你能戴着发射机走多远。你可以一直走到发生了8至10次的失真,并把当时的距离定义为范围限度。或者,根据自我估算,一直走到失真或嘶嘶声的积累到了一个你不能容忍的地步时。当比较两个或多个不同的无线系统时,对于每一个步行测试重复完全同样的线路是非常重要的,在同一位置将接收机和发射机以相同互联的方式安置在身体上,应用相同的标准来定义范围限度,否则就不是一个有效的比较。

即使系统的最大范围刚刚超过你通常需要的范围,该项测试将会揭示接收机的选择性的好坏,以及在微弱的信号状况下系统能够进行正确地处理。

静默和分集接收性能的短距离测试

“短距离”步行测试旨在检查接收机是否能够出色地处理发生在较近的操作范围上、较强射频信号接收状态下的多路径传输空值。不要将发射机或接收机上的天线去掉而使情况更加恶化,因为这会使测试的有效性变得没有意义。

设置与上述相同的无线系统,但不要找多路径反射过多的地方,比如有许多金属文档柜或存物柜的区域、中小型金属建筑、金属拖车等等。将接收机天线放置在金属表面约几英尺以内来增大天线上的多路径抵消。分集接收机上的天线各自至少需要1/2波长以取得分集接收技术的最大效益。如果在实际应用中接收机不能按照此方式加以配置,那么将天线摆放在使用时的位置。

一边戴着发射机在区域周围走动,一边讲话,尝试找到失真或静默(音频静音)发生的地点。在距离金属表面几英尺范围内移动发射机或许有助于产生多路径跑频所需的条件。

这项测试的目的就是查看系统是否容易跑频,并同时寻找发生在跑频期间是否会输出高声压级的冲击噪声。一个有效的分集系统会使寻找跑频点变得困难,这将会告诉你关于分集接收电路如何有效工作等东西。在大平均射频信号强度情况下、万一跑频的确发生在接收机上,接收机应该在跑频期间简单地为音频静音并同时不允许发出任何噪音或噪音脉冲。

在近距离的情况下,接收机中活跃的静默处理是最佳方案,因为它将消除因跑频所产生的噪音脉冲。然而,它也会缩小如先前测试中的最大操作范围。不太活跃的静默允许最大操作范围,但是通常在近距离跑频时允许噪音脉冲输出。

这两个测试说明了传统静默系统在近距离和远操作范围之间无法同时兼顾的窘境,同时说明了像LectrosonicsSmartSquelchTM智能静默系统的优势,它能够像系统实际应用中的那样,在近距离与远操作范围之间对自身进行自动优化设定。

以上两种类型的步行测试完成后,你将会清楚的明白在实际应用中那些是可以期待的。某些系统或许提供出色最大范围特性,但在近距离、多路径情况下证明是嘈杂的。其它系统可能在近距离测试中表现良好,但在最大工作范围的测试上却很差。当然,理想的无线系统在这两方面都会表现得很出色。

通过电缆连接的A-B测试

找两个一样的话筒,一个与音频电缆连接,另外一个与无线系统连接,以进行倾听测试。这样做的窍门就在于使两个话筒的收听强度完全一样。即使强度有细微的差别,人耳也无法辨别出这种听觉差频。

将话筒放在离声源或人嘴等距离的地方以使得相同信号可以进入两个话筒。在电缆连接和无线连接之间来回切换的同时让听众比较来自不同设置所发出的声音。当然最好蒙着眼睛进行这项测试,听众没有办法识别到底监控的是哪套设置,之后对测试结果做一下记录。

作为“实体检查”,将两个话筒互换一下,再次倾听并查看是否话筒本身存在着与第一次比较时一样的、可辨别的细微差异。

无线话筒术语词汇

AM:调幅调制(载波信号强度发生改变)

CARRIER:载波信号:无线系统的操作频率,一个固定频点的无线电信号随着音频信号内容的变化将进行频率(调频)或强度(调幅)变化。

COMPANDOR:压缩扩展器:一个使用编码和解码过程的噪音衰减电路。发射机将动态音频信号加以编码(压缩)而后由接收机对动态音频信号进行解码(扩展)。发射机中的压缩器和接收机中的扩展器必须完全互补。

dBi:比作等向性天线的增益分贝

dBd:比作偶极子天线的增益分贝

注意:dBd比dBi高3dB

DETECTOR(DEMODULATOR):解调电路(解调器):接收机中的电路,用以从信号中恢复信息(音频)

DIVERSITY:分集式接收:通过使用两个或更多的天线和接收机来减少或消除多路径跑频的一种方法。此最常用的方法包括双重天线相位切换、双重接收机音频切换以及“比率分集”音频组合。最有效的方法是比率分集组合。

DROPOUT:跑频:当发射机在房间的某个位置时,载波信号和声音的瞬间丢失,或者是背景噪音的增强。移动发射机(即使只是几英寸)通常会将声音恢复到正常。

FM:调频(载波信号频率发生改变)

FRONT-END:接收前级:接收机中过滤的第一级。即跟随在接收机天线输入后的第一个电路。

HIGHSIDEINJECTION:高端注入:一种变频超外差式接收机设计,其中本地振荡器的频点高于载波频点。,

IF:中频:是指当载波信号与振荡器的信号混合后,超外差式接收机中所产生的差频信号。

IMPERFORMANCE:互调性能:一种衡量接收机对产生互调的信号的抑制能力。

IMAGEREJECTION:镜像及衍生频率干扰抑制:一种衡量接收机抑制某种射频信号的能力,这种信号由混频器产生,与接收机工作频点形成镜像。在超外差式接收机中,镜像及衍生频率干扰抑制体现了前级过滤器的性能。

INTERMODULATION:互调:即IM.由两个或更多的信号混合从而产生叠加、差频以及谐波倍数的信号。IM通常在接收机混频器阶段之前的增益放大器中出现,但也会出现在任何非线性设备中。

ISOTROPICRADIATOR:等向性发射天线:一根完全非强指向天线(在所有方向位置上辐射平均)。此天线只作为数学概念存在,并且用作衡量天线增益的理论参考。

LOWSIDEINJECTION:低端注入:在超外差式接收机设计中,本地振荡器的频点在载波信号的频点以下。

MIXER:混频器:超外差式接收机中的电路或组件,用于混合振荡器产生的信号与接收的载频信号

MULTI-PATH:多路径:同时到达接收机天线的多路信号导致的情况。相同相位的信号会相互叠加,而不同相位的信号会互相抵消。

OSCILLATOR:振荡器:能够在特定频点产生信号的电子电路

RECEIVERIMAGE:接收机镜像及衍生频率:超外差式接收机将会响应的一个二次频率。镜像及衍生频率无论在载波频率之上还是以下都是IF频率的两倍,这取决于接收机设计是“低段”还是“高段”注入。一个以接收机“镜像及衍生频率”频点工作的射频信号将会在混频器中产生差频信号,这与载波信号与振荡器相混合而产生预期的IF信号一样有效。

RECEIVER:接收机:从发射机拾取无线电信号的设备,并将其转换成音频信号,再提供给音频系统或录音设备

RFNOISE:射频噪音:不是由发射机产生的无线电信号。通常听起来像嘶嘶声、静态噪音或杂乱信号。射频信号(无线电频率干扰)即可为AM也可为FM调制的,它或是改变音频信号,或是在音频信号中加入背景噪音。

RF:射频:无线电频率信号。也普遍用来指由无线发射机产生的无线电信号,或是被无线接收机拾取的其它信息源发射的能量。

RadioFrequencyInterference射频频率干扰:使无线系统或音频系统中产生噪音或跑频的无线电干扰信号。多种多样的信息源都可以产生射频信号,这其中包括电子元件、计算机、切换电源、广播的无线电信号以及户外无线电设备。无线电信号能量可以进入音频系统的组件中或改变电缆中的音频信号,产生令人厌恶的噪音。适当的屏蔽和平衡音频电缆是预防射频信号I问题出现在音频系统中的最佳办法。高品质的接收机是防范无线话筒系统中射频信号I出现的最佳解决方案。

SELECTIVITY:选择性:接收机对接近于理想载频信号频点上干扰信号的抑制能力

SENSITIVITY:灵敏性:接收机能够在极弱的射频信号强度下正常工作的能力

SQUELCH:静默:接收机中哑音的现象。当来自发射机的无线电信号太弱以至无法产生音频信号时,接收机将会切断或进入“静默”状态。“静默”也是指拥有音频哑音功能的接收机电路。

SUPERHET:超外差法:这是“super-heterodyne.”的简略形式,即两个信号的混合而产生第三个信号。无线话筒接收机(与几乎其它所有的接收机)都使用一个本地振荡器产生一个参考信号,该参考信号与来自接收机天线的无线电信号混合从而生成另一个低频信号(IF信号)

SUPERSONICNOISESQUELCH:超声波噪声静默:当超声波噪音达到事先调整的强度时,将接收机音频输出哑音的方法十分普遍。在音频频带(20到30KHz)之上的传输噪音的增强,通常暗示着系统信噪比不能产生足够的可用音频信号。

THIRDORDERINTERCEPT:三次谐波抑制:对接收机如何可以出色地抑制由多重信号引发干扰的一种衡量标准。此指标说明了接收机如何能很好地抑制各种过载。这与射频信号压缩强度有直接关系。

TRANSMITTER:发射机:使用者佩戴的设备,用于从话筒向接收机发送或“传输”音频。实际上,发射机是将来自话筒的电子信号转变成无线电信号,然后通过某种天线“传输”出去。

UHF:超高频(通常为300MHz至3000MHz)

VHF:甚高频:(通常为30至300MHz)

高频段无线系统通常为150到216MHz

低频段无线系统通常为30到50MHz

无线话筒应用(终结篇)

无线话筒应用

自由音频、视频制作人

在美国有数以千计的“自由”摄影制作者。他们绝大多数是以个人为单位的,直接与电视制作公司、广播网、广告公司或者需要视频音频制作服务的企业客户取得联系。大多数“自由”摄影制作者更适合场地制作,很少提供后期制作服务。

一种特殊类型的多通道无线音频系统已经在自由制作人当中使用起来,该系统经常被称作“背包式系统”。这是一个肩背式便携装备箱,里面有几个无线接收机、一个便携式调音台、一至两个连接到调音台输出的无线发射机、带话筒和电线的话筒杆、各种各样的音频适配器、对讲机、录音机以及为摄像师准备的备用电池。这个十分繁杂的工具包,对于无线话筒系统而言使用环境来说很糟糕。

调音台的音频输出为一至两台发射机提供信号,发射机把信号送回摄像机的接收机,因此整个视频/音频装备都是便携式的。这项技术大量应用在场地中的电视纪录片的制作上。

背包系统中无线操作的最大挑战在于背包中调音台输出发射机总是在接收机几英寸的范围内。在任何多通道无线系统中把发射机和接收机摆放得如此之近决不是一个好的做法,可是,在场地制作中没有其他的选择可以取得做到像背包系统一样轻便。为了确保系统可靠运行,在这本手册的干扰一节中强调的检验过程是必须的。

由于采用背包系统的最终目的就是其便携性,也可以说系统时常在出现在不同的区域,比如从一个城市到另一个城市。因而,来自电视广播信号和数不胜数的其它信息源的干扰是不能预测的。这就意味着唯一可以使这样的装备可靠地运行的方法就是使用具有极好选择性和IM性能的高品质接收机,并且养成在每个新区域彻底检验系统的好习惯。尽管不容易,但它就是这样。

广播新闻采集

新闻采集场合通常会在短时间内拥挤进大量无规律的、分属不同品牌和所有者的无线设备,这种场合下功能差的无线系统将无法胜任。安装在摄像机上的接收机必须小巧且便于携带,而发射机也必须足够结实以经受恶劣环境的考验。因为根本没有时间重新召集每一个人并且重新拍摄,所以要求射频信号链路在第一次测试时必须可以正常工作。这或许可以解释为什么很少有公司有能力制造可以为ENG提供可靠操作的无线系统。

大多数ENG工作人员在任何时刻只使用一或两个无线系统,这略微减小了运行无线系统的复杂性。可是,他们很少有时间进行任何检验过程,因此只有最佳选择的、高品质的接收机才能够可靠地工作。

由于外接插式发射机具备的多功能性可以满足每个场景拍摄对话筒的需求,它们是专业ENG工作人员的首选。最佳的设计可以与各种各样领夹式、手持式以及强指向话筒一起使用,并且带有一个容易使用的输入连接器,该连接器必须可以保证牢固连接。

由于摄影机变小了,可以直接安装到摄影机的接收机的尺寸也要求变小。现在的摄影机(尤其是数字的)辐射射频信号噪音,这也会影响对安装在摄影机上的接收机的选择。只有具备很高选择性的接收机才能够抑制来自摄影机的射频信号并同时保留可用的操作范围。我们再一次说,接收机的选择性是最最重要的。

教堂

仅在美国就有超过450,000个教堂,这也许是无线话筒系统最大的市场了。虽然各种教堂提供的礼拜形式多种多样,但是他们使用无线话筒的方式却是一样的。教堂无线系统应用领夹式或手持式发射机会使各礼拜仪式更加有效。

教堂是“可预知的”使用场合,因为礼拜仪式通常在相同的场所且固定的时间举行。婚礼、葬礼仪式以及其它类型的聚会都可能在不同时间出现,但绝大多数是提前预定好的。一些教堂关心用于无线发射机的电池价格,而其它则更关心电池是否会在使用中电量耗尽,从而造成仪式的中断。然而无论在哪种情况下,用法仍旧是可预知的,并且要提前做好计划。这和一些其他应用形成对比,例如新闻采集中无线应用几乎没有人注意而且总是在变换使用位置。

大多数教堂的环境通常十分安静,有专心致志的听众,还普遍拥有高品质的音频系统。这使得无线系统中的微妙变化也会使听众感觉很明显。这就要求选择一个具有高信噪比输出、音频质量出色以及对干扰和失真问题又良好抑制性的无线系统。

在某些仪式中,如果电子乐器广泛使用,射频信号环境可能会变得很复杂。许多不同类型的电子频率合成器、风琴以及其它电子乐器可以发出强大的射频信号能量,从而产生足够的噪音以引发跑频和无线话筒系统中操作范围等问题。

预算和价格因素经常是教堂所关心的事情。在价格和必要的性能表现之间找到最佳的平衡并不难,开始设计时只需思量一下即可。在预算允许范围内安装质量最好的无线话筒是最实际的做法,尽管这可能意味着需要购买时较长的等待时间。

电影制作

电影制作是对无线话筒系统产生最富声誉的又极其苛刻的有挑战性的应用之一。用于影片录制音频的技术在几年前就发生了改变。现在采用现场实况录音,后期制作中再将其“变得悦耳”或进行必要的修改,然后在合成中与图像同步。在过去的年代里,在后期制作中最终的音频经常配到原带上,使用在摄影棚录制的音频制作为录音的参考。

随着高品质无线话筒系统的出现,在后期制作中无须将演员的对白配到原声带上。在拍摄期间捕捉的音频作为最终的音轨,这迫切要求无线系统能够提供出色的音频质量。

电影行业需要高品质无线话筒系统的原因之一就是重新拍摄一个场景时要付出的昂贵费用。只有几秒钟的单一镜头很可能要花几千美元。如果无线话筒系统发生跑频,该镜头不得不重新拍摄,或者在后期制作中再把音频配到原声带上时,这可能会十分昂贵。另外一个对高品质、高可靠性无线话筒系统需求的原因是现代影剧院配备有高品质的音频还音系统。现在大多数人在自己的房间中安装高品质音频系统,经常带有数字信息源。消费者或电影迷就习惯性的要求享受更高质量的音频效果。

在过去几年中随着188金宝慱图片 能力的提高,许多后期制作工程师强烈要求在现场中采用近距离拾音技术(尽可能近的将话筒安放到演员嘴边),然后修改音频使之“符合于”图像。一个人的声变化完全取决于混音中有多少周围噪音、回声和回响。例如,通过简单地倾听背景噪音和回声量可以很容易地说出某人的嗓音是在一间大屋子中(如仓库)还是在一间小房间中。可以很容易地通过均衡和增加额外的背景噪音、回声和回响使某人的嗓音听起来像是在屋外、大屋子等等中发出的,但要消除背景噪音或回声事很困难的,甚至是不可能的。无线话筒系统在电影制作中广泛地使用,由于它们使近距离拾音技术很容易实现。在某种情况下,现场音频调音台或许会把背景噪音加进情景中以使声音较好地“符合于”图像。

无线话筒系统在电影制作场景必须与多种类型的其它设备配合使用。例如,与无线发射机一起使用的鱼杆式话筒比使用电缆的话筒更节省时间。制作用的音频调音台对不同的应用和声音类型需要各种不同类型的话筒,并且可根据个人爱好选择最佳的话筒头。因而,使电影制作的无线系统能够与所有常用类型的话筒头兼容是势在必行的。当看不见接收机时,发射机上精确的输入增益调整功能就十分方便。

剧院

表演艺术涵盖了无线话筒系统的不同应用。剧院就是一个最好的例子,通常它是一个多通道无线系统的应用。舞台表演会提前进行排练,这有助于检验无线系统,但实际上实况演出是要在观众面前进行的,因此无线系统可靠的性能表现与录制活动比较起来总是显得更加关键。实质上,一些剧院无线系统的应用都是固定的安装,经常使用同样的设备进行制作。其它剧院表演则可能在全国巡回举行,这使得运行一个多通道无线系统更加复杂。某些大型流动剧院巡回表演时会雇佣全职员工搭建并操作无线话筒系统。

最有效、最实用的剧院无线接收机系统为一种机架式的装配组合,它使用天线和功率分配系统。在任何多通道无线应用中频率协调是必须的,但在巡回表演中这总是个问题。我们所关心的经常是无线系统自身之间的互调,通常可以通过适当的频率协调和仔细的安装避免或将其降低至最小限度。然而,如果进行巡回表演,那么来自外部信息源的干扰几乎不可避免。唯一可应用在剧院的无线系统类型就是使用高选择性接收机的高性能系统。

舞台演出

在公众眼中,在众多无线系统的应用中,“扩声音响公司”或者称作“巡演公司”只占一小部分市场,但他们却是无线话筒系统中重要的客户。由于大型的巡演公司经常制作全国性的表演和主要音乐节目,因而总是受到观众的瞩目。无线系统在该市场上的应用范围从演唱用的手持式发射机到乐器用的腰包式发射机。

巡演公司在国家或世界地区做巡回表演时经常被频率协调问题所困扰。而区域性巡演公司可能不会碰到太多的频率协调或可靠性等问题,但是音质与电视广播或音乐会同等重要重要。

在音频舞台上,接收机天线通常摆放在发射机附近。这有助于防止跑频,甚至能够减少临近的外部干扰,但是舞台上由射频信号噪音(数字乐器和188金宝慱图片 )产生的问题依然严重。

所有大型制作开始之前要进行认真的频率协调和测试。制作场地不仅在舞台上使用无线话筒,还会使用许多无线电设备一起工作。在大型制作上总是使用无线电通讯和内部无线通讯系统。在我们有理由确信所有系统都可以安全可靠地运行之前,必须考虑所有无线电设备的操作频率和互调。高选择性的接收机在此种类型的应用中是必不可少的。

大多数扩音应用包含一种“音乐形式”。以下简单描述,适用于几种基本类型的场所中。

音乐会

在现场音乐会中,有大批观众在场,并且经常进行直播。由于根本不可能重排某个场景,所以无线系统的可靠性就显得尤为重要。音频系统由人工进行操作,当某个的无线系统闲置不用时可通过控制台手动进行静音,因而接收机的自动静默能力通常不太重要。大多数音乐会都有多通道无线系统,这就要求接收机必须具备出色的选择性和互调性能。这通常使用专业天线,天线分配器以及其他一些多通道系统设备。另外,无线系统的计算机界面有助于遥控和监控控制,界面通常是远离接收机机架的。

接收机为高输出的PA系统提供音频信号,这使得系统的信噪比变成设计中一个需要重要考虑的因素。由于系统通常用于歌唱和乐器,发射机的输入过载能力也就显得十分重要。

巡演公司制作音乐会时,会遇到的一种最难以解决的情况就是对频率的选择和协调。由于音乐会几乎总是“一次成形”,演出开始后,几乎没有机会重新协调频率。互调是十分复杂的,节目开始后在有问题的系统上尝试切换频率实在荒唐。在一个系统上通过切换频率来解决射频信号问题极易引发其它无线系统上新问题。可切换频率接收机和发射机在演出开始后不能起到帮助或根本无能为力。

在没有考虑系统会对其它无线系统产生影响时,决不能改变一个无线系统的频率。只可以在不同场次的演出之间进行频率的改变,这时你会有充分的时间设计整体频率协调的解决方案/只有在来两场之间进行总体频率调整时,才有时间改变频率。大型巡演公司通常准备了“备用”无线系统频率表,以备不时之需。

夜总会

夜总会中的音频质量一点也不比音乐会中的低,但夜总会有一个明显的优势。假如夜总会与同一乐队或音频公司签订合同,让他们在随后的几天或几个星期在同样的舞台上进行相似的演出时,因为不同场次的演出总是在同样的地点进行,因此可预知的无线系统的潜在问题并轻松的解决。

巡回乐队

无线系统在音频加强方面的另外一个应用与旅行传教士有关。通常,这种场合中的应用包括讲话时用的领夹式系统,唱歌用的手持系统以及乐器用的腰包式系统。

经常使用10个通道的多通道无线系统。舞台上通常有各种乐器,比如频率合成器、MIDI控制键盘、打击乐器、电吉他、功率放大器、监听音箱等等。许多情况下,一个音频公司就像与乐队签订合同一样,与巡回乐队签订在大型场所做流动演出的合约。

在舞台制作使用的设备上,巡回乐队的音乐制作通常与音乐会相同。音频系统通常为高输出的PA系统,制作当场进行,许多还进行实况直播或者为随后的转播录像。在这种应用中无线话筒系统的要求与任何大规模的音乐会一样,射频信号环境也会困难一些。

企业应用

企业广播电视的制作

在许多大中型公司中有些部门的唯一职责就是为广告或培训生产录像带。在公司内部生产录像带与外包雇人制作的成本相当,加上购买使用高质量音频设备的费用越来越低廉,使得许多制作计划在企业内部进行。企业用户或者租借无线系统,或者购买,这完全取决于他们使用无线系统的频繁性。

企业视频制作用户使用无线话筒系统来创作录制题材。因为有问题时每一个场景时常需要多次拍摄,这使无线系统可靠性的意义降低了,但重新拍摄场景所带来的不便仍略高于高品质的无线系统的成本。

企业培训人员

在企业市场中,流动培训员总是需要使用无线话筒系统。这些人或者是公司雇员,或者是聘用的专家,他们走访不同的地区或国家,为20到30人的小组或几百人的大型团体提供讲课或培训。无线系统的应用(也可以借助其它直观教具)已经成为一种标准需求。

旅行培训员用的无线系统必须适用于各种地理环境下的工作而免受干扰。通常,系统中的接收机必须提供足够的音频输出以同时容纳音频系统和收录机的输入信号。由于培训员需要到处走动,符合他们需要的接收机的大小和重量也成为选择系统的主要因素。电源供电的接收机总是十分便利的,从而使演讲者能够把接收机放在房间音频系统的音频输入插座附近,而不必设置较长的电源线或者在旅行时随身携带较长的音频线。同样,通常用在现场制作的小型的接收机,对旅行演讲者和公众演说者都是非常有用的。

婚礼和典礼摄像师

对婚礼进行现场录像已经变得和婚礼拍照一样普遍了。虽然摄像师在婚礼中加进视频制作看起来符合逻辑,但事实却并非如此。这意味着,在婚礼上视频公司和摄影师经常会同时在场进行工作。视频制作也必须包含音频,而音频的加入可能会给摄影师带来些麻烦,比如话筒线,夹式话筒等等。一个无线话筒系统不但能提高音频质量,也会让视频人员和摄影师在一起轻松地工作(比如,地面上没有电缆等等)。腰包式发射机几乎可以和任何类型的话筒头匹配使用,这样可以使用一些极小体积、易于隐藏的领夹话筒头。

大多数初级水平的婚礼摄像师也开始提供大众层次的视频服务。这么做主要是因为设备的价位不同,另外一个事实是许多婚礼摄像师只在业余时间拍摄婚礼,而正式工作在其他地方工作。另外,真正高品质的婚礼视频制作成本(多个摄像机和单独音频调音台)对于大多数婚礼预算来讲是不实际的。摄影师很少能对他们所提供的专业和广播级设备的服务收取足够的费用。这便产生了一个奇怪的矛盾。一方面,由于他们不可能对场景重新进行拍摄,所以婚礼中要求真正高品质的无线系统。然而,在另一方面,由于有限的婚礼预算,使用广播级设备进行拍摄经常使摄影师入不敷出。。

在婚礼上,由于无线问题而造成的音频丢失很难恢复。即使在理论上双方的婚礼宣誓可以重新进行,但新娘、新郎或任何一位家庭成员自然会对制作人产生不好的印象。这说明做好预先计划和使用高品质无线系统是十分重要的。由于大多数婚礼会在教堂举行,协调用于视频拍摄的无线系统和教堂使用的设备也是非常关键的。这包括在典礼开始之前进行彻底的步行测试和检验,将所有的无线系统按实际使用位置放好,并打开进行测试。

使用多个摄像机的制作中,在每个摄像机上使用一个发射机和一个匹配的接收机是很合理的。大多数先进的制作中,需要合理安排无线话筒系统的位置,并将为音频调音台提供信号的接收机置于中央位置,。将调音台的输出信号再传送给一个或多个无线发射机并通过无线电信号将混合的音频传送回各自的摄像机。当然,同其它多通道无线系统一样这种类型的设置需要进行预先设置和检验。如果在典礼举行期间向摄像机发送的无线信号出现了问题,也可以在调音台的位置使用一个录音机,用它来记录备份音频资料。

其它特殊的应用

无线话筒系统的其它应用包括:

拍卖人广泛地使用无线话筒系统,因为他们经常需要来回地走动(无线系统的移动性)。销售给拍卖市场的大多数无线系统只是完整的便携式音频系统的一部分,为了免提使用,通常需要与头戴式话筒配合使用。

乐队指挥在乐队行进排练和现场表演期间使用无线话筒系统。排练用的无线系统通常与一些便携式音频系统结合使用。在表演期间使用的无线发射机范围从安装在乐器上的腰包式发射机到手持式发射机(它为直接安装在房间或体育场馆的音频系统中的接收机提供信号)而种类繁多。

无线话筒系统在魔术表演中的应用只占一小部分市场,但确引人关注。在多数情况下,魔术师会把话筒隐藏在各种不同的服装里,这意味着,多功能发射机能够适应各种各样的话筒。另外,魔术师经常参加不同类型的活动,因此他们所关心的是接收机的尺寸和射频信号性能表现。很多魔术师喜欢“轻装上路”,那么小型接收机将是最好的选择。旅行者们也总是关心干扰问题,所以接收机的选择性和互调压制性能都是重要的考虑因素。

赌场的经营成本通常几百万美金,其预算足可以承担无线系统的支出。赌场为工作人员配备无线话筒,游戏结束后他们会在各个楼层上检查BINGO卡。一般地说,一个赌场需要多个发射机,但每次从不需要同时操作两个发射机。对赌场来讲,最经济的无线系统就是一个接收机和多个“一按即通”的发射机。

通过以上十五篇文章,我给您详细介绍了无线话筒的各方面知识,希望会对您有所帮助,相关问题可以浏览我们的网站www.dingrun.com!

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