无线话筒的实用测试方法

jhk · 发表于 2016-7-29 06:20:01

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问题剖析

　现代文化生活中，很多场合都有可能用到无线话筒。然而，人们对无线话筒的选择和使用仍然有很多误区，如有效工作距离，人们总认为射频功率越大，其工作距离就越远，可实际工作中往往发现并非如此。另外，厂商发布的技术指标，有时也令人费解。
　各厂家的无线话筒原理上没有本质区别，不少产品技术指标很好，但实际使用起来却不尽人意。实际中，话筒技术指标测试是个难题，因为很多使用单位都市不具备无线电实验室的全套测量仪器，根本无法对产品的指标进行测试。这导致了无线话筒选择上的“一阵风”或一边倒，你用了，我也用，究竟是否合适自己的应用场合，很少有人深究。如果使用条件不那么苛刻或者临界，一般不会发生大问题，尤其是在频道选择得当时。但是，在实际使用中，特别在非固定安装场合，例如拍摄电视节目等流动性很大的情况下，周围条件很难预料，而接收距离也往往发生变化，有时，并没有超出所用无线话筒技术指标的范围，可是接收情况已经恶化，结果摄制组被迫停工调整，或者重新考虑拾音方案，甚至更换器材。
　针对这些情况，最近一些影视声音工作者就日常工作中常用的几种无线话筒进行了详尽的实用测试。无线话筒的拾音不仅牵涉到距离问题，而且牵涉到声音质量问题，包括失真、噪声、干扰、稳定度等。

　测试

　整个测试是在一家电视制作单位进行的，主要集中在电视声音工作实际需要，如器材的性能指标、模仿实际工作环境下的工作距离、声音波形显示、声音质量的主观评价等项目。本文仅选取L组和S组无线话筒的距离测试进行介绍。
　测试方法大致是这样的：为将上述两组无线话筒的接收机放置在同一点上，两名录音师分别携带两组不同型号的发射机组，即发射机+领夹话筒头，或外接插发射机+手持话筒。两者按照规定的相同路线移动，在移动中连续提供所处位置的描述和其它语音信息。接收机组分别将各自接收到的信号送入调音台的两路输入，调音台分轨输出至数字音频工作站进行实时分轨录音，以便记录和现场分析。

　第一组测试　所走的线路如图1所示，起点为放置接收机的位置，终点是北门洞。
　被测产品是：（1）S版xxxx（射频功率250mW），使用S牌领夹话筒头，接收机是Sanken3xxx型，使用该机的话筒输出端口。（2）L牌MM4xx（射频功率100mW，400系列数字耦合平台），使用CountrymanBx话筒头，接收机为同一品牌机UCR4xx型，使用该机话筒输出端口。

　　图1　无线话筒实测路线示意图

　在同步过程中，S在170m左右时，在无屏蔽隔阻的情况下出现跑频现象，再前进约5m就完全没有信号，参见图2（下）：L有212m左右时进入北门洞，由于屏蔽很严重而出现跑频现象，参见图2（上）。图2的时间座标相同，波形中中断部分为因跑频而赞成的无接收信号，可以看出。L的接收情况远好于S。

　　图2 接收机话筒输出端波形图（上为L牌，下为S牌）

jhk · 发表于 2016-7-29 06:20:18

　第二组测试　　所走的线路如图1所示，起点为放置接收机的位置，终点是北门洞。被测产品是：（1）L牌UM2xx（射频功率250mW，200系列模拟射频平台），使用CountrymanBx话筒头，接收机是L牌的R4xx型，使用200系列兼容接收模式及线路输出（+4dBu）端口。（2）L牌MM4xx（射频功率100mW，400系列数字耦合平台），使用CountrymanBx话筒头，接收机是L牌UCR4xx型，使用400系列数字耦合接收模式及线路输出（+4dBu）端口。
　　这里要说明的是，第一组测试使用的是调音台的话筒输入端，这是因为在很多情况下，用户愿意用无线话筒来代替有线话筒。但是我们发现，对于灵敏度高的接收机，必须把增益调低，才能匹配后面的设备输入指标。如果匹配不当，可能会在信号大时出现限幅而造成爆声。这样，第二组测试将两组接收机的输出均改为线路输出。从音频工作站显示的波形看，即使在个别说话声很大的信号时，也没有发生限幅现象。
　　L牌UM2xx和L牌MMxx在进入北门洞时，由于严重屏蔽而出现跑频现象。但穿过北门洞后仍有信号，其间的距离约247m，只是在北门洞内才出跑频。测试表明：L牌MM4xx在出现跑频前的工作距离远远超过第一组测试数据。

　　第三组测试　　所走的线路如图1所示，起点为放置接收机的位置，终点是北门洞。被测产品是：（1）L牌UH2xx（射频功率100mW，200系列模拟射频平台，外接插式发射器），使用前端话筒S牌4xx动圈话筒，接收机为L牌R4xx型，使用200系列兼容接收模式及线路输出（+4dBu）端口。（2）L牌LMxx（射频功率50mW，400系列数字耦合平台），使用CountrymanBx话筒头，接收机为L牌UCR4xx型，使用400系列数字耦合接收模式及线路输出（+4dBu）端口。
　　L牌UH2xx在由起点到终点的过程中，于247m处开始跑频，L牌LMxx在199m处开始跑频，继续前进越发严重，直至接收不到信号。　　第四组测试插秧机信号对无线话筒工作的干扰

　　被测产品是：（1）S牌xxxx（射频功率250mW），使用Sanken领夹话筒头，接收机是S牌xxxx型，使用话筒输出口。（2）L牌UMxxx（射频功率250mW,使用200系列模拟射频平台），配CountrymanBx话筒头，接收机为LRxxx型，采用200系列兼容接收模式使用线路输出（+4dBu）端口。
　　测试方法：将两台GSM手机紧贴所用的被测接收机上。当无线话筒工作时候，电话拨号到所用插秧机，观察手机信号对被测无线话筒的干扰情况。另一种是把手机紧贴到被测接收机上，然后对手机做开机-关机操作，观察手机在开机后几秒内大功率搜索信号时所发出的射频信号是否干扰无线话筒的接收。
　　两组被测无线话筒系统对于手机信号的干扰无反应，接收机端输出的声音信号正常。临界跑频距离测试结果见附表。
　　临界跑频距离：
　　品牌及型号　最大工作距离（m）
　　LECTRO UMxxx　　247
　　LECTRO UHxxx　　247
　　LECTRO MMxxx　　247
　　LECTRO LMxx　　199
　　S牌xxxx　　170
　　（1）从实测结果可以看到，名义发射射频功率为50mW的L牌发射机，其跑频前临界工作距离大大超过名义发射射频功率250mW的S牌。由于各品牌产品的临界工作距离是与其名义发射射频功率成正比的。对于同一品牌产品，可以从功率推导出距离。因此，不同厂家公布的射频功率，并不一定能反映实际安全工作距离，只有做实际测试，才能真正了解所选产品的性能。
　　（2）L牌无线话筒所公布的数字耦合技术（数字音频处理加模拟调制射频）。的确能结合声音质量和工作距离两方面的优势。这与所谓全数字无线话筒（数字音频处理加上数字调制射频）的技术不同，其工作距离比明显增加。
　　（3）在以上实际测试中，多射频模式兼容技术的功能得到了验证。如在第二组和第三组测试的发射机和接收机的匹配上，L牌200系列发射机可以与400系列数字耦合接收机良好匹配，在测试中未发现任何问题。分析原因，应该归因于采用了多射频模式兼容技术。
　　（4）在测试环境的确，L牌UHxxx外接插式发射机（所谓“手雷发射器”）虽然名义射频功率为100mW，但在实际工作环境中，跑频前临界工作距离与名义射频功率为250mW的L牌UMxxxx型腰包发射机几乎相同。主要原因是，由于前者的发射机与腰包发射机有所不同，即它利用其机身外壳与人手持时形成的偶极子射频天线，使得发射高度高于普通腰包发射机的发射天线高度所致。
　　（5）在实测中，发现正确调整发射机端话筒输入增益十分重要。这对最终接收机端输出信号的动态范围和信噪比有明显的影响，所以，无线话筒在实际使用中，一定要首先在发射机端根据话筒使用者声音的大小，以及话筒头隐藏程度，将发射机上的话筒输入电平调整到合适位置。然后再在接收机端调整输出电平，来确保输出信噪比达到最佳值。
　　（6）如上所述，如果用无线话筒接收机的音频输出代替有线话筒插入位置输入后级设备的话筒输入端，则一定要注意大信号输入过荷造成后级设备限幅的问题。尽管限幅后声音并没有失真，但是动态明显受到压缩。调音台或其它设备的限幅是为防止外部输入信号电平过载而造成失真，或者在扩声场合可能造成功放过荷以至烧毁扬声器而设的。这是动态限幅，不是削波，所以声音并不失真，只是动态被压缩。由于大部分接收机的音频输出端只有一只卡侬（XLR）插座，用户在使用时，要根据具体情况，用接收机上的菜单调整音频输出端的电平范围为话筒电平输出（例如-50dBu）或线路电平输出（例如+4dBu）万不能一概而论。
　　（7）本报告主要验证用户最关心工作距离和手机干扰问题。其它指标如电池使用寿命等，需在厂家配合下进一步的模仿现实测试。
　　（8）在测试过程中发现，有些品牌的无线话筒接收机电源适配器之间有互换性，这对于现场用户在出现紧急情况时有好处，建议厂家对产品尽量统一规格。
　　笔者希望通过这样的实测，使得播电视音频工作者和技术工程人员对产品有更深入的了解。各单位有各自不同的具体情况，但是在选购产品时，对所选产品的真正了解是能否采购到好产品的关健。我们认为，只有实测，才是最方便和可行的手段。

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[声卡] 无线话筒的实用测试方法

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