無線話筒

無線話筒

無線話筒,是由若干部袖珍發射機(可裝在衣袋裡,輸出功率約0.01W)和一部集中接收機組成,每部袖珍發射機各有一個互不相同的工作頻率,集中接收機可以同時接收各部袖珍發射機發出的不同工作頻率的話音信號。它適應於舞台講台等場合。

基本信息

類型

無線話筒 無線話筒
無線話筒 無線話筒

選購產品之前,

首先應對產品的類別有一個

基本的概念才能選到適合自己需求的機種。無線話筒的類別,依不同的定義,可區分為許多不同的類型。

率而區分

無線麥克風外觀1 無線麥克風外觀1

a. FM 無線話筒:俗稱FM是指FM 88-108MHz國際調頻廣播頻段。早期消費性無線話筒是利用FM收音機來接收,系統簡單,成本低廉,但因使用效果,不能滿足專業品質的要求,21世紀只能成為小孩或學生的玩具。

b. VHF無線話筒:又分為低頻及高頻段兩類型,前者使用VHF50MHz的頻段,因頻率較低,使用天線長度太長,又最容易受到各種電器雜波的干擾,因此這一類型的產品,在21世紀已經被高頻段所取代而逐漸從市場上消失。後者使用VHF200MHz的頻段,因頻率較高,使用天線較短,甚至可以設計成隱藏式天線,方便,安全又美觀,受電器的雜波干擾又大為減少,電路設計極為成熟,零件普及價格低廉,所以成為當今市場上的熱門機種。

c.UHF無線話筒:使用頻率為300-3000M的無線話筒。是21世紀話筒套用的主流。因為避免了V段的對講機等的干擾,所以穩定性有很大提高。

區分

a. 自動選訊接收無線話筒系統(True diversity receiving wireless system):由於電波輿中會產生“死角”(Dead-point)的物理現象使接收機的聲音輸出,產生斷斷續續或不穩定的缺點,為了解決這種缺陷,專業用的機種必須採用雙天線及雙調諧器的“自動選訊接收”(AutomatIC switching diversity receiving)方式來改善。

b. 非自動選訊無線話筒系統(Non-diversity receiving wireless system):由於上述機型的電路設計複雜精密,裝配較難,成本較高,一般低價的機型就沒有採用自動選訊的設計,所以也無法消除無線話筒在使用中產生聲音中斷的缺點。這種機種當然不能符合專業場合使用的基本要求。

方式區分

a. 石英鎖定(Qualtz LOCked)機種:以石英振盪器產生髮射與接收精確穩定的固定頻率,電路簡單,成本低廉,是當今無線話筒的標準電路設計。這種類型的話筒及接收機只固定單一個頻率配對使用,無法改變或調整使用頻率。

b. 相位鎖定頻率合成(PLL Synthesized)機種:為了避免無線話筒在使用中遇到其他訊號的干擾而無法使用,或為了同時使用多支話筒的場合,需要隨時方便又快速的改變頻道,於是採用PLL的電路設計,來達到這種功能的要求。

多頻道無線麥克風 多頻道無線麥克風

依接收機a. 單頻道機種:在一個接收機的機箱內只裝配一個頻道的非自動選訊或自動選訊接收機,前者在台灣幾乎沒有市場,但是外銷市場因價格最便宜,卻是一項(大色貨)。後者因使用簡單,特性穩定,是適合專業場合多頻道同時使用,避免訊號干擾的最佳機種。b. 雙頻道機種:在一個接收機的機箱內,裝配兩個頻道的非自動選訊或自動選訊接收機,充分利用機箱的空間,降低成本。前者就是所謂“亞洲戰鬥機種”的機型,因為設計簡單,成為台灣量產低價位廠商的主要機種。後者因為機構及電路複雜,內部互相干擾的處理及天線混合匹配不易,只有少數在生產專業機種的廠商才有的機型。

c. 多頻道機種:在一個接收機的機箱內,裝配四個頻道以上的接收機,大都採用模組化接收模組的機構設計。主要適用於裝架式專業機種的使用場合。

使用技巧

無線話筒 無線話筒

不要抓在無線麥克風的網頭上使用:

許多演出者,以手掌抓著麥克風網頭的使用方式,是嚴重破壞麥克風音質及指向性的最不良姿態,以這樣的姿態使用麥克風,即使選用最名貴的麥克風,也會使原廠具有的絕佳特性,因而喪失變調!用手掌抱住網頭的結果等於隔絕音頭氣室周邊的音響迴路或改變氣室的諧振頻率,會導致麥克風的正面頻率回響特性及指向特性的分離度嚴重的劣化,而且因手掌的聚音效應造成某一段頻率的諧振而增強產生回授聲。雖然無線麥克風因為沒有在線上的纏絆,使用方便安全,但是使用者往往不用心研究拿麥克風的正確姿勢,任意抓在麥克風的網頭上,這樣的使用姿勢,必定會喪失麥克風原有的優越特性。一個演唱者要利用麥克風把美妙的歌聲原音重現出來,就必須要先學好拿麥克風的正確姿勢。拿麥克風的姿勢很簡單,只要記住一個重要原則:不管你怎樣的拿,就是不要抓在麥克風的網頭上;正確的使用姿態,應該握在麥克風的管身上。

一手抓住兩支無線麥克風使用是最嚴重的錯誤方式:

在電視節目中常發現某些政治人物一手同時拿著兩支甚至三支無線麥克風使用的鏡頭感到非常驚訝,這是非常錯誤的使用方式,不知道這是使用者的要求還是音響工程公司的『創作』,如果是前者的授意還情由可原,如果是後者的專業人員作這樣的安排,應該鞭打三個大板!

因為將兩個不同頻率的發射器靠近使用時,會產生內調失真的諧波干擾,靠得越近或頻率越多,干擾越嚴重,在多頻道同時使用的系統,會使互相干擾及接收不穩定的問題更嚴重。

兩支以上的無線麥克風靠在一起除了會產生高頻諧波干擾的問題外,更嚴重的是產生麥克風的音頻相位及指向性干涉現象,破壞了麥克風原有正常的音質特性。當麥克風的音頻相位相同時,會使兩支麥克風的輸出相加,導致擴音機的音量提升而產生回授聲;反之,因相位相反,則會使麥克風的輸出相減,導致擴音機的音量不足。麥克風的指向性也會因兩支麥克風的接近互相干涉,讓原來優良的指向特性劣化,這些特性的劣化程度,隨著兩支麥克風的距離遠近成正比,所以使用者應該避免一手拿著兩支或兩支以上的無線麥克風同時使用,避免造成音量、頻率回響及指向性劣化。也許有人以為多拿幾支可以避免使用中萬一有一支麥克風發生故障,另一支還可以使用。其實要防止無線麥克風發生使用上的異常,不是用這種『腳踏兩條船』的方法可以解決的,反而因這種錯誤的使用方式會帶來更嚴重的特性變化問題,建議應以『替換』取代『同時』使用才能避免上述的缺失。如果一定要同時使用多支麥克風,則必須把多支麥克風的距離至少各拉開30公分以上,才能減少麥克風特性上的改變。

善用無線麥克風與嘴巴的距離:

使用指向性的無線麥克風演唱,要注意拿麥克風的姿勢,因為麥克風與嘴巴的距離遠近,對靈敏度及音質會有相當明顯的變化,特別是因為麥克風的靈敏度與嘴巴距離的平方成反比,所以聲喉力道不足的演出者,不能拿麥克風離嘴巴太遠,又把擴音機的音量開大,這樣就容易導致產生回授聲;大聲喉的演唱者,不必拿麥克風靠嘴巴太近,這樣會容易導致產生擴音機的過渡飽和失真。

再者,由於大口徑的指向性麥克風具有很明顯的近接效應(Proximityeffect)特性,當麥克風靠近嘴巴時,低音會隨著距離縮小而大幅提升,因此,如果你的聲喉低音不足,可以把麥克風靠近嘴巴一些,利用近接效應補償你的低音效果,讓你的聲音更加厚重而有磁性;相反的,如果你的聲音太低沉,可以把麥克風離嘴巴遠一些,以減少麥克風的近接效應,降低低音的提升,讓你的聲音更加清晰亮麗。

使用麥克風與嘴巴的距離對風暴雜音(PoppingNoise)也是影響很大,特別靈敏度高及低音回響較強的麥克風,風暴雜音會更嚴重。為了減少這種雜音的缺失,除了要注意調整麥克風使用的最佳距離外,在選購麥克風時更要注意具有防止風暴雜音特性好的機種,越高級的麥克風對防止風暴雜音的消除設計越講究。

如上所述,同樣特性的麥克風以不同的使用姿勢,會大大的影響使用的音效,所以使用無線麥克風的演唱者,不是只擁有特性優越的麥克風就好,更重要的原則還是要自己擁有一支特性熟悉的麥克風,不斷的實際去體驗及練習最正確的使用姿勢,並知道如何善用麥克風與嘴巴的距離,調出最適合自己聲喉的音量與音調,並避免最困擾的風暴雜音,才能展現麥克風最佳的使用效果。

避免無線麥克風面對著喇叭使用:

一般演唱用的無線麥克風都是使用指向性的音頭,因此拿著麥克風站在喇叭兩側或後方的位置使用,比較不會產生回授的嘯叫聲。如果需站在喇叭的前方,則必須注意麥克風與喇叭的方向要控制在一定的角度下,才不致於產生回授聲。

拿無線麥克風的姿勢以垂直或水平方向與喇叭的角度保持超過90度以上比較可以減少回授聲的發生,心型指向性的麥克風正面與喇叭保持180度或超指向性的麥克風正面與喇叭保持120~140度之間的回授聲最小。如果不了解自己使用麥克風的指向性,又面對著喇叭使用,就會容易引起回授的巨響。因為麥克風與喇叭互相面對著是最忌諱的角度,在這樣的角度下不管任何名貴的麥克風都會很容易產生尖叫的回授聲。

怎樣防止和避免外界信號對無線話筒的干擾

在選購無線話筒前應先弄清當地電視台的發射頻率,選購時應錯開。如是新建場所,有條件的話土建時在建築頂部及四周加入高密度鐵絲網或鐵皮,用以禁止、隔絕外界無線信號的干擾。或者利用接收機上的SQUEICH鏇鈕將干擾信號進行抑制(但這對話筒的接收距離有影響)。

信號穩定

當使用多套同一系列的無線話筒系統時,有條件的話最好能使用天線分配器,儘可能減小原接收機上各天線之間的相互干擾;或者將無線話筒接收機保持適當的水平間距,使各接收機之間都具有較好的接收條件,避免頻率間的相互干擾,以獲得較好的無線信號。

無線話筒

演出中同時使用2隻以上同型號手持式無線話筒時,為防止誤操作應給每隻無線話筒底部(手握話筒時不易擋住的地方)用不同的顏色作出標記,同時在調音台上與該話筒相對應的通道上也應貼上與話筒相同顏色的標記或做上記號。這樣,即使拿錯無線話筒,操作人員及時更正。另外,還可利用彩色話筒防塵罩做標記,這樣不僅改善音質,而且還能當話筒標記,一舉兩得。為防止錯拿領夾式無線話筒,可先對每個話筒發射器進行號碼或顏色設定,演出前進行定人、定機,交換使用時,應該由專人進行安排。

無聲現象

在演出中歌唱演員們總是交替使用手持式無線話筒,有的演員會無意識地關閉無線發射機的電源或打開話筒啞音開關,使話筒處於啞音狀態,這樣當下一名演員使用該無線話筒時就會出現無線話筒無聲音的尷尬場面,會使操作人員措手不及。一般情況下,其無線話筒發射機電源被關閉時,無線話筒接收器上的發射機工作顯示器燈會熄滅,如果操作人員能夠在交換話筒時經常查看無線接收機指示燈就會及時發現問題的。但是,如果無線話筒的啞音開關被打開,只有靠操作人員在節目交替時用耳機進行監聽。為了防止無線話筒發生無聲音的現象,通常應將啞音開關用膠布進行固定。

選電池

為保證無線話筒系統正常使用,必須使用能量充足的電池,而且最好選用鹼性9v電池,同時在購買和使用前都應該對電池的電量進行確認。

是否充足

多數V段無線話筒接收機不具備發射機電池電量顯示功能。為了防止發生電池電量不足引起音頻信號失真這種現象,操作人員可在無線話筒正常使用中,使用調音台PFL預聽功能,用耳機監聽無線話筒的信號,若話筒通道的信號噪聲稍有增大時,就應馬上更換電池。

更換電池

在演出中更換電池最好的辦法是打開調音台通道的“啞音”開關,使無線話筒處於啞音狀態,如調音台沒有此功能則可將無線話筒接收器的輸出電平關死,然後關掉發射機電源,更換電池後打開發射機電源,然後將接收器輸出電平復原;或者採用關閉調音台輸入增益或使用Line/MIC選擇器切換輸入信號,待更換電池後開機再將調音台輸入增益或選擇鍵復位。

靈敏度

靈敏度是話筒在單位聲壓激勵下輸出電壓與輸入聲壓的比值,其單位是mV/Pa。為與電路中電平的度量一致,靈敏度也可以分貝值表示。

表示:

0dBm=1mW/Pa,即把1Pa輸入聲壓下給600Ω負載帶來的1mW功率輸出定義為0dB;

0dBV=1V/μ bar,把在1μbar輸入聲壓下產生的1V電壓輸出定義為0dB。

至今表示:

0dBμ=0.775V/Pa,即將1Pa輸入聲壓下話筒0.775V電壓輸出定義為0dB(這樣就把話筒聲壓-電壓轉換後的電平度量,統一到電路中普遍採用的0dBμ= 0.775V這一參考單位)。

顯然,不論靈敏度如何表示,我們都可將它轉換為dBμ,前提是行輸入統一到Pa這個單位(注:這裡補充一點:1 Pa=10μbar。後面的計算中有用到這個公式)例如:NEUMANN U89話筒的靈敏度是8mV/Pa,可直接由20lg[(0.008V/Pa)÷(0.775V/Pa)]得出其靈敏度約為-40dBμ。

再如:AKG C414話筒的靈敏度為-60dBV,由0dBV=1V/μbar=10V/Pa(此處用到之前提到的公式:1 Pa=10μbar)先求出1Pa聲壓下-60dBV的輸出電壓X:20lg[(X V/Pa)÷(10V/Pa)]=-60

得出X=0.01(V),即它的靈敏度為10mV/Pa。再由式20lg[(0.01V/Pa)÷(0.775V/Pa)] 可得其靈敏度約為-37dBμ。

選擇

決擇

台灣製造的無線話筒,品質上因消費者要求水準的提高而有顯著的提升:價位上卻因廠商激烈競爭而大大的滑落。於是一些規模較小的廠商,為了爭取訂單,不是致力於研發功能更先進的機種,而是致力於生產價格更加低廉的簡陋機種來吸引消費者的光顧。俗語說:“一分錢,一分貨”,消費者常因貪圖價位上一點點便宜,卻選購了品質粗劣的產品。有些消費者或因為過份迷信名牌,或被廠商不實的廣告所誤導。以致花錢值不回票價。如何選擇一個物超所值的機種,首先應對自己要求的品質定位,並進一步了解如何評估無線話筒品質優劣的原則,才能選到真正滿意的產品。

品質

無線話筒產品是結合音響與無線通訊技術設計出來的產品,與製造有線話筒的技術及設備是完全不同的領域,因此同樣製造“話筒”的有線話筒廠商不一定能製造無線話筒,製造無線通訊產品的廠商,不一定能製造好的無線話筒,唯有兼具長期的專業音響技術及無線高頻技術背景的廠商才能製造優良的無線話筒。幾年之前,製造有線話筒著名的SHURE公司,常宣傳它的無線話筒能像它的有線話筒SM-58那么好,那是誤導消費者的廣告!因為無線話筒產品與其他有線產品最大的不同,是使用效果受到環境條件的影響非常密切,所以一支品質優良的無線話筒,不是短期內能在實驗室內設計出來的,它還需要長期與使用者在各種不同環境的實際使用之後,將得失回饋給設計工程師,再經過不斷不研發改良,才能製造出一個真正完美的產品。所以選擇優良的無線話筒產品,就要選擇有專業技術背景及長期製造經驗者。

優良特性

1.外觀造型具有符合人體工學及美學依據的設計:

手握式無線話筒的管身必須具有適合手掌握持的尺寸及優美的造型,一般傳統的管身都呈竹筒或梯形,不但沒有美感,也不太適合手掌握持,尤其對容易流汗的使用者,更不容易緊握而滑落。最適合手握的造型是中間直徑比兩端細小的雙內曲線造型,就象中國的觀音品瓶或女人的腰身,不但造型優美,而且易於握緊。

2.手握式話筒要採用先進的隱藏式天線設計:

人與猴子最大的不同就是沒有那支尾巴。早期的無線話筒尾端都外接一支天線,而先進的無線話筒克服了技術上的困難,不再使用落伍的外接式設計,而採用最完美的隱藏式天線設計,讓無線話筒擁有使用方便、安全、美觀又不會折斷故障的優點。

3. 要裝配優良的音頭:

音頭的品質決定無線話筒音質優劣的第一關。音頭有動圈式及電容式兩種類型,動圈式以負載于振動膜上的線圈,在高密度的磁場間將聲能轉換為電能訊號。這種音頭的音圈特性上有一定的極限。但基本上的結構簡單,價格便宜,是市面上最普遍流行的機種。電容式話筒是結合電子及結構上技術層次較高的話筒,其發音是利用極間電容的變化,以超薄的鍍金振動膜,直接將聲音轉換成電能訊號。高級電容式話筒最主要的特點是能展現極為清晰的原音音質,高低頻率回響非常寬廣平坦,靈敏度非常高,指向性及動態範圍大,失真率小,體積輕巧耐摔,觸摸雜音低,廣泛使用在錄音室、專業舞台、測試儀器等專業器材上。唯一的缺點就是需要提供偏壓(Phantom Power),但因為無線話筒本身有電源供應,電容音頭是無線話筒最佳的搭配,讓所有優點全部發揮在無線話筒上。台灣MIPRO無線話筒,是唯一裝配高級電容式音頭的產品。

4.話筒要具有低觸摸雜音的優越特點:

手握式無線話筒因使用時與手掌之間產生摩擦的觸摸雜音,對正常音質產生影響,尤其無線話筒本身具有靈敏的前置放大器,使這種觸摸雜音表現更為嚴重,成為技術上的瓶頸。一般的無線話筒因為沒有專業設計經驗,而且為降低製造成本,採用簡陋的電路,選用廉價音頭、避震不良的懸掛設計及廉價的管身表面處理,因此音質不清晰也無法克服話筒顯著的觸摸雜音而使原音劣化,所以選擇品質優良的無線話筒,必須特別注意選擇具有極清晰的音質及超低觸摸雜音的特性。

5.具有消除聲音中斷或不穩定的功能:

無線話筒發射的訊號因受到周遭環境的吸引與反射,導致接收天線收到的訊號發生死角的現象,使輸出的聲音產生中斷或不穩定的缺點,尤其在專業場合使用下這種現象是不容許發生。為了解決這種缺點,只有採用具有最先進的自動選訊接收系統,才能獲得最完美的效果。一般市面流行的廉價雙頻道接收機,都沒有這種自動選訊接收功能,而無法避免上述缺點,所以只能適合在短距離的家庭卡拉OK場合使用。在專業的場所或重視音響品質的使用者,必須選用自動選訊接收系統的機種,才能滿足音質上的要求,獲得完美的演出。

6.具有防止待機時受到干擾而產生雜音巨響的功能:

一般接收機大都具有靜音控制功能(Squelch Control),當電源打開而沒有話筒訊號輸入或訊號強度低於某一訊噪比時,靜音控制電路就會關閉輸出電路,主接收機完全靜音,防止噪音輸出。當話筒訊號打開的時候,接收機立即關閉靜音電路,打開輸出電路,讓音頻電路輸出話筒的聲音。但當話筒電源打開及關閉的瞬間,或在話筒訊號關閉時,偶爾遇到超越靜音控制強度以上的訊號干擾,接收機靜音電路也會被這些衝擊雜音及干擾雜音啟動輸出雜音巨響。為了解決這種缺失,在高級機種便加裝所謂“音響鎖定靜音電路”加以抑制。其原理是在話筒的發射訊號中加入一個固定超音頻的調變訊號:同時在接收機內部也加裝一個鑑別器,如此,接收機必須接收到含有這種固定超音頻調變訊號的話筒訊號時,才能啟動輸出電路,達到防止其它訊號或雜音干擾的功能。為了保護您貴重的音響系統不被雜音巨響損壞,必須選擇具有音碼鎖定靜音功能的機種。

7.具有多頻道使用互不干擾功能:

無線話筒的使用最大的技術瓶頸就是訊號干擾的問題,尤其是使用頻率越多,干擾的問題越嚴重,所以在同一地點同時使用多支無線話筒的情況下,要避免干擾,除了要慎選物理上互不干擾的頻率及避開鄰接的外界訊號干擾外,接收機要有極佳的選擇性,發射與接收的輻射諧波要濾除到非常乾淨,才能避免訊號的互相干擾。一般VHF頻段的接收機,大概能作到12個頻率同時使用已經很不錯了,而台灣的MIPRO產品,可以做到24個頻率同時使用互不干擾,甚至在特定條件的環境下,經過特別設計及安排,可以達到更多的頻率同時使用。

8. 解決多頻道同時使用及避免干擾,應選用數位鎖定可以改變頻率的多頻道系列機種:

傳統的無線話筒系統是採用石英鎖定固定頻率的設計,這種機型在需要多頻道使用的場合或遇到強訊號干擾的情況下,是無法任意更換希望使用的頻率,而必須整台換掉。為了解決這種缺失,先進的機種便採用相位鎖定頻率合成(PLL Synthesized)的方式,在發射與接收機內預存數十個頻率可以讓使用者任意變換,雖然這種先進的設計成本較高,但對經銷及使用者提供非常方便的功能,徹底解決上述的缺失。台灣已有MIPRO公司能量產這種設計最先進、價格最合理化完整系列產品。

9.避免頻率“塞車”或訊號干擾,應選用數位鎖定UHF頻道系統的產品:

由於VHF200MHz頻段的無線話筒使用量太多,造成訊號互相干擾及各種電器雜音干擾的問題越來越嚴重,因此專業級無線話筒使用的頻率逐漸提升到800MHz的UHF頻段,並採用PLL相位鎖定電路,預設多頻道可任意切換的設計,避免其他訊號及一般電器雜音之干擾,獲得最佳的使用效果。由於UHF頻段的電路設計較複雜,使用的高頻零件也較精密,所以價位還偏高,量產的廠商也較少,不過UHF機種是符合專業品質最佳的選擇,也逐漸成為今後流行的趨勢。台灣仍以MIPRO公司有量產全系列的高級機種及完整的周邊配備。

10. 具有國際品質認證及通過電信法規檢驗合格的產品:

優良的無線話筒產品必須是通過國際品質認證的工廠所製造,並且還要通過各國電波法規的認證,才能在當合法銷售及使用。消費者應選擇通過認證的產品來使用,品質才有保障。

收集評估

選購產品最基本的資料來源是製造廠商提供的目錄、雜誌的廣告,但一般規模小設備不齊全的廠商,根本無法提供正確的數值,讓消費者本無法從目錄中去了解分析比較。有些廠商更借目錄、廣告做誇大事實的敘述,誤導消費者的心理。但品質不是用嘴巴說出來,而是製造出來的,聰明的消費者在資訊發達的今天,只要將廠商的實際產品拿來詳加分析,實際測試及相對比較,即可獲得正確的品質評價。

結論

選擇一套能適合自己的需求,使用後又能感到滿意的無線話筒產品,除了了解上述的參考原則以外,真正的動作還是要自己多收集相關的資料並實際支試聽比較,才能買到物超所值的產品。不過科技的產品日新月異,功能不斷的與日更新,您既然要選購一項新的產品,就要選購當今最先進的機種,即使價格貴一點,也不用猶豫,高人一等的先進產品,值得您優先擁有!

斷頻跑頻

1.只需將9V電池的負極與電池外殼連通,使無線話筒的發射天線通過電池外殼得以延伸,便可增加發射距離,防止斷頻、跑頻。

2.在無線話筒9V電池座負端接一用漆包線繞成密螺鏇,固定在無線話筒尾部舌板反面,V段較長(在直徑2.5MM繞到頭再繞回到起點),U段較短(在直徑4MM繞到頭壓扁)。

3.有拆卸無線話筒的動手能力者。將尾部抽出二寸多,露出半寸多電路板,找到發射管位置,在1P電容(或幾P電容及最小的電容)處焊一用漆包線繞成密螺鏇,固定在無線話筒尾部槽內,螺鏇外徑約小於槽寬,壓扁固定在槽內。註:採用5號電池無線話筒不適應此方,因採用5號電池的無線話筒已利用電池外殼了。

製作教程

分析篇:

調頻無線話筒製作PCB板 調頻無線話筒製作PCB板

下面的就是調頻 無線話筒的電路圖(圖1),電路非常簡潔,沒有多餘的器件。高頻三極體V1和電容C3、C5、C6組成一個電容三點式的振盪器,對於初學者我們暫時不要去琢磨電容三點式的具體工作原理,我們只要知道這種電路結構就是一個高頻振盪器就可以。三極體集電極的負載C4、L組成一個諧振器,諧振頻率就是調頻話筒的發射頻率,根據圖中元件的參數發射頻率可以在88~108MHz之間,正好覆蓋調頻收音機的接收頻率,通過調整L的數值(拉伸或者壓縮線圈L)可以方便地改變發射頻率,避開調頻電台。發射信號通過C4耦合到天線上再發射出去。

R4是V1的基極偏置電阻,給三極體提供一定的基極電流,使V1工作在放大區,R5是直流反饋電阻,起到穩定三極體工作點的作用。

這種調頻話筒的調頻原理是通過改變三極體的基極和發射極之間電容來實現調頻的,當聲音電壓信號加到三極體的基極上時,三極體的基極和發射極之間電容會隨著聲音電壓信號大小發生同步的變化,同時使三極體的發射頻率發生變化,實現頻率調製。

話筒MIC可以採集外界的聲音信號,這裡我們用的是駐極體小話筒,靈敏度非常高,可以採集微弱的聲音,同時這種話筒工作時必須要有直流偏壓才能工作,電阻R3可以提供一定的直流偏壓,R3的阻值越大,話筒採集聲音的靈敏度越弱。電阻越小話筒的靈敏度越高,話筒採集到的交流聲音信號通過C2耦合和R2匹配後送到三極體的基極,電路中D1和D2兩個二極體反向並聯,主要起一個雙向限幅的功能,二極體的導通電壓只有0.7V,如果信號電壓超過0.7V就會被二極體導通分流,這樣可以確保聲音信號的幅度可以限制在正負0.7V之間,過強的聲音信號會使三極體過調製,產生聲音失真甚至無法正常工作。

CK是外部信號輸出插座,可以將電視機耳機插座或者隨身聽耳機插座等外部聲音信號源通過專用的連線線引入調頻發射機,外部聲音信號通過R1衰減和D1、D2限幅後送到三極體基極進行頻率調製。所以這個套件不但可以做一個無線話筒,而且還可以做一個電視機無線耳機使用。

電路中發光二極體D3用來指示工作狀態,當調頻話筒得電工作時就會點亮,R6是發光二極體的限流電阻。C8、C9是電源濾波電容,因為大電容一般採用卷繞工藝製作的,所以等效電感比較大,並聯一個小電容C8可以使電源的高頻內阻降低,這個電路非常常見。

電路中K1和K2其實是一個開關,它有三個不同的位置,撥到最左邊時斷開電源,最右邊是K1、K2接通做調頻話筒使用,中間位置是K1接通,K2斷開,做無線轉發器使用,因為做無線轉發器使用是話筒不起作用,但是話筒會消耗一定的靜態電流,所以斷開K2可以降低耗電、延長電池的壽命。

測試方法

一些影視聲音工作者就日常工作中常用的幾種無線話筒進行了詳盡的實用測試。無線話筒的拾音不僅牽涉到距離問題,而且牽涉到聲音質量問題,包括失真、噪聲、干擾、穩定度等。

測試

整個測試是在一家電視製作單位進行的,主要集中在電視聲音工作實際需要,如器材的性能指標、模仿實際工作環境下的工作距離、聲音波形顯示、聲音質量的主觀評價等項目。本文僅選取L組和S組無線話筒的距離測試進行介紹。

測試方法大致是這樣的:為將上述兩組無線話筒的接收機放置在同一點上,兩名錄音師分別攜帶兩組不同型號的發射機組,即發射機+領夾話筒頭,或外接插發射機+手持話筒。兩者按照規定的相同路線移動,在移動中連續提供所處位置的描述和其它語音信息。接收機組分別將各自接收到的信號送入調音台的兩路輸入,調音台分軌輸出至數字音頻工作站進行實時分軌錄音,以便記錄和現場分析。

測試

所走的線路如 圖2所示,起點為放置接收機的位置,終點是北門洞。

被測產品是:(1)S版xxxx(射頻功率250mW),使用S牌領夾話筒頭,接收機是Sanken3xxx型,使用該機的話筒輸出連線埠。(2)L牌MM4xx(射頻功率100mW,400系列數字耦合平台),使用CountrymanBx話筒頭,接收機為同一品牌機UCR4xx型,使用該機話筒輸出連線埠。

示意圖

在同步過程中,S在170m左右時,在無禁止隔阻的情況下出現跑頻現象,再前進約5m就完全沒有信號,參見 圖3(下):L有212m左右時進入北門洞,由於禁止很嚴重而出現跑頻現象,參 見圖3(上)。圖3的時間坐標相同,波形中中斷部分為因跑頻而贊成的無接收信號,可以看出。L的接收情況遠好於S。

二組測試

圖2所示所走的線路,起點為放置接收機的位置,終點是北門洞。被測產品是:(1)L牌UM2xx(射頻功率250mW,200系列模擬射頻平台),使用CountrymanBx話筒頭,接收機是L牌的R4xx型,使用200系列兼容接收模式及線路輸出(+4dBu)連線埠。(2)L牌MM4xx(射頻功率100mW,400系列數字耦合平台),CountrymanBx話筒頭,接收機是L牌UCR4xx型,使用400系列數字耦合接收模式及線路輸出(+4dBu)連線埠。

這裡要說明的是,第一組測試使用的是調音台的話筒輸入端,這是因為在很多情況下,用戶願意用無線話筒來代替有線話筒。但是我們發現,對於靈敏度高的接收機,必須把增益調低,才能匹配後面的設備輸入指標。如果匹配不當,可能會在信號大時出現限幅而造成爆聲。這樣,第二組測試將兩組接收機的輸出均改為線路輸出。從音頻工作站顯示的波形看,即使在個別說話聲很大的信號時,也沒有發生限幅現象。

L牌UM2xx和L牌MMxx在進入北門洞時,由於嚴重禁止而出現跑頻現象。但穿過北門洞後仍有信號,其間的距離約247m,只是在北門洞內才出跑頻。測試表明:L牌MM4xx在出現跑頻前的工作距離遠遠超過第一組測試數據。

三組測試

所走的線路如 圖2所示,起點為放置接收機的位置,終點是北門洞。被測產品是:(1)L牌UH2xx(射頻功率100mW,200系列模擬射頻平台,外接插式發射器),使用前端話筒S 牌4xx動圈話筒,接收機為L牌R4xx型,使用200系列兼容接收模式及線路輸出(+4dBu)連線埠。(2)L牌LMxx(射頻功率50mW,400系列數字耦合平台),使用CountrymanBx話筒頭,接收機為L牌UCR4xx型,使用400系列數字耦合接收模式及線路輸出(+4dBu)連線埠。

L牌UH2xx在由起點到終點的過程中,於247m處開始跑頻,L牌LMxx在199m處開始跑頻,繼續前進越發嚴重,直至接收不到信號。

工作干擾

被測產品是:(1)S牌xxxx(射頻功率250mW),使用Sanken領夾話筒頭,接收機是S牌xxxx型,使用話筒輸出口。(2)L牌UMxxx(射頻功率250mW,使用200系列模擬射頻平台),配CountrymanBx話筒頭,接收機為LRxxx型,採用200系列兼容接收模式使用線路輸出(+4dBu)連線埠。

測試方法:將兩台GSM手機緊貼所用的被測接收機上。當無線話筒工作時候,電話撥號到所用插秧機,觀察手機信號對被測無線話筒的干擾情況。另一種是把手機緊貼到被測接收機上,然後對手機做開機-關機操作,觀察手機在開機後幾秒內大功率搜尋信號時所發出的射頻信號是否干擾無線話筒的接收。

兩組被測無線話筒系統對於手機信號的干擾無反應,接收機端輸出的聲音信號正常。臨界跑頻距離測試結果見 附表(圖4)。

(1)從實測結果可以看到,名義發射射頻功率為50mW的L牌發射機,其跑頻前臨界工作距離大大超過名義發射射頻功率250mW的S牌。由於各品牌產品的臨界工作距離是與其名義發射射頻功率成正比的。對於同一品牌產品,可以從功率推導出距離。因此,不同廠家公布的射頻功率,並不一定能反映實際安全工作距離,只有做實際測試,才能真正了解所選產品的性能。

(2)L牌無線話筒所公布的數字耦合技術(數字音頻處理加模擬調製射頻)。的確能結合聲音質量和工作距離兩方面的優勢。這與所謂全數字無線話筒(數字音頻處理加上數字調製射頻)的技術不同,其工作距離比明顯增加。

(3)在以上實際測試中,多射頻模式兼容技術的功能得到了驗證。如在第二組和第三組測試的發射機和接收機的匹配上,L牌200系列發射機可以與400系列數字耦合接收機良好匹配,在測試中未發現任何問題。分析原因,應該歸因於採用了多射頻模式兼容技術。

(4)在測試環境的確,L牌UHxxx外接插式發射機(所謂“手雷發射器”)雖然名義射頻功率為100mW,但在實際工作環境中,跑頻前臨界工作距離與名義射頻功率為250mW的L牌UMxxxx型腰包發射機幾乎相同。主要原因是,由於前者的發射機與腰包發射機有所不同,即它利用其機身外殼與人手持時形成的偶極子射頻天線,使得發射高度高於普通腰包發射機的發射天線高度所致。

(5)在實測中,發現正確調整發射機端話筒輸入增益十分重要。這對最終接收機端輸出信號的動態範圍和信噪比有明顯的影響,所以,無線話筒在實際使用中,一定要首先在發射機端根據話筒使用者聲音的大小,以及話筒頭隱藏程度,將發射機上的話筒輸入電平調整到合適位置。然後再在接收機端調整輸出電平,來確保輸出信噪比達到最佳值。

(6)如上所述,如果用無線話筒接收機的音頻輸出代替有線話筒插入位置輸入後級設備的話筒輸入端,則一定要注意大信號輸入過荷造成後級設備限幅的問題。儘管限幅後聲音並沒有失真,但是動態明顯受到壓縮。調音台或其它設備的限幅是為防止外部輸入信號電平過載而造成失真,或者在擴聲場合可能造成功放過荷以至燒毀揚聲器而設的。這是動態限幅,不是削波,所以聲音並不失真,只是動態被壓縮。由於大部分接收機的音頻輸出端只有一隻卡儂(XLR)插座,用戶在使用時,要根據具體情況,用接收機上的選單調整音頻輸出端的電平範圍為話筒電平輸出(例如-50dBu)或線路電平輸出(例如+4dBu)萬不能一概而論。

(7)本報告主要驗證用戶最關心工作距離和手機干擾問題。其它指標如電池使用壽命等,需在廠家配合下進一步的模仿現實測試。

(8)在測試過程中發現,有些品牌的無線話筒接收機電源適配器之間有互換性,這對於現場用戶在出現緊急情況時有好處,建議廠家對產品儘量統一規格。

筆者希望通過這樣的實測,使得播電視音頻工作者和技術工程人員對產品有更深入的了解。各單位有各自不同的具體情況,但是在選購產品時,對所選產品的真正了解是能否採購到好產品的關健。我們認為,只有實測,才是最方便和可行的手段。

知識掃盲

1.無線麥克風,或稱無線話筒,是傳輸聲音信號的音響器材,由發射機和接收機兩大部分組成,通常稱為無線麥克風系統。

發射機由電池供電,咪頭將聲音轉換為音頻電信號,經過內部電路的處理後,將包含音頻信息的無線電波發射到周圍的空間。

接收機一般由市電供電,由接收天線接收到發射機發出的無線電波,經過內部電路的處理,提取出音頻信號,並通過輸出信號線送到擴聲系統中,完成音頻信號的無線傳輸。一台接收機內通常可包含1套、2套或4套接收電路,分別接收1支、2支或4支無線麥克風的信號,分別被稱為“一拖一”、“一拖二”或“一拖四”機型。其中以一拖二機型最為常見。

無線麥克風實質上是單向式無線通信系統。

1.1.頻段無線麥克風系統是通過無線電波傳輸聲音信號的設備,根據無線麥克風與接收機之間收發頻率的高低,可將其劃分為不同的頻段,一般常用FM、VHF、UHF幾個頻段。

FM頻段是指公共調頻廣播所用的88~108MHz頻段及其附近的頻段,一般只有一些簡易的無線麥克風產品採用該頻段。

VHF頻段,按照國際標準的劃分,是指30~300MHz頻段,上面所述的FM頻段其實包含在VHF頻段,只是由於其接近公共調頻廣播(簡稱FM)頻段,所以稱為FM頻段。VHF頻段無線麥克風多採用170~260MHz頻段,又常稱為VHF高波段(VHFHIGHBAND)。

UHF頻段,是指300~3000MHz頻段,無線麥克風一般採用400~830MHz頻段,超過830MHz的頻段較少採用,因為830~960MHz頻段有GSM和CDMA手機干擾,960MHz以上的頻段繞射能力逐漸變差,所以目前國際上最流行的UHF頻段是800MHz頻段(740~830MHz)。

2.幾個名詞術語要了解無線麥克風的性能特點,有必要先了解無線麥克風的基本名詞術語和主要性能指標的具體含義。無線話筒除了具有與有線話筒相同的音頻指標外,還有一些特有的名詞術語和性能指標,以下逐一介紹。

靜噪:無線話筒的接收機在未接收到信號,或信號較弱時,為避免輸出噪音,將會自動切斷輸出信號,這種功能稱為靜噪。如果無靜噪功能,或靜噪功能不良,則音箱喇叭中將放出噪音。噪音會影響音質效果,破壞現場氣氛,甚至損壞擴音器材。

死點:又稱死區。無線話筒在移動過程中,接收機接收到的信號會因距離、相對位置的不同或者障礙物的阻隔而有強弱的變化。在正常使用距離內的某些位置,過弱的信號會使接收機內的靜噪電路動作,切斷輸出信號;而離開該位置後,則又能正常接收和輸出。該位置就稱為死點或死區。

分集接收:指無線話筒接收機內可以從2支天線分別接收同一支無線話筒的信號,通過內部電路選擇使用較強的一路信號。這種方式可大幅度消除接收死區,避免啞音或產生死點噪音。分集接收又有兩種方式:天線分集和中放分集。

在天線分集方式中,有兩支接收天線、一套控制電路和一套接收電路,當工作中接收信號較弱時,控制電路會自動切換使用另外一條天線。

在中放分集方式中,則除了有兩支天線和一套控制電路外,還有兩套完整的接收電路,同時工作,由控制電路跟蹤切換,輸出較好的一路音頻信號。這種方式由於是隨時跟蹤較強信號,因而效果比前一種方式好,但電路複雜,成本高。這種分集方式又經常被稱為雙調諧、真分集等。

多信道:一般的無線話筒,其載波頻率是固定的,用戶在使用過程中不可改變。由於無線話筒是通過無線電波傳送聲音信號的,所以當工作環境中存在與其載波頻率相同或接近的外界信號時,就會發生干擾,使接收機的接收距離減小、輸出噪音,甚至接收不到話筒的信號。

針對這種情況,生產廠家又開發出多信道的無線話筒系統。其發射機(無線話筒)和接收機的工作頻率是可調的,這樣用戶就可以在遇到外來頻率干擾時,改變系統的載波頻率,以避開干擾信號而正常工作;另外,如果在同一場地使用多台無線話筒時,還可以方便地將每支話筒調節在不同的工作頻率,使其互不干擾,協調工作。大型專業舞台演出使用的無線話筒多數是多信道系統,有8信道、16信道,甚至更多的信道,其中最常見的是16信道。多信道系統一般要採用鎖相環(PLL)頻率合成技術、微電腦控制技術和其它一些相關技術。其生產技術要求、設備要求、生產成本以及產品性能等,均遠高於其它普通機型。

市場上有些產品,是固定頻率的,但同型號的一批產品,可以生產成不同頻率的產品,用戶在購買時可以選擇,但不能調節其工作頻率,有些廠家也標為“多信道”、“32個信道可任意選擇”,這是不準確的,或者是有意誤導消費者的。這種情況需要特別留意,有幾個方法可以區分:一是觀察接收機面板上是否有調節信道的開關或按鈕;二是看其宣傳資料或說明書是否標有“可調頻率”、“用戶可調信道”等字樣;三是實際操作,看看是否可調。

信噪比:指接收機接收到某一指定強度的信號(一般是60dBμV)時,其輸出信號中原來的音頻信號與噪聲信號的比例,以分貝(dB)來表示。該值越大,表示信號越純淨,機器性能越好。

接收靈敏度:在收音機或對講機中,接收靈敏度是指當接收機輸出規定信噪比的信號時,所需要輸入的最小射頻信號的大小。其值越小,說明接收機的接收靈敏度越高。而在無線麥克風中,應該是以接收機臨界靜噪時的輸入射頻信號的值來表示,因為當輸入信號低於靜噪點,接收機處於靜噪狀態時,是不輸出信號的。

例如,某產品接收靈敏度標註為“-90dBm”,表示當天線輸入信號低於-90dBm(即7μV)時,接收機將進入靜噪狀態,這樣的標註可以準確地反應接收機的接收能力。

有些產品,其靈敏度指標採用類似收音機、對講機的標示方法,例如標示為“2μV/12dB”,其含義為當天線輸入信號為2μV時(即-101dBm),接收機輸出信號可以達到12dB的信噪比。而無線麥克風的信噪比指標要求遠遠高於12dB,所以這種標示方法不能正確地表達接收機的接收能力。

射頻輸出功率:指無線麥克風發射機向空間發射信號能量的大小,通常用毫瓦(mW)來表示,一般在5~50mW之間。

有效工作距離:指無線麥克風能正常傳輸信號的最大距離。一般產品上標示的該參數,多數指明是在開闊地或理想條件下。因為無線麥克風的實際傳輸距離,要受到實際環境的影響,無法確切地標示。只有在開闊地或理想條件下的指標,可以提供參考,並且可以互相比較。

其實,要衡量無線麥克風的傳輸能力,要看發射功率和臨界靜噪時的接收靈敏度,這2個指標折算為同一單位後,其差值越大,則同等環境下的有效工作距離越遠。再結合接收機是否為分集式,以及是哪種分集方式,就可以明確地估計和比較不同產品的有效傳輸距離。一般來說,分集式接收機的有效距離大於非分集式的接收機,中放分集的接收機又大於天線分集的接收機。

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