Что такое радиомикрофон?

Что такое радиомикрофон, знают все. И действительно, эстрадный исполнитель с проводным микрофоном уже экзотика. Канули в лету курсы по обучению артистов обращению с микрофонным кабелем на сцене, а современные "фанерщики" гордо щеголяют обычным микрофоном, из которого торчит разъем XLR с обрезком кабеля в роли "антенны", "Особо одаренные" не снисходят даже до разъема... Впрочем, сегодня речь пойдет не об исполнительской этике.

Дело в том, что в нашей литературе радиомикрофоны и принцип их действия описаны недостаточно подробно. Как правило, есть две крайности: либо реклама из журналов, "не страдающая" лишними техническими подробностями, либо институтские учебники по радиотехнике, "страдающие" ими в тяжелой хронической форме. Как следствие – пользователь не видит особой разницы между радиомикрофонами за 300$ и 10000$ - тот без проводов и этот вроде бы тоже... А разница существует, и даже огромная. Конечно, и дешевые "мыльницы" находят свое применение, но для профессиональной работы не годятся.

Даже в рамках общей радиотехники радиомикрофоны - весьма специфическая область, пользователю же необходима лишь небольшая часть теории, позволяющая видеть основные "подводные камни" и уметь их избегать. Поэтому не будем стараться нажимать на технические подробности, хотя без некоторых из них все же не обойтись. Для любителей технических подробностей рассмотрим блок-схемы аппаратуры Sennheiser, поскольку она без натяжек может служить эталоном качества и надежности. Недаром "теле/видео/кино-люди" во всем мире для своей работы выбирают именно Sennheiser. Первые портативные радиомикрофоны этой марки появились в 1958 году, а 1 октября сего года в Нью-Йорке за достижения в области радиомикрофонных технологий представителям фирмы Sennheiser была вручена престижная премия EMMY, учрежденная кинопромышленностью США. Вдумайтесь: самая развитая в мире "фабрика фильмов" признала радиомикрофоны Sennheiser лучшими в мире. Конечно же, это радостное событие является закономерным итогом многих лет упорной работы и исследований фирмы в этой области.

Начнем наше путешествие в мир радиомикрофонов с теории. Сразу попрошу набраться терпения, поскольку человек, вооруженный теорией, без проблем найдет выход из любой жизненной ситуации, главное - понимать, что и почему происходит. Неграмотные же люди все валят на невиновную аппаратуру, не подозревая, что неправильно ее используют. И убедить их в этом ой как непросто...

Итак, как мы слышим? Источник звука создает колебания молекул воздуха, которые в полном согласии с волновой теорией распространяются в воздушной среде. Человеческое ухо способно улавливать эти колебания и с помощью мозга извлекать из них информацию (хотя это и не всем удается в полной мере). Все стройно и хорошо кроме одного: звук не может распространяться на очень большие расстояния в силу физических свойств воздуха. Рыбам повезло больше: в воде звук распространяется гораздо быстрее и дальше, хотя принципиально это проблемы не решает. А вот в вакууме звук и вовсе не распространяется, потому что там нет молекул, которым надо колебаться. Те, кто смотрел "Звездные войны", теперь поймут, как ловко их надули.
Между тем необходимость дальней связи на земле, а в последнее время и в космосе вынуждают пользоваться для передачи информации другим носителем. На эту роль около ста лет назад отлично подошли электромагнитные волны, для распространения которых воздух не требуется. Этот вид колебаний описывается абсолютно неудобоваримой теорией, в которую мы углубляться не будем. Важно здесь вот что: электромагнитные волны в эфире затухают с расстоянием гораздо медленнее звуковых волн в воздухе и распространяются намного быстрее и дальше. Для сравнения: скорость звука составляет примерно 330 м/сек. а скорость электромагнитной волны - примерно 300000 км/сек. Если теперь наложить на радиоволну какую-либо информацию, она может быть принята и расшифрована на очень большом расстоянии. На заре развития радиотехники такая информация представляла собой просто наличие или отсутствие радиосигнала. Именно тогда и появилась широко известная азбука Морзе, в которой буквы закодированы при помощи точек и тире. Позже появилась возможность кодировать голос для передачи по радиоканалу. Еще позже стали кодировать изображение. И теперь мы имеем возможность звонить по радиотелефону, слушать радио и смотреть по телевизору выступления любимых исполнителей, поющих в радиомикрофоны.
Давайте теперь углубимся в процесс наложения голоса на радиоволну. Это достигается при помощи процесса, называемого модуляцией. Модуляция происходит, когда какой-либо сигнал (модулирующий) управляет каким-либо параметром другого (модулируемого). Последний иногда называется несущей частотой или носителем, по-английски – carrier frequency. В нашем примере модулирующим сигналом являются электрические колебания звуковой частоты, идущие с микрофона. Несущим мы избрали вышеупомянутый высокочастотный сигнал, на котором, как на "коне" поскачет по эфиру голос исполнителя.

На какие параметры несущего сигнала мы можем повлиять?

Наличие или отсутствие в течение определенного времени.

Этот вариант (то есть азбука Морзе) отпадает сразу, потому что он годится только для передачи дискретных букв и цифр. Слова для песни передать еще можно, но голос - увы.

Амплитуду. Такой принцип называется амплитудной модуляцией (по-английски - Amplitude Modulation, сокращенно — AM) и лежит в основе радиопередач в диапазонах длинных, средних и коротких волн. Самая "дальнобойная" связь работает именно с таким типом модуляции. Однако все помехи в эфире также носят амплитудный характер, то есть сигнал, передаваемый в эфире, подвергается жестоким амплитудным "ударам". Естественно, ни о каком студийном звуке и речи быть не может. Напротив, спектр передаваемого сигнала специально обрезается до телефонного качества, чтобы сохранить хоть какую-то разборчивость.

Частоту. На этом принципе мы остановимся подробнее. Он называется частотной модуляцией (по-английски -Frequency Modulation, сокращенно FM), при этом процессе частота несущего сигнала изменяется пропорционально амплитуде модулирующего. Соответственно, звуковой сигнал с максимальной амплитудой вызовет максимальное отклонение несущей частоты от своего "нулевого" значения. Этот процесс в радиотехнике называется девиацией. Величина девиации ограничена специальным устройством - лимитером, который предотвращает "залезание" сигнала в соседний частотный диапазон и появление взаимных помех. Это очень важно для создания многоканальных радиомикрофонных систем. Существует несколько разрешенных частотных диапазонов для радиомикрофонов. Самый низкочастотный из них называется 8-метровым, это частоты порядка 30-50 МГц (длина волны 8 метров соответствует частоте 37,5 МГц). Далее идет диапазон VHF, это примерно 130-260 МГц. Самый высокочастотный диапазон - UHF: 450-960 МГц. который разделен на частотные "ок¬на" примерно по 24 МГц шириной. Можно также встретить стандартную разбивку UHF диапазона на телевизионные каналы (в стандарте PAL каждый такой канал занимает частотную полосу шириной 8 МГц). В диапазон 470-958 МГц соответственно умещаются телевизионные каналы с 21-го по 81-й.

В своих радиомикрофонах Sennheiser использует два принципа: широкополосную и узкополосную модуляцию. В первом случае максимальная девиация несущей равна +/- 56 кГц, а во втором - всего лишь +/- 10 кГц. Естественно, в эфире можно разместить гораздо больше узких частотных полос, но диапазон передаваемых звуковых частот в этом случае сужается до 40-12000 Гц. Так что узкополосные системы в основном используются в низкочастотных диапазонах для экскурсий и туров, синхронного перевода, связи и т.д., то есть там, где не требуется студийное качество звука. Широкополосная модуляция, напротив, обеспечивает частотную полосу 40-20000 Гц и используется в основной массе радиомикрофонов Sennheiser, предназначенных для студийной и концертной работы.

Итак, когда мы передаем частотно-модулированный сигнал через эфир, он также подвергается амплитудным "нападениям" со стороны помех, но частоту сигнала никакие помехи изменить не в силах, то есть информация, наложенная на высокочастотную несущую, остается нетронутой. От сигнала требуется, чтобы он достиг приемной антенны не очень ослабленным, иначе детектор приемника не сможет его расшифровать. Именно такой принцип и лежит в основе высококачественной радиопередачи. В основном, коммерческие радиостанции вещают в диапазоне 65-108 МГц, разбитом на две части, отличающиеся друг от друга способом кодирования стереосигнала. Так что, слушая свою любимую FM радиостанцию, знайте, что это стало возможным именно благодаря частотной модуляции.