文章插图
调频无线话筒製作PCB板R4是V1的基极偏置电阻 ， 给三极体提供一定的基极电流 ， 使V1工作在放大区 ， R5是直流反馈电阻 ， 起到稳定三极体工作点的作用 。这种调频话筒的调频原理是通过改变三极体的基极和发射极之间电容来实现调频的 ， 当声音电压信号加到三极体的基极上时 ， 三极体的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化 ， 同时使三极体的发射频率发生变化 ， 实现频率调製 。话筒MIC可以採集外界的声音信号 ， 这里我们用的是驻极体小话筒 ， 灵敏度非常高 ， 可以採集微弱的声音 ， 同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作 ， 电阻R3可以提供一定的直流偏压 ， R3的阻值越大 ， 话筒採集声音的灵敏度越弱 。电阻越小话筒的灵敏度越高 ， 话筒採集到的交流声音信号通过C2耦合和R2匹配后送到三极体的基极 ， 电路中D1和D2两个二极体反向并联 ， 主要起一个双向限幅的功能 ， 二极体的导通电压只有0.7V ， 如果信号电压超过0.7V就会被二极体导通分流 ， 这样可以确保声音信号的幅度可以限制在正负0.7V之间 ， 过强的声音信号会使三极体过调製 ， 产生声音失真甚至无法正常工作 。CK是外部信号输出插座 ， 可以将电视机耳机插座或者随身听耳机插座等外部声音信号源通过专用的连线线引入调频发射机 ， 外部声音信号通过R1衰减和D1、D2限幅后送到三极体基极进行频率调製 。所以这个套件不但可以做一个无线话筒 ， 而且还可以做一个电视机无线耳机使用 。电路中发光二极体D3用来指示工作状态 ， 当调频话筒得电工作时就会点亮 ， R6是发光二极体的限流电阻 。C8、C9是电源滤波电容 ， 因为大电容一般採用卷绕工艺製作的 ， 所以等效电感比较大 ， 并联一个小电容C8可以使电源的高频内阻降低 ， 这个电路非常常见 。电路中K1和K2其实是一个开关 ， 它有三个不同的位置 ， 拨到最左边时断开电源 ， 最右边是K1、K2接通做调频话筒使用 ， 中间位置是K1接通 ， K2断开 ， 做无线转发器使用 ， 因为做无线转发器使用是话筒不起作用 ， 但是话筒会消耗一定的静态电流 ， 所以断开K2可以降低耗电、延长电池的寿命 。测试方法一些影视声音工作者就日常工作中常用的几种无线话筒进行了详尽的实用测试 。无线话筒的拾音不仅牵涉到距离问题 ， 而且牵涉到声音质量问题 ， 包括失真、噪声、干扰、稳定度等 。测试整个测试是在一家电视製作单位进行的 ， 主要集中在电视声音工作实际需要 ， 如器材的性能指标、模仿实际工作环境下的工作距离、声音波形显示、声音质量的主观评价等项目 。本文仅选取L组和S组无线话筒的距离测试进行介绍 。测试方法大致是这样的：为将上述两组无线话筒的接收机放置在同一点上 ， 两名录音师分别携带两组不同型号的发射机组 ， 即发射机+领夹话筒头 ， 或外接插发射机+手持话筒 。两者按照规定的相同路线移动 ， 在移动中连续提供所处位置的描述和其它语音信息 。接收机组分别将各自接收到的信号送入调音台的两路输入 ， 调音台分轨输出至数字音频工作站进行实时分轨录音 ， 以便记录和现场分析 。测试所走的线路如图2所示 ， 起点为放置接收机的位置 ， 终点是北门洞 。被测产品是：（1）S版xxxx（射频功率250mW） ， 使用S牌领夹话筒头 ， 接收机是Sanken3xxx型 ， 使用该机的话筒输出连线埠 。（2）L牌MM4xx（射频功率100mW ， 400系列数字耦合平台） ， 使用CountrymanBx话筒头 ， 接收机为同一品牌机UCR4xx型 ， 使用该机话筒输出连线埠 。示意图在同步过程中 ， S在170m左右时 ， 在无禁止隔阻的情况下出现跑频现象 ， 再前进约5m就完全没有信号 ， 参见图3（下）：L有212m左右时进入北门洞 ， 由于禁止很严重而出现跑频现象 ， 参见图3（上） 。图3的时间坐标相同 ， 波形中中断部分为因跑频而赞成的无接收信号 ， 可以看出 。L的接收情况远好于S 。二组测试如图2所示所走的线路 ， 起点为放置接收机的位置 ， 终点是北门洞 。被测产品是：（1）L牌UM2xx（射频功率250mW ， 200系列模拟射频平台） ， 使用CountrymanBx话筒头 ， 接收机是L牌的R4xx型 ， 使用200系列兼容接收模式及线路输出（+4dBu）连线埠 。（2）L牌MM4xx（射频功率100mW ， 400系列数字耦合平台） ， CountrymanBx话筒头 ， 接收机是L牌UCR4xx型 ， 使用400系列数字耦合接收模式及线路输出（+4dBu）连线埠 。这里要说明的是 ， 第一组测试使用的是调音台的话筒输入端 ， 这是因为在很多情况下 ， 用户愿意用无线话筒来代替有线话筒 。但是我们发现 ， 对于灵敏度高的接收机 ， 必须把增益调低 ， 才能匹配后面的设备输入指标 。如果匹配不当 ， 可能会在信号大时出现限幅而造成爆声 。这样 ， 第二组测试将两组接收机的输出均改为线路输出 。从音频工作站显示的波形看 ， 即使在个别说话声很大的信号时 ， 也没有发生限幅现象 。L牌UM2xx和L牌MMxx在进入北门洞时 ， 由于严重禁止而出现跑频现象 。但穿过北门洞后仍有信号 ， 其间的距离约247m ， 只是在北门洞内才出跑频 。测试表明：L牌MM4xx在出现跑频前的工作距离远远超过第一组测试数据 。三组测试所走的线路如图2所示 ， 起点为放置接收机的位置 ， 终点是北门洞 。被测产品是：（1）L牌UH2xx（射频功率100mW ， 200系列模拟射频平台 ， 外接插式发射器） ， 使用前端话筒S 牌4xx动圈话筒 ， 接收机为L牌R4xx型 ， 使用200系列兼容接收模式及线路输出（+4dBu）连线埠 。（2）L牌LMxx（射频功率50mW ， 400系列数字耦合平台） ， 使用CountrymanBx话筒头 ， 接收机为L牌UCR4xx型 ， 使用400系列数字耦合接收模式及线路输出（+4dBu）连线埠 。L牌UH2xx在由起点到终点的过程中 ， 于247m处开始跑频 ， L牌LMxx在199m处开始跑频 ， 继续前进越发严重 ， 直至接收不到信号 。工作干扰被测产品是：（1）S牌xxxx（射频功率250mW） ， 使用Sanken领夹话筒头 ， 接收机是S牌xxxx型 ， 使用话筒输出口 。（2）L牌UMxxx（射频功率250mW ， 使用200系列模拟射频平台） ， 配CountrymanBx话筒头 ， 接收机为LRxxx型 ， 採用200系列兼容接收模式使用线路输出（+4dBu）连线埠 。测试方法：将两台GSM手机紧贴所用的被测接收机上 。当无线话筒工作时候 ， 电话拨号到所用插秧机 ， 观察手机信号对被测无线话筒的干扰情况 。另一种是把手机紧贴到被测接收机上 ， 然后对手机做开机-关机操作 ， 观察手机在开机后几秒内大功率搜寻信号时所发出的射频信号是否干扰无线话筒的接收 。两组被测无线话筒系统对于手机信号的干扰无反应 ， 接收机端输出的声音信号正常 。临界跑频距离测试结果见附表(图4) 。（1）从实测结果可以看到 ， 名义发射射频功率为50mW的L牌发射机 ， 其跑频前临界工作距离大大超过名义发射射频功率250mW的S牌 。由于各品牌产品的临界工作距离是与其名义发射射频功率成正比的 。对于同一品牌产品 ， 可以从功率推导出距离 。因此 ， 不同厂家公布的射频功率 ， 并不一定能反映实际安全工作距离 ， 只有做实际测试 ， 才能真正了解所选产品的性能 。（2）L牌无线话筒所公布的数字耦合技术（数字音频处理加模拟调製射频） 。的确能结合声音质量和工作距离两方面的优势 。这与所谓全数字无线话筒（数字音频处理加上数字调製射频）的技术不同 ， 其工作距离比明显增加 。（3）在以上实际测试中 ， 多射频模式兼容技术的功能得到了验证 。如在第二组和第三组测试的发射机和接收机的匹配上 ， L牌200系列发射机可以与400系列数字耦合接收机良好匹配 ， 在测试中未发现任何问题 。分析原因 ， 应该归因于採用了多射频模式兼容技术 。（4）在测试环境的确 ， L牌UHxxx外接插式发射机（所谓“手雷发射器”）虽然名义射频功率为100mW ， 但在实际工作环境中 ， 跑频前临界工作距离与名义射频功率为250mW的L牌UMxxxx型腰包发射机几乎相同 。主要原因是 ， 由于前者的发射机与腰包发射机有所不同 ， 即它利用其机身外壳与人手持时形成的偶极子射频天线 ， 使得发射高度高于普通腰包发射机的发射天线高度所致 。（5）在实测中 ， 发现正确调整发射机端话筒输入增益十分重要 。这对最终接收机端输出信号的动态範围和信噪比有明显的影响 ， 所以 ， 无线话筒在实际使用中 ， 一定要首先在发射机端根据话筒使用者声音的大小 ， 以及话筒头隐藏程度 ， 将发射机上的话筒输入电平调整到合适位置 。然后再在接收机端调整输出电平 ， 来确保输出信噪比达到最佳值 。（6）如上所述 ， 如果用无线话筒接收机的音频输出代替有线话筒插入位置输入后级设备的话筒输入端 ， 则一定要注意大信号输入过荷造成后级设备限幅的问题 。儘管限幅后声音并没有失真 ， 但是动态明显受到压缩 。调音台或其它设备的限幅是为防止外部输入信号电平过载而造成失真 ， 或者在扩声场合可能造成功放过荷以至烧毁扬声器而设的 。这是动态限幅 ， 不是削波 ， 所以声音并不失真 ， 只是动态被压缩 。由于大部分接收机的音频输出端只有一只卡侬（XLR）插座 ， 用户在使用时 ， 要根据具体情况 ， 用接收机上的选单调整音频输出端的电平範围为话筒电平输出（例如-50dBu）或线路电平输出（例如+4dBu）万不能一概而论 。（7）本报告主要验证用户最关心工作距离和手机干扰问题 。其它指标如电池使用寿命等 ， 需在厂家配合下进一步的模仿现实测试 。（8）在测试过程中发现 ， 有些品牌的无线话筒接收机电源适配器之间有互换性 ， 这对于现场用户在出现紧急情况时有好处 ， 建议厂家对产品儘量统一规格 。笔者希望通过这样的实测 ， 使得播电视音频工作者和技术工程人员对产品有更深入的了解 。各单位有各自不同的具体情况 ， 但是在选购产品时 ， 对所选产品的真正了解是能否採购到好产品的关健 。我们认为 ， 只有实测 ， 才是最方便和可行的手段 。知识扫盲1．无线麦克风 ， 或称无线话筒 ， 是传输声音信号的音响器材 ， 由发射机和接收机两大部分组成 ， 通常称为无线麦克风系统 。发射机由电池供电 ， 咪头将声音转换为音频电信号 ， 经过内部电路的处理后 ， 将包含音频信息的无线电波发射到周围的空间 。接收机一般由市电供电 ， 由接收天线接收到发射机发出的无线电波 ， 经过内部电路的处理 ， 提取出音频信号 ， 并通过输出信号线送到扩声系统中 ， 完成音频信号的无线传输 。一台接收机内通常可包含1套、2套或4套接收电路 ， 分别接收1支、2支或4支无线麦克风的信号 ， 分别被称为“一拖一”、“一拖二”或“一拖四”机型 。其中以一拖二机型最为常见 。无线麦克风实质上是单向式无线通信系统 。1.1．频段无线麦克风系统是通过无线电波传输声音信号的设备 ， 根据无线麦克风与接收机之间收发频率的高低 ， 可将其划分为不同的频段 ， 一般常用FM、VHF、UHF几个频段 。FM频段是指公共调频广播所用的88~108MHz频段及其附近的频段 ， 一般只有一些简易的无线麦克风产品採用该频段 。VHF频段 ， 按照国际标準的划分 ， 是指30~300MHz频段 ， 上面所述的FM频段其实包含在VHF频段 ， 只是由于其接近公共调频广播(简称FM)频段 ， 所以称为FM频段 。VHF频段无线麦克风多採用170~260MHz频段 ， 又常称为VHF高波段(VHFHIGHBAND) 。UHF频段 ， 是指300~3000MHz频段 ， 无线麦克风一般採用400~830MHz频段 ， 超过830MHz的频段较少採用 ， 因为830~960MHz频段有GSM和CDMA手机干扰 ， 960MHz以上的频段绕射能力逐渐变差 ， 所以目前国际上最流行的UHF频段是800MHz频段(740~830MHz) 。2．几个名词术语要了解无线麦克风的性能特点 ， 有必要先了解无线麦克风的基本名词术语和主要性能指标的具体含义 。无线话筒除了具有与有线话筒相同的音频指标外 ， 还有一些特有的名词术语和性能指标 ， 以下逐一介绍 。静噪：无线话筒的接收机在未接收到信号 ， 或信号较弱时 ， 为避免输出噪音 ， 将会自动切断输出信号 ， 这种功能称为静噪 。如果无静噪功能 ， 或静噪功能不良 ， 则音箱喇叭中将放出噪音 。噪音会影响音质效果 ， 破坏现场气氛 ， 甚至损坏扩音器材 。死点：又称死区 。无线话筒在移动过程中 ， 接收机接收到的信号会因距离、相对位置的不同或者障碍物的阻隔而有强弱的变化 。在正常使用距离内的某些位置 ， 过弱的信号会使接收机内的静噪电路动作 ， 切断输出信号；而离开该位置后 ， 则又能正常接收和输出 。该位置就称为死点或死区 。分集接收：指无线话筒接收机内可以从2支天线分别接收同一支无线话筒的信号 ， 通过内部电路选择使用较强的一路信号 。这种方式可大幅度消除接收死区 ， 避免哑音或产生死点噪音 。分集接收又有两种方式：天线分集和中放分集 。在天线分集方式中 ， 有两支接收天线、一套控制电路和一套接收电路 ， 当工作中接收信号较弱时 ， 控制电路会自动切换使用另外一条天线 。在中放分集方式中 ， 则除了有两支天线和一套控制电路外 ， 还有两套完整的接收电路 ， 同时工作 ， 由控制电路跟蹤切换 ， 输出较好的一路音频信号 。这种方式由于是随时跟蹤较强信号 ， 因而效果比前一种方式好 ， 但电路複杂 ， 成本高 。这种分集方式又经常被称为双调谐、真分集等 。多信道：一般的无线话筒 ， 其载波频率是固定的 ， 用户在使用过程中不可改变 。由于无线话筒是通过无线电波传送声音信号的 ， 所以当工作环境中存在与其载波频率相同或接近的外界信号时 ， 就会发生干扰 ， 使接收机的接收距离减小、输出噪音 ， 甚至接收不到话筒的信号 。针对这种情况 ， 生产厂家又开发出多信道的无线话筒系统 。其发射机(无线话筒)和接收机的工作频率是可调的 ， 这样用户就可以在遇到外来频率干扰时 ， 改变系统的载波频率 ， 以避开干扰信号而正常工作；另外 ， 如果在同一场地使用多台无线话筒时 ， 还可以方便地将每支话筒调节在不同的工作频率 ， 使其互不干扰 ， 协调工作 。大型专业舞台演出使用的无线话筒多数是多信道系统 ， 有8信道、16信道 ， 甚至更多的信道 ， 其中最常见的是16信道 。多信道系统一般要採用锁相环(PLL)频率合成技术、微电脑控制技术和其它一些相关技术 。其生产技术要求、设备要求、生产成本以及产品性能等 ， 均远高于其它普通机型 。市场上有些产品 ， 是固定频率的 ， 但同型号的一批产品 ， 可以生产成不同频率的产品 ， 用户在购买时可以选择 ， 但不能调节其工作频率 ， 有些厂家也标为“多信道”、“32个信道可任意选择” ， 这是不準确的 ， 或者是有意误导消费者的 。这种情况需要特别留意 ， 有几个方法可以区分：一是观察接收机面板上是否有调节信道的开关或按钮；二是看其宣传资料或说明书是否标有“可调频率”、“用户可调信道”等字样；三是实际操作 ， 看看是否可调 。信噪比：指接收机接收到某一指定强度的信号(一般是60dBμV)时 ， 其输出信号中原来的音频信号与噪声信号的比例 ， 以分贝(dB)来表示 。该值越大 ， 表示信号越纯净 ， 机器性能越好 。接收灵敏度：在收音机或对讲机中 ， 接收灵敏度是指当接收机输出规定信噪比的信号时 ， 所需要输入的最小射频信号的大小 。其值越小 ， 说明接收机的接收灵敏度越高 。而在无线麦克风中 ， 应该是以接收机临界静噪时的输入射频信号的值来表示 ， 因为当输入信号低于静噪点 ， 接收机处于静噪状态时 ， 是不输出信号的 。例如 ， 某产品接收灵敏度标注为“-90dBm” ， 表示当天线输入信号低于-90dBm(即7μV)时 ， 接收机将进入静噪状态 ， 这样的标注可以準确地反应接收机的接收能力 。有些产品 ， 其灵敏度指标採用类似收音机、对讲机的标示方法 ， 例如标示为“2μV/12dB” ， 其含义为当天线输入信号为2μV时(即-101dBm) ， 接收机输出信号可以达到12dB的信噪比 。而无线麦克风的信噪比指标要求远远高于12dB ， 所以这种标示方法不能正确地表达接收机的接收能力 。射频输出功率：指无线麦克风发射机向空间发射信号能量的大小 ， 通常用毫瓦(mW)来表示 ， 一般在5~50mW之间 。有效工作距离：指无线麦克风能正常传输信号的最大距离 。一般产品上标示的该参数 ， 多数指明是在开阔地或理想条件下 。因为无线麦克风的实际传输距离 ， 要受到实际环境的影响 ， 无法确切地标示 。只有在开阔地或理想条件下的指标 ， 可以提供参考 ， 并且可以互相比较 。其实 ， 要衡量无线麦克风的传输能力 ， 要看发射功率和临界静噪时的接收灵敏度 ， 这2个指标折算为同一单位后 ， 其差值越大 ， 则同等环境下的有效工作距离越远 。再结合接收机是否为分集式 ， 以及是哪种分集方式 ， 就可以明确地估计和比较不同产品的有效传输距离 。一般来说 ， 分集式接收机的有效距离大于非分集式的接收机 ， 中放分集的接收机又大于天线分集的接收机 。