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内部通话系统工程(III)

2003-11-27 依维艾音响(香港)有限公司供稿 依马狮网


四  无线内部通话系统介绍
    无线内部通话系统具有悠久且重要的历史,它们经历了很多变化,以及技术上的改进,一直到今天的样子。
    1.无线内部通话历史
    在最初都是有线通话,并且效果很好,但是后来工程师意识到如果剪断电缆,或者能够在转播地点周围不用累赘的电缆就能传输音频、视频和通讯信号,就可以随心所欲地应对不断增加的制作挑战。他们还相信,信号无线传输后不必为大型的远程制作敷设数英里的电缆,使其工作更轻松。结果并非如此简单,无线话筒、无线摄像机、无线内部通话系统的发展在过去30年内都是在试验或者失败中度过的,而且至今也没有停止!
    最初的“无线内部通话”只包括双向无线电台和一个头戴式耳机。优点是这种技术是现成的而且使用的相对价格也不是很高。双向系统在演出前的器材安装和演出后的清理这些场合中使用的很好,这种应用一直延续到现在。双向(现在通常称为HT(Handie-Talkies) 或掌上型步谈机)具有较高的工作功率,工作范围超过一英里。如果在城市的中心建筑高点使用中继站,那便可以覆盖整个城市。
    但是,双向无线电台并不能很好地适应现场电视节目制作的严格要求。在现场电视转播中,HT的限制性是简单明显的。首先,HT利用半双工(Half duplex) 的通讯方案。半双工指半直接的交谈,也就是一个用户通讯的时候其它所有用户只能听,直到该用户结束通讯为止。在安装器材的时候这并不是一个大问题,但是在正式演出中每秒都是很珍贵的,这就是个问题了。设想如果摄像师的通讯是使用半双工的HT系统,当导演要求拍摄一个新镜头或者做其它时间紧张的变化时,显然半双工是不胜任的。
    半双工通讯系统不能满足广播制作需求的情况变得显而易见后,以HT为基础的新系统结构雨后春笋般出现了。这些结构中最好的采用每个用户两个HT和复杂转发器结构中的多基站单元。一种系统接口转换盒允许使用者带一个同时为两个无线电台提供信号的头戴耳机。尽管以达到现代无线内部通话系统一些最基本的功能,但系统由于线缆繁多、设置复杂,因而体积大、笨重、不可靠。虽然这种系统已经很接近,但还不能为通讯专业人士提供其日常工作所需的功能性和可靠性。
    下一代无线内部通话系统所展示的可以说是完全突破性的。它去掉了很多复杂的布线,使用户带在身上的设备体积降到最小。系统由基站和多用户腰包配对组成。在基站中有单发射和多接收机(每个无线用户一个)。来自每个接收机的音频被置于一个内部通话信道或音频母线上,并馈送到发射机及外部内部通话线路。发射机是一个低功率、常工作单元,能保持输送给所有无线用户的恒定信息。
    系统中的每一个用户站由两个腰包组成,一个用来发射一个用来接收。两个腰包必须防止灵敏度降低现象(当发射单元和接收单元靠的很近的时候,会引起接收单元的灵敏度降低)。每个无线用户的发射机有唯一的发射频率,它与基站中自己的接收机相对应。所有无线用户接收机都被调到与单基站发射机对应的相同频率。一个带有分离电缆的头戴式耳机无需外头戴耳机接口盒。利用这个系统,每个无线用户能够以全双工模式与有线或者无线内部通话用户进行通讯。
    这个系统在很长时间里为工程师提供可靠、多功能的无线通讯问题解决方案。未来系统会把发射部分和接收部分组合为一个腰包,且含有各种各样的接口和操作优点。

    2.现代无线内部通话系统
    现在的无线内部通话系统在技术上和以前相比有很大进步。能够使用户剪断有线PL(Party Line)系统电缆并在系统可操作范围内自由的移动。现代无线内部通话系统可以是PL内部通话系统或者分离的腰包系统,允许用户独立于其它无线用户工作。高质量的系统能够无缝连接到现有在广播电视领域和其它领域中常用的有线通话系统中。如前所述,现代高质量无线内部通话系统与传统双向无线电台相比,由于采用更自然的全双工操作,因而具有更独特的优点。这样能够使系统中的所有用户与其它用户同时听和说,而不会干扰其它用户的发射。
    现代广播电视节目制作要求使舞台指导、灯光和音频技师及其它要求具有时效性和复杂度的工作人员使用的无线内部通话系统绝对需要全双工操作。
    随着数字电视的普及和无线用户日益增加,使可用频谱很难找到合适的无线内部通话系统频道。频谱变的很小,特别是考虑到为公共安全使用的4个电视信道(24MHz的频谱)的分配,和即将要分配的UHF电视频道60到69(24MHz的频谱)。广播界的专业人士现在必须考虑这些因素,也就是互相之间的频率兼容性,以及如何尽量避免本地电视发射机的干扰。
    不像无线话筒只工作于一个方向上,无线内部通话系统由于发射和接收频率之间的关系会有很多特殊的频谱要求。每套内部通话系统(指全双工系统)必须至少有一个向所有腰包广播的系统发射频率及一个针对系统内每个腰包的接收频率。对于一个4腰包系统,也就是说最小要5个频率,见图3。

内部通话系统工程(III)
图3 现代无线内部通话系统举例

    每一个腰包必须有一个针对基站发射频率的接收器和一个针对基站内其唯一接收器的发射器。由于前面提到的灵敏度降低现象,这两个频率应有相当大的频率间隔,在VHF系统中典型间隔应该是12MHz,而在UHF系统中间隔应该更大,否则发射器就会干扰接收器的工作。
    解决频率问题的办法是使用数字合成、捷变频系统。这个在原理上听上去很简单,但是实际上,设计一个产品是完全不同的问题。数字合成、捷变频系统不仅必须包含一个出色设计及高质量滤波以解决频谱过于拥挤问题,它同时还要提供一个符合人体工程学设计的用户接口 ,使选频和操作都很容易。终端用户一定要觉得使用的方便程度就像使用现有的二线腰包一样。
    目前,无线内部通话系统的主要局限性是它们本质上是单信道的,而TELEX RTS大多数通用的有线内部通话系统(事实上用于所有的转播车和机构中)是双信道。双信道操作允许用户可以简单地从一个内部通话信道转换到另外一个信道上。这样舞台指导就可以和制片人通讯,如果需要的话也可以和导演通话。双信道操作时是硬线通话的工业标准,随着使用无线内部通话系统的用户在增加,用户必须采用无线技术,不用处理全是设备的多个机架。
    无线内部通话系统能够在高RF的环境中操作,不仅必须提供抗干扰的操作,而且必须采用不干扰其它无线设备如无线话筒和IFB的设计技术。无线内部通话能够成功操作以及和数字电视共存的关键因素,是有能力避免本地电视台的强力干扰及协调多个系统频率。不管系统是VHF或UHF、固定频率、频率捷变或合成的,这都是千真万确。如果无线内部通话系统和其它低功率的无线设备在一起的话,使用所需要的最小功率是很关键的。利用智能系统以减小腰包的传输功率电平就像缩短和基站之间的距离一样能够减少干扰,可以大幅度降低与无线通讯设备有关的有害干扰。
    未来的无线通话系统将要为用户提供捷变频、高端滤波器、RF功率管理、方便的使用,两个信道的操作。外接电池、小型轻便的腰包和一个允许方便设置操作和频率参数的用户接口以及在没有使用诸如笔记本计算机或者特殊接口接口盒等外接设备的情况下能够检查系统。

    3.特殊考虑
    无线通话是现在的支柱,将变成整个专业通讯包的完整部分。然而,有与无线有关的很多因素需要理解和考虑,它们并没有和有线通讯系统一起开始活动。因此这一部分是当我们决定是否使用无线通话系统时的特殊和必要的考虑。
    首先要学习的是RF频谱和它如何被用来实现一个无线通话系统。传统的无线内部通话系统有一个专门的广播电视制作功能,经常被使用、至少部分使用的频谱低于FCC Code(47CFR),Part74是附加的巡回频率。最常用频谱在两个区域:VHF系统从154MHz到216MHz,UHF系统从460MHz到806MHz。前面提到过的,大块的频谱可以再指派或者将被再指派。

EVI

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