Радиомикрофонные системы.

Одной из самых острых проблем при работе с микрофонами издавна являлась их буквальная "привязанность" к аппаратуре - провод доставлял и доставляет немало неудобств и даже неприятностей артистам, журналистам, видео- и звукооператорам и звукорежиссерам. Поэтому появление пару десятилетий назад радиомикрофонов (wireless) явилось очень важным техническим решением для всей звуковой индустрии. В настоящее время существует несколько типов радиомикрофонных систем, различающихся по конструкции и особенностям передачи радиосигнала.

Назначение радиосистем и их разновидности.

Наибольшее распространение имеют микрофонные радиосистемы, в которых передатчик и антенна интегрированы в корпус "ручного" (handheld) микрофона. Основное применение - концертное (вокал, речь). Приемники таких систем имеют рэковое или настольное исполнение и питаются от сети.

Театрально-концертное применение имеют также системы с головными (headset или headworn) микрофонами, передатчик которых может крепиться на ремне или располагаться в кармане исполнителя, оставляя свободными руки и предоставляя, тем самым, максимум свободы.

Объединяет концертные вокальные системы возможность расположения микрофона в непосредственной близости у рта исполнителя. Это является совершенно необходимым условием предотвращения "заводки" микрофона при наличии на сцене системы мониторов и достаточно больших уровнях звукового давления в зале.

Другая разновидность концертных радиосистем - инструментальные, когда микрофон крепится на инструменте (саксофон, труба) или электроинструмент включается в линейный вход передатчика (электрогитара).

Еще одна разновидность микрофонных систем - петличные (clip-on или lavalier), главное применение которых - презентации, телевидение, talkshow, видеосъемка и т.п. Располагают такие микрофоны на лацканах или воротнике одежды, для чего в комплекте имеются, как правило, кнопки и прищепки. Размеры этих микрофонов стараются делать как можно меньше, чтобы они были менее заметны. Передатчик, как в головных и инструментальных радиосистемах - "walkman", крепящийся на ремне или в кармане. Особенность работы петличных микрофонов - проявление "грудного" резонанса АЧХ, обусловленного расположением микрофона. Иногда этот резонанс компенсируют фильтром в передатчике.

Необходимо отметить, что, как правило, все карманные передатчики имеют универсальные входы с переключаемой чувствительностью, то есть могут использоваться как с электроинструментами, так и с динамическими и конденсаторными микрофонами, "фантомно" питая последние от своей батареи.

Особую группу образуют так называемые "накамерные" микрофоны. Главная особенность - миниатюрный приемник, который крепится на видеокамере (обычно "липучками"). Питается он от встроенной батареи или от самой камеры. Обычно в таких системах используются петличные микрофоны. Применение этих систем позволяет качественно записывать интервью непосредственно на звуковые дорожки видеокамеры, избегая проникновения окружающего шума в аудиотракт.

Принцип FM-модуляции.

Подавляющее большинство используемых в индустрии профессионального звука радиосистем используют в радиоканале метод частотной модуляции (ЧМ или FM). Остановимся на некоторых принципах частотной модуляции подробнее.

В методе частотной модуляции амплитуда модулирующего сигнала управляет частотой несущей. Идеальная частотная модуляция не вносит изменений в амплитуду несущей. Основными параметрами промодулированного сигнала являются: fн - частота несущей; ?fн - максимальная девиация (отклонение) от несущей и индекс модуляции ? = ?fн/fм , где fм частота модуляции.

Исследуя изменения частоты несущей с ЧМ, на первый взгляд можно прийти к выводу, что ширина полосы, необходимой для ЧМ-передачи, составляет ± ?fн, т. к. несущая меняется по частоте в пределах ?fн. Этот вывод, однако, неверен. На самом деле спектр ЧМ сигнала состоит из множества боковых полос (Рис. 1).

А мплитуды боковых полос связаны весьма сложным образом с индексом модуляции ?. Отметим, что частоты боковых полос связаны лишь с частотой модулирующего сигнала fм, а не с девиацией частоты ?fн.

Частотно-модулированная связь гораздо менее чувствительна к помехам, чем другие виды связи. Шумы, попадающие в ЧМ-сигналы, имеют меньшую возможность влиять на прием, чем в случае амплитудной модуляции. Основной причиной этого является тот факт, что большинство шумов амплитудно модулируют (АМ) несущую. Делая приемник нечувствительным к изменениям амплитуды, можно практически устранить эту нежелательную модуляцию. Восстановление информационного сигнала из ЧМ-сигнала связано лишь с частотным детектированием, при котором выходной сигнал зависит лишь от изменений частоты ЧМ-сигнала, а не его амплитуды. Приемники содержат усилитель-ограничитель, который поддерживает постоянной амплитуду ЧМ-колебаний, устраняя тем самым любой АМ-сигнал.

Существуют различные методы частотного декодирования. Наиболее распространен метод фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) (Рис. 2).

С хема ФАПЧ работает таким образом, что управляемый напряжением генератор "следит" за входной частотой, а значит, напряжение, им управляющее, является мерой отклонения частоты от fн и, таким образом, точно воспроизводит исходный модулирующий сигнал.

Итак, метод ЧМ, позволяя верно передавать сигналы, имеет весьма широкую полосу, т.е. содержит избыточность в своем сигнале. Более того, для большей помехозащищенности в сигнал вводят поднесущую частоту, (т.е. ЧМ в ЧМ) что еще более расширяет спектр модулированного сигнала. Для передачи таких спектров и надежного разделения между каналами передачи несущие частоты должны быть весьма высокими - 100 МГц и более.