UHF频段无线麦克风产品浅析

UHF频段无线麦克风产品浅析 【摘要】本文了目前市场上常见的UHF频段无线麦克风产品的种类、技术方案、性能特 点，可作为用户选择该类产品时的参考依据。 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。 ：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 1 会影响音质效果，破坏现场气氛，甚至损坏扩音器材。 ：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。 ：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。 ：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。 ：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。 ：在收音机或对讲机中，接收灵敏度是指当接收机输出信噪比的信号时，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 2 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。 ：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。 ：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为数不多，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 3.3．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，找出并标明出现死点的演出区域，要求演员不得进入该区域。 4．结束语 无线麦克风产品丰富多彩，有各种类型和各种档次，成本和价格也有很大差别。前面介绍的几 类UHF频段产品，是按照成本、性能和价格从低到高排列的。另外，同一类别的产品，采用不同的 生产工艺，其成本和性能也是不同的。采用表面安装技术(SMT)生产的产品，其性能指标、可靠性、成本均要高于采用普通插件技术生产的产品。 4 3．系统特点 1. 工作频段为800MHz，采用锁相环(PLL)频率合成方式，微电脑控制，内部储存80个信道，分5个信道组，每组16个信道，且信道间隔按照实用间隔设计(300KHz)。每台机器的信道组由工厂生产时确定，用户可在信道组内16个信道中任意调节。WMS-8240双话筒机型的接收机信道显示为 数码式。 2. 接收电路设计为灵敏度较高的二次变频方式，并在高放及第一中频均使用了性能最优、成 本最高的SWA(声表)滤波器，以获得良好的抗干扰性能。经试验，即使将相邻信道的2台接收机叠在一起，也能互不干扰，各自正常接收。 3. 接收分集方式为双电路方式，每个调谐器配置了独立天线。整个接收机电路中，从天线开 始，一直到鉴频输出，全部为双电路(双电路方式的接收机，其内部电路相当于2台接收机电路)。这是效果最好、成本也最高的分集方式，其内部的2个接收通路可随时监测并跟踪最佳的信号，避 免弱信号接收，其接收效果和产品成本均不同于其它方式的产品，包括单电路、双天线切换的天线 分集方式的产品，和非分集的产品。我厂产品在空旷地的有效距离达到300米，在实际舞台环境也能达到80~120米。其它厂家的产品，包括一些进口产品，在空旷地的有效距离一般不超过150米，实际舞台环境约为30~50米。 4. 精心设计的分集控制电路，在切换过程中不产生任何切换噪声，真正满足专业场合的需要。 5. 频率响应范围宽，音质优异，演唱轻松自如。 6. 全面采用表面安装技术 (SMT) 生产，可靠性高。 7．发射器采用5号电池设计，电池寿命长，并可使用易购的5号充电电池，大幅节省电池开 支。 5