浅谈专业无线传声器的应用

汤 磊

（哈曼科技（深圳）有限公司，广东 深圳 518057）

在专业音频系统中，无线传声器是负责声源采集传送的重要环节，特别在各类文艺演出及电视节目中不可或缺。关于专业类无线传声器在扩声现场的音质与稳定性，也是从业者及广大用户比较关心的问题。

目前，无线传声器在扩声系统中的应用相当广泛，几乎涵盖了语音类传输的各个领域。从大型会议场所到专业演出场馆、从现场演出到电视转播、从人声拾音到乐器拾音，都会用到无线传声器。它具有有线传声器不可比拟的灵活性，让使用者拥有更大的表现空间。在扩声系统中配置稳定可靠且音质不俗的无线传声器系统，是演出活动成功的关键。本文结合实例来阐述无线传声器在现场的基本应用。

各类演出活动及音频工程的规模和形式不尽相同，但无线传声器的使用流程大体是相近的。通常，在演出活动现场涉及到专业无线传声器的使用，应从以下几个方面去把控。

1 设备选型

1.1 使用频段的选择

无线传声器系统是通过无线电波传输声音信号的设备，根据无线传声器与接收机之间载波频率范围（Carrier frequency range）的不同，可将其划分为不同的频段，一般常用FM、VHF、UHF等几个频段。

（1）FM（Frequency Modulation）频段是指公共调频广播所用的88 MHz～108 MHz及其附近的频段。FM频段信号容易受到干扰，且传输稳定性较差，一般只有一些简易的民用无线传声器产品采用该频段，因而不在专业音频领域的选择范围。

（2）VHF（Very High Frequency）频段，按照国际标准的界定与划分，是指从30 MHz～300 MHz的频段。VHF频段无线传声器多采用170 MHz～260 MHz频段，由于该带宽较窄，容易形成频率通道拥堵，并且其他干扰源较多，因而不适用于高要求的专业扩声场所。但对于使用场地范围不大、使用要求不高、频率环境相对较好且希望获得经济实惠产品的用户，还是属于可以考虑的范围。

（3）UHF（Ultra High Frequency）频段是指300 MHz～3 000MHz 频段。无线传声器一般采用400 MHz～830 MHz频段，通常，在960 MHz以上的频段，其绕射能力逐渐变差，对专业无线传声器的现场RF信号传输产生潜在影响。目前，国际上最通用的UHF频段是800 MHz频段（740 MHz～830 MHz），此频段具有抗干扰能力较强、信号传输稳定的特性，一些专业无线传声器品牌的中高端系列都将UHF作为必用频段。对于现场使用要求较高（如电视台、剧场、音乐厅、体育场馆及大型演出活动和高端会议活动等）的场所，建议配置UHF频段传声器，它将是高品质现场扩声的有力保障。

1.2 设备技术要求

在原信息产业部2005年发布的《微功率（短距离）无线电设备的技术要求》（以下简称《技术要求》）中，对无线传声器和民用无线电计量仪表等类型设备的使用频率及发射功率技术要求规定如下：

（1）使用频率：87 MHz～108 MHz，发射功率限值：3 mW（e.r.p）；

（2）使用频率：75.4 MHz～76 MHz，84 MHz～87 MHz，发射功率限值：10 mW（e.r.p）；

（3）使用频率：189.9 MHz～223 MHz，发射功率限值：10 mW（e.r.p）；

（4）使用频率：470 MHz～510 MHz，630 MHz～787 MHz，发射功率限值：50 mW（e.r.p）。

《技术要求》中还特别指出，若使用频率与当地声音、电视广播电台频率相同时，不得在当地使用；若对当地声音、电视广播接收产生干扰时，应立即停止使用，待消除干扰或调整到无干扰频率后方可重新使用。其中第（4）项为我国专业UHF无线传声器的免申报频段，由此可见，大家在选购专业无线传声器时，应仔细核对产品外壳及说明书上标注的规定频段信息，尽量与国家相关标准相对应，以尽量避免其他区间频段的潜在干扰。

2 主要配置功能的选择

2.1 自动选讯接收无线传声器系统（Automatic switching diversity receiving）

无线传声器在发射与接收的过程中，由于各种不良因素影响偶尔产生“死角”（Dead point）的物理现象，使接收机的声音输出产生断断续续或不稳定（Drop out）的缺点。为了解决这种缺陷，专业领域使用的设备必须采用双天线及双调谐器的“自动选讯接收”，又称“真分集接收”（True diversity receiving wireless system）方式来改善。

自动选讯接收无线传声器系统的基本原理是，利用两个完全相同的调谐器连接各自天线，通过快速比较器及切换电路来自动获取最佳的信号接收，大大地提高了现场信号接收的稳定性。如图1红圈标注处，A/B两个指示绿灯分别对应两端天线接入的检波电路，经电压比较电路比对处理后，自动无缝切换到最佳RF接收天线通道。因此，在实际使用时，A/B两个指示绿灯往往都是交替闪亮的。

2.2 相位锁定频率合成（PLL Synthesized）技术

在同时使用多支无线传声器的场合，需要随时方便快捷地变更调整频率通道，以满足稳定的使用需求，且在使用无线传声器时，应尽量避免遇到其他讯号频率的干扰而无法使用。因此，有必要选择采用PLL锁相环（phase-locked loop）的电路，其主要单元包括VCO（压控振荡器）和PLL IC（频率锁相环芯片）。基本原理是：VCO给出一个频率信号，一部分作为输出，另外一部分通过分频与PLL IC所产生的本振信号作相位比对。理论上，如果想保持频率不变，则要求频率相位差也不能发生改变；如果有相位差的变化，则PLL IC的电压输出端的电压也同步发生变化。该电路通过控制VCO直到相位差消失，从而达到锁频的目的。这种能使受控振荡器的频率和相位与输入信号始终保持对应关系的闭环电子电路，从根本上解决了扩声现场快速灵活地调整频率通道（俗称频率捷变）的使用需求，从而使得无线传声器能在较复杂无线频率环境下灵活使用。在此，简单介绍一下石英锁定（Quartz Locked）设备，它是由石英振荡器产生、发射与接收精确稳定的固定频率，电路简单、价格较低，适用于小场所及频率环境相对较好的情况。但此类型的传声器及接收机只固定单一频率配对使用，无法灵活改变或调整使用频率，在复杂频率环境场所使用，则可能会产生较大的潜在隐患，因此，大型场地及专业演出类用户最好避免使用此类无线系统。

图1 自动选讯接收无线传声器系统

2.3 噪声抑制技术

我们的生活空间处在一个无线频率完全密集覆盖的环境中，各类无线频率信号交叠并存，这些都会对无线传声器的正常使用造成轻重不一的干扰（如电台及电视台、军用通信、各类无线控制设备、移动电话及对讲机等多套无线传声器间的频率互为干扰等）。这些因素的影响加上无线传声器自身的品质及功能的不完善，都会引起噪声串入的现象，从而劣化拾音效果，甚至影响扩声系统的正常运行。因此，具备抑噪功能的无线传声器在各类实际应用中就显得尤为重要，其抑噪效果也是衡量一套无线系统品质的重要指标。

2.3.1 静噪电路（Niose Squelch）

Squelch抑噪电路的基本原理是：由于电磁杂波干扰源相对于正常传送的无线音频信号会有高出若干倍的高频能量，通过静噪电路对预设基准电压与接收信号的高频能量作实时比对，可快速地鉴别出接收到的无线信号是否为杂波干扰信号。如经电路比对核定为杂波干扰源，则自动关闭整个音频输出，从而杜绝了其他噪声串入扩声系统。

部分无线传声器将Squelch抑噪旋钮电位器设置在接收机的背板，如图2中红框标注处。另一部分传声器直接将此功能融入面板屏幕，通过配合面板按键进行调校。其调试原理类似于噪声门的设置，其门限必须设置合理。过低会起不到抑噪的作用，过高则会有碍信号正常接收，容易造成音频信号的不连贯或接收距离缩短的现象。

2.3.2 导频音（Pilot tone）

在具备导频音功能的无线传声器系统上激活此功能时，无线手持传声器或腰包发射器在正常发送音频信号的同时，还会同步叠加绑定一个远高于20 kHz超声波的附加导频音信号。如果正常的拾音信号中断，则导频音也同步截止发送，无线接收机也就检测不到导频音了。与此同时，接收机会实时自动地将音频输出为静音。如此，可有效避免有用音频信号传输间隙串入杂波干扰信号。总体来讲，这种抑噪的方式对专业用户来讲似乎更为合理适用，它有效避免了因使用者经验不足对Squelch旋钮或参数设置不合理而造成的传声效果不佳的情况。

图2 设置于无线接收机背板的Squelch抑噪旋钮

现在一些专业无线传声器已将上述功能全部或部分整合到设备内部，有些功能旋钮按键的位置也不尽相同，设备外观并不能全部展现其性能。因而，用户在选购专业无线传声器时需要倍加关注，最好在选购时反复操作核检，以确定产品是否具备所描述功能的实际效果。

专业无线传声器经过多年的技术积累与创新发展，少数主流专业品牌已能较好地满足各类专业领域的应用。但不少专业音频工作者经过慎重选购产品后，在使用过程中还是会时常遇到无线传声器的各类问题，如频率漂移及掉字，以及在受到频率干扰后会串入杂波噪声，无法正常使用。大家可能会有些困惑，一些成熟品牌的专业产品在技术指标及产品品质方面应该是可以得到保障的，但为何还是会出现使用中的问题？根据大量实用经验分析，除了少数产品故障及品质的原因外，大家可能忽略了如何正确合理地使用无线传声器的基本要素。如果使用者不依照产品的基本技术特性及适用环境来合理规范使用，即便拥有再出色的技术指标的设备，在实际使用中也可能出现或多或少的问题，从而影响设备的正常运行及扩声效果。比如无线传声器的频率使用范围是多大、最大接收距离范围是多少、如何配置天线分配器与天线，以及使用现场的干扰频率大致在什么区间等，都需要使用者根据产品资料及场地信息提前了解透彻，并根据这些重要信息对无线系统作对应合理的配置布局。以下笔者将结合实际使用案例来对各类型演出的无线传声器系统配置作分步阐述。

3 现场勘测及对应配置

无论是固定安装还是流动演出，音频系统的设计及使用都与场地情况息息相关。从无线传声器现场应用的角度来看，首先需了解及确定演出活动区域的面积，依据这些相关厅堂尺寸信息来对无线传声器的覆盖范围作基本的估算。

3.1 自带接收天线的应用

对于用于小型演出及中小型厅堂的一般用户来讲，主流品牌的无线接收机自带天线，基本能满足信号接收的需要，没有特殊情况可不考虑增配外置分集天线，但需合理控制好无线发射器及接收机的距离范围，从而避免接收距离过大而造成的信号衰减。需先了解产品的相关技术参量，对于有可调输出功率的产品，还需核检发射器的发射功率是否已设置在最佳状态（通常是10 mW/30 mW/50 mW三档可选，理论上发射功率越大则RF信号会越强，相对应的接收距离也会适当增加）。

采取其他优化RF信号的措施，如将接收机放置在活动区域适当位置（如舞台附近及讲台旁的合理位置），甚至尽量靠近表演区，从而起到保障无线传输强度的作用。在多套设备同时使用的情况下，最好将各接收机平摊摆放，并保持一定的间距，两端天线也调整至45°角状态，这样更利于信号接收，从而避免接收机叠加放置时的接收信号互扰，如图3。

音频人员也可根据模拟走台时传声器接收信号的强弱状况，灵活地调整接收机的位置。部分专业品牌已内置了彩排（rehearsal）功能，可在模拟走台期间自动记录信号最强、最弱区域及接收死点，有益于工作人员掌握现场RF的接收情况。但是，彩排测试与现场实际使用还是会有些许的差异，故将彩排功能的记录结果作为相关技术人员的参考即可，以免误导现场实际操作运行。

3.2 外接放大天线的使用

发射机与接收机之间的直线距离及覆盖范围是否已超出产品的技术指标等关键问题必须落实。产品的标定参数部分是在理想的无干扰状态下的推荐测试值，不代表在任何场地环境下都能获得同等效果。所以，无线接收距离及效果还需在使用现场实地测定。如果两者直线距离过长，或者接收机位置必须固定且无法灵活移动，则可考虑采用配置天线分配器外接有源分集放大天线的方式来应对解决。

3.2.1 外接分集接收天线的分类

根据实际使用需求，通常分为如下几类：

（1）螺旋天线：具有强指向性及高增益，适用于超长距离RF接收，如图4。

（2）定向天线：具有准确指向性，并有一定的水平延展覆盖角度，适用于宽频带中长距离（150 m内）RF接收，如图5。

（3）全指向天线：具有360°全指向特性，适用于宽频带中等距离（100 m内）全方位RF接收，如图6。

（4）地垫式天线：具有全指向半球型包络特性，并可承载额定压力，适用于复杂频率环境下的近场（半径12 m范围内）全方位RF接收，如图7。

相关技术人员应根据不同的应用场所、现场频率环境状况以及扩声系统配置布局要求，进行灵活合理的选配，以获得最优化的无线信号接收效果。

通常，在大中型电视节目转播、流动文艺演出活动或要求较高的场所，应将外接分集放大天线作为标准配置。无线接收机的自带天线在多通道、大范围、复杂频率环境下，较难获得非常稳定的频率信号传输效果。

3.2.2 外接分集放大天线的使用要求

要想获得更稳定的无线接收效果，在外接分集放大天线的具体布置及安装时，应注意规范与细节处理，尽量避免其他不良因素对正常RF接收的影响。

（1）天线主体及支架须与金属构件（特别是金属网状物体）、周边墙体、天花结构保持一定的间隔（大于1.5 m），否则会引起RF信号被其他金属物体吸收或引起超短波的反射，使天线感应场强下降甚至引发噪声增大。图8为室内大厅外接放大天线标准安装布局。

图3 多套接收机的合理摆放方式

图4 螺旋天线

图5 定向天线

图6 全指向天线

图7 地垫式天线

图8 2012 Captivating慈善拍卖晚会天线布局

图9 位于音控室FOH的多通道接收机组

图10 软件控制可用频段自动捡索与分配界面

（2）无线发射器与接收机或天线之间应保持3 m以上的间距，以确保获得最佳的接收效果。

（3）接收机应与可能产生射频的物体及设备（如灯光架、荧光灯、数字效果器及电脑等）保持1.5 m以上的间距，以避免其他射频信号对接收信号的影响。

（4）合理调整布局，保持发射器与接收机或天线间的视线直达，尽量避开两者间的所有视线遮挡物件。

2012年环球小姐中国区总决赛在上海东方卫视大厦举行。经初步测算，舞台至音控室的直线距离约为40 m，是专业级UHF无线传声器设备比较理想的接收距离。舞台区至控制室无任何视线遮挡，视线直达效果非常好，因此，优选方案是采用直对舞台的定向天线来进行RF信号覆盖。综合了现场音频人员的建议后，为便于扩声人员实时监看接收机的各项状态（如RF信号强度、AF信号强度、干扰频率提醒及电池电量等主要信息），将接收机放置于音控室的观察窗窗台，外置放大天线分置于控制室窗口两侧，如图9所示。

需要强调的是，在设备配置允许的情况下，应尽量满足音频操作人员的使用需求与操作习惯，毕竟大多数现场调音人员还是习惯于将接收机放置在主调音位，这样可以实时地监看无线传声器接收机各类屏显信息。相关人员实时掌握无线传声器系统设备状态，有利于提前判断及快速应对突发状况，这也是保证现场扩声品质的前提。

3.3 手动及自动扫频的应用

通常，由于考虑成本控制等因素，中低端专业无线传声器会配置固定频率接收通道或手动搜频的功能。当固定频率通道机型遇到其他相近干扰频率源时，可能会影响正常的使用。手动搜频机型会对产品操作熟练程度有一定要求，通过在无线传声器额定载频内部进行的调校，搜索没有噪声及稳定的使用频点。当无线传声器同时使用较多通道时，会给操作者带来更大的工作强度，毕竟想获得互不干扰的多通道可靠频点是需要花时间仔细调校的。

而自动扫频功能除了为单机的使用带来便利外，更适用于大中型扩声场所多套无线传声器系统的配置及使用。多台接收机可同时快速地自动搜索可用频点，选择自动避开已分配的其他频率通道，并通过IR红外端口与发射器传输同步数据后即可使用。当然，大部分具有自动搜频功能的无线传声器通常也具备手动搜频模式，使用者可根据各自的使用习惯及现场实际情况灵活选择。

3.4 频率的实时监控

随着专业无线传声器的不断发展及音频技术标准的不断提升，在一些大型扩声现场及电视转播现场，对无线电频率环境的监测与评估不可或缺。除了接收距离和覆盖范围等因素，频率环境也会对无线传声器的正常稳定使用产生较大影响。

2013年1月1日，刘欢新年演唱会在五棵松体育馆举行，所有《中国好声音》的学员全部使用无线传声器献唱。为确保在复杂频率环境下多通道无线传声器的稳定使用，音响师特别配置了数字化无线传声器系统网络监控平台，如图10所示。通过一键操作设置，无线传声器系统配置的监控软件首先对产品标定载频内的无线频率环境进行全面扫描，在分配可用频率通道时，自动避开无线干扰频率（图7中红色部分），以确保所有已分配的无线通道都处在安全稳定的状态。

通常，知名专业品牌都拥有配置频率自动监控的高端产品，甚至部分品牌高端系列已经能支持iPad及iPhone进行无线频率的远程实时监控。对于应对突发干扰频率，这是目前比较有效的防范处理方法。通过极简化的操作，甚至一键设置，将有效频段自动检索与自动分配，并可在多点位实时监控无线传声器系统所有通道的参量状态，这将是大型多通道无线传声器系统的发展方向。

当然，要想获得理想的无线传声器拾音品质，还有一些其他相关细节需引起大家的注意。如各类型外置分集天线的规范配置安装、角度覆盖推算、手持无线传声器的合理选型及正确握持方法、头戴及领夹式传声器的规范配戴、腰包发射器输出与电子乐器的电平匹配、如何运用调音的技巧来灵活优化无线系统音效，以及应急备份处理等。随着无线传声器技术的不断发展，一些更先进、便捷的实用功能都在持续研发与升级中，甚至有部分已量产的新产品正接受着市场的检验。作为专业产品用户，应在充分了解自己的使用需求定位的基础上，本着可靠、实用及高性价比的原则，选择适合自己的专业无线传声器，并规范使用，以满足各场所多样的使用需求，为打造高品质的扩声系统建立良好的声源基础。