无线话筒系统 - 图文

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无线话筒的操作与设计概念

第1节：无线话筒基本配置 P 2 第2节：无线发射机 P 5 第3节: 无线接受机 P 9 第4节：分集接受技术 P 16 第5节：音频信号处理 P 19 第6节：天线 P 24 第7节：频率合成 P 30 第8节：干扰 P 35 第9节：频率协调 P 44 第10节：多通道使用环境设计 P 48 第11节：信噪比 P 53 第12节：解读无线话筒指标的意义 P 55 第13节：评估无线话筒系统 P 58 第14节：无线话筒术语词汇 P 61 第15节：无线话筒应用 P 64

一、无线话筒基础配置 前言

随着数字技术的广泛使用，无线话筒成为越来越多用户首选的对象，为了便于您了解和选购我们的产品，我们翻译了一些无线话筒的相关资料供您参考，同时希望能够收到您的宝贵意见！

无线话筒系统在广播、电影、戏剧和舞台制作以及公司、宗教和教育场所都是一个重要的组成部分。随着数以万计的设备使广播频率变得拥挤以及用户对无线话筒系统需求的增加，理解无线话筒系统的设计和操作的概念经成为专业用户所关注的问题。

由于可用的频谱越来越少，在北美DTV（数字电视）广播的出现使得无线系统的运行更加复杂困难。DTV也同样出现在欧洲,它已成为未来可能出现的频谱拥挤现象的另一标志.。 鉴于以上这些事实，随着无线话筒、内部通讯联络系统、耳内监听系统和其他应用在各类制作的无线电通讯设备的日益普及，对于无线系统扎实的，技术性理解需求是前所未有的。 该指南意在揭开隐藏在无线系统运行原则背后的神秘面纱，并帮助读者为特殊应用场合选择无线系统时分清良莠。不同厂商分别作了大量的宣传，夸大其所提供的产品的质量，有的甚至难以置信。只有充分掌握无线话筒系统的基本工作原理，才有可能看穿迷雾，作出明智的选择。

Lectrosonics 的处世哲学就是制造最好的产品，并且尽可能提供最好的服务支持。这包括诸如此指南一样的出版物、以及保持对市场的迅速响应。关于该指南中的任何问题，如果您有什么意见，请随时与我们联系。您的建议，想法和经验对我们都非常有价值。

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第1节:无线系统的基本组成部分

无线话筒系统为射频和音频电子设备高度专业化的集成，它代替了传统的用于连接话筒到音频设备的缆线。

无线话筒系统的三个组成部分为： 话筒 发射机 接收机

术语“system”是指三个组件的协同工作的体系：话筒------发射机----接收机------音频输出

在无线系统中的话筒是发射机的一个集成部分，或者是一个单独的组件。因此在许多情况下，话筒可以单独购买。种类繁多的话筒可适应任何应用。特殊的应用一般对接收机类型有明确要求，而话筒一般对发射机规格也有明确要求。 为了适应各种应用，无线发射机有三种不同的类型：

腰包式

手持式发射机/话筒集成

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外接插式

对于不同应用，无线接收机也有各种不同的配置：

用于现场同期录音的小型接收机

用于扩声的台式接收机

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用于录音室和舞台表演的架式接收机

某场地所需的无线系统的数量的多少，通常还需要射频分配器、天线、电缆、接收机装配套件以及其他诸如以下的附件来完成整个系统：

天线分配器

Quad-pak背包式接收机系统

遥控天线和电缆

“在线式的”同轴射频滤波器/放大器和分离器/频率合成器

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频谱使用和频率

绝大多数高质量的无线话筒系统使用一种称作“FM”（按照频率调制）的无线电传输方法。在FM系统中，无线电信号（载波信号）就是随着源自话筒的音频信号（频率的增加和减少）的变化调制而成的。另一种无线电传输的方法， AM（按照振幅调制）在通信和声频信号应用上较为普遍。FM一般比AM产生的音频信号要好，因此无线话筒几乎都是用FM调频技术。

在美国，无线话筒的操作频率是由FCC（联邦通讯委员会）所详细规定的。分配给无线话筒的VHF频段为150到216MHz，而对于UHF频段来说则是从470到806MHz。除了从169到172MHz的一小部分VHF频段以外，这些频段几乎只是用于电视转播。DTV（数字电视）广播则被分配在UHF频谱上的空通道。UHF频谱的上段和下段部分也划分出来，并重新分配给其他附加的设备。随着无线话筒可用的频谱空间逐渐减小，对较高质量的无线话筒系统的需求也显著地增加了。

在相邻通道的高能电视广播信号会造成先前运行良好的无线系统根本无法使用。这就需要高性能的接收机和天线分配器，以及专业天线和电缆设备来满足越来越多的无线话筒系统的需求。

正如你可能预见的那样，在这个“数字”世界中，我们在工程方面也作出了大量努力来开发数字调频技术在无线话筒方面的应用，希望数字系统可以减轻当前模拟调频所遇到的诸多问题，并拥有同等的或是更高质量的音频性能。至于深入研究数字无线电技术的错综复杂部分，现在还为时过早，因此这篇手册主要是围绕FM原理而展开的。当前的数字技术制造了高品质的移动电话系统，但是，即使是最高品质的电话系统，其有限的音频带宽也不能产生最低无线话筒应用所需的音频质量。

随着科技的飞速发展，无线发射机的应用之势迅速蔓延，广泛应用于各个领域；从电影到电视制作，现场舞台到剧场演出，体育赛事直播等都离不开无线发射机，它取代了传统的线缆，有着可靠的质量，给用户带来了极大的方便，拥有它会使您的工作事半功倍，是您成功的保障，我们会持续提供一些相关资料供您参考。

第2节：无线发射机

发射机设计可以分成三个基本类型：

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腰包式

“腰包式”发射机配合领夹话筒，适用于耳唛，乐器，调音台，磁带座等

外接插式

“外接插式”发射机适合于手持话筒，吊杆，调音台以及其他带XLR接口的设备上

手持式

“手持式”发射机带有一个集成的话筒头，主要为手持时使用。

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腰包式发射机由金属和塑料制成。它们可以利用话筒线或输入电缆作天线（常见于VHF设计中），也可使用“鞭状”天线。输入增益必须在大范围中具有可调性，以便精确匹配来自话筒和其他设备的不同输出电平。

绝大多数的腰包式发射机使用9伏的碱性或锂电池供电，同时还包括一个电池状态指示灯。最佳的设计有低电量报警功能，这样可以有充分的时间及时更换电池。 电池舱门的设计也是一个重要的考虑因素。如果电池舱门与发射机分离，很容易丢失或损坏，导致系统无法使用。此外发射机电池舱必须可匹配不同品牌的电池。

在众多的腰包式设计中，腰夹总是一个薄弱的环节。它不但要固定性好，而且在诸如电影或舞台制作的应用中必需易于隐藏。

“外接插式”发射机适用于任何带有XLR接口的话筒。大多厂商提供的越来越多的型号足可以证明它的有效性。专业类型的发射机主要是靠9伏的碱性或锂电池供电，有较大的输入调整范围以适应不同型号的话筒。良好的机械构造，尤其在牢固连接的输入接口设计，是该类型的发射机应用中的关键。

几乎所有的无线话筒制造商都提供带有集成话筒头的手持发射机。手持式发射机最普遍的应用为音乐表演，它必须舒适且不易脱落，并且提供必须的强度和频率调整，但控制开关必须隐藏或放置在凹进处以避免在正常应用场所中误操作。

在合成的发射机中有多种频率选择控制模式，从带有LCD读数的按钮到隐藏的旋转控制开关。在此列出的实例提供两个旋转按钮，可以选择在25.6MHz频段上的256个频点中的任何一个。左手边的旋钮以1.6MHz为间隔改变频率，而右手边的旋钮则以100千赫兹为间隔。每一个旋钮有16个位置可供选择，总共提供256个频点。

用户调节和显示灯

对于所有类型的发射机，根据不同的应用环境，用户调节和指示灯成了它的“必备而且关键的”设计。 例如：如果一台发射机要被诸多用户使用，为匹配不同用户的声音强度而提供精确的补偿调整就显得势在必行。适当的增益调整是其关键，因为它决定系统的最终信噪比。如果不能通过视觉上的提示（指显示灯）来检测音频信号强度，就很难正确地调整发射机的输入增益。

尽管可以通过观看接收机上的音频信号强度的指示来进行调节，但从发射机端检测并调节输入增益更加可行，因为在众多的应用中，很难在发射机的位置上看到接收机上的表头显示。

在某些设计中，一个普遍存在的问题就是功能按钮很容易被误动。这会造成许多问题，甚至在系统运行过程中完全“关闭”系统。操作中按钮的位置和调节方式将决定发射机对特殊用户的有效性。例如：公众广播应用场合下，即使当发射机佩戴在衣服以下也要求发射机可被轻易地设为静音。在这种情况下，如果按钮很难碰到，会造成操作困难。在许多舞台制作中，音响公司可能不让使用者改变发射机上的任何按钮和控制钮。在此的两个例子是相对极端的。

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Lectrosonics的手持式发射机拥有内置控制开关，比外置开关更胜一筹。这便允许根据应用环境对发射机进行配置。

天线配置

比较不同发射机设计时，天线配置是另一个考虑因素。如果无线系统的每一个用户能够忍受在他们肩膀上架上金属“树枝”，或者架在他们头上，那么发射机将会十分有效地发射射频能量，从而提供意想不到的工作范围和较低的失真率。然而，很少有人愿意在公共场合佩戴这样的装置。因此，在现实生活中，发射机天线既要隐蔽，而且仍要释放足够的射频能量以使接收机可以正常地工作。无线话筒系统可以像其所描述的那样工作的唯一原因就是其操作范围通常较近（几百英尺，或更近），并且FCC允许足够的射频功率输出和调制（频偏）以使得系统在可接收的信噪比下运行。

腰包式发射机天线的一个普遍存在的问题就是它们通常是贴着身体佩戴的，尤其在它们被藏在衣服里时。当天线接触到人体时，大多数射频能量因无法进入空气中而丢失。这将降低无线系统的可操作范围。使用便携式调音台进行现场同期录音时，可以将发射机放置远离身体和其他设备的地方以得到最大的辐射功率和操作范围。

在手持式发射机的情况下，通常将其远离身体，而使用者的手则扮演天线的角色。突出的“杆式”天线可以避免和人体的直接接触，但是这样会影响视觉效果且容易被损坏。 内置天线的手持式发射机克服了这种弱点，普遍视觉效果也较好。

外接插式发射机使用发射机本身的金属外壳作为天线，外接的话筒和使用者的手组成了理想的偶极子天线的另一部分。在UHF操作频率中，外壳的长度非常接近于理想的1/4波长，它提供了最大的辐射功率并增大了操作范围。

输入增益调节

不同制造厂商发射机的设计有很大差异。简单地说，设置适当的输入增益在无线话筒系统中十分重要，不过在许多设计中这却经常被忽视。如果设置得太低，系统的信噪比就会影响。如果设置得太高，就会发生严重的失真或是动态范围压缩。设置发射机输入增益就好像在模拟磁带录制机上的设置录制音量一样。

如何在无线发射机上进行准确增益调整和设定，是十分重要的功能。在发射机上通过一些LED（发光二极管）的组合显示可以相对准确地显示输入增益的大小。

当然最好在发射机和接收机上同时拥有显示灯，从而既可以从发射机端又可以从接收机端得到精确的信号强度监测，以适用多种场合的应用。

输出功率

FCC规定了无线发射机的最终射频放大器所产生的最大可输出射频功率。例如：在174到216MHz的VHF频段中，发射机最大的可输出功率是50毫瓦。在UHF频段中，发射机的最大可输出功率为250毫瓦。

发射机的高输出功率可以避免跑频问题并同时增加操作范围，但同时也使得电池的寿命

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缩短了。实际使用中，发射机所连接的天线形式、位置以及是否接触到人体才是影响着有效辐射功率的最为重要的因素，所以，较高输出功率并不一定永远意味着较大的操作范围。

绝大多数高品质的VHF发射机为了得到可信赖的操作范围和合理的电池寿命而产生50毫瓦的功率。不过，有某些制造厂商提供只产生30毫瓦功率的VHF设计，而在对这些型号的详细说明上却表明它们是为达到全功率设计的。

与VHF相比，UHF不同品牌之间的输出功率变化更大。当最大操作范围为首先考虑的因素时，在UHF频段250毫瓦的最大容限是有用的，但所换来的就是电池寿命的减少。通常选择100毫瓦输出功率，使UHF发射机在操作范围和电池寿命之间达成一种较好的平衡。

一些UHF型号的发射机宣称可以辐射150毫瓦的功率，但实际上，它们只能产生30或40毫瓦的功率。制造厂商为掩盖竞争实力的缺乏，或本身固有缺陷的事实而刊出产品的虚假信息。有趣的是，这些制造厂商还经常忘记在说明中注明电池的使用寿命或耗电量。

电源和电池寿命

发射机在特殊场合的应用时，电池寿命通常都是一个最为关心的话题。在例如电影制作和剧院中应用时，发射机通常被精心的隐藏在衣服以下，更换电池将是一件麻烦的事情。对于这种类型的应用，发射机和接收机都应该提供一个精准的发射机电池状态显示灯。

9伏的碱性电池（普遍应用在无线话筒发射机上）开始工作时电平稍高于9伏，但随着不断使用而电压逐渐降低。高品质的发射机包括内部电压管理器，它可以在电压下降时保持发射机稳定工作。

该设计允许电路可以在低电压的情况下持续工作，在获得延长的操作时间的同时，又不牺牲输出功率。最佳的设计可在电压降至约6.5伏时还可以继续工作。

高端无线系统通常在接收机端提供一个发射机电量指示灯，在发射机停止工作之前及时提醒使用者更换电池。

第3节: 无线接受机

无线话筒系统的应用环境决定接收机类型。通常，可将接收机分为几大类：

进行现场同期录音时，摄像机，便携式背包，录音车上小型接收机，也包括电影制作的多通道集成。如图一：

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图一

普遍使用在扩音方面上的“独立”应用的台式接收机，如图二：

图二

用于高端录音室，舞台和移动制作车的机架安装式接收机，如图三：

图三

这些类型之间的差别是与物理尺寸、供电选项、射频性能以及音频性能有关。每个类型，都有许多制造商提供各种各样不同的型号，其价位也变化较大。

一些基础知识

为了在各种不同接收机之间进行比较，对接收机的设计的基本了解是十分必要的。当在头脑中对接收机的不同部分有了一个基本的了解时，两台不同型号的接收机之间的价格和性能表现就一目了然了。这将对评估系统和作出购买决定起有极大地帮助。

无线话筒系统的FM接收机都使用一种超外差设计。超外差过程包括在接收机端产生一个高频信号，并与接收到的载频信号混合或“外差”。当信号混合时，互调会产生“叠频”和“差频”信号。将信号混合在一起的目的是获取可被常规电路处理的低频信号。通过滤波器“叠频”信号被滤掉，而只让“差频”信号通过（“IF”，中频信号）。中频信号在解调阶段转换成音频信号，然后送至音频输出放大器。这样无线电信号就转变成了音频信号。 整个过程看起来很简单，但事实上，设计一个真正高品质的调频接收机有点像变魔术。 三重转换设计只是简单的加了一个振荡器和一个混频器。事实上，每个环节通常都由许多独立的电路和子电路构成，有些提供基本的功能，而其它的却提供附加的修正和控制功能。正如你所想象的那样，接收机的每一个阶段都向设计工程师提出了的性能和成本双重挑战。为了在电路的某些部分提供必要的屏蔽，一台好接收机的机械设计还必须考虑无线电方面的因素。

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接收机前级设计

在一连串的滤波，增益和转换中，接收机的前级是第一步。前级基本上是一个以无线系统的载波频率上工作的带状滤波器。前级的工作就是过滤掉在工作频点通道以外的高能射频信号并提供强大的“镜像及衍生频率干扰抑制“（镜像及衍生频率干扰抑制在随后的章节中讨论）性能。前级可由简单的低成本线圈构成简单的过滤器，或者为提高性能使用螺旋形谐振器或可调节式陶瓷谐振器。

在前级部分的简单线圈只能过滤宽频信号，但经常无法阻止来自无线系统临近操作频率的高能射频信号的干扰。对UHF无线话筒系统来说，电视广播是最普通的高能信号干扰源。由于DTV（数字电视广播）占据了以前为空的频段，对于高质量窄带宽前级的需求增加了。多级使用螺旋式和可调节式陶瓷谐振器配合高品质放大器可最大程度的降低和减少来自电视广播信号的干扰。

各种前级设计之间性能主要有两方面的区别：

? 选择性

? 互调干扰抑制

前级所能提供的选择性是由可抑制操作通道以外的信号数量来表示。滤波器的斜率越大，对相邻频率的能量抑制就越强。

不同类型的前级组件（线圈，谐振器等）会产生不同的滤波器斜率，但是所有的高品质接收机都采用多级过滤前级并综合使用其中任何几款组件。这些多级过滤前级设计显著地增加了滤波器的斜率，但也的确增加了成本。

互调就是对信号的混合以产生新的信号。例如，当两个信号在有源电路中（如放大器）混合时，放大器的输出将包括两个信号，加上其所产生的叠加及差频信号。叠加和差频信号被称作为“互调信号“。简单地说，三次互调谐波的意思是原信号中的一个（Fa）二次谐波（二阶）与原信号中的另一个信号（Fb）（一阶）相混合而产生一个新的差频信号（Fc）。

2(Fa) - Fb = Fc

避免三次互调谐波尤为重要，因为两个原始信号的三次互调谐波频率通常相对接近于原始信号频率，可以产生强烈的干扰。如果三次互调谐波频率碰巧与工作频率十分接近，那么前级过滤便失效了。能在互调干扰中避免这种情况的唯一方法就是在接收机端配备高过载负荷的放大器和混频器。例如：

给定两个频率分别为645和650MHz 那么

645 MHz x 2 = 1290 MHz 以及

1290 MHz - 650 MHz = 640 MHz（三次互调谐波频率）

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因此，工作频点设定在640MHz的接收机将受到来自频率为645MHz和650MHz的两台发射机的所产生的三次互调谐波的直接干扰。这种等间距的频率分配在无线话筒系统中是不允许的。互调表现性能是由一个称作“三次谐波抑制“的指标来评定的。这个指标表示为一个用分贝（Dbm）代表的数字，这个数字代表的是当输入信号的强度达到这个数字所代表的强度时，输入信号足以导致接收机产生互调失真，所产生的互调失真的强度与接收机内部的工作信号强度相等。进入接收机的两个信号在接收机的载波频点上产生三次互调波，随后测量输出的互调失真信号强度。通过不同的测试技术，可以精确的计算产生如此效应所需的输入强度。

三次谐波抑制指标是测量接收机互调抑制的最佳方法。

使用的放大器类型对接收机三次谐波抑制性能产生重大影响，有出色的三次谐波互调性能的放大器会要求较大功率，因此会对接收机电池使用寿命形成不利影响。前级滤波器带宽越窄（费用会更高），接收机拾取的能够产生互调的信号就越少 。 镜像及衍生频率干扰抑制

镜像及衍生频率干扰抑制是衡量接收机的主要性能指标。理论上存在两个射频信号可以与接收机内的振荡器结合从而产生相同的互调频率。其中一个是源自发射机的理想信号，另一个信号频率与本地振荡器的频率差值与理想信号与本地振荡器的频率差值相同，但是方向相反，在此称为镜像频率。在接收机镜像及其周围的射频能量通常是主要的干扰来源。

通常在空出的电视通道上操作的无线话筒系统的镜像及衍生频率可能与另外一个电视台的信号相同。除了选择性最强的前级设计以外，这都会产生干扰问题。敏锐的前级过滤抵制镜像及衍生频率上的能量使之无法进入接收机。

捕捉效应

调频接收器得益于捕捉效应。也就是说，调频接收机从强信号中捕捉的音频信号要多于从弱信号中捕捉的音频信号。 较强信号中的音频信号将成为接收机输出音频的主要部分。但是弱信号依然会提高背景噪音并增加跑频机会。这种意义上的较弱信号可能是另一种无线发射机信号或宽带背景噪音。 射频混频器

在接收机内的混频器把到达的射频信号和振荡器信号结合起来，从而产生 “叠加”和 “差频”信号。 “差频”信号位于理想的中频频点上。低成本的射频混频器通常在产生出理想的叠频和差频信号之外，同时还会衍生出很多伪信号（谐波）。如果伪信号发生在靠近接收机中频频点的地方，中频滤波器通常无法抑制，这会在最终音频输出时造成噪音和失真。好品质的射频混频器只产生一个叠加和差频信号，而没有谐波。叠加信号频点很高，足以被混频器后的滤波器完全滤掉，而只留下所需的差频信号以待后续处理。

混频器也必须有很高的过载阈值。在供给混频器的全部射频能量超过其自身的容量时，会发生过载。敏锐的前级过滤减少了出现该问题的可能性，但与载频信号只有几兆赫兹之差的强大信号仍然可以通过前级过滤器，从而造成混频器过载。在前级设计中最有效的方法就是在每一级滤波器之间只提升适当的增益以补偿相应的损失。基本思想就是尽可能地通过各种滤波手段首先得到所需要的干净的频率，然后再进行增益放大，以便将噪声和各种干扰信

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号降到最低。

中频过滤

在影响接收机的选择性指标的因素中，中频过滤器性能的高低是最为重要的。标准的多极陶瓷中频过滤器提供了约为300K赫兹的带宽。6极水晶中频滤波器只提供45到50千赫兹的带宽。在中频阶段，过滤带宽越窄越好。水晶滤波器要比陶瓷滤波器贵很多，但在干扰严重情况下，物有所值。

然而，窄频段水晶过滤器要求振荡器不能有频点漂移现象，这就要求振荡器不能是温度敏感类型的。而对于低成本、宽频段接收机而言，可使用“频点漂移”的振荡器，因为尽管振荡器频点不稳定，但它所产生的中频频点仍旧可以保持在中频滤波器处理范围内。

第三种开始广泛应用在接收机上的滤波器类型是SAW滤波器（表面声波滤波器）。这些滤波器在石英或其他压电材质上使用表面波将射频能量从输入端传输到输出端，并在表面通过交叉指状转换器的精确间隙而使某些频率通过并同时滤过其他频率。SAW滤波器在高出通常中频的频点进行过滤，同时也提供用其他方法难以取得的最小相位移动（组延迟）。当无线话筒使用越来越高的UHF频率时，设计者的工作就变得相对容易，但它们在拥有较高的选择性的同时，价格也比其它类型的滤波器贵很多。 毋庸置疑，只有稳定的振荡器和窄频段的中频过滤器才能最大限度的抑制干扰，像用水晶滤波器功能一样。水晶滤波器的唯一缺点是，当信号经过高度的调制时，水晶滤波器失真率比陶瓷滤波器或SAW滤波器稍高。鉴于这种原因，你会经常在高端接收机上看到陶瓷滤波器或SAW滤波器而不是水晶滤波器，因为主要关心的是音频保真度。

调频解调电路（解调器）

在接收机中的解调器或解调电路是一种将调频无线电信号转换成音频信号的电路。不同制造厂商使用不同的电路，但是在无线话筒接收机中的所有的解调器都可分为两大类：

1) 求积式解调器

2) 脉冲计数器式解调电路

求积式解调器是一种利用相位移动产生变化直流电压的电路，从而生成音频信号。中频部分经放大产生方波。然后信号分成两个部分，其中一路信号经相位偏移电路。然后信号在与其中的一个延迟了90度相位的信号（该信号都是正交的）混合在一起。所产生的信号平均强度直接与无线信号的相位偏移（频率变化）有关。 数字式的脉冲计数器式解调电路不同于求积式解调器，但它是一种将调频无线电信号转换成音频信号的更加有效的方法。计数器式解调电路按照无线电信号频率产生固定间隔的脉冲。

当无线电信号频率增加时，脉冲间距变小；频率降低时，脉冲间距加大。在任何时间，脉冲的平均电压强度根据调频信号的频率成正比而上下波动，产生变化的低频电压（音频信号）

计数器式解调电路通常在1MHz以下频率工作，这就意味着它们只能在二级转换接收机中发挥效能。在一级转换接收机中使用计数器式解调电路会使振荡器的频率十分接近于载波信号的频率而无法正常工作。必须将信号混合差频到足够低的频率，解调电路才能正常工作

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且无失真现象（还记得变频超外差法是如何工作的吗？）。第一级中频频点与载波信号十分接近，只差几百K赫兹，从而能将信号混合到几百K赫兹，但同时这会导致无法进行充分的前级过滤和必要的镜像及衍生频率干扰抑制（镜像及衍生频率干扰抑制将在随后的段落中加以讨论）。计数器式解调电路拥有良好的耐高温性和高调幅波抑制性能。在写这本手册之时，计数器式解调电路只用在最先进的无线接收机设计中。 稳定性和热漂移

在求积式解调器电路中，使用双感应器和电容器的另一个问题是它会随不同因素（通常是温度）而发生变化，无线电信号将会严重的失真。例如，在10.7MHz为中频工作的单一转换接收机中，在解调电路电路调整中仅百分之0.5的漂移就会使解调电路原有频率减少53千赫兹，会造成严重的失真。而在二次转换中频接收机中，二次中频频率为1MHZ, 同样百分之0.5的偏移，在调制过程中将只会产生5千赫的偏移。从而，就热漂移来说，采用1MHz作为解调频率的解调电路的频率漂移百分比是以10.7MHz为解调电路的十倍。

那么，为什么不是所有的接收机都使用解调电路为1MHz的双重转换设计呢？首先，由于存在两个振荡器和两组中频滤波器，双重转换接收机包括许多组件，并且制作和排列的成本更高。其次，由于振荡器信号可以泄漏进其他电路甚至彼此之间相互影响，造成各种不同的“奇怪”效应 ，因此使用两个振荡器可能产生更多的内部互调问题。尽管设计难度大，适当设计的双重甚至是三重转换接收机在最终性能的分析时，性能表现会更为优秀。

压缩扩展器

在接收机内部的解调电路后的扩展器一定是发射机压缩器的“完美镜象”。其目的在于完成噪音抑制压缩扩展过程，也就是将音频信号的动态范围加倍放大，这和发射机中压缩的处理相对应。音频信号的动态范围在发射机中以2：1比率压缩，在接收机中以 1：2的比率 放大还原为原始音频信号。在“音频信号处理”一章中将详细介绍压缩扩展器。

调幅抑制

改善接收机调幅抑制的主要方法就是在解调电路之前采用强烈的限幅处理。限幅处理几乎将信号转换成完全的方波，因而调幅强度波动将不会改变进入解调电路的波形。

有些类型的解调电路也提供调幅抑制。求积式解调器没有内在的调幅抑制，不过脉冲计数器式解调电路却提供额外的调幅抑制。

音频输出部分

接收机的音频部分必须提供超低噪音增益，同时将失真降低到最小限度。它也要有正确的输出连接器，平衡或非平衡的配置以及根据应用环境设定输出电平。低成本的接收机主要只提供单一的输出端，并通常是非平衡配置。而高品质的，多用途接收机为连接各种音响和录音设备，提供了各种不同电平的输出接口。

静默技术

当匹配的发射机关闭时，或信号条件太弱不能产生可用的信噪比时，接收机中的 “静默”电路便用使音频输出哑音。有以下几种不同的方法：

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1. 固定的射频强度阈值静默

2. 由高频音频噪声控制的可变阀值静默 3. 导频信号控制静默 4. 数字代码控制静默

5. 微处理器控制算法 （智能静默技术）的静默处理

有两种相反的情况要求不同的静默处理方法 1. 近距离时，具有很大的平均射频强度 2. 远距离时，具有微弱平均射频强度

在具有很大射频强度的近距离操作范围内，理想的静默处理应该是活跃的，不允许音频信号产生任何噪音，又能将导致多路径跑频的潜在噪声哑音。这种方法的问题在于活跃的静默处理将会明显降低操作范围。

在具有较低的射频信号强度的远距离操作范围上，理想的静默将不会那么活跃，为了扩大操作范围，它允许射频信号降至接近背景噪声的水平后才开始静默。然而，在近距离、强射频信号时该方法会导致多路径信号传输所造成的短暂的“噪声加强”。

固定射频强度阀值静默系统通过监视到来的信号强度来决定是否需要静默。这种类型的设计中，尽管静默阈值经常是可调节的，由于特定条件下平均射频强度难以预测，所以选择最优设置十分困难。当匹配的发射机关闭时，接收机也可能会被干扰信号误触发。

当发射机关闭时，可以利用高频噪声来控制静默阈值，从而使接收机哑音静默。该方法也假设跑频是在高频噪声逐渐升高之后可以预测发生的，尽管这种类型的静默技术在绝大多数情况下相当有效，它也可能被包含大量高频的音频信号所 “欺骗”，比如，使车钥匙或硬币发出叮当声。

导频信号控制的静默系统通常使用在发射机产生的连续超声波导频信号来控制接收机的音频输出。接收机对导频信号必须比对射频载波信号更加敏感，当载波信号很弱但仍然可以产生可用的音频信号时，可以避免意外的静默。当发射机关闭时，用该方法使接收机哑音是十分有效的，但是当发射机很近或有一定距离时，这并不能解决射频信号强弱的问题。

当发射机开着时，数字代码静默技术利用由发射机产生、包含8比特代码的超声波音频信号来通知接收机打开音频输出通道。代码在发射机开启后重复发送几次以确保接收机接到代码。发射机关闭时首先发出另一个代码以通知接收机将音频系统哑音，然后在简短的延迟以后，关闭发射机的电源。在每个系统中使用不同的代码以避免与多通道无线系统的冲突。当发射机关闭时，该方法在使接收机哑音方面是非常有效的，并且消除了开关机时的噪音，但仍然不能兼顾解决射频信号强与弱两种情况下的问题。

在一些Lectrosonics接收机中引入了一种称作SmartSquelchTM（智能静默技术）的独特技术。这是一种由微处理器控制的技术，它在几秒里通过监测射频强度，音频强度和近期的静默历史而自动控制静默操作。系统在强大的射频信号的情况下提供活跃的静默功能以消除在近距离的多路径传输环境所造成的噪音。当射频信号比较微弱的时候，系统会提供相对“不活跃”的静默功能，以便在尽可能远的距离范围内尽可能传输更多可用的音频信号，通过遮蔽效应来尽可能消除本底噪声。

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射频信号ACE 计算机界面 随着微处理控制的出现，可以利用强大的工具来协助识别无线电频率干扰和找出无干扰的操作频段。Lectrosonics UDR200B接收机随机附带软件提供了可对所有内部设置和状态以及各种不同操作模式进行调节的图形界面。如果要安装一套新的无线系统，接收机可以通过与RS232兼容的Windows? PC 接口来进行实地的频率扫描。

显示界面的下半部显示了一个用于进行频率扫描的图像的扫描频谱分析器。在扫描期间，接收机在调制范围上分步调谐，位于屏幕上的指示器会显示所找到的频率和信号强度。如图四：

图四

对于多通道无线系统，软件也提供一个概括一览屏，它可以同时实时显示25个或42个接收机最为关键的几个状态。射频和音频强度，发射机的内部温度和剩余电量都能同时在彩屏中显示出来。

第4节：分集接受技术

“分集式接收”是无线系统中最容易被广泛误解的概念之一。这个词源于词根“diverse”,意思是“无关联的”。应用在话筒接收机上时，该术语指使用两个天线来消除由多路径传输中因相位相互抵消（多路径传输空值）所造成的“跑频”现象。 下面介绍一下多路径传输空值。在这个例子中，来自于发射机的信号经直接路径和反射路径到达接收机的天线。反射信号路径要略长于直接路径，这样它们在接收机天线上混合时，会造成两个信号的相位不一致。产生的弱信号就是我们所说的跑频。

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多径跑频

最常见的跑频类型可能更适合被称作“噪音增强”――接收机音频输出保持打开状态，可以听到短暂的嘶嘶声，滴答声，砰砰声以及其它与音频信号夹杂在一起。如果多路径传输的信号过弱使接收机哑音，也可能发生音频信号的完全丢失的情况。VHF跑频时通常听起来更像瞬间的嗖嗖声或嘶嘶声，有时还夹杂着嗡嗡的声音。由于UHF具有更高的频率和更短波长，其跑频时间上比VHF要短得多，有时听起来更像噗噗声或滴答声。 由于无线发射机的输出向四周辐射，并在室内各种不同的界面上折射返回，因此多路径传输跑频现象在室内时更为常见。事实上，工作在室内的无线系统会产生大量反射，但由于直接信号最强，系统将继续工作而不收影响。金属是很好的反射体，发射机信号可以从汽车，卡车，拖车，金属建筑物上有效地反射，因此多路径传输跑频现象也会在户外发生。

当发射机和接收机天线处于一个特殊的相对位置时，失真就会发生。将发射机或接收机移至另一个不同位置后，经常可以降低或消除失真。在房屋周围的其它可移动物体，如人的身体，也会改变反射和直达信号，这或多或少的影响失真的发生。

在VHF频率上无线电载波信号的波长在5到6.5英尺的范围内。在UHF频率上，波长约为12到20英寸。所以在VHF频率上的 “跑频带”（跑频产生的区域）要比UHF频率上的大，因此为了防止跑频，使用VHF系统时天线要比使用UHF系统时移的更远。这也意味着，在行走测试中，定位和识别VHF系统的跑频带要比UHF系统的容易。

在分集接收的简单说明中，到达天线A的信号在很大程度上被多路径传输空值给抵消了，留给接收机的只有一小部分信号。在天线B的信号仍旧很强，为接收机提供足够的信号以产生可用的音频信噪比。

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分集接收

注意，图示中把天线B显示为“远程”天线，与同轴电缆连接。两根天线之间的距离至少要保持操作频率的二分之一波长以确保天线接收到无关联的（也就是“分集的”）信号，从而获得分集接收发挥至最佳表现。 想象一下，如果天线B安装在接收机上会有什么情况发生呢？如果系统是按VHF设计的，很有可能多路径传输空值发生同时发生在两个天线上。那么尝试在接收相同信号的两根天线之间切换的好处是什么呢？两个信号之间的相位差异不存在或者很小，以至于对接收不会有任何影响。当两根天线安装在接收机上时，具有较短波长的UHF频率在天线之间将有足够的宽度空间以获得分集式接收的益处。

在具有出色灵敏度的高品质接收机上的分集电路可以降低或消除多路径传输跑频，在某些情况下会增加操作范围。接收改进的程度随设计者选择的分集接收方法而变化。

在接收机设计中选择的分集接收电路的类型需要考虑许多因素，如成本，大小和重量，性能表现和特定应用时每个电路类型的实用性。

由于市场竞争越来越激烈，成本往往是主要标准。大小和重量在为现场同期录音而设计的接收机中最为重要。性能表现在高端录音室和舞台接收机中是主要关心的焦点。在电影制作的应用设计中，无线系统的价格与一天的制作成本比较起来就显得无足轻重了，因此在这种情况下，音频和射频性能就成为关注的焦点。 当它们进入接收机以后，接收机如何处理来自两根不同天线的信号就成为区分接收机设计好坏的重要分水岭。除非使用高品质设计的接收机，否则利用分集接收将毫无意义。低灵敏度的分集接收机在使用单天线的地方会时常出现问题，高性能的接收机工作时不会产生噪音或跑频现象。任何类型的 “分集”接收都不会对低性能的接收机的性能提升有太多帮助。事实上，它可能会使情况变得更糟。

以下就用图示来说明并讨论使用在各种设计中分集接收的不同技术。

无源分集接收

这只是简单地在单一接收机上增加额外的天线，放置在二分之一波长或更远的地方。可以使用外置频率合成器和第二根天线很容易地实现。两个结合的天线将会收集更多的射频信号并同时将跑频降至最低限度。

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天线相位切换分集

该技术的主要优点就是尺寸小，这解释了为什么这种小型接收机被设计应用在现场同期录音上。将两根天线结合来为一个接收机，和其中一根天线输入上加上了相位反转开关。当信号状况变糟时，其中的一个天线相位发生翻转，然后逻辑电路决定切换行为是否改进了信噪比，再决定是否锁住该位置或再一次进行切换和采样。 天线将保持在较佳位置上，信号状况再出现问题时，重复以上操作。 该方法潜在的逻辑是：

1.如果任一天线可接收到较强的信号，接收端就没有问题

2.当两根天线拥有一个同相微弱信号时，信号彼此间相互叠加并产生更强的射频信号 3.两根天线都有较强的信号，但它们彼此间相位相异，在这种情况下它们之间相位抵制将降低到达接收机的信号强度。当发生上述情况时，接收机将其中一个天线的相位翻转，在绝大多数情况下可以恢复射频信号。

这种技术的逻辑性就是简单地利用相位差别。在同一时间两根天线都出现多路径传输空值的机会可能很小，但当两根天线都能接收到很好的信号时，信号间的相位差异又会导致相位抵消，跑频现象仍旧可能发生。现实世界的试验表明简单地使用两根天线在避免跑频现象的发生并不能起到实际的改善。 该方法的存在的问题是:

1.直到接收机遇到麻烦时才做出反应

2.变换相位经常会使借乎边缘的问题变得严重。

3.由于切换电路位于射频信号路径中且只在低射频强度情况下进行切换，所以当切换发生时，将会产生“滴答声”

这种分集接收技术的一种特殊改进――即使用微处理器控制的被称作“智能分集接收”技术的算法，由Lectrosonics提供，应用在小型接收机上。在接收机中的嵌入的芯片通过分析射频强度和射频强度变化率，控制分集接收信号测控和切换。芯片决定切换和采样的最优时间选择以将失真最小化，并消除可能由切换活动而造成的音频中的噪音。该“智能”算法也与接收机中的智能静默芯片集成整体以进行随机抽取和切换。系统将利用短暂的静默活动进行切换，当静默系统将音频哑音时，通过抽取样本来决定最佳的相位设置。

第5节：音频信号处理

为使源信号的均衡和动态范围与录制和扩声系统相匹配，几乎所有的声音录制和增强系统都使用音频信号处理电路。从电影光学声轨录制、音乐录制到声音增强和电话系统的应用范围内，使用了各种不同的方法。无线话筒系统的设计也致力于传送最大的动态范围同时将噪声和失真降到最低限度，这需要几种类型的音频信号处理。

未压缩的音频信号动态范围是源自实况转播中的讲话者或乐器所产生的话筒信号，该动态范围通常会超出无线系统所能处理的范围。如果没有压缩和限幅，就会听到任何无线系统其固有的背景噪音。当发射机随讲话者移动时，背景噪音强度也随之变化。当音频信号处于相当高的强度时，音频掩盖了背景噪音。然而，在演讲期间的停顿或带有低强度的音频时，会很清楚地听到背景噪音。另外，除非在发射机中提供某种形式的完全限制，否则发射机的高输入强度会产生失真。

在无线话筒系统中应用的音频信号处理也致力于降低噪声和失真。信号处理包含几个基本的过程：

1. 预加重/去加重（用于增加信号以达到系统的信噪比要求）

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2. 输入限幅（将过载失真降低到最小程度） 3. 压缩扩展器（压缩器/扩展器噪音衰减） 4. DNR过滤（动态高频噪声衰减） 预加重/去加重

绝大多数的无线话筒系统通常在发射机中进行高频提升（预加重），然后在接收机中的进行相应的高频衰减处理（去加重）。此过程与使用在某些磁带录制机上的简单噪音抑制很相似，并且显著地将无线系统的信噪比提高了大约10个分贝。 如果应用了过多的预加重，在整个调制期间，由窄带接收机中的中频滤波器所引发的失真（高频的丝音）很有可能发生。宽带中频滤波器在牺牲选择性的情况下可以减少或消除这种问题。

输入限幅

我们应该在输入限幅器和压缩器（整体压缩扩展器电路的一部分）之间明确加以区分。这是两个操作不同并为不同目的而应用的独立电路。输入限幅器使用在发射机输入电路中，它在最大的信号强度上加个“最高限额”以抑制增益放大器的过载并保持无线频偏保持在允许的限度内。而压缩器是作为压缩扩展器电路的一部分，作为整体噪音抑制过程的一部分，通过接收机中的接收镜像进行反向扩展过程加以实现。输入限幅器在发射机输入端，紧跟着的是压缩器。

图一

有几种很好的原因必须在发射机上使用输入限幅器电路。首先，不管输入信号强度有多大，政府的规定限制了可允许的最大调频偏移。其次，如果在音频链路的第一阶段向音频放大器发送过多的信号，过载失真（削波）将会发生。有趣的是，尽管这是一个能够极大提升系统表现性能的很有价值的设计 “工具”，仍旧只有很少的制造厂商会将限幅器放在输入阶段。

入阶段中一个优秀的限幅器将显著地提高系统的信噪比，并防止信号峰值失真。一个优秀的限幅器可以处理在最大频偏之上的约12分贝的信号峰值。更好的设计将可处理至高出20分贝的峰值。目前最好的系统在任何增益设置上可以处理超过最大频偏的30分贝的峰值。

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在大部分设计中，使用输入过载来限制最大偏离。虽然这使得系统符合政府相关使用规定，但产生了严重失真并同时牺牲了系统的信噪比。在没有限幅器的情况下，唯一避免过载失真的办法就是降低输入增益，从而信号峰值不会被削波。然而，使用此方法的问题在于，平均信号强度在正常操作中太低以至于不能产生良好的信噪比。这就是为什么在某些产品的设计中背景噪音总是可以听到或失真频繁地发生的原因之一。 在某些电路设计中，限幅器的工作范围随着增益设置而发生变化，因此限幅器直接对输入增益电路做出反应。这将限幅器的范围与增益控制的量基本保持在同一范围内。换句话说，限幅器在高峰值时把增益控制简单地调低。这种联动的动态限幅阀值技术对于大嗓子歌手来讲就是一个大问题，通常他们的演唱需要一个精确不变的压限处理。在这种情况下，输入增益通常被设置成最小值，此时在输入处没有增益，来确保较少的限幅或不限幅。最佳的限幅器设计使用独立于输入增益电路设定的独立的电路模块。 压缩扩展器

在称作“压缩扩展器”的信号处理电路的帮助下，无线话筒系统可以察觉的信噪比得到了极大的提高。术语“压缩扩展器”是 “压缩器”和“扩展器”的合成词。

压缩扩展是一种依靠“掩蔽”效应来提高无线系统信噪比的双重音频处理过程。掩蔽就是利用人耳听事物的方式，用较大的声音掩盖较弱的声音过程。当音频信号足够高时，人耳不会听到射频链路所产生的、较小强度的潜在背景噪音，掩蔽的工作理论便是如此。 发射机中进行的压缩处理参照一个参考强度来进行，压缩处理会降低高强度信号并提升低强度信号。此压缩效果就是要降低音频信号整体的动态工作范围，有效地提高平均强度。使平均音频强度远高于背景噪音的强度，以极大提高系统射频链路中信号的信噪比。

电话行业第一次使用了压缩扩展器来为长距离的电话线提供噪声抑制，电话线上过多的噪音积累可能比音频信号本身大许多。在模拟磁带录制过程中的也使用压缩扩展器来杜绝磁带发出的嘶嘶声。在工程设计上，我们花费大部分时间来来改进压缩扩展过程。

无线话筒系统的压缩扩展器操作比率为2：1。发射机中的压缩器将动态范围按照2:1的比例压缩，然后接收机中的扩展器以1:2的反比率放大以恢复音频信号的原始动态。 如下图你会注意到，在压缩之前最低的音频强度只高于噪声本底之上40分贝。压缩以后，最低音频信号在噪声本底之上60分贝，信噪比有20 分贝的提高。使用压缩处理过的音频信号与载波信号调制发射会在射频链路中获得输出信噪比的显著改善。 图二

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有许多制造厂商大力宣扬他们压缩扩展电路的功能。压缩扩展器对无线系统产生的音频质量来说是相当重要的，但只有无线系统的其他部分都是高品质的设计这个前提条件得到保证之后，这种说法才是成立的。如果射频性能表现有问题或系统遭受失真以及干扰的困扰，无论音频处理电路质量多好并不重要。另外，较差的射频表现会使射频链路发生异常，接收机会输出发射机根本没有传输的音频信号。

射频链路产生的高频噪音会造成压缩扩展器的错误跟踪。尽管该噪音并没有在发射机的原音频信号中，高频噪音会连同音频信号一起出现在接收机中。 绝大多数由于射频性能不过硬而在链路产生的噪音是超声波，虽然人耳无法听见，仍旧能够误导压缩扩展器，从而在可听到的声音中造成“呼吸效应”或者“活塞效应”。最佳的设计中，在压缩扩展器之前，接收机应该有一个有源滤波器电路，它可以提供的高频衰减过滤功能，会将这种误导跟踪降至最低限度。

压缩扩展器设计中首先要考虑的因素之一就是如何在压缩器和扩展器上最优化地设置不同启动和衰减延迟的时间常量。必须仔细控制启动和衰减延迟时间以将预期应用的动态操作最优化。发射机中的压缩器与接收机中的扩展器必须以一种完美的互补方式进行。由于在每一个低频音频波形的循环周期上电压强度的改变将会影响到增益的大小，所以对于高频信号最理想的压缩扩展设置会同时造成大量的低频信号失真。具有慢启动和释放时间的压缩扩展器会产生无失真的低频（例如，对于具有较低基频的低音吉他来说是理想的），但是这将不能够及时并准确地处理较高频率的声音。所以在设计过程中更多的要考虑两方面的因素来进行折衷。

注意：特殊值只用于描述压缩扩展器的概念，这些值在不同设计中以及各种发射机输入信号强度上将会发生如果压缩扩展器有快速的启动时间和慢速的释放时间的功能，在相当长的时间段内，音频信号中的短暂瞬间效应将会控制压缩扩展器的增益。所产生的问题就是“呼吸声”，你会在每个字或声响之后听到嘶嘶的背景噪音。拥有较快的释放时间是处理该问题的一个好办法，不过，这会增加低频失真的可能性，因为电路在那时会作用于低频波形的拖尾阶段,从而造成失真情况的发生。重大地改变。

具有单一启动时间和合理释放时间的常规压缩扩展器会同样增加系统失真，200赫兹时大约失真0.5％，100赫兹时大约1％。常规压缩扩展器对于此问题无能为力。

存在于高频和低频的失真问题促进了新一代压缩扩展器的诞生，音频信号的高频部分与低频部分得到分别处理。该过程，被称作“双频段压缩扩展”，只应用于最先进的无线话筒系统中，它的引进极大地增加了设计和制造该系统的成本。

双频段压缩扩展过程的使用有点像扬声器系统的分频电路。音频信号划分成高低频段，然后每个频段对其各自理想的开启和延迟时间分别进行处理。高频信号部分使用较快的启动和延迟时间常量，而低频信号部分则以较长的时间常量进行处理。两个压缩扩展器之间相互作用以确保音频信号的线性输出。

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图三

注意：压缩扩展器只对音频信号的动态范围起作用，而不影响整体系统的频率响应。以上图示只描述了如何对于可影响压缩扩展器的控制信号进行分离处理。在显示为1千赫兹的分频点上，压缩扩展器电路的高频和低频部分平等地控制动态范围。 动态降噪过滤

作为一整套完全音频信号处理过程的最后一步，在很差的信号情况下，加入DNR过滤（动态降噪）可以提供最佳信噪比。

双频段压缩扩展器提供出色的低失真降噪性能，但在特殊情况下，异常仍有可能发生。当只出现的唯一的一个音频信号是低强度，包含低频瞬变而组成时，一种称作“呼吸”失真效应依旧会发生。这种情况是指在低频音频信号瞬变之后，可以断续地听到环境或射频链路中的高频噪音。在这种情况下，低音压缩扩展器应用较长的时间常量，使短暂的 “噪声声尾” 在音频信号之后发生。在音频信号处于低强度，低频率并且收听环境十分安静时（例如，在录音室设置中使用耳机），该效应是最值得留意的。在这些环境下，所有的压缩扩展器设计显示了或多或少的呼吸效应。这不是双压缩扩展器所独有的问题。

为了在该种情形下抑制噪音，需要使用一个独特的动态滤波器电路。DNR包括一个动态的各种各样分频点的低通滤波器，在信号不好的情况下，可以自动减小高频噪音变量。通过对射频强度、音频强度以及音频信号的高频容量的分析和组合，不间断地调整滤波器的分频点。

图四

当出现微弱的射频信号和低强度的音频时，滤波器的阀值动态的向低频方向调整以去除高频噪音。这是完全发生在接收机内部单方向的处理过程。

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DNR的使用有点像压缩扩展器的掩蔽效应。 当音频存在时，即使只有中等强度，或存在具有高频的音频，背景噪音将会被掩蔽，因此滤波器将不再进行滤波处理以避免改变原有音频信号。DNR电路极其灵敏而且响应速度快，它不改变整体无线话筒系统的原有的频率响应指标。

音频性能表现测试

某些出色的音频性能测试在这篇无线手册标题为“评估无线话筒系统”的章节中有相关介绍。该部分描述的测试甚至向更高性能的无线话筒设计发出挑战， 并生动地显示了本章所描述的设计上的挑战和无线话筒的性能。

第6节：天线

载波信号的频率决定着无线信号的波长。无线信号和光以同样的速度传播。如果你取无线信号在一秒钟内传播的距离，并将其按载波频点加以划分，你就会得到载波频率一个周期的实际长度。绝大多数无线话筒发射机和接收机使用“四分之一波长”作为天线长度。 发射机通常握在手中或戴在身上，因此在天线上总有受人身体的影响。不同生产厂商对于发射机的天线设计变化很大。

接收机经常安装在其他设备或邻近的大型金属表面上，任何形式的安装将会影响到天线的功率。通常为四分之一波长的鞭状天线，直接安装在接收机的底部，它使用接收机的外壳为天线提供一个接地面。在关键场合或为取得最大操作范围的应用中，不同类型的遥控天线被普遍使用。

我们不想深入研究天线理论和设计的复杂问题，以下的信息只是简单地强调大家主要关心的问题和被广泛应用的设计的操作优势。

腰包式发射机的天线

VHF腰包式发射机通常使用话筒电线的护罩作为其天线，尽管某些老式的设计仍旧沿用“垂吊式天线”。UHF腰包式设计普遍使用一个分开的1/4波长的鞭状天线来将有效的射频功率输出最大化。值得注意的是，当天线放置在使用者身上时，到达接收机的辐射信号变少，天线的辐射输出也同时降低。一般来说，把带有天线的发射机垂直地放置以进行环状辐射是最佳的想法。在垂直定位中，使用者可以随意移动，但仍能辐射足够强的信号给匹配的接收机。

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腰包式发射机的天线

手持式发射机用天线

绝大多数手持式发射机使用一根可以通过塑料外壳来辐射射频信号的内部天线。许多手持式发射机的设计使用一个金属外壳，该外壳就变成了天线电路的一部分。由于在UHF频段时只有几英寸长，通常也使用从话筒底部伸出的、有弹性的鞭状天线来达到此目的。手持式发射机的益处是，当使用时，只有人手和话筒有直接接触，这使得天线可以有效地辐射。在使用突出鞭状天线的设计中，使用者的手变成了准地面的一部分。 对手持式发射机来说，双曲线的“哑铃”形状可以很好地工作。它有一个安全的握柄且拿在手中很舒适。当用一支手拿时，无论手是位于发射机之上还是之下，天线通常不受影响并可以有效地辐射信号。当两只手拿时，由于一之手在上而另一支在下，天线输出将受到影响。

手持式发射机用天线

外接插式发射机用天线

带有集成天线的外接插式发射机是使用电池舱周围的外壳作为发射天线的一极，话筒和人手组成偶极子配置的另一半。输入连接件之下的绝缘体将天线组件分离。该配置的辐射射频功率比标准手持发射机配置的要高。

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外接插式发射机用天线

接收机用天线

对于发射机来说，用户没有太多的设置和技巧可以显著改变发射机天线的效率和设计。不过，就接收机而论，有许多选择可以应用到接收机的天线上。不同的原料可应用于各种不同型号的天线上，也包括专业制造天线的生产厂商。该文的主旨只是强调在操作无线话筒系统中一些通常使用的天线种类。我们不会讨论天线的复杂理论知识，而代之以简化的某些基本类型的描述，这包括哪些类型的天线适用于何应用的一些建议。 在某些应用中，天线的性能表现在与安装的物理限制比较起来可能显得不那么重要。例如，在会议室，尽可能保持声音系统组件的隐形是重要的。将高性能的天线放置在会议室的一侧墙上是不允许的。由于从发射机到接收机天线的距离通常很短，天线的有效作用不是主要问题。因此，融合在室内装饰中的天线，或不可见的天线对于该应用是有意义的，但不能使用理想接收类型的天线。

在其他应用中，比如剧院和舞台，虽然天线的物理外观显得不太重要，天线的性能表现却是主要关心的问题。在该例中，天线可能必须放置在远离舞台几百英尺的地方。另外，在天线位置可能存在大量的射频噪音和干扰信号。因此，在这项应用中有意义的做法就是使用高频指向天线，而忽略其外观。由于观众看不见天线，所以它究竟看起来怎么样没有太大区别。

1/4波长

这是通常应用在无线话筒接收机上的天线。鞭状天线长度可以是固定的，或伸缩式设计的。长度大约是系统操作频率的1/4波长。鞭状天线作为辐射单元，接收机外壳作为接地面。对于绝大多数的应用来讲，接收机上直接安装的1/4波长的鞭状天线可以提供足够的操作范围。垂直放置时，它提供具有水平方向上环形的平等接收灵敏度，上下方除外。

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接收机用天线

在同一场地架设多通道无线系统时，由于接收机彼此间很靠近，鞭状天线之间也很靠近，这时候将会产生问题。不过，在绝大多数的应用中，当在同一个房间中架设3个通道左右的无线系统时，鞭状天线普遍上讲就已足够了。对于同一位置同时使用超过3个通道的多通道无线系统来说，最好使用射频天线分配器和外部遥控天线。 螺旋式天线（橡皮鸭式） 与常规的鞭状天线相似，该类型提供了较短的物理长度，但与1/4波长的鞭状天线比较起来，它的带宽更有限。这种类型的天线不是将元器件直线延长到1/4波长，而是将天线螺旋缠绕成一个线圈。单元中的金属线与直线鞭状天线有同样的电子长度，但整体物理长度变短，并且在盘绕后显得更加灵活。螺旋式天线的接收效率通常不如直线1/4波长的鞭状天线，但是在某些应用场合中更加关注天线的耐用性而不是有效性。

螺旋式天线的最普通的应用是在上摄像机的接收机上使用，以进行现场拍摄或电影制作，因为较长的天线很容易被折断，或影响其他设备的正常工作。

螺旋式天线（橡皮鸭式）

接地平面类型的天线

这种类型的天线比1/4波长的鞭状天线而言可以提供更大的接收信号增益。它是由单一的，1/4波长的垂直单元构成，周围由放射状单元包围。当放射半径与垂直方向向下偏离45度角时，提供最佳的阻抗匹配。调整天线位置以使放射半径最靠近最近的边界（地板或天花板），可以产生最好的效果。在户外使用时，通常将其垂直安装（单一单元指向上方）。如果安装在室内的天花板上，通常将其掉转以达到最佳的工作模式，单一单元指向下方以使放射半径最靠近于天花板。

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接地平面天线展示了环状覆盖模式，其与垂直面正交。这对于诸如在音乐中央位置或远离重要射频干扰源的大型房间的应用里是一个不错的选择。

接地平面类型的天线

同轴式天线

这是一种特殊类型的天线，可利用普通同轴电缆进行制造。它的工作原理更像偶极子天线，中心导体切成1/4波长，从同轴电缆罩中伸出。为了给接收机提供更好的阻抗匹配，该电缆罩也被切成1/4波长。

可以垂直或水平放置同轴天线。虽然这种类型的天线不是特别有效，但可以将其安装在其他类型天线不方便安装的地方，例如吊顶之上或隐藏在墙内。当垂直放置时，它提供位于正交天线轴心的发射机的环形接收覆盖模式。并折叠在同轴电缆之上。

同轴式天线

偶极子式天线

这是一种呈现环状覆盖模式的双重单元天线。每个单元通常被切成1/4波长。将发射机放置在与单元垂直的位置上以取得最大接收灵敏度。由于偶极子天线容易制作，从音乐厅到户外制作场景得到许多应用。

此处显示的是一种带有可调单元组的多功能偶极子设计。从500到800MHz的频率刻度标记在天线体上。单元组沿天线体折叠以调节频率，这使得该设备易于存放。

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偶极子式天线

（鲨鱼鳍）天线

该缩写代表“LogPeriodicDipoleArray”。这是一种多组件，强指向型天线，宽频点范围（例如500到800MHz），高于偶极子天线4分贝增益的天线。拾音方向图与心形话筒相似，并与放射单元垂直。

在各种频点的多通道无线系统，LPDA天线普遍用作提供射频信号的唯一外置天线类型。安装LPDA天线不要将其放置在靠近反射面附近。在UHF频段，通常放置位置没有关系，但在VHF频段，室内使用时将受到某些限制。

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（鲨鱼鳍）天线

Yagi天线

这是一种多元，强指向天线，操作于有限的频率范围之上。Yagi天线实际上是一种偶极子单元组成的“无源天线矩阵”。它包括一个基本的偶极子天线、以及由其它偶极子单元改进的寄生偶极单元，该寄生偶极单元被放置在偶极子天线单元的前方或后方的特定位置。偶极子天线背后的单元称为“反射器”，而偶极子前方的单元称为“导向器”。当更多的“导向器”单元加在偶极子天线前面时，模式变得更加具有定向性。典型的三元Yagi天线将比偶极子天线产生约3或4分贝的增益。一个五元Yagi天线设计可以进一步产生10分贝或更高的增益。增益越高，放置的位置就越关键。

Yagi天线

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第7节：频率合成

频率合成的无线话筒系统在近些年变得逐渐流行起来。除了为某些消费市场提供的很便宜的系统以外，现在介绍的大多数新的无线系统都是采用频率合成技术。无线用户已经注意到这些系统物有所值，并且感到它们拥有快速改变操作频率的强大功能。经销商也希望将其库存的无线设备销售出去，而无需等待关于用户自定义的、特殊的定购系统。合成的无线话筒在场地新闻制作人员，场地电影拍摄，电视制作公司，旅游团体和其它无线用户中也变得流行起来。术语“频率捷变”（此处是指频率合成的无线设备）在专业音频行业上已经成为一种行业术语。

尽管他们有不可否认的吸引力，合成无线话筒系统也有某些重要的局限和不足，并且有时在解一个旧问题时，新问题又产生出来。例如，频率合成电路经常严重地影响音频质量，不过在音频性能和频率合成之间的关联对于绝大多数无线用户来说就不是很明显。频率合成也同样影响无线话筒性能的其它指标，像电池寿命，大小，重量和成本等等。因为用户对于频率合成技术寄于极大的期望，因此当选择使用无线话筒时，对其技术的基本了解将有助于做出明智的选择。

频率合成

所有合成的无线话筒设备使用一种相位锁定环状（锁相环）电路来控制操作频率。在这种类型的频率合成器中，输出频率由一个电压控制的射频振荡器所产生，通常直接工作于理想的发射频率上。无线发射机中的电压控制振荡器也经常有一个用来FM调制输出信号的第二个控制输入接口。某些更加复杂的频率合成器使用独立的FM调节器电路。

电路锁定到一个非常稳定的、由水晶振荡器发生的参照频率上，通过控制电压的变化来调整振荡器的输出频率。通过数字频率分配器电路、相位/频率比较仪、控制信号滤波器以及控制信号放大器来共同实现。按照理想合成频率通道间距将稳定的参照频率分降成与之相等的频率。也就是说，如果通道以125千赫兹的间隔划分，参照频率分配器的输出也将是125千赫兹。通常使用更高的参照频率和分配器设计，因为对于无线话筒设备来说125千赫兹的晶体不够稳定以及尺寸太大

电压控制振荡器的输出也通过一个可编程频率分配器分降成125千赫兹。例如，如果702.625MHz的输出频率是理想的频率，计数器将其除以5621（702.625除以5621是0.125）。那末参照分配器和程序分配器的输出都应用在相位/频率比较仪上。起初，电压控制射频振荡器不会在准确的702.625MHz上。相位/频率比较仪将会输出一个控制信号，该信号会在必要时上下调整电压振荡器并使频率达到702.625MHz。此控制信号经过过滤以消除数字噪音，再放大，随后应用在电压控制振荡器上。

由于电压控制振荡频率十分接近702.625MHz，相位/频率比较仪输出将会变成一个相位控制信号。经过一段调整时间后，进入相位/频率比较仪的两个为125千赫兹的信号其频率和相位将会被锁住。当该种情况发生时，电压控制振荡器输出频率就像参考振荡器本身的频率一样精准，恰恰是125千赫兹的倍数。

改变程序频率分配器的除数比率会使频率合成器输出频率以125千赫兹的步幅移动。例如，如果程序频率分配器改用5622作为除数，而不用5621，电压控制振荡器的频率变为5622乘以125千赫兹，即702.750MHz。一个为5623的除数比率产生702.875MHz，而为5624的

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将产生703.000MHz，以此类推。理论上，频率合成器的输出频率范围只受到电压控制共振器和可用的程序分配器的除数比率所限制。在实践中，受到频率合成器噪音和其它考虑因素限制，电路可调的频率输出范围通常在VHF频段时限制在两个左右的电视通道范围内，而对于UHF频段来说，最大范围将会是4到8个电视频道间距。

相位/频率比较仪也有一个“锁紧”状态电路输出，当频率合成器取得稳定的频率操作时，它会发出信号。在发射机中，“锁紧”状态电路打开射频输出控制开关，允许设备开始传输射频信号。在频率合成器锁住之前，输出频率可能在发射机的可调范围之内的任何位置并对频率进行快速改变。在频率合成器对频如果适中的性能表现是可以接受的，使用标准集成的电路来设计运行在较低射频频点的基本锁相环频率合成电路是相当简单的。专业无线话筒系统所需的高性能设计则相当具有挑战性，尤其是对UHF来说。必须在噪音，音 频 响应，低频失真，锁定时间，电量消耗，可调范围，伪输出，频率步幅大小以及其它一些内部关联的性能表现的因素之间做出谨慎的折衷选择。合成频率的无线系统使用者应该不光着眼于合成技术的吸引力，而要确信是否整体性能表现符合他们的需要。率锁住之前进行传输会对其它设备造成严重干扰。

频率合成器性能表现存在的问题

频率合成器对于传输的音频信噪比（SNR）指标有主要影响。由于在绝大多数的无线话筒系统都采用了某些类型的音频处理（如压缩扩展）技术，上述影响不总是立即可见的。另外，基于静态度量的详细说明并没有揭露这些问题。不幸地是，某些无线制造厂商依靠音频处理来掩盖由于各种设计折衷所暴露出来的问题，这也包括在频率合成器中使用时出现的问题。然而，在每个字后加入“嘶嘶声”或 “噪声尾音”会使一个糟糕系统信噪比问题很清楚地显露出来。该效应有时也称作“呼吸声”。在某种背景声音存在时，此问题就尤为明显，比如传输中断，火车和地铁中的隆隆声，电梯噪音以及表演者的沉重呼吸声。

尽管频率合成器噪音并不是该问题的唯一原因，但它却是最普通中的一个。主要原因是相位噪音，有时也被称作相位或频率不定。在发射机和接收机上的频率合成器很容易受到此问题的影响，而且每一个相位噪音是叠加上去的。接收机FM解调器不能把频率合成器相位噪音与理想音频调制区分开来，结果是低强度的噪音被引入音频中来。此虚假的噪音“本底”造成每个字后夹杂的“尾噪音”，以及可听见的强度差异。

就许多原因来说，频率合成器比晶体控制振荡器拥有更多的相位噪音。相位噪音也会随频率的增加而提高，这使得UHF系统比VHF系统更容易遭受影响。为了部分弥补这种问题，UHF系统通常比VHF系统拥有更宽的频偏（调制的增加）。在UHF频段，如何设计一个极低相位噪音的频率合成器是非常具有挑战性的工作，好的设计与那些较低性能的设计比较起来更加复杂，也更加昂贵。相位噪音也影响到了通道间隔，与那些100千赫兹或更高通道间隔的相比，实现拥有25千赫兹通道间隔的高性能电路相当困难，而且价格也会更加昂贵。

合成频率的无线设备比起晶体控制频率的设计更容易遭受机械振荡和冲击的影响。除非采取可预防的措施，粗暴操作或撞击一个合成频率的发射机或接收机很有可能在系统输出中造成可听见的“砰声”。即使是这样，发射机和接收机周围也要十分坚硬，如此地设计是为了使对频率合成器电路的振荡和冲击降至最低限度。电子瞬变也会造成严重问题。由于电池接触可能会不牢固，靠电池供电的设备必须考虑防止直流线路上的噪音。依靠交流电源供给的接收机必须有充足的过滤和规则以防止电源瞬变所造成的影响并阻止噪音到达频率合成

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器电路。

频率合成器的电量消耗与晶体控制电路比较总是相当高的。虽然在低功率高速数字电路的技术取得了长足的进步，频率合成器的耗用电流还是比期望的要高许多。这对于需要极高速的频率分配器电路的UHF无线设备尤为重要。在高性能UHF发射机中频率合成器占用35%到50%的设备总体耗用电流是十分普遍的。数字电路也需要稳定的操作电压，而这些往往是以牺牲了效率和降低电池寿命为代价而实现的。

合成频率的发射机会有伪输出，正如晶体控制发射机一样。然而除了发射机输出频率谐波，两种类型的设备伪输出也大不相同。晶体控制发射机有其特有的、大量的低强度的伪输出，通常与载频信号间隔10MHz或更大。合成频率的发射机几乎总是拥有与发射机频率比较接近的低强度伪输出。在绝大多数情况下，伪输出会存在载频信号的上方和下方，其数量与通道间距相等。

如果发射机输出频率以100千赫兹的间隔分离，也就是说，在载频信号上方和下方100千赫兹的伪信号将会出现。对那些习惯于晶体控制发射机的人们会很惊讶，按照他们的理解接近中心的伪信号经常会导致严重问题。合成频率的发射机有时也会产生位于频率合成-参照振荡器频点上方和下方的（通常为3到10MHz）的伪输出信号。两种类型的发射机通常都会输出倍频的伪输出信号。一个设计良好的合成发射机普遍上比晶体控制发射机有较少的伪输出，并且伪输出信号强度也较低。

当几个系统同时使用时，频率合成器的开和关会造成严重问题。几乎所有的频率合成器在最初打开时会产生大范围、众多的发射信号，需要一点时间以使数字电路将输出频率“锁在”正确的值上。当开机时，如果发射机的频率合成器初始化时发射的众多信号正好有一个位于另外一个正在工作的无线通道频点上，那么第二个系统将会受到严重的干扰。您会听到最大的声音强度“砰声”。

直到频率合成器完全锁住后，合成的发射机才可以进行射频输出。然而，有些设备并没有终止射频输出的电路，或不能充分地降低输出以防止进一步干扰。不幸的是，尽管对于发射机来讲要达到FCC绝缘要求的最低限度并不难，但仍能造成该问题的发生，尤其是当发射机离接收机很近时。当关机时，某些设计也会产生瞬间干扰，当数字电路已经失去了对频率的控制后，在很短的时间段内仍然有射频输出进行。此问题十分严重，因此在专业应用使用之前，核实合成的无线发射机是否可以“干净地”打开或关闭是必需的。

接收机的性能表现

在无线话筒系统中另一个重要的考虑因素就是接收机的选择性和干扰抑制。频率合成电路可以在大范围内轻易地将接收机调整到指定的工作频点中心。为了使接收机工作正常，在接收机输入端的射频滤波器必须以某种方式覆盖整个频率合成器的调节范围。最普通的方法就是将接收机的射频过滤器简单地加大，可以容纳所需的范围。这几乎总是牺牲了接收机的选择性和抗干扰能力。调节范围越大，性能的牺牲越严重。

如果想要得到相当大的调制范围，首选的方法就是为接收机配备电子可调谐的射频滤波器。虽然此方法可以很好地工作，它的确有许多缺点，成本很高。额外的组件成本巨大且初始排列时很费时。滤波器频率调整对控制信号来说实质上总是非线性的，需要必要的电路来

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存储所需的控制信号阀值和产生正确的信号值。

一种普通类型的电子调制射频滤波器使用变容二极管作为调制单元。除非很好地加以实现，否则此类型的滤波器会在几个种情况下波及性能表现。一种问题是，某些变容二极管，尤其是那些便宜的，会衰减滤波器的选择性指标。这在UHF上是一个独特的问题，任何小组件的功能缺陷将严重影响滤波器的性能。结果是与宽频带、不可调谐滤波接收机设计相比并没有实际优势。

可调谐变容二极管射频滤波器也可能受强大的射频信号的影响而过载，这在无线话筒系统中是非常普遍的情况。当滤波器中源自强大射频信号产生的电压淹没了正常工作的调制电压就会发生过载。当这种情况发生时，滤波器调谐的变化和其选择性会下降。有时，滤波器调整方向背离期望的信号而转向干扰信号，严重地危及到系统性能表现。 使用其它调谐类型组件的滤波器，比如PIN（开关）二极管，在这种情况下会表现得更出色。

理论上通过使用特殊的抗过载射频放大器来改善宽带滤波器接收机的性能是可能的。因为这些放大器的高电量消耗，此方法只对较大的交流供电接收机适用。不过，即使拥有复杂的电路，宽频带、可调制过滤接收机的性能表现仍旧不能与高品质的固定频率设计的接收机相比。出于这种原因，只有高品质的，专业的合成设备才可用于苛刻要求的应用上。

操作员界面

频率合成器的程序界面是以一个长二进制代码形式而代表的，或两个较短的二进制代码。必须将这种形式翻译成对使用者有意义的形式。通常使用几种方法来实现：某些方法简单而某些方法相对复杂。在复杂的高端产品设计上，某些合成无线发射机和接收机使用面板上的微处理器来驱动LCD显示。操作频率可以以6位数字的形式直接显示，如“702.625”。频点也可在一个小型控制面板，盖子内部或电池舱里，通过“上”和“下”按钮加以调整。一般上来说，某种形式的电子锁或外壳对于防止误操作所导致的意外频率改变是十分必要的。

有些设备使用一种“通道和组”的方法。在这种情况下，基于某种原理，生产厂商在指定的组内标明某些通道的特殊使用频率。许多可用的组，以及组内可用的通道随不同的生产厂商而改变。尤其是，不同生产厂商之间由通道/组数量所代表的实际频率几乎总是不尽相同。如果出自多于一家生产厂商的设备在使用时，这使得此方法很不实用，并且当实际频率一览表相对于通道/组数量不可用时，将会出现严重问题。

一些设备提供直接频率显示或通道/组显示选择。无论是哪种选择，通常核实所有的可选设置以达到预期的目标是十分必要的。这不但耗费时间，而且如果当其它无线系统在使用时需要频率的改变，这会是个大问题。也就是说，如果发射机瞬间向每一个中间频段输出一个信号，发生干扰的可能性很高。这甚至对接收机也有问题，因为在调谐期间，短暂的多余音频信号会发生。除非所有的频率在性能表现期间保持不变，在取得最终频率之前对于发射机采取措施以限制输出是必要的。由于可能使用其它类型的设备，ENG的使用存在着危险性，不存在整体控制，并且可供设置时间已经很短，甚至没有整体协调的时间。

发射机上的LCD显示屏提供直接频率、组等等的显示信息，使其具有直觉上的吸引力，但考虑到发射机是无线系统中最经常触摸的部分，易碎性也将会是一个问题。简单的用螺丝

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刀调节的超小型旋钮关使之具有坚固，成本低和容易使用的特性。另外，不像其它带有LCD显示屏的设备一样，旋钮可以在发射机关闭时进行调整，这消除了当在变换频点时可能出现的任何潜在的干扰问题。旋钮也同时提供了快速访问宽频点范围的方法，这与按钮类型的控制一样无需滚动过所有的中间选择即可快速调整。

接收机的显示屏是相当有用的，尤其指那些用在录音室或固定的安装应用上。在这种情况下，通常特殊的接收机可以和多于一台的发射机匹配使用。显示屏可以确认将会接收到哪一个发射机的信号。另外，对于其它系统的干扰风险降至最低限度，操作员可以对任何无用音频进行静音。显示屏对于其它用途也很有用，比如发射机低电量警告以及其它各种系统信息。最后，如果接收机在很远的地方接收控制，前端面板接收机显示屏将尤为有用。

操作中的问题

合成频点的无线话筒系统的一个主要吸引人的特点就是使用者可以快速地改变频率。 在许多应用中，这也会是一个弊病。事实上，除非可将合成的无线设备频率“锁住”以避免在现场临时变化或将其限制在一小部分预先建立的“可允许的”频率上，否则一些经常使用大量无线系统同时工作的组织将不会使用它们。问题在于，将同时可用的无线频率点增加到最大限度需要专业的频率协调和对频率利用的严格控制。在这种环境下，只有一两套合成系统加上一位未经培训的操作员会对其他无线系统造成严重的干扰问题，结果经常是耗资巨大。

小规模上，任何在同一地点使用多于两或三套无线系统的小组都会遇到小规模的问题。这在都市区域或当无线系统不在个人或小组的控制下时尤为真实。在这种情况下，改变频率的能力就是干扰另一系统的能力。特别需要注意的是，造成互调的频率之间的联系并不是显而易可见的，因此随机的频率变化总会对另一调整好的无线系统形成潜在的严重问题。

合成频点的无线系统也在ENG和其他类似应用场合中产生同样的问题。由于在类似应用现场没有统一的频率分配的控制中心，而且现场工作人员普遍面对极大压力，这些成为了日复一日需要面对的共同特点。当几组不同的ENG工作人员在场时，为了提高接收效果，最后加入的小组的频点增加甚至简单的频率改变将会给其他人带来严重问题。假设希望较大工作范围的无线用户A改变了频点，从而给用户B带来了互调问题。用户B为了避免互调而同样改变频率，这给用户C和用户D带来了干扰问题，依次地造成他们改变自己的频率。现在用户C给用户A制造了一个新问题，而用户D给用户B带来同样的问题。当重要事件发生且没人可以得到高品质的无线音频信号时，这会开始又一轮的频点改变，这种情况可能会一直持续。虽然在不同组织的用户之间不可能对干扰有一个理想的答案，但在事件中疯狂地改变频点肯定是最糟糕的事情。

合成频率的无线设备对EFP、旅游团体、讲师以及那些经常变化工作场所的音频工程师而言，由于他们通常可对场所内的所有无线系统进行控制，通常是相当有价值的。由于它们可设置成拿走维修的设备相同频点或是临时应用在其它地方的设备相同的频点，频率合成无线设备作为备用的或“可移动的”系统时也可很好地工作。在适当的频率协调下，对于特殊事件活动频率合成无线系统用来暂时加强现存系统的功能，其价值是无法衡量的。

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第8节：干扰 在无线系统中，即使导致接收机较差信噪比输出还有其它一些普遍的原因，无经验的用户经常抱怨“干扰信号”是引发噪音的关键。射频信号（无线电射频干扰）是最模糊不清的一个过程。关于无线话筒系统，干扰通常定义为引发失真或噪音的非预期性射频信号。它也会限制操作范围和失真。干扰会从外部射频信号源，比如电视广播中产生，或者可在无线系统本身中产生。在同一位置操作多个系统也会产生干扰。对于更加复杂的问题，干扰也可能是由所有这些干扰源相结合所产生出来的。

在单一通道的无线系统中，干扰通常来自于一个外部射频信号或靠近接收机的射频噪音。这种类型的音频射频干扰通常源自系统载频上的信号，或位于接收机内部工作的中频频点上。在多通道无线系统中，由于无线系统自身在整个系统内可以产生射频干扰，无线电信号干扰是相当复杂的问题。

多通道无线系统总是需要较高性能的设备，而不同于简单的一两个通道系统，原因如下： 1.不论是单通道还是多通道配置，来自外部信息源的干扰对任何无线系统来说是一个问题。在多个接收机系统中，存在许多外部射频频率干扰的可能性。 2.除了外部射频频率干扰问题，存在由多个接收机和发射机自身产生的“系统内部”射频频率干扰问题。这些“系统内部”射频频率干扰问题通常很多，并且比外部射频频率干扰问题更难解决。

3.此外，外部干扰源与系统内的正常射频信号相结合以引发额外的问题。 理论上讲将无线频率的间距加大来避免诸多问题是可能的，然而这也同时限制了任意位置中无线系统最大可同时使用的频点数量。如果在某一位置使用者需要大量的通道，那么其中的某些通道将会被放置得非常紧凑。就单独的无线系统设计来说，这将划分得清晰明了。 频率干扰的外部来源

无线话筒系统在FCC（联邦通讯委员会）分配的特殊说明的频段中工作。每个人都想获得更多的频段空间，各种射频设备在任何允许的功率强度下为他们工作。这类应用包括无线话筒，内部通讯联络系统，耳内监听系统，遥控系统，通信系统，视频信号，数字数据传输等等。简单的事实是，可用的频谱也是一种有限资源，无法满足所有的需求。因此，留给我们的就只剩下“共享的频谱空间”，在那里，无线话筒系统使用与其它“重要”用户一样的频段。

无线话筒系统通常工作在从150MHz到216MHz的几个频段中，这包括VHF电视通道7至13，或在470MHz到806MHz的UHF频段（电视通道14到69）。在撰写这本手册之时，电视通道60到69（746到806MHz）重新划分给其他应用设备。另外，从470到约516MHz的频段也重新划分给公用安全应用设备。更多频谱使用的需求逐渐增加，而无线话筒的可用频谱却日渐减少。

电视频段之上是UHF频谱的另一部分，从902到928MHz。此上部UHF频段是由大多数不同应用设备（从车库开门器和业余无线电到家庭用无线电话）所使用的“通用”频段。一般上来说，902到928MHz之间的频段对无线话筒系统不是一个很好的选择，尤其是频繁更换地点的专业音频应用。实质上，该频段中肯定有干扰。

由于多通道无线话筒系统经常使用不活跃的电视通道，在特殊地区运行多通道系统时，你首先要考虑的一个因素通常包括分析本地电视台。如果你尝试用无线话筒系统与本地电视台传输以相同的频点工作，靠电池供电的发射机信号不太可能会压过本地电视台发出的信号（它可是靠胡佛大坝供电的！）。由于数字电视在广播中出现，加上模拟电视广播信号保持活跃，可用的频段极大地减少了。

也有许多商业无线广播服务共享非广播VHF频谱，在频率上与无线话筒分配的频率相当接近。这种类型的干扰几率较少，通常会导致某种程度的频率互调，而不太会对无线话筒的

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工作频率形成直接干扰。外部直接干扰源还可以出自双向对讲机通话系统，CCTV系统中有漏缝的电缆，临时安装的无线系统，无线内部通讯系统以及许多其它的无线设备。

频率干扰的外部来源

除了来自外部无线电设备的直接信号，也存在大量其他的频率干扰源、这种干扰源被称作“人类产生的噪声”。这种干扰通常是宽频段射频噪音，它由许多不同类型的设备所产生，其中包括切换电源、计算机、计算机外围设备、数字信号处理设备以及各种类型的电力设备。定位出自这些类型的干扰源的方法通常是一次关掉一个设备，并且在排除过程中找出事故原因。

对无线系统做“声音检测”就像检测声音系统本身一样必要。通常电视台每天以连续的载频信号24小时进行工作，因此，如果射频信号是由本地电视传输所引发的问题，它将是个常量。然而，商业无线电服务通常在晚上5点到8点的上班时间进行工作，因此晚上的时间普遍没有无线电信号的干扰。地区中其它无线电信号（存在许多这样的信号）可能会在任何时刻工作，所以你不能简单地预测它们何时会产生干扰射频信号。 最好的方法就是选择不受干扰的电视通道，制订完善的系统频率协调方案并且只使用最高选择性的、可以提供很好的互调和镜像及衍生频率干扰抑制的接收机进行工作。如果你不了解如何评价一台特殊接收机的选择性或IM抑制能力，可以打电话给生产厂商。如果他们不能给你详尽的解释，你应该寻求其它的解决办法，因为这是任何无线话筒接收机最基本的方面之一。在广告中做“大肆宣传”是一件事，而值得信赖的射频性能表现则是另一回事。 互调

所有的有源设备，比如晶体管，都是非线性的。当两个或更多的信号以任何强度同时出现在非线性的电子设备中时，就会发生“互调”现象。在音频放大器中，可以称之为“互调失真”或“IM失真”。例如，如果两个信号在电路组件中位于同一个点上，一个叠加和差频信号就会产生。这称作二次互调，由于包含两个信号，每个频率的一次谐波就是其频率本身。

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互调

在这个二次互调的例子中，频率（89和98MHz）属于商业调频无线电频段。一般来说，即使商业调频无线电频段已经十分饱和，发射机通常发射出50千瓦的功率，但由于这些频点离无线接收机的工作频点很远，所以接收机前级IF滤波器可以很轻松地将其过滤掉。因此，在该例子中185MHz的理论信号事实上从未在接收机上产生。除了在两种例外的情况下（这两种情况将在这章题为RFINSYSTEM中予以讨论），像这样来自两个外部干扰源的二次互调很少在接收机上引发问题。

即使具有很高选择性的接收机接收前级也不能绝对避免“三次互调谐波”所造成的问题。在三次互调谐波的情况下，很多干扰信号同时离得很近并且接近于接收机的工作频点。这种情况下，干扰频率会恰好通过接收机上的前级滤波器并在第一个混频器中产生互调信号。

三次互调谐波会发生在三个信号的进行混合的过程中，或者一个信号与另一个信号的二次谐波的混合中。在无线系统中这主要出现在两种地方；接收机的第一个混频器上和几个发射机之间。如果两个发射机彼此间距只有几英尺，发射机的输出阶段会将两个信号混合而产生有趣的结果。

三次互调谐波

在这个三次互调谐波例子中，184MHz的二次谐波与185MHz进行混合，产生一个刚好是183MHz的信号。由于183MHz的接收机会对这个互调信号和其自身发射机所发出的183MHZ信号同时做出响应，显然这将对工作频率为183MHz的无线系统会产生严重影响。无线电信号通过第二次、第三次、第四次、第五次、第六次、甚至是第七次组合以产生不同互调信号。 在花费大量的时间来频率协调并根据产地情况将天线最优化的进行安装固定后，多通道无线系统能可靠地工作。如果你只使用专为多通道环境设计的高品质接收机，可靠性因素会得到显著提高。接收机上的性能说明会有点含糊，但是，在最重要的说明中，多通道能力主要是通过选择性和三次谐波抑制两项技术指标来体现的。

选择性是一个衡量接收机前级滤波器带宽和IF滤波器性能的指标。一个出色的接收机前级接收带宽指标是在载频信号周围+/-7MHz范围内，可以抑制超过的20分贝的射频干扰。通常，使用位于IF频率两边的、半功率（-3dB）点之间的带宽数值来评价IF滤波器的性能。目前市面上可以见到的最高选择性、固定频点的接收机具有少于50KHz的IF带宽和在带宽

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为90KHz时60分贝的干扰抑制能力。高性能的宽频带系统使用宽频偏，如+/-75kHz，这要求IF滤波器带宽应有几百赫兹以避免失真。

“三次谐波抑制”是指需要导致与接收机内部工作信号相同强度（三次互调谐波）的干扰信号的输入强度。不错的接收机会有一个三次谐波抑制规定，大约为-15dBm。目前市面上可以见到的最佳接收机的三次谐波抑制规定约为+10dBm或更高。 发射机中的射频信号

显然，如果两个无线系统的频率彼此很接近（少于400KHz），它们会在接收机中产生可听见的干扰信号，或者会极大地减少一个或两个系统的操作范围。然而，即使在频点上分得很开的接收机也会产生噪音。晶体控制、非合成频率的发射机不但会产生理想的载波信号，而且也同样产生许多位于载频信号频点之上和之下的、较低功率级的“伪辐射”（伪传播）。对180.000MHz的发射机来说，载频信号的两侧将会存在以15MHz为间隔的伪辐射波，也就是，135，150，165，180，195，210和225。

干扰将会发生在操作于或接近于其中一个伪频率的接收机中。

发射机中的射频信号

你可以通过打开所有的接收机，并同时打开一台发射机测试接收机的伪辐射波。如果两台接收机同时打开，关掉匹配发射机的那台接收机，并查看另一个接收机是否仍然有信号。如果是，你可能已经从那台发射机上得到了伪辐射波。如果当发射机移至远处时，并且发射机总是在较远的距离处使用（或者更远），该问题消失了，你可能在使用中也可能不会发生什么问题。高品质的发射机拥有降低伪辐射波的输出过滤功能，但是很难将它们全部消除。适当的频率协调是最好的解决方案。 如果两台发射机彼此在几英尺之内，发射机也能产生干扰。射频信号可以以许多有趣的方式组合，某些方式会给你制造大问题。三次互调谐波就是一个共同的问题。其它问题是在一个或两个发射机中射频输出段的过载。

三次互调谐波的征兆就是接收机中的干扰并不在两台发射机频点的任何一方。例如，如果发射机彼此间只有几英尺，频点为183MHz和184MHz的两台发射机会在频点为182MHz的接收机中产生干扰。由于三次互调谐波会在处理接收机的问题中做详细的讨论，在此只要记住它即会在发射机也会在接收机中发生。适当的频率协调总是最好的解决方案。 另一个与发射机相关的问题是由射频能量造成的，从一个发射机天线输出的射频能量进入相邻的另一台发射机，引发射频输出阶段的不稳定或过载。此处的症状为一个或两个匹配接收机被静默哑音或产生非常令人讨厌的噪音。

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如果这些症状中的任意一个发生在发射机之间，你的解决方案就是把发射机彼此移开或改变其中的一台发射机的频率。将发射机移至人体的另一侧可以解决这个问题。记住要核实这些注意事项，否则舞台上两个表演者之间的激情拥抱听起来可能会像“RobbietheRobotmeetsR2D2”。 接收机中的射频信号I

所有的无线话筒接收机都按照“超外差法”进行工作。接收机内的本地振荡器产生一个很强的参考信号，该参考信号与到来的射频信号在接收机的混频器阶段中进行混合。结果产生一个“叠加”和“差频”信号。然后，将“差频”信号（称作中频或“IF”信号）密集地加以过滤并把它转换成一个音频信号（解调）。使用此过程来降低无线电信号的频率，会使过滤和解调变得更叫容易。例如，194.7MHz的载频信号与184.000MHz的本地振荡器相混合而产生一个为10.7MHz的标准IF频点。

接收机中的射频信号I

超外差式接收机中的振荡器能将能量辐射出接收机外壳，通常通过天线接口。此辐射的能量会轻松地进入另外一个邻近的接收机，并同时将信号注入该接收机。当这种情况发生时，邻近的接收机会对来自于第一台接收机的信号做出响应。换句话来说，即使两台接收机所匹配的发射机都没有打开，一台接收机可以对其邻近的另一台接收机产生干扰。安装在同一个架子上的频点为184.000MHz的接收机与频点为194.700MHz的接收机会轻易地获取第一台接收机中的本地振荡器信号。

经过仔细的设计，可以将诸如此类的LO串音干扰减小到最低程度或完全消除。FCC规定最大多少LO是允许的。然而，在实际多通道无线系统中，尽管LO值比FCC规定的强度小的多，却已经足以产生问题了。接收机中设计良好的前级有助于将来自于天线接口的LO辐射降到最低限度。简单测试是，将两台接收机挨着摆放并观察静默指示灯（通常标记为“射频信号”）会告诉你是否存在LO串音干扰的问题。 接收机中的本地振荡器也可以产生其它伪射频信号，该信号并不像先前例子中的那样明显。绝大多数无线接收机的生产厂商选择可与多种安装模式兼容的操作频率。在同一安装模式下使用不同生产厂商的接收机会导致许多意外的发生。

你可以通过实际安装所有的接收机来测试LO串话干扰（架子、音频线、天线、地面等等）。打开所有的接收机并同时关闭所有的发射机。如果一个或多个接收机表明它/它们正在接收信号，将其它的所有接收机关闭。如果信号消失了，你可能遇到串话干扰了。因而，试着将其它接收机一个个地打开以定位干扰信号产生的位置。最简单的解决方案就是改变任一个干扰或被干扰的接收机或重新定位它们其中的一个。当然，你必须再做一次以上所说的测试。

系统中的射频信号I

由于产生问题的信号相对远离操作频率，前级滤波器会将它们轻易地过滤掉，所以接收机通常可以抵制二次互调谐波的干扰。记住，二次互调信号的频率由两个信号频率的简单和

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