Wireless microphone

A wireless microphone, or cordless microphone, is a microphone without a physical cable connecting it directly to the sound recording or amplifying equipment with which it is associated. Also known as a radio microphone, it has a small, battery-powered radio transmitter in the microphone body, which transmits the audio signal from the microphone by radio waves to a nearby receiver unit, which recovers the audio. The other audio equipment is connected to the receiver unit by cable. In one type, the transmitter is contained within the handheld microphone body. In another type, the transmitter is contained within a separate unit called a "bodypack", usually clipped to the user's belt or concealed under their clothes. The bodypack is connected by wire to a "lavalier microphone" or "lav" (a small microphone clipped to the user's lapel), a headset or earset microphone, or another wired microphone. Most bodypack designs also support a wired instrument connection (e.g., to a guitar). Wireless microphones are widely used in the entertainment industry, television broadcasting, and public speaking to allow public speakers, interviewers, performers, and entertainers to move about freely while using a microphone without requiring a cable attached to the microphone.

Wireless microphones usually use the VHF or UHF radio frequency bands since they allow the transmitter to use a small, unobtrusive antenna. Cheap units use a fixed frequency, but most units allow a choice of several frequency channels, in case of interference on a channel or to allow the use of multiple microphones at the same time. Frequency modulation is usually used, although some models use digital modulation to prevent unauthorized reception by scanner radio receivers; these operate in the 900 MHz, 2.4 GHz or 6 GHz ISM bands. Some models use antenna diversity (two antennas) to prevent nulls from interrupting transmission as the performer moves around. A few low-cost (or specialist) models use infrared light, although these require a direct line of sight between microphone and receiver.

Various individuals and organizations claim to be the inventors of the wireless microphone.

Desde aproximadamente 1945, las revistas Popular Science y Popular Mechanics ofrecían esquemas y kits para aficionados para construir un micrófono inalámbrico que transmitiera la voz a una radio cercana. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

El patinador artístico e ingeniero de vuelo de la Real Fuerza Aérea, Reg Moores, desarrolló un micrófono inalámbrico en 1947 que utilizó por primera vez en la producción de Tom Arnold, "Aladdin on Ice", en el estadio deportivo de Brighton desde septiembre de 1949 hasta la temporada navideña. Moores fijó el transmisor inalámbrico al traje del personaje Abanazar, y funcionó a la perfección. Moores no patentó su idea, ya que estaba utilizando ilegalmente la frecuencia de radio de 76  MHz. Los productores del espectáculo decidieron no seguir utilizando el dispositivo; en su lugar, contrataron actores y cantantes para que grabaran con micrófonos ocultos y doblaran las voces de los demás patinadores, quienes así podrían concentrarse en su patinaje. En 1972, Moores donó su prototipo de 1947 al Museo de Ciencias de Londres. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Herbert "Mac" McClelland, fundador de McClelland Sound en Wichita, Kansas , fabricó un micrófono inalámbrico para que lo usaran los árbitros de béisbol en los partidos de las Grandes Ligas transmitidos por NBC desde el Estadio Lawrence-Dumont en 1951. ^{[ 6 ]} El transmisor se sujetaba a la espalda del árbitro. El hermano de Mac era Harold M. McClelland , el arquitecto jefe de comunicaciones de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos.

Shure Brothers afirma que su sistema Vagabond 88 de 1953 fue "el primer sistema de micrófono inalámbrico portátil para artistas". ^{[ 7 ]} Su transmisor utilizaba cinco tubos de vacío subminiatura y podía cubrir un área de 500 a 5000 pies cuadrados (46 a 465 m ² ) (una distancia en línea de visión de 15 a 40 pies (4,6 a 12,2 m) desde el receptor, dependiendo de la interferencia electromagnética local ), utilizando FM a una frecuencia portadora de 2,1 MHz. ^{[ 8 ]} Casi al mismo tiempo, Donald ^{[ 9 ]} E. Thomas en Bell Labs describió un transmisor experimental que utilizaba un único transistor de contacto puntual como oscilador y modulador y cuya señal podía ser captada por cualquier receptor de FM comercial. ^{[ 10 ]}   

En 1957, el fabricante alemán de equipos de audio Sennheiser , entonces llamado Lab W, en colaboración con la emisora ​​alemana Norddeutscher Rundfunk (NDR), presentó un sistema de micrófono inalámbrico. A partir de 1958, el sistema se comercializó a través de Telefunken con el nombre de Mikroport. El Mikroport, de tamaño de bolsillo, incorporaba un micrófono dinámico de cápsula de bobina móvil con patrón polar cardioide. Transmitía a 37  MHz con un alcance especificado de 90 metros (300 pies ) . ^{[ 11 ]} 

La primera patente registrada para un micrófono inalámbrico fue presentada por Raymond A. Litke , un ingeniero eléctrico estadounidense de Educational Media Resources y San Jose State College , quien inventó un micrófono inalámbrico en 1957 para satisfacer las necesidades multimedia de la televisión, la radio y la instrucción en el aula. El módulo transmisor principal era un dispositivo del tamaño de un cigarro que pesaba 200 g (7 onzas) , contenía el micrófono y el circuito, incluyendo cuatro transistores de unión (un amplificador de audio de dos transistores, un oscilador/modulador de un transistor similar al descrito por Thomas y un amplificador de RF final), y se suspendía alrededor del cuello del usuario a modo de micrófono de solapa mediante un cable que también llevaba el cable de la antena. ^{[ 12 ]} Vega Electronics Corporation fabricó el diseño en 1959, produciéndolo como un producto llamado Vega-Mike. El dispositivo fue utilizado por los medios de comunicación en las Convenciones Nacionales Demócrata y Republicana de 1960. Permitió a los reporteros de televisión recorrer el recinto de la convención para entrevistar a los participantes, incluidos los candidatos presidenciales John F. Kennedy y Richard Nixon . ^{[ 13 ]} La patente de Litke fue otorgada en mayo de 1964 y asignada a Vega Electronics. ^{[ 12 ]} 

Presentado en 1958, el micrófono inalámbrico Sony CR-4 se recomendaba ya en 1960 para representaciones teatrales y actuaciones en clubes nocturnos. Los entrenadores de animales de Marineland of the Pacific en California utilizaban este dispositivo de 250 dólares en sus actuaciones de 1961. El  transmisor FM de estado sólido de 27,12 MHz cabía en el bolsillo de una camisa. Con un alcance efectivo de hasta 30 metros (100 pies ) , incorporaba una antena flexible colgante y un micrófono dinámico desmontable. El receptor de válvulas incluía un cajón para guardar el transmisor y un pequeño altavoz con control de volumen. ^{[ 14 ] [ 15 ]} 

Otro fabricante alemán de equipos, Beyerdynamic , afirma que su Transistophone, que entró en producción en 1962, fue el primer micrófono inalámbrico. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Supuestamente, la primera vez que se utilizó un micrófono inalámbrico para grabar sonido durante el rodaje de una película fue con Rex Harrison en la película de 1964 My Fair Lady , gracias a los esfuerzos del ingeniero de sonido de Hollywood ganador del Premio de la Academia , George Groves. ^{[ 18 ]}

Para 1971, ya existían micrófonos inalámbricos para aficionados y entusiastas. Radio Shack ofrecía un módulo de micrófono/transmisor que resultó vulnerable a la desintonización capacitiva cuando el usuario se desplazaba y se mezclaba con la multitud. Una solución fue añadir una etapa final de amplificación de RF, de la que carecía el módulo, ^{[ 19 ]} aunque Litke ya había previsto el problema y la incluyó en su patente. ^{[ 12 ]}

Un rango dinámico más amplio llegó con la introducción del primer micrófono inalámbrico con compresor-expansor , ofrecido por Nady Systems en 1976. Todd Rundgren y los Rolling Stones fueron los primeros músicos populares en usar estos sistemas en conciertos en vivo. Kate Bush es considerada la primera artista en haber tenido unos auriculares con un micrófono inalámbrico diseñado para su uso en la música. Para su gira Tour of Life en 1979, usó un micrófono compacto combinado con una construcción casera de perchas de alambre , para tener las manos libres para sus actuaciones de danza expresionista . Su idea fue adoptada para presentaciones en vivo por otros artistas como Madonna y Peter Gabriel . ^{[ 20 ]}

Nady se unió a CBS, Sennheiser y Vega en 1996 para recibir un premio Emmy conjunto por "ser pionero en el desarrollo del micrófono inalámbrico para radiodifusión". ^{[ 21 ]}

Los modelos profesionales transmiten en frecuencia de radio VHF o UHF y cuentan con recepción de diversidad "real" (dos módulos receptores separados, cada uno con su propia antena), lo que elimina las zonas muertas (causadas por la cancelación de fase) y los efectos provocados por la reflexión de las ondas de radio en paredes y superficies en general. (Véase diversidad de antenas ).

Otra técnica utilizada para mejorar la calidad del sonido (en realidad, para mejorar el rango dinámico) es la compresión y expansión . Nady Systems, Inc. fue la primera en ofrecer esta tecnología en micrófonos inalámbricos en 1976, basándose en la patente obtenida por el fundador de la compañía, John Nady .

Algunos modelos incorporan un control de ganancia ajustable en el propio micrófono para adaptarse a diferentes niveles de sonido, como instrumentos potentes o voces suaves. Este ajuste de ganancia ayuda a evitar la saturación y a maximizar la relación señal-ruido.

Algunos modelos cuentan con silenciador ajustable , que silencia la salida cuando el receptor no recibe una señal fuerte o de calidad del micrófono, en lugar de reproducir ruido. Al ajustar el silenciador, se modifica el umbral de calidad o nivel de la señal.

AKG Acoustics , Audio Ltd, Audio-Technica , Electro-Voice , Lectrosonics, MIPRO , Nady Systems, Inc., Samson Technologies , Sennheiser , Shure , Sony , Wisycom y Zaxcom son importantes fabricantes de sistemas de micrófonos inalámbricos. Han logrado avances significativos para solucionar muchas de las desventajas mencionadas anteriormente. Por ejemplo, si bien existe un rango de frecuencia limitado para el funcionamiento de los micrófonos, algunos sistemas de alta gama pueden incluir más de 100 micrófonos funcionando simultáneamente. Sin embargo, la posibilidad de operar con más micrófonos al mismo tiempo incrementa el costo debido a las especificaciones de los componentes, el diseño y la construcción. Esta es una de las razones de las grandes diferencias de precio entre las distintas series de sistemas inalámbricos.

Generalmente existen tres tipos de micrófonos inalámbricos: de mano, con cable y de petaca:

• El micrófono de mano tiene el aspecto de un micrófono con cable "normal", aunque puede tener un cuerpo más grande para alojar el transmisor y la batería.
• Los transmisores de tipo plug-in, plug-on, slot-in o cúbico se acoplan a la parte inferior de un micrófono estándar, convirtiéndolo así en inalámbrico (véase más abajo).
• El transmisor de petaca es una pequeña caja que contiene el transmisor y la batería, pero no el micrófono. Se puede sujetar a la ropa o al cuerpo y tiene un cable que se conecta a unos auriculares , un micrófono de solapa o una guitarra .

Varios fabricantes, entre ellos Sennheiser, AKG, Nady Systems, Lectrosonics y Zaxcom, ofrecen un transmisor enchufable para micrófonos con cable. Este transmisor se conecta a la salida XLR del micrófono y transmite la señal al receptor estándar del fabricante. Esto ofrece muchas de las ventajas de un sistema integrado y permite utilizar micrófonos (para los que puede no existir un equivalente inalámbrico) sin necesidad de cables. Por ejemplo, un ingeniero de sonido para televisión o cine puede usar un transmisor enchufable para transmitir de forma inalámbrica la señal de un micrófono de cañón (o de rifle) altamente direccional, eliminando el riesgo de seguridad que supone una conexión por cable y permitiéndole mayor libertad para seguir la acción. Los transmisores enchufables también permiten convertir micrófonos clásicos a inalámbricos. Esto resulta útil cuando se necesita un micrófono clásico por motivos visuales o artísticos, ya que la ausencia de cables facilita los cambios de escena y reduce el riesgo de tropiezos. En algunos casos, estos transmisores enchufables también proporcionan alimentación fantasma de 48 voltios , lo que permite el uso de micrófonos de condensador . El circuito convertidor CC-CC integrado en el transmisor se utiliza para multiplicar la tensión de la batería, que puede ser de tres voltios o menos, hasta alcanzar los 48 voltios necesarios.

Receptores

Existen muchos tipos de receptores. Los receptores de diversidad verdadera tienen dos módulos de radio y dos antenas. Los receptores de diversidad tienen un módulo de radio y dos antenas, aunque a veces la segunda antena puede no ser claramente visible. Los receptores sin diversidad tienen solo una antena.

Los receptores suelen alojarse en una configuración de medio rack, de modo que se pueden montar dos juntos en un sistema de rack (es decir, el receptor está encerrado en una caja de 1U de alto y la mitad de ancho, por lo que se pueden instalar dos receptores en 1U). Para sistemas de micrófonos inalámbricos multicanal grandes y complejos, como los que se utilizan en estudios de televisión y producciones de teatro musical, existen sistemas de receptores modulares con varios (normalmente seis u ocho) receptores de diversidad real que se insertan en una carcasa principal montada en rack. Se pueden utilizar varias carcasas principales juntas en un rack para proporcionar el número de receptores necesarios. En algunas producciones de teatro musical, no es raro encontrar sistemas con cuarenta o más micrófonos inalámbricos.

Los receptores diseñados específicamente para cámaras de vídeo suelen montarse en una configuración de petaca, normalmente con una zapata para acoplarse a la zapata de la videocámara. Algunos fabricantes, como Sennheiser, Lectrosonics y Sony , producen pequeños receptores de diversidad real que se insertan en una carcasa especial en muchas cámaras de vídeo profesionales de estándar broadcast. Para aplicaciones de vídeo menos exigentes o con presupuestos más ajustados, son comunes los pequeños receptores sin diversidad. Cuando se utilizan a distancias relativamente cortas del transmisor, esta configuración proporciona un rendimiento adecuado y fiable.

Casi todos los sistemas de micrófonos inalámbricos utilizan modulación de frecuencia de banda ancha , lo que requiere  un ancho de banda de aproximadamente 200 kHz. Debido a estos requisitos de ancho de banda relativamente grandes, el uso de micrófonos inalámbricos se limita prácticamente a la banda VHF y superiores.

Muchos sistemas de micrófonos inalámbricos antiguos operan en la banda VHF del espectro electromagnético. Los sistemas que operan en este rango suelen estar controlados por cristal y, por lo tanto, funcionan en una sola frecuencia. Sin embargo, si se elige la frecuencia adecuada, el sistema podrá funcionar durante años sin problemas.

La mayoría de los micrófonos inalámbricos modernos operan en la banda de televisión UHF . En Estados Unidos, esta banda se extiende de 470 a 614  MHz. En 2010, la Comisión Federal de Comunicaciones emitió nuevas regulaciones sobre el funcionamiento de los dispositivos de banda de televisión . Otros países tienen límites de banda similares; por ejemplo, a partir de enero de 2014 ,La banda de frecuencia UHF de la televisión británica abarca desde los 470 hasta los 790  MHz. Normalmente, los micrófonos inalámbricos funcionan en canales de televisión no utilizados (" espacios en blanco "), con capacidad para uno o dos micrófonos por megahercio de espectro disponible.

La intermodulación (IM) es un problema importante al operar varios sistemas en una misma ubicación. La IM se produce cuando dos o más señales de radiofrecuencia (RF) se mezclan en un circuito no lineal, como un oscilador o un mezclador. Cuando esto ocurre, pueden darse combinaciones predecibles de estas frecuencias. Por ejemplo, podrían darse las combinaciones 2A-B, 2B-A y A+BC, donde A, B y C son las frecuencias de operación. Si una de estas combinaciones se aproxima a la frecuencia de operación de otro sistema (o a una de las frecuencias originales A, B o C), se producirá interferencia en ese canal. La solución a este problema consiste en calcular manualmente todos los productos posibles o utilizar un programa informático que realice este cálculo automáticamente.

Existen varios sistemas de micrófonos inalámbricos puramente digitales, y son posibles muchos esquemas de modulación digital diferentes.

Los sistemas digitales de Sennheiser, Sony, Shure, Zaxcom, AKG y MIPRO utilizan las mismas frecuencias UHF que los sistemas FM analógicos para la transmisión de una señal digital a una velocidad de bits fija. Estos sistemas codifican una portadora de RF con un canal, o en algunos casos dos, de audio digital. Solo el sistema Sennheiser Digital 9000, presentado en 2013, es capaz actualmente de transmitir audio digital sin comprimir y de ancho de banda completo en los mismos  canales UHF de 200 kHz que utilizaban los sistemas FM analógicos. ^{[ 22 ]} Las ventajas que ofrecen los sistemas puramente digitales incluyen bajo ruido, baja distorsión, la posibilidad de encriptación y mayor fiabilidad de la transmisión.

Los sistemas puramente digitales adoptan diversas formas. Algunos sistemas utilizan tecnología de espectro ensanchado por salto de frecuencia , similar a la empleada en teléfonos inalámbricos y modelos radiocontrolados. Dado que esto puede requerir mayor ancho de banda que una señal FM de banda ancha, estos micrófonos suelen operar en las bandas no licenciadas de 900  MHz, 2,4  GHz o 6  GHz. La ausencia de requisitos de licencia en estas bandas de frecuencia supone un atractivo adicional para muchos usuarios, independientemente de la tecnología utilizada. La  banda de 900 MHz no está disponible fuera de EE. UU. y Canadá, ya que es utilizada por las redes de telefonía móvil GSM en la mayor parte del resto del mundo. La  banda de 2,4 GHz está cada vez más congestionada con diversos sistemas, como Wi-Fi , Bluetooth y fugas de hornos microondas. La  banda de 6 GHz presenta problemas de alcance (requiere línea de visión) debido a las longitudes de onda portadoras de transmisión extremadamente cortas. La serie Alteros GTX es una red de micrófonos inalámbricos de área local que supera el problema de la línea de visión mediante el uso de hasta 64 transceptores en el área de actuación. Además, es el único sistema que emplea tecnología de radiofrecuencia pulsada de banda ultraancha, la cual no genera productos de intermodulación comunes en las portadoras moduladas en FM, QAM y GFSK utilizadas por la mayoría de los demás sistemas.

Los micrófonos de radio digitales son inherentemente más difíciles de interceptar para un oyente ocasional que utiliza escáneres, ya que los receptores de escaneo convencionales generalmente solo son capaces de demodular esquemas de modulación analógica convencionales como FM y AM. Sin embargo, algunos sistemas de micrófonos inalámbricos digitales ofrecen además tecnología de cifrado para intentar prevenir escuchas ilegales más graves, lo cual puede ser motivo de preocupación para usuarios corporativos y aquellos que utilizan micrófonos de radio en situaciones que requieren alta seguridad.

Entre los fabricantes que actualmente ofrecen sistemas de micrófonos inalámbricos digitales se encuentran AKG-Acoustics, Alteros, Audio-Technica, Lectrosonics, Line 6, MIPRO, Shure , Sony, Sennheiser y Zaxcom. Todos ellos utilizan diferentes esquemas de modulación digital.

En Estados Unidos, se está impulsando una iniciativa para permitir el uso de dispositivos digitales de banda ancha personales sin licencia en el espectro de televisión UHF. Estos dispositivos, conocidos como " dispositivos de espacio en blanco " (WSD, por sus siglas en inglés), requerirían GPS y acceso a una base de datos de ubicación para evitar interferencias con otros usuarios de la banda. Las pruebas iniciales realizadas por la FCC demostraron que, en algunos casos, los prototipos de estos dispositivos no podían identificar correctamente las frecuencias en uso y, por lo tanto, podían transmitir accidentalmente superponiéndose a las de otros usuarios. Las emisoras, los teatros y los fabricantes de micrófonos inalámbricos se opusieron firmemente a este tipo de dispositivos, supuestamente por este motivo.

Pruebas posteriores realizadas por la FCC indicaron que los dispositivos podían utilizarse de forma segura. ^{[ 27 ]} Esto no redujo la oposición de las emisoras, a quienes también les preocupaba la posibilidad de competencia en la distribución de entretenimiento por parte del acceso a Internet móvil de alta velocidad en los espacios en blanco.

El 23 de septiembre de 2010, la FCC publicó una Opinión y Orden que determinó las reglas finales para el uso del espacio en blanco para dispositivos inalámbricos sin licencia. ^{[ 28 ]} Las reglas finales adoptan una propuesta de la Coalición de Espacios en Blanco. ^{[ 29 ]}

En el Reino Unido y probablemente en muchos otros países se está investigando un tipo de dispositivo similar a los conocidos en EE. UU. como Dispositivos de Espacio Blanco (WSD, por sus siglas en inglés). Mientras que la situación de los WSD en EE. UU. es seguida de cerca por las partes interesadas en el Reino Unido y otros países, a principios de 2009 Ofcom inició una investigación y una consulta pública sobre el Acceso Cognitivo al espectro UHF entrelazado. ^{[ 30 ]} El resultado de esta consulta y las actividades relacionadas con los WSD en EE. UU. podrían tener implicaciones de gran alcance para los usuarios de micrófonos de radio UHF en el Reino Unido y en todo el mundo.

• Operador de pértiga (medios de comunicación)
• Producción electrónica de campo (EFP)
• Recopilación electrónica de noticias (ENG)
• Realización cinematográfica
• Transmisor FM personal
• Cámara de vídeo profesional
• Estudio de grabación
• Producción televisiva

• Debate sobre la reasignación de las frecuencias del Canal 69 en el Reino Unido. Archivado el 8 de octubre de 2007 en Wayback Machine.