Mikrofony w radiokomunikacji
Każde foniczne urządzenie nadawcze (nadawczo--odbiorcze, czyli transceiver) jest wyposażone w oryginalny mikrofon, który zapewnia wymagane warunki modulacji. Wykorzytywane są różne rodzaje mikrofonów. Nie wszyscy Czytelnicy pamietają, że w początkowym rozwoju radiokomunikacji były stosowane mikrofony węglowe, które - mimo szeregu wad - dawały duże napięcie akustyczne. W chwili obecnej są stosowane w zasadzie dwa rodzaje mikrofonów: dynamiczne (magnetoelektryczne) i pojemnościowe (elektretowe).
Mikrofony dynamiczne są również wykorzystywane w prostych radiotelefonach jako mikrofonogłośniki (CHO, TUKAN...). Obydwa te rodzaje mikrofonów różnią się znacznie między sobą nie tylko zasadą działania, ale przede wszytkim parametrami technicznymi (charakterystyką częstotliwościową, rezystancją, zakresem napięcia wyjściowego).
Mikrofony magnetoelektryczne
Mikrofony magnetoelektryczne (rys. 1) składają się z membrany (1), do której jest przymocowana cylindryczna cewka (2) poruszająca się w szczelinie silnego magnesu trwałego (3). Ruch cewki wywołuje powstanie w jej uzwojeniu siły elektromotorycznej napięcia m.cz. Mikrofon taki cechuje silna kierunkowość i dobra skuteczność, uwydatnienie mniejszych częstotliwości akustycznych i rezystancja w granicach kilkuset omów (200-600).
Mikrofony elektretowe
Mikrofony elektretowe (rys. 2) są odmianą mikrofonów pojemnościowych, w których zastosowano specjalny dielektryk (4) zachowujący przez dłuższy czas stan naelektryzowania i wytwarzający pole elektryczne w otaczającej go przestrzeni. Wykorzystywane tu są niektóre dielektryki poddane wcześniej specjalnej obróbce. W takich mikrofonach występuje elektrostatycznie spolaryzowana membrana (1), co sprawia, że rezystancja takiego mikrofonu jest bardzo duża, rzędu megaomów. Z tego względu, w celu dopasowania do tranzystorowych wzmacniaczy mikrofonowych, zachodzi konieczność zastosowania elektronicznych transformatorów, najczęściej wykorzystujących tranzystory FET (5). Ponadto mikrofony elektretowe są lżejsze od dynamicznych i mają bardziej wyrównaną charakterystykę w szerszym zakresie przenoszenia synału m.cz. (co sprawia, że bardziej niż dynamiczne mikrofony nadają się dla operatorów o niskim głosie).
Parametry mikrofonów
Podstawowe parametry mikrofonów to skuteczność, charakterystyka częstotliwościowa,
charakterystyka kierunkowa oraz dynamika.
Skuteczność mikrofonu (czułość) jest określana jako stosunek napięcia
na zaciskach mikrofonu (pod obciążeniem znamionowym) do ciśnienia akustycznego
działającego na membranę. Wyrażana jest w dB dla częstotliwości 1kHz.
Większą skuteczność mają mikrofony elektretowe. Charakterystyka częstotliwościowa
(inaczej zwana szerokością przenoszonego pasma) określa skuteczność mikrofonu
w funkcji częstotliwości sygnału akustycznego i w zależności od rodzaju
emisji powinna być inna. Z reguły jest podawana w postaci wykresu.
W zależności od rodzaju emisji jest zalecana inna szerokość pasma mikrofonu:
dla AM 5kHz, dla SSB 3kHz, a dla FM może być nawet 6kHz. Oczywiście nie
sam mikrofon określa szerokość pasma zajmowanego przez emitowany sygnał,
lecz cały tor wzmacniacza mikrofonowego, a w przypadku modulacji jednowstęgowej
- również szerokość filtru kwarcowego i ustawienie nośnej na zboczu jego
charakterystyki.
Do tego celu stosowane są analizatory widma czy radiotestery. W warunkach
amatorskich można określić szerokość sygnału nadajnika w bardzo prosty
sposób za pośrednictwem oddalonego odbiornika radiokomunikacyjnego lub
za pomocą kilku podstawowych przyrządów. W tym drugim przypadku do gniazda
antenowego ze sztucznym obciążeniem (np. zespołem rezystorów o wypadkowej
rezystancji 50W) należy dołączyć oscyloskop lub sondę w.cz., a do gniazda
mikrofonowego przestrajany generator małej częstotliwości. Następnie poprzez
zmianę częstotliwości sygnału m.cz. (np. w zakresie 0,1-20kHz) można zdjąć
charakterystykę wyjściową.
Charakterystyka kierunkowości to skuteczność mikrofonu dla określonej
częstotliwości w funkcji kąta, pod jakim pada fala dźwiękowa. Parametr
ten z reguły nie jest podawany dla mikrofonów wykorzystywanych w radiokomunikacji
(natomiast ma duże znaczenie na przykład dla potrzeb estradowych).
Dynamika mikrofonu określa maksymalny poziom ciśnienia akustycznego niepowodujący
jeszcze zniekształceń nieliniowych uzyskiwanego sygnału m.cz.
Niektóre mikrofony są wyposażane w przedwzmacniacz na jednym lub dwóch
tranzystorach zasilanych z oddzielnego źródła napięcia, a te droższe -
także w dodatkowe układy, jak Echo--Chamber czy kompresor dynamiki.
Echo-Chamber to układ z linią opóźniającą m.cz. wywołujący charakterystyczny
efekt pogłosu (echa). Prawidłowo wyregulowany poprawia skuteczność modulacji,
lecz bardzo często na pasmach spotyka się taki układ niewłaściwie wykorzystany
("zabawy z echem"), co tylko źle świadczy o jego użytkowniku,
nie podnosi sprawności urządzenia, a wprost przeciwnie, skutecznie utrudnia
odbiór.
Z kolei kompresor dynamiki kształtuje dynamikę sygnału poprzez celowe
zniekształcenia liniowego przyrostu napięcia wyjściowego. Dzięki temu
zwiększa się średni poziom napięcia modulującego, a jednocześnie ogranicza
szczyty modulacji mogące spowodować przemodulowanie (głębokość modulacji
większa niż 100%). Inaczej mówiąc, kompresor dynamiki działa w podobny
sposób, jak układ automatycznej regulacji wzmocnienia. Czyli przy cichym
mówieniu do mikrofonu (lub z większej odległości) kompresor daje największe
wzmocnienie, zaś w miarę wzrostu sygnału wejściowego - przyrost sygnału
wyjściowgo jest coraz mniejszy. W efekcie stosunek napięć dźwięków najsilniejszych
do najsłabszych zmniejsza się, czyli zmniejsza się dynamika sygnału. Kompresor
dynamiki jest najczęściej stosowany przy emisji SSB i zwiększa średnią
moc nadajnika. Jednak zbyt duża kompresja powoduje zniekształcenia i dlatego
poziom jej działania jest regulowany. Charakterystycznym zjawiskiem towarzyszącym
włączeniu kompresora jest występowanie pogłosu oraz wzrost szumów czy
innych postronnych dźwięków (między słowami).
W handlu można spotkać (na przykład oferowane przez INTEK) dodatkowe płytki
zawierające układy Echo-Chamber, Roger-Beep i VOX, które są włączane w
tor wzmacniacza mikrofonowego.
Roger-Beep to sygnał dźwiękowy generowany automatycznie po zwolnieniu
przycisku nadawania.
VOX to układ automatycznego załączenia nadawania z chwilą rozpoczęcia
mówienia do mikrofonu. Eliminuje konieczność ręcznego wciskania przycisku
przy mikrofonie. Układ jest bardzo wygodny, szczególnie podczas zawodów
(kiedy ręce mamy zajęte na przykład prowadzeniem dziennika lub obsługą
komputera).
Poniżej zostaną przedstawione informacje o dwóch popularnych mikrofonach
do transceiverów KF dostępnych w firmie PRO-FIT.
Mikrofon stołowy MFJ-299 (WM-2000)
Mikrofon dla lubiących wyróżniać się w eterze. Jest umieszczony na elastycznym
ramieniu, ma trzy złącza ułatwiające podłączanie do transceiverów: Icom,
Kenwood, Yaesu. Obudowa czarna, metalowa na gumowych podstawkach.
Zasilanie z baterii 9V (11mA maks.), po włączeniu mikrofonu następuje
wskazanie stanu baterii. Jest wyposażony we wkładkę mikrofonową o dużej
czułości, aby zapewnić najlepszą jakość głosu. Posiada bardzo efektywny
4-punktowy equalizer (270, 540, 1000 i 2000Hz) pozwalający uzyskać maksymalną
skuteczność dla transmisji FM i SSB.
Posiada wbudowany wysokiej jakości wzmacniacz-kompresor z regulacją (High-45dB,
Mid-35dB, Low-10dB). Poziom sygnału wejściowego jest regulowany płynnie
potencjometrem (0-30mV) i uwidaczniany na wskaźniku VU. Nadawanie może
się odbywać przyciskiem PTT lub LOCK PTT.
Przyciski UP, DOWN pozwalają sterować transceiverem; przyciski CALL, VFO,
MR, PF są aktywne tylko dla transceiverów Kenwood.
Dioda sygnalizuje pracę mikrofonu ON-AIR.
Mikrofon stołowy AV-508 (PMC-100 PRYME)
Wbudowany wysokiej jakości wzmacniacz-kompresor pozwala nadawać ze stałym,
wysokim poziomem głośności. Jest wyposażony w ceramiczną wkładkę mikrofonową
o dużej czułości, aby zapewnić najlepszą jakość głosu. Poziom napięcia
wyjściowego jest regulowany potencjometrem. Posiada przełącznik jakości
dźwięku dla FM/SSB, przyciski PTT, LOCK, UP, DOWN (przyciski na panelu
są elektroniczne, nie mechaniczne), sygnalizację świetlną zasilania i
nadawania. Mikrofon jest umieszczony na elastycznym ramieniu. Współpracuje
z urządzeniami Icom, Alinco, Kenwood i in.
- Zasilanie: 2 baterie UM3 (3V DC).
- Napięcie wyjściowe: regulowane 0-30mV
- Impedancja wyjściowa: 500-100kOhm
- Wymiary: 100x155x35mm
- Masa: 450g
Mikrofon jest wyposażony w przełącznik Kenwood/Icom do współpracy z wieloma
urządzeniami. Dostępne są także przewody do połączeń z transceiverami
różnych firm, jednak ze względu na specyficzne rozwiązania stosowane w
wybranych modelach, pewne funkcje mikrofonu mogą być niedostępne.
Mikrofony CB
W ramce na poprzedniej stronie pokazano kilka typów mikrofonów przeznaczonych dla CB-stów wraz z krótkimi opisami. Wszystkie te mikrofony znajdują sie w ofercie firmy President.