无线传声器可以替代所有各类有线传声器。它既可作会议传声器,也可作演唱传声器,还可作各种乐器的拾音传声器。无线传声器架设容易,没有连接电缆的束缚,使用方便灵活。但是,由于无线传声器的流动性大,常常会移动到扬声器附近的位置,因此容易引起声反馈啸叫。此外,无线传声器如果使用不当,无线电波传播衰落和电磁干扰常常会发生哑点、噪声大、音质差和传输距离不远等问题。产生这些问题的主要原因是没有根据现场环境和用途选用合适的无线传声器频段,或安装方法不正确等。那么,如何正确使用无线传声器系统呢?
1.选择无线传声器
会议扩声、乐器拾音和舞台司仪一般可采用超心形指向的座架式或手持无线传声器。这种无线传声器既可手握使用,也可装置在传声器架上。
舞台演员应使用腰包发射机的头载式“耳麦”无线传声器,由于传声器头紧贴嘴口,可有效拾取演员的声音,还可减少拾取周围环境噪声,不易引起系统反馈啸叫,便于演员佩戴,因此广泛使用于舞台表演系统。
2.选择频段
各种无线电波都可以在空间自由传播,不受时间和地域限制,但是,如果没有约束规定,不可避免地要产生频率交叉重叠和相互干扰。因此世界上对各类无线通信设备有统一规定。
无线传声器系统准许使用的频率范围有VHF和UHF两个频段。
VHF频段的频率范围为30~300MHz,波长为10~1m,通常称为“米波”。在VHF频段内,无线传声器准许使用的频率范围为169~230MHz,共占有61MHz通信带宽,与电视6~12频道占有的频率范围相同。在61MHz的频带内又分为A、B、C三段:VHF(A)为169~185MHz;VHF(B)为185~200MHz;VHF(C)为200~230MHz。
UHF波段的频率范围是300~3000MHz,波长为1~0.1m,通常称为“分米波”。在UHF频段内,无线传声器准许使用的频率范围为690~960MHz,共占有270MHz的通信带宽,与电视35~68频道占有的频率范围相同,可设置几百个无线传声器通道。根据需要,还可向上扩展使用2.4GHz频段,可设置更多的无线传声器频道。
UHF频段的无线传声器通常采用400~830MHz,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以上的频段电波的绕射能力逐渐变差,所以目前国际上最流行的是800MHz频段,即740~830MHz。
VHF和UHF传播的特点如下:
UHF频段主要利用直接辐射和反射的电磁波传输能量,而VHF频段除了利用直接辐射和反射的电磁波以外,还可利用一部分绕射的电磁波能量,因此在同样的发射功率和传播条件下,VHF频段传输距离可以更远些。
1)金属物体对电磁波传播的阻挡和反射。金属物体对电磁波有阻挡和反射作用。阻挡反射的效果与电磁波的波长和金属物体的大小有关。金属障碍物的尺寸大于电磁波的波长时,则电磁波会被反射,电磁波的传播受到阻挡。也就是说频率越高,金属物体对电磁波的反射越强。如果金属物体的尺寸小于电磁波波长,电磁波会绕过金属障碍物继续传播(绕射)。显然VHF比UHF的绕射能力更强。
2)电磁波对金属网格(或多孔金属板)的穿透能力。电磁波的波长大于金属网格之间的孔距时,电磁波将会被反射。即频率越低,波长越长,被金属网格反射的能力越强。
3)非金属体(如人体和墙壁)对电磁波的吸收作用。电磁波的频率越高,非金属体对它的吸收越大,电磁波的传播损耗也越大。
4)空气湿度对电磁波传播的影响。频率越高,电磁波的传播损耗越大。传播损耗还与湿度的大小成正比。
VHF频段无线传声器的电磁干扰源多,通信带宽窄,可选用的频道数量不多,同一场所能做到12个频道同时使用已经很不错了,因此只能适用于同时使用无线传声器数量少和通信距离较小的小型场所。为避开干扰频率和保证系统稳定可靠工作,应选用频率可调的PLL频率合成的无线传声器和分集接收技术的接收机。
UHF频段无线传声器的电磁干扰源少,通信带宽大,可供选择的通信频道多,相邻频道间的干扰少,发射天线的尺寸短(1/4波长),便于隐藏。因此它适用于需同时使用数量较多、音质要求高的中大型场所。表6-2是VHF和UHF两类无线传声器性能比较。
表6-2 VHF和UHF两类无线传声器性能比较
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3.增加无线传声器的传输距离
无线传声器的传输距离与信号质量(S/N)、发射功率、空间电磁波场强的分布、接收机的接收灵敏度、收发天线的效率和外界干扰源等情况密切相关。
(1)无线传声器的发射功率。增大发射功率可增大无线传声器系统的传输距离。但是发射功率受电波对人体的影响、供电电池的寿命、对邻近设备干扰等因素的限制,市售产品的发射功率都限制在5~50mW。(www.xing528.com)
通常VHF频段的发射功率比UHF频段的发射功率更易做得大一些,价格也便宜些。发射功率为15~30mW的无线发射机,在没有障碍物、开阔地域、无干扰源等理想条件下的最大传输距离为100~180m。实际现场环境的传输距离会短很多。
(2)收、发天线。收、发天线的类型、长度和与发射机的匹配状态直接影响天线的效率和增益。高效的收、发天线均采用1/4波长的全向辐射振子天线。如果天线的长度与波长不匹配,将直接影响无线传声器的传输距离。UHF的波长短,因此UHF的天线长度比VHF天线可更短些,发射天线更便于隐装。
(3)干扰信号。干扰信号会增加无线传声器的输出噪声,严重时会使无线传声器无法正常工作。干扰信号的来源有:工业干扰、电视和电台干扰、无线传声器之间的邻近频道干扰和其他射频设备干扰等。
1)工业干扰:包括汽车点火装置、微波炉和吸尘器、辉光放电灯(荧光灯、霓虹灯、高压汞灯)。干扰频谱大部分在VHF频段内。
2)电视台、调频电台、信息台和移动通信台等发射功率大,频谱范围宽,对VHF频段的干扰大于对UHF频段的干扰。解决办法是用频谱分析仪查明现场干扰源的频率范围,然后选择使用避开这些频率的无线传声器通道。
3)无线传声器系统之间的邻近频道干扰。在多台无线传声器同时使用时,如果频道选择不当,常常会发生一个频道的谐波落入另一个频道的情况,从而产生邻近频道干扰。
4)解决电磁波场强起伏变化的措施。由于室内物体的反射和吸收,电磁波的多途径传播等因素,使空间电磁波场强的分布非常复杂,有些位置场强较弱,会出现“阴影”,甚至成为死角。
由于无线传声器发射机是自由移动的,它与接收天线之间的距离会频繁发生变化,接收天线处的场强也会随之发生变化。声音会出现忽高忽低,甚至发生“哑音”。为此,在无线传声器接收机中采用双天线分集接收技术和AGC(自动增益控制)技术给予弥补。分集接收技术在AGC技术的配合下,可有效地解决此问题。
(4)增加传输距离的措施。增加传输距离的有效措施不是追求增大发射机的功率。而是采用高增益定向接收天线并把它架设到离发射机较近的地方,和使用天线分配放大器。
普通接收天线通常采用接收机附属的单根1/4波长的“鞭状天线”,这种天线基本上是全向接收的,天线增益G很低(G=1),虽然简单,但接收效率很低。
另一种采用天线增益G>5的高增益定向接收天线,俗称大耳朵天线,如图6-23所示。该天线除设有半波(1/2波长)振子接收单元外,在它的前面还设有若干“引向振子单元”,在其后面还设有一个反射振子单元,这样就大大提高了天线的指向特性。一对天线可同时连接2~4台无线接收机。
如果在高增益天线的基础上,再配置天线分配放大器,则可大大扩展无线传声器的有效传输距离,广泛用于体育比赛场(馆)扩声、大型演出场所和室外流动扩声系统。图6-24是高增益接收天线和天线分配放大器配置,可增加无线传声器200~300m接收距离。
图6-23 高增益定向接收天线
图6-24 高增益接收天线和天线分配放大器
天线分配放大器的典型技术参数如下:
1)频率范围:600~900MHz;频宽:300MHz。
2)输入截断点:22dBm。
3)噪声比:4.0dBType(中心频段)。
4)增益:6~9dB(中心频段)。
5)输出阻抗:50Ω。
6)电源供应:100~240V/50/60Hz。
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