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音響工程中這樣提升無線系統(tǒng)的傳輸距離及信號品質(zhì)
發(fā)布日期:2020-7-29   點(diǎn)擊次數(shù):
  無線傳輸距離主要是由發(fā)射器的功率及接收機(jī)的靈敏度來決定,直接提升發(fā)射功率或是接收靈敏度都可以增加使用距離與信號品質(zhì),但是兩者的規(guī)格出廠后,使用者不能任意改變,尤其提升發(fā)射功率除了受到電波法規(guī)的限制外,造成多頻道信號互相干擾的缺失也會(huì)越嚴(yán)重,產(chǎn)品本身耗電增加,使用時(shí)間大幅縮短,當(dāng)然不是上策。

  另外就是提升接收機(jī)靈敏度,理論上靈敏度提升 6 dB,接收距離可以增加兩倍,但是實(shí)際上使用者並不容易任意改變接收機(jī)原來的靈敏度。由于無線麥克風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí),發(fā)射信號是經(jīng)由裝置在接收機(jī)的天線來接收,所以使用者要達(dá)到提升整體系統(tǒng)傳輸效果的唯一手段,就是要從接收天線的特性規(guī)格及安裝工程來改善!


 

  一、天線特性規(guī)格簡介

  在無線麥克風(fēng)系統(tǒng)中,麥克風(fēng)的無線信號由發(fā)射天線傳播至空中,而接收天線則空中收集信號進(jìn)入接收機(jī),由此可知,天線是無線信號發(fā)射與接收的窗口,在傳輸距離與信號穩(wěn)定度上,天線的功能是非常重要。選用可拆式天線輸入裝置的設(shè)計(jì),讓使用者在天線的類型與特性規(guī)格上可以依實(shí)際使用的需要,選擇不同類型的天線來安裝,以達(dá)到最佳的接收效果。

  現(xiàn)將天線的主要特性規(guī)格介紹如下:

  1使用頻率(Frequency)

  選擇裝置于無線麥克風(fēng)接收機(jī)的天線,首先需要注意天線的使用頻率,此項(xiàng)規(guī)格通常標(biāo)示為使用頻率范圍,即所謂『頻寬』,選用天線時(shí),要注意接收機(jī)的載波頻率,必須在天線所標(biāo)示的頻寬范圍內(nèi),如此天線所接收的無線電信號才能有效的傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。一般天線的長度與使用頻率的高低成反比,因此適用于 VHF 系統(tǒng)的天線明顯長于 UHF 系統(tǒng)。


 

  2天線阻抗(Impedance)

  天線的阻抗規(guī)格一般有 50 Ω與 75 Ω兩種,因此必須選擇阻抗為 50 Ω的天線,才能在信號傳輸上達(dá)到最佳的匹配,其特性指標(biāo)通常以輸入反射系數(shù)或電壓駐波比(VSWR)來表示,阻抗特性良好的天線其輸入反射系數(shù)一般可達(dá)到 -10 dB 以下或電壓駐波比小于 2 : 1。

  3天線增益(Antenna Gain)

  天線的增益是表示天線對于信號發(fā)射或接收的能力,增益值是相對于一各單點(diǎn)輻射體(Isotropic radiator)而得,天線增益的單位以 dBi來表示,其中『I』是代表單點(diǎn)輻射體,是一個(gè)虛擬的球體能夠均勻的朝向四面八方發(fā)射或接收信號。一個(gè)基本的偶極天線(Dipole),理論上最大的增益值約 2.15 dBi,這是因?yàn)樘炀設(shè)計(jì)時(shí)的增益通常會(huì)有某種程度的集中性,才會(huì)得到大于 0 dBi 的數(shù)值,如果在設(shè)計(jì)時(shí)刻意將增益集中到某個(gè)方向,就稱為定向天線(Directional),集中的角度越窄,增益越高,但同時(shí)其它方向的增益則會(huì)相對的衰落,使用者在安裝時(shí)必須注意天線的指向性。


 

  4天線極化(AntennaPolarization)

  天線在實(shí)際使用上,極化是一項(xiàng)容易被使用者忽略的特性,依照其電場分布比例大致可分為線性極化(Linearpolarization)與圓極化(Circularlypolarization)兩種。

  線性極化因裝置方式不同可分為垂直或是水平極化,而圓極化取決于電場旋轉(zhuǎn)的方向,呈現(xiàn)右手圓或左手圓極化。一般常見的天線幾乎都是屬于線性極化,例如單桿天線、同軸天線;圓極化天線則需要特別的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)際上會(huì)得到近似橢圓極化(Ellipticalpolarization)的特性。接收與發(fā)射天線之間的極化關(guān)系,會(huì)直接影響接收信號的品質(zhì)。

  無線麥克風(fēng)接收機(jī)天線若固定為垂直極化,而發(fā)射器因隨使用者擺動(dòng)將天線呈現(xiàn)水平極化時(shí),接收機(jī)信號會(huì)在此刻產(chǎn)生極大幅度的衰落,造成接收信號品質(zhì)不穩(wěn)定,尤其使用環(huán)境越空況時(shí),信號的落差幅度會(huì)越大,最后導(dǎo)致間歇性的斷音現(xiàn)象。若采用圓極化天線,則對垂直或水平極化的信號都可以保持穩(wěn)定的接收,就能有效避免這種現(xiàn)象,使信號不會(huì)在瞬間大幅衰落。


 

  5天線輻射場型(AntennaRadiation Pattern)

  一個(gè)完整的天線產(chǎn)品規(guī)格中,天線場型是不可缺少的,它幫助使用者了解天線在增益最小值(Null)及主要波束(Main Beam)的角度與方向,天線場型圖是包含垂直輻射面(Verticalpattern)與水平輻射面(Horizontal pattern),在裝置天線時(shí)提供重要的參考指標(biāo)。

  全指向(Omni-directional)與定向(Directional)兩種天線的區(qū)別,標(biāo)準(zhǔn)的全指向天線接收角度為 360 度,使用上不需要調(diào)整天線裝置的角度,定向天線則是以 3 dB 波束寬為指標(biāo),即天線增益從最大值衰減 3 dB 的角度范圍與方向性,使用者可依應(yīng)用環(huán)境的不同作選擇。

  例如,當(dāng)麥克風(fēng)與接收機(jī)之間是無特定方向,而且近距離的使用環(huán)境時(shí),可選擇全指向天線;在遠(yuǎn)距離或特定方向的專業(yè)舞臺上使用,通常選擇定向天線,可以獲得較佳的接收信號品質(zhì),並可避免其它方向的干擾信號。


  二、 接收機(jī)裝配正確

  1接收機(jī)在室內(nèi)外短距離使用

  無線麥克風(fēng)系統(tǒng)在家庭卡拉 OK、小會(huì)議室或小型演唱會(huì)等最基本的使用環(huán)境,只要利用接收機(jī)所配備的一對標(biāo)準(zhǔn)單桿全指向接收天線或標(biāo)準(zhǔn)同軸全指向接收天線,直接安裝在天線輸入插座上,拉直固定鎖緊即可。

  雖然在室內(nèi)外短距離接收使用,但也要保持接收穩(wěn)定及避免雜音干擾為原則,使用單桿全指向天線時(shí),由于金屬機(jī)箱等于是天線另一半 1/4 波長接地端的元件,所以天線與接收機(jī)機(jī)箱盡量保持垂直方向。

  接收天線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離金屬障礙物及雜音干擾源,才能獲得最佳的接收效果。


  2接收機(jī)在室內(nèi)外作長距離使用

  舞臺演出或特殊環(huán)境需要長距離接收,除了接收機(jī)要選用純自動(dòng)選訊的專業(yè)機(jī)種外,對天線系統(tǒng)的裝設(shè)更需要特別講究。

  采用全指向外加天線,將天線架高或倒掛在天花板上,再用同軸電纜直接連接到接收機(jī)的天線輸入插座,可增加接收距離及信號的接收品質(zhì)。由于接收天線架設(shè)離地面越高,接收距離越遠(yuǎn),但因同軸電纜拉長會(huì)產(chǎn)生信號傳輸?shù)膿p耗,所以必須依使用距離選擇損耗較小的電纜線,以補(bǔ)償電纜線傳輸損耗。

  至于強(qiáng)波器的電源供應(yīng)可由具有天線偏壓輸出的接收機(jī)天線座直接供應(yīng)。在干擾信號較多的長距離環(huán)境下使用時(shí),采用寬頻雙功定向天線,用腳架垂直落地加以固定,將天線指向無線麥克風(fēng)使用的方向,因天線具有指向性及提供較高增益,可以獲得更佳的接收效果。在同樣的環(huán)境下采用具有圓極化寬頻雙功定向天線,可以消除因接收與發(fā)射天線角度的變化,瞬間所產(chǎn)生的信號衰落現(xiàn)象,獲得更穩(wěn)定的信號接收品質(zhì)。

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