DE3127655C2

DE3127655C2 - Wireless microphone

Info

Publication number: DE3127655C2
Application number: DE3127655A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 3002 Wedemark Kühn; Wilfried Dipl.-Ing. 3000 Hannover Pohl; Peter 3167 Burgdorf Röver; Ingo 3002 Wedemark Seippel
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1981-07-13
Filing date: 1981-07-13
Publication date: 1983-04-28
Also published as: DE3127655A1

Description

3030th

Die Erfindung betrifft ein drahtloses Mikrofon, bestehend aus mindestens einem elektroakustischen Wandler und einer elektronischen Schaltung zur Erzeugung einer mit dem von dem elektroakustischen Wandler erzeugten Signal modulierten elektromagnetisehen Strahlung im Radiowellen- oder optischen Bereich.The invention relates to a wireless microphone consisting of at least one electroacoustic microphone Converter and an electronic circuit for generating one with that of the electroacoustic Transducer generated signal modulated electromagnetic Radiation in the radio wave or optical range.

Derartige drahtlose Mikrofone werden vielfach eingesetzt, da sie den Benutzern freizügige Bewegungen gestatten. Die von dem Mikrofon aufgenommenen Signale werden üblicherweise über einen HF-Träger oder eine Infrarot-Strahlung einem feststehenden abgesetzten Empfangsgerät zugeführt. Die Entfernung zwischen dem Benutzer und dem Empfangsgerät wird jedoch begrenzt durch die geringe Sendeleistung eines solchen drahtlosen Mikrofons, die unabhängig von der Art der Übertragung beschränkt wird durch die kleine Batteriekapazität, die aus Gründen guter Handhabung üblicherweise im Griffstück des Mikrofons untergebracht wird.Such wireless microphones are widely used because they allow users to move freely allow. The signals picked up by the microphone are usually transmitted via an RF carrier or infrared radiation is fed to a fixed remote receiving device. The distance between the user and the receiving device is limited by the low transmission power of a such wireless microphone that regardless of the type of transmission is limited by the small Battery capacity, which for reasons of good handling is usually housed in the handle of the microphone will.

Drahtlose Mikrofone, die mit Hochfrequenzsendern ausgerüstet sind, unterliegen den Vorschriften der jeweils zuständigen Fernmeldebehörde. So wird beispielsweise die Hochfrequenz-Strahlungsleistung für den privaten Einsatz solcher Mikrofone auf 10 mW, für den kommerziellen Einsatz bei Rundfunk- und Fernsehanstalten auf 100 mW beschränkt. Diese ohnehin schon geringen Leistungen dürfen nicht überschritten werden und sind insofern abgestimmt auf frische Batterien oder vollgeladene Akkumulatoren. Sinkt die Batteriespannung während des Betriebes auf den Wert ihrer Entladeschlußspannung ab — zum Beispiel von 9 V auf 6 V -,so sinkt die H F-Leistung um ca. 50% bei der 10 mW-Ausführung und um ca. 60 bis 70% bei der lOOmW-Ausführung. "Wireless microphones equipped with high-frequency transmitters are subject to the regulations of relevant telecommunications authority. For example, the high-frequency radiated power for the private use of such microphones at 10 mW, for commercial use by radio and television companies limited to 100 mW. These already low benefits must not be exceeded and are therefore matched to fresh batteries or fully charged accumulators. The battery voltage drops during operation to the value of their final discharge voltage - for example from 9 V to 6 V -, the HF output drops by approx. 50% for the 10 mW version and by approx. 60 to 70% for the 100mW version. "

Dadurch kann die Qualität und die Sicherheit der Übertragung stark eingeschränkt werden.This can severely limit the quality and security of the transmission.

Die Strahlungsleistung von Infrarot-Sendern, die ebenfalls bei einer anderen Ausführungsform von drahtlosen Mikrofonen eingesetzt werden, ist zwar nicht durch Vorschriften beschränkt, jedoch durch die mitführbare Batteriekapazität Die Infrarot-Strahlung wird mit Galliumarsenid-Halbleiterdioden erzeugt, wobei die emitterte Strahlung im normalen Betriebsbereich eine lineare Abhängigkeit von dem Durchlaßstrom der verwendeten Dioden aufweist. Die Strom-Spannungskennünie der Dioden steigt im Durchlaßbereich nach Überschreiten der Schwellenspannung steil an, so daß sich eine überproportionale Abhängigkeit der Senderleistung von der Betriebsspannung des Senders, also von dem Ladezustand der Batterien oder Akkumulatoren ergibtThe radiated power of infrared transmitters, which is also used in another embodiment of The use of wireless microphones is not restricted by regulations, but by the Carryable battery capacity The infrared radiation is generated with gallium arsenide semiconductor diodes, wherein the emitted radiation has a linear dependence on the forward current in the normal operating range of the diodes used. The current-voltage characteristic of the diodes increases in the pass band after exceeding the threshold voltage steeply, so that there is a disproportionate dependence of the Transmitter power from the operating voltage of the transmitter, i.e. from the state of charge of the batteries or Accumulators results

Für die Stromversorgung der drahtlosen Mikrofone werden, unabhängig von der Art der Übertragung, Primärbatterien genormter Baugröße vorgesehen. Sehr oft können diese Batterien ersetzt werden durch NC-Akkumulatoren mit den entsprechenden gleichen äußeren Abmessungen. Da sich jedoch die Zellenspannungen von Primär- und Sekundärbatterien unterscheiden, ist hier auch wieder bei Einsatz von NC-AkkumuIatoren eine Leistungseinbuße zu verzeichnen.For the power supply of the wireless microphones, regardless of the type of transmission, Primary batteries of standardized size are provided. Very often these batteries can be replaced by NC accumulators with the same external dimensions. However, as the cell voltages differ from primary and secondary batteries, is also here again with the use of NC-AkkumuIatoren experience a decrease in performance.

Um die aufgezeigten Nachteile in der Stromversorgung zu beseitigen, werden elektronische Stabilisierunger eingebaut, bei denen die Höhe der stabilisierten Spannung der Entladespannung der Primärzellen entsprechen muß. Ein Nachteil dkser bekannten Maßnahme ist, daß während der Betriebsdauer am Stabilisierungsglied eine verhältnismäßig große Verlustleistung umgesetzt wird, die nicht für die Stromversorgung des Senders zur Verfügung steht Bei unstabilisierten Sendern ist ein starker Leistungsabfall über die Betriebsdauer zu erwarten.In order to eliminate the disadvantages in the power supply, electronic stabilizers are used built in, at which the level of the stabilized voltage corresponds to the discharge voltage of the primary cells must correspond. A disadvantage of this known measure is that during the operating time on Stabilization element a relatively large power loss is implemented, which is not for the power supply of the transmitter is available for unstabilized Transmitters are expected to experience a significant drop in performance over their service life.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Spannungsversorgung für drahtlose Mikrofone so zu stabilisieren, daß unabhängig von der Art der verwendeten Batterien und über einen weiten Entladebereich hinweg die Sendeleistung konstant bleibtThe object of the invention is to stabilize the power supply for wireless microphones so that the transmission power regardless of the type of batteries used and over a wide discharge range remains constant

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.The object is achieved according to the invention by what is stated in the characterizing part of claim 1 specified features.

Zweckmäßige Ausgestaltungen des Mikrofons nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. Der erfindungsgemäße Einsatz eines DC/DC-Wandlers zur Betriebsspannungsversorgung der elektronischen Schaltung eines drahtlosen Mikrofons bietet mehrere Vorteile, die nicht nur darin bestehen, daß die Betriebsspannung frei gewählt und auch wesentlich höher als die der eingesetzten Primär- oder Sekundärbatterien sein kann, sondern daß auch eine freie Wahl der Batterieart keinen Einfluß auf die Funktionsfähigkeit ausübt. Ein starker Vorbehalt, der den Einsatz solcher Wandler in drahtlosen Mikrofonen bisher ausschloß, bestand in der Auffassung, daß die vermeindlichen schlechten Wirkungsgrade von Spannungswandlern deren Einsatz unwirtschaftlich gestalte. Es konnte jedoch gefunden werden, daß die Wandlerverluste mehr als ausgeglichen werden dadurch, daß die Batterien, insbesondere die Primärbatterien, nahezu völlig entladen werden können. Das bedeutet, daß der gesamte Energieinhalt einer solchen Batterie für den Betrieb zur Verfügung steht. In Fig. 1 ist in einem Diagramm die Abhängigkeit der Sendefrequenz eines Infrarot-Senders und der Betriebsspannungen der elektronischen Schaltung von der Eingangsspannung eines Wandlers dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, daß die Betriebsspannungen U\ und U2 von 5,5 V bzw. 15,5 VAppropriate configurations of the microphone according to the invention are described in the subclaims. The inventive use of a DC / DC converter for operating voltage supply of the electronic circuit of a wireless microphone offers several advantages, not only that the operating voltage can be freely selected and also be significantly higher than that of the primary or secondary batteries used, but also a free choice of the battery type has no influence on the functionality. A strong reservation, which previously excluded the use of such converters in wireless microphones, was the view that the allegedly poor efficiencies of voltage converters make their use uneconomical. However, it has been found that the converter losses are more than compensated for by the fact that the batteries, especially the primary batteries, can be almost completely discharged. This means that the entire energy content of such a battery is available for operation. In Fig. 1, the dependence of the transmission frequency of an infrared transmitter and the operating voltages of the electronic circuit on the input voltage of a converter is shown in a diagram. It can be clearly seen that the operating voltages U \ and U2 of 5.5 V and 15.5 V, respectively

über einen weiten Bereich stabilisiert sind; eine Primärbatterien-Anordnung von 4,5 V kann ohne nachteiligen Einfluß auf die Funktion des Senders bis auf 15 V entladen werden. Werden anstelle der Primärbatterien NC-Akkamulatoren eingesetzt, so ist ebenfalls ersichtlich, daß deren Spannungsunterschied zwischen Volladung und Entladung ebenfalls keinen Einfluß ausübt Auch die Impulsfolgefrequenz des Infrarot-Senders um 20 kHz ist nahezu stabil. In vorteilhafter Weise kann für die Betriebsspannungsversorgung ein DC/DC-Wandler nach dem Sperrwandlerprinzip eingesetzt werden. Sperrwandler können in bekannter Weise in bezug auf ihre Ausgangsspannung leicht und ohne große Verluste geregelt werden. Die Fig.2 zeigt beispielsweise eine solche Schaltung, die sich im wesentlichen aus einer Kombination bekannter Schaltungsmaßnahmen zusammensetzt Eine Besonderheit ist jedoch die zusätzliche Stabilisierungs- und Einstellmöglichkeit der Ausgangsspannung über die Widerstände Äi, Ri und eine Germanium-Diode D. are stabilized over a wide range; a primary battery arrangement of 4.5 V can be discharged to 15 V without adversely affecting the function of the transmitter. If NC accumulators are used instead of the primary batteries, it can also be seen that their voltage difference between full charge and discharge also has no effect. The pulse repetition frequency of the infrared transmitter around 20 kHz is almost stable. A DC / DC converter based on the flyback converter principle can advantageously be used for the operating voltage supply. Flyback converters can be regulated in a known manner with respect to their output voltage easily and without great losses. The Figure 2 example shows such a circuit, which is composed essentially of a combination of known circuit measures A special feature is, however, the additional stabilization and adjustment of the output voltage via the resistors Ri, Ri and a germanium diode D.

Eine weitere Ausgestaltung des drahtlosen Mikrofons bei Einsatz eines Sperrwandlers für die Betriebsspannungsversorgung kann darin bestehen, daß die Schwingfrequenz des Sperrwandlers selber oder eine von dieser abgeleitete Frequenz direkt oder über eine zusätzliche Trägerfrequenz neben dem von dem elektroakustischen Wandler erzeugten Signal über die elektromagnetische Strahlung übertragen wird. Bekanntlich ist die Schwingfrequenz eines Sperrwandlers stark abhängig von der Betriebsspannung. Die Frequenz ist insofern auch repräsentativ für den Ladezustand der Versorgungsbatterien. Um am Empfangsgerät über eine Anzeige feststellen zu können, wann die Batterien eines drahtlosen Mikrofons zur Erschöpfung neigen, ist es durchaus vorteilhaft, eine Anzeige vorzusehen. Es istAnother embodiment of the wireless microphone when using a flyback converter for the operating voltage supply can be that the oscillation frequency of the flyback converter itself or one of these derived frequency directly or via an additional carrier frequency in addition to that of the electroacoustic one Converter generated signal via which electromagnetic radiation is transmitted. It is well known that the oscillation frequency is of a flyback converter strongly dependent on the operating voltage. The frequency is so too representative of the charge status of the supply batteries. To have a display on the receiving device Knowing when a wireless microphone's batteries are running low is what it is quite advantageous to provide a display. It is

ίο bereits bekannt, in drahtlosen Mikrofonen zusätzliche spannungsabhängige Oszillatoren einzusetzen und deren Frequenzen zustäzlich zu dem Nutzsignal zu übertragen.ίο already known in wireless microphones additional Use voltage-dependent oscillators and their frequencies in addition to the useful signal transfer.

Bei Einsatz eines Sperrwandlers können diese zusätzlichen Oszillatoren entfallen.If a flyback converter is used, these additional oscillators can be omitted.

In Fig.3 ist ersichtlich, wie durch den Einsatz eines ÜC/DC-Wandlers eine Primärbatterie wesentlich besser ausgenutzt wird als bei den bisher angewendeten Stabilisierungsverfahren bzw. bei einer Betriebsspannungsversorgung ohne Stabilisierung. Bei dieser ergibt sich eine Batterieausnutzung nur um den Spannungsbetrag Δ Uu während bei Einsatz einer Schaltung nach der Erfindung der Spannungshub wesentlich vergrößert werden kann auf AU-i. Die schraffiert dargestellte Fläche ist repräsentativ für die zusätzliche Energicausnutzung der Primärbatterie.In FIG. 3 it can be seen how the use of an OC / DC converter makes better use of a primary battery than with the stabilization methods previously used or with an operating voltage supply without stabilization. In this case, the battery is only used by the amount of voltage Δ Uu, while when a circuit according to the invention is used, the voltage swing can be significantly increased to AU-i. The hatched area is representative of the additional energy utilization of the primary battery.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Wireless microphone, consisting of at least one electroacoustic transducer and one electronic Circuit for generating a with the generated by the electroacoustic transducer Signal modulated electromagnetic radiation in the radio wave or optical range, thereby characterized in that the operating voltage supply for the electronic circuit is indirect from primary or secondary cells via a DC / DC converter, its output voltage is regulated to an almost constant value corresponding to the required operating voltage.

2. Wireless microphone according to claim 1, characterized in that for the operating voltage supply provided DC / DC converter works according to the flyback converter principle

3. Wireless microphone according to claim 2, characterized in that the oscillation frequency of the Flyback converter itself or a frequency derived from it directly or via an additional one Carrier frequency in addition to the signal generated by the electroacoustic transducer via the electromagnetic Radiation is transmitted.