UHF频段无线麦克风产品浅析
1.无线麦克风
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.UHF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采用该频段。
VHF频段,按照国际标准的划分,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频段无线麦克风多采用170~260MHz频段,又常称为VHF高波段(VHF HIGH BAND)。
UHF频段,是指300~3000 MHz频段,无线麦克风一般采用400~830MHz频段,超过830MHz的频段较少采用,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,由控制电路跟踪切换,输出较好的一路音频信号。这种方式由于是随时跟踪较强信号,因而效果比前一种方式好,但电路复杂,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。多信道系统一般要采用锁相环 (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。
目前市场上有些产品,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”,这是不准确的,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。
无线话筒品牌例如,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,这样的标注可以准确地反应接收机的接收能力。
有些产品,其灵敏度指标采用类似收音机、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-101 dBm),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5~50 mW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。
3.市场产品分类
UHF频段无线麦克风是目前市场的热门产品,国内生产的该类产品均是近几年开发的,目前自有开发和生产能力的厂家只有台湾嘉友和其他几家,但市面上的品牌则很多,其中大部分是以OEM方式上市的。
在UHF频段无线麦克风产品中,又可以分为多种不同的类型,以下逐一简述各类U段产品的方案构成与性能特点。
3.1.倍频式产品
    倍频式U段话筒是在VHF频段产品的基础上,利用倍频电路,将发射和接收频率均增加到原来的2~4倍,则工作频率进入UHF频段,产品随之升级。该类产品生产较容易,成本增加不多,音质有所提升;但由于增加倍频数后,发射电路总效率有所下降,容易导致耗电过快或操作距离减少,且该类产品的杂散发射多,抗干扰能力也不强,其工作频率是用户不可改变的。该类型的产品目前市面上主要有550MHz频段和750MHz频段。该类型产品属于U段产品的入门级产品。
3.2.倍频分集式产品
倍频分集式产品是在上述倍频式产品的基础上,增加天线分集电路,即构成倍频分集式产品。技术上也可以设计成中放分集式产品,但鉴于该类产品的总体档次不高,一般不会这样设计。这种天线分集方式,是采用2支接收天线,通过高频电子开关将其切换接入内部接收电路,信号足够强时,固定使用其中一支天线,若内部电路检测到信号较弱,即将进入静噪状态时,自动将开关切换到另一支天线上,若该支天线此时信号足够,则可以继续接收;若不够,则进入静噪状态。这种方式可以减少近距离操作时的死点,拓展有效操作距离。常有宣传资料将这种天线分集方式称作“微电脑控制分集”、“预测式分集”等。该类产品由于是采用天线分集方式,所以操作距离优于普通无分集功能的产品,但又比不上中放分集的产品;另外,由于工作频率不可调,其使用方便性和环境适应性仍不佳。
3.3.可调多信道产品
该类产品是采用锁相环(PLL)技术,微电脑(MCU)技术等开发生产的,具备多个用户可调频道,典型的有16、32个等。用户使用该类产品时,若发现遇到外来干扰,可通过改变系统的工作信道来避开干扰;另外,多套系统在同一场合使用时,可通过选择互不干扰的信道,来
达到同时使用的目的,而前面2类固定频率的产品则没有这些优点。该类产品中,可调信道的数量也是一个重要指标,因为有时需要比较多的无线麦克风在同一区域同时使用,例如卡拉OK包房,可能有20~50个房间同时使用。有些产品具备多达数百个可调信道,但信道间隔太小,通常为25KHz,则其实用信道数将大打折扣。由于无线话筒需要工作频率间隔250KHz~300KHz,才能互不干扰,因此,若信道间隔为25KHz,则需要间隔10个信道左右,才能不互相干扰。
该类产品因为不具备分集功能,所以操作距离不太远,空旷地操作距离约在100米左右,实际环境的操作距离约20~40米,已能满足多数场合的需要。由于功能较齐全,价格相对低廉,该类产品是目前市场的主流产品。
3.4.可调多信道天线分集式产品
    该类产品同时具备可调多信道功能和天线分集接收功能,自然同时具备该2种功能的优点,也比较受市场欢迎。
3.5.可调多信道双调谐分集式产品
该类产品同时具备可调多信道功能和中放分集接收功能,而且其双调谐分集方式具有优良的性能。所谓双调谐分集方式,是指对应于1支麦克风,在接收机内有2套接收电路,通过2支天线,同时接收该支麦克风的信号,并由内部的控制电路进行检测和比较,切换使用较强的一路信号,即随时跟踪强信号,这种分集方式,在消除死点和拓展操作距离方面,其性能比天线分集方式更好,但成本则比较高,因为其对应于同一支无线麦克风,有2套相同的接收电路。通常所说的“单发双收”、“双发四收”,即是指这种分集式产品。
该类产品多数用于要求较高的专业舞台演出场合。因为大型舞台演出时,决不能容许有死点断音的现象,在彩排时都要进行试验,出并标明出现死点的演出区域,要求演员不得进入该区域。