無線話筒系統(tǒng)概述

1、無線話筒系統(tǒng)概述高頻電子技術(shù)1.1 無線話筒系統(tǒng)的組成和分類 1、無線話筒系統(tǒng)的組成 無線話筒系統(tǒng)由送話器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和耳機(jī)（喇叭）等四部分組成，如圖所示。 送話器和發(fā)射機(jī)可以單獨(dú)購買，習(xí)慣上將送話器和發(fā)射機(jī)合稱無線話筒。為了區(qū)別起見，將包括送話器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和受話器在內(nèi)的裝置稱無線話筒系統(tǒng)。無線話筒接收機(jī)與收音機(jī)等接收裝置類似，因此下面著重討論送話器和發(fā)射機(jī)組成的無線話筒。 1.1 無線話筒系統(tǒng)的組成和分類 2、無線話筒分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，無線話筒分為以下幾種類型。 (1)送話器和發(fā)射機(jī)分離型 這種類型的特點(diǎn)是送話器和發(fā)射機(jī)相分離，彼此通過電纜線相連接。送話器別在衣領(lǐng)（或衣襟）處，

2、或使用頭戴式，發(fā)射機(jī)夾在腰間隱秘處，發(fā)射機(jī)天線也和電纜線安裝在一起。由于發(fā)射機(jī)常夾在腰間，也被稱為腰包式無線話筒。典型的腰包式話筒如圖所示。1.1 無線話筒系統(tǒng)的組成和分類 2、無線話筒分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，無線話筒分為以下幾種類型。 (1)送話器和發(fā)射機(jī)分離型 2、無線話筒分類 （2）手持式無線話筒 這種類型話筒將送話器和發(fā)射機(jī)制作在一起，電池供電，使用時(shí)用手拿著無線話筒講話、唱歌，因此稱為手持式話筒。手持無線話筒的天線可以采用從尾部突出的“桿式”天線，也可以使用內(nèi)置式的。桿式天線可以避免和人體的直接接觸，但容易被損壞，視覺效果也不好。 2、無線話筒分類 （3）外接插式無線話筒 外接插式無線

3、話筒的發(fā)射機(jī)如圖7.23所示，送話器通過被稱為XLR的接口與其相連接。XLR插口通過三條線與送話器相連接，一條是地線，另外兩條線分別用來傳輸同一音頻信號(hào)的同相和反相信號(hào)，這兩條線所傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)入接收端以后相減，有用信號(hào)得到了加強(qiáng)，而傳輸過程中的干擾信號(hào)相互抵消，從而可以獲得高質(zhì)量的模擬信號(hào)。具有這種性能的XLR接口稱為平衡模擬音頻接口。 1.2 無線話筒所使用的頻段 信息產(chǎn)業(yè)部1998年微功率（短距離）無線電設(shè)備管理暫行規(guī)定對(duì)無線傳聲器（即無線話筒）頻率和發(fā)射功率所作的規(guī)定如下表所示。 由表可知，無線話筒所使用的頻率分屬兩個(gè)頻段，88.0108.0MHz、75.476.0MHz、84.087.

4、0MHz等屬VHF頻段(30300MHz范圍內(nèi))，470.0510MHz、702.0798.0MHz屬UHF頻段（3003000MHz）。 1.2 無線話筒所使用的頻段 根據(jù)所使用頻段的不同，無線話筒可分為使用VHF頻段的V段話筒，使用UHF頻段的U段話筒。由于所使用的頻率上的不同，V段無線話筒和U段無線話筒在特性上有以下一些差異。 1、天線長度 VHF頻段無線電波的波長較長，因此發(fā)射所需要的天線（約為1/4波長）也較長，一般在1.52米之間。UHF頻段波長較短，所使用的天線可縮短至3060厘米。從方便使用的角度來看，天線的長度越短越好，因此，從天線長度來看，U段無線話筒將優(yōu)于V段話筒。 2、

5、防干擾能力 許多干擾源例如汽車點(diǎn)火裝置、日光燈、吸塵器、電機(jī)等工業(yè)干擾，其頻率落在VHF頻段，調(diào)頻臺(tái)、電視臺(tái)所產(chǎn)生的干擾，對(duì)V段的影響也大于對(duì)U段的影響，因此U段話筒可能受到的干擾將小于V段話筒。 1.2 無線話筒所使用的頻段 3、傳播特性 V段無線電波的波長較短，遇到障礙物小于波長時(shí)，除了反射和折射，一部分無線電波會(huì)繞過障礙物傳播（繞射），非金屬物體對(duì)于V段無線電波的吸收也比U段的少，因此，相對(duì)而言，V段波傳播的距離將更遠(yuǎn)。U段的無線電波，金屬物體對(duì)其反射更多、更強(qiáng)，非金屬物的吸收也較強(qiáng)，傳播損耗大，因此傳播距離也就較近。 4、可設(shè)置頻道數(shù) 頻率越高，通信時(shí)能容納的頻道數(shù)就較多，U段所能容納

6、的頻道數(shù)高達(dá)幾百個(gè)，因此優(yōu)于V段。 綜合上述各項(xiàng)性能的差異，在同時(shí)使用多只無線話筒（例如大型會(huì)議、話劇院、文藝晚會(huì)等）、音質(zhì)要求較高的場(chǎng)合，一般都傾向于選擇U段無線話筒。 1.3 改善無線話筒性能的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) 1、載波頻率自動(dòng)切換技術(shù) 為了實(shí)現(xiàn)這種自動(dòng)的切換，需要解決兩個(gè)問題：一是如何實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的改變；二是如何根據(jù)各頻道當(dāng)時(shí)的干擾情況自動(dòng)選擇振蕩頻率。 解決第一個(gè)問題，是在石英晶體振蕩電路基礎(chǔ)上采用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)。假設(shè)所使用的晶體的諧振頻率是16MHz，利用PLL的倍頻技術(shù)可形成96MHz的載波振蕩，利用PLL頻率合成技術(shù)則可形成96MHz附近彼此有一定頻率間隔的多個(gè)頻率的載波，并將預(yù)

7、存起來。只要通過單片機(jī)控制相關(guān)的參數(shù)，話筒和接收機(jī)的工作頻率就可以在上述5個(gè)頻道之間自動(dòng)切換。 第二個(gè)問題的解決也需要依靠單片機(jī)（或DSP）技術(shù)，單片機(jī)對(duì)5個(gè)頻道的干擾信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，隨時(shí)選擇干擾最小的頻道進(jìn)行音頻信號(hào)傳輸。1.3 改善無線話筒性能的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) 2、自動(dòng)選訊接收技術(shù) 無線話筒正常工作時(shí)頻繁移動(dòng)，隨時(shí)變換位置，因此，接收天線所接收到的信號(hào)強(qiáng)度起伏很大。接收機(jī)天線所接收到的信號(hào)都是發(fā)射機(jī)直射波和經(jīng)反射傳輸?shù)亩鄰絺鬏敳ǒB加的結(jié)果。如果發(fā)射機(jī)處于某個(gè)位置時(shí)，上述兩種波傳輸?shù)浇邮仗炀€時(shí)的相位正好（或接近于）相反，兩種波相互抵消（或接近于零），這時(shí)天線A所接收到的信號(hào)就低于靜音動(dòng)作點(diǎn)，出現(xiàn)

8、短暫的斷音，稱為接收機(jī)出現(xiàn)“接收死角”。 1.3 改善無線話筒性能的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) 2、自動(dòng)選訊接收技術(shù) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選訊接收的電路框圖如圖所示。接收機(jī)由兩套天線、調(diào)諧器、高放、中放和解調(diào)電路組成，天線A、B安裝在不同的位置，接收來自同一只無線話筒發(fā)射機(jī)的信號(hào)。單片機(jī)比較所接收到的信號(hào)大小，通過電子開關(guān)從中選擇較強(qiáng)的一組信號(hào)輸出，或進(jìn)行必要的運(yùn)算后再輸出。采用這種方案，與單天線接收機(jī)相比，“斷音（接收死角）”出現(xiàn)概率可下降至20%以下。 1.3 改善無線話筒性能的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) 3、噪聲抑制技術(shù) 各種干擾信號(hào)的存在增加了話筒噪聲輸出，質(zhì)量不佳的無線話筒會(huì)在音頻信號(hào)間隙時(shí)發(fā)出刺耳的噪聲，為了抑制噪聲常采

9、用以下技術(shù)。 （1）加入靜噪電路 該電路的作用是在音頻信號(hào)的間隙期自動(dòng)截止噪聲輸出。所依據(jù)的原理是電磁雜波含有較多的高頻成分，接收到信號(hào)后接收機(jī)分析信號(hào)中高頻成分的含量，與設(shè)定值作比較，高于設(shè)定值時(shí)即判為噪音，關(guān)閉音頻信號(hào)輸出電路。高頻成分較低時(shí)，判為有用的音頻信號(hào)，打開音頻電路輸出。 （2）超聲導(dǎo)頻 無線話筒中加入超聲波導(dǎo)頻信號(hào)和音頻信號(hào)一起發(fā)送，超聲信號(hào)頻率選為32kHz，這一頻率不在人耳的聽域之內(nèi)。只有檢測(cè)到超聲信號(hào)時(shí)，表明有音頻信號(hào)輸入，這時(shí)才將音頻輸出打開。這種靜音技術(shù)可以有效地抑制各種雜音。 1.3 改善無線話筒性能的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù) 4、數(shù)字化 模擬話筒的缺點(diǎn)是音質(zhì)差、功耗大、射頻頻點(diǎn)需要固定且要錯(cuò)開其他頻點(diǎn)和干擾源，模擬話筒無法消除使用者的呼吸音和外界的干擾音。解決的辦法是實(shí)現(xiàn)無線話筒的數(shù)字化。要求數(shù)字化的無線話筒從性能上超過模擬話筒卻并不那么簡單。人耳所能聽到的聲音，其聲強(qiáng)級(jí)從20dB(聽閾)至120dB（痛閾）有高達(dá)140dB的動(dòng)態(tài)范圍，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)應(yīng)達(dá)到24位。人耳聽到的聲音，其頻率在