隨著各國政府紛紛拋售用于無線話筒和IEM的部分頻譜，音頻工程師越來越需要深入了解無線話筒和IEM系統(tǒng)設(shè)計與配置。因此，舒爾攜手Entertainment Technology Asia推出12部分的系列刊物，涵蓋射頻工程理論和最佳實踐。目的是為讀者提供成功配置和操作無線系統(tǒng)所需的知識。
該系列刊物涵蓋各種主題，例如射頻波傳播、天線類型和定位準則、信號分配技術(shù)、傳輸線理論、噪聲源和降噪技術(shù)、IEM系統(tǒng)混音、模擬與數(shù)字無線系統(tǒng)、頻譜管理和頻率協(xié)調(diào)。在第一期文章中，我們首先介紹電磁波和電磁譜，以及為何要調(diào)制無線傳輸信號。
電磁波由兩個振蕩場組成，即電場和磁場。電磁波有兩個重要特征。首先，電場波形和磁場波形之間不存在相移。其次，電場和磁場極化以及傳播方向正交，即互成90°。此外，電磁波傳播不需要介質(zhì)。與聲波不同的是，電磁波在真空中能夠進行最有效地傳播。
電磁波
電磁譜只是電磁波傳播的頻率范圍。有關(guān)電磁譜的一個有趣的事實是，不同的頻率范圍通常容納不同類型的信號，其用途往往也大相徑庭。例如，AM無線電通常是介于550kHz到1640kHz的廣播，而FM無線電通常在88MHz到108MHz的頻率范圍中運行。可見光只是429THz到750THz的電磁輻射。人眼能夠察覺該頻率范圍內(nèi)的電磁輻射，所以我們才能感知光和顏色。人類還能察覺紅外線范圍內(nèi)僅次于可見光的頻率范圍，因此我們能感知熱量。
無線話筒和IEM運行最常用的頻率范圍是450MHz到698MHz的UHF頻段、1.9GHz的DECT頻段和2.4GHz頻段，但不同地區(qū)對這些范圍中可以合法使用的部分可能有特定限制。還有一些VHF或UHF頻譜區(qū)間可以使用，如902MHz到928MHz，但操作這些頻率的合法性也因地區(qū)而異。
每種范圍內(nèi)的操作都面臨獨特的挑戰(zhàn)。450MHz到698Mhz的范圍通常適合高通道數(shù)系統(tǒng)，或所需操作范圍超過約30米的系統(tǒng)。挑戰(zhàn)在于這個范圍通常也用于地面移動無線通信、公共安全和電視廣播，而它們的發(fā)射功率通常遠遠超過無線話筒和IEM系統(tǒng)。因此，無線話筒和IEM系統(tǒng)必須避開這些現(xiàn)有的服務(wù)，而這在可用頻譜有限的地區(qū)成為一大挑戰(zhàn)。
最近，2.4GHz頻段吸引了一些無線話筒應(yīng)用。此頻段的潛在優(yōu)勢包括使用較小的天線，沒有可導致其他干擾的高功率發(fā)射裝置，無需授權(quán)即可在全球大部分地區(qū)使用，政府不施加帶寬和調(diào)制限制。遺憾的是，除了ISM（工業(yè)、科研和醫(yī)療）用戶，這些優(yōu)勢也已經(jīng)吸引了相當數(shù)量的藍牙和Wi-Fi設(shè)備流量。表面看來，2.4GHz頻譜似乎很適合取代450MHz到698MHz的范圍；在某些應(yīng)用中確實如此。但在大多數(shù)國家/地區(qū)，450MHz到698MHz的范圍是最大連續(xù)塊譜，因此，盡管特殊2.4GHz調(diào)制方案在一定程度上可以降低干擾風險，450MHz到698MHz的范圍仍是高通道數(shù)系統(tǒng)的最佳選擇。
頻譜
現(xiàn)在我們已經(jīng)對無線話筒和IEM運行的常用頻率有了基本了解，大部分音頻工程師提出的第一個問題是：為什么需要將音頻信號轉(zhuǎn)換為高頻射頻信號，然后進行無線傳輸？
有兩個同等重要的原因。首先，以原有頻率20Hz到20kHz傳輸音頻信號基本不可能，因為有效傳播所需的天線可能長達幾英里。第二，即使天線長短不是限制因素，以20Hz到20kHz的頻率傳輸?shù)纳漕l也會被干擾破壞。如果使用高頻載波進行無線傳輸，便可以設(shè)計更小的天線，有助于避免干擾。
“調(diào)制”一詞指將基帶信息疊加到高頻信號的過程，以實現(xiàn)有效的無線傳輸。例如，在IEM系統(tǒng)中，發(fā)射裝置接收音頻輸入信號，將該信號調(diào)制為高頻載波，然后通過天線將該信號作為電磁波傳播出去。腰包式接收裝置則使用相反的過程；高頻電磁波被接收天線檢測到之后，進行解調(diào)，恢復(fù)原始的音頻信號。
模擬與數(shù)字調(diào)制方案種類眾多。雖然本系列教程不會詳細剖析任何特定的調(diào)制方案，但會概述每種方案的利弊。
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