在基于射頻的無(wú)線(xiàn)音頻傳輸方案中,主要可分為模擬無(wú)線(xiàn)音頻傳輸以及數(shù)字無(wú)線(xiàn)音頻傳輸兩種方式。
1912 年由E.H.Armstrong(1890—1954)發(fā)明的超外差電路,開(kāi)創(chuàng)了無(wú)線(xiàn)音頻傳輸?shù)南群。隨后,各種調(diào)制解調(diào)技術(shù)不斷發(fā)展,出現(xiàn)了各種調(diào)頻、調(diào)相等多種音頻廣播技術(shù)。直到今天,除了軍事領(lǐng)域的大量應(yīng)用外,廣播收音機(jī)已經(jīng)成為一種日常家用電器,受到人們的廣泛歡迎。1988年,數(shù)字音頻廣播(DAB)標(biāo)準(zhǔn)的推出,使得公共廣播音質(zhì)大幅提高。與FM,AM相比,數(shù)字廣播具有音質(zhì)純凈、抗干擾能力強(qiáng)、便攜性好,以及同時(shí)可提供信息服務(wù)等優(yōu)勢(shì),在歐洲各國(guó)已得到普及,中國(guó)也在各地開(kāi)設(shè)了多個(gè)數(shù)字廣播電臺(tái),進(jìn)行了許多有益的嘗試。
目前市售的大部分無(wú)線(xiàn)耳機(jī)、一部分無(wú)線(xiàn)音箱、無(wú)線(xiàn)傳聲器都采用的是FM技術(shù);而從無(wú)線(xiàn)電頻譜的劃分上來(lái)看,其中又以76~108 MHz的較為常見(jiàn),而高U段的800~900 MHz也在高品質(zhì)的音頻產(chǎn)品中出現(xiàn)過(guò),如森海塞爾的某型無(wú)線(xiàn)耳機(jī)和舒爾的高品質(zhì)無(wú)線(xiàn)傳聲器。

之所以采用FM技術(shù)的無(wú)線(xiàn)音頻設(shè)備普及范圍廣,是因?yàn)?/span>FM技術(shù)存在很多優(yōu)點(diǎn):
首先,它的傳輸距離較遠(yuǎn),普通產(chǎn)品可以達(dá)到二三十米的距離,在改變發(fā)射功率和接收天線(xiàn)靈敏度后還可以增加距離;
其次,F(xiàn)M可以實(shí)現(xiàn)“廣播式”連接,即只要調(diào)至相同頻率后一個(gè)發(fā)射機(jī)可以匹配多個(gè)接收機(jī),比較適合同聲翻譯設(shè)備的應(yīng)用;
較后,F(xiàn)M技術(shù)穿透能力強(qiáng),普通家庭用戶(hù)使用起來(lái)綽綽有余,即便是有墻壁的阻擋也不成問(wèn)題。
FM技術(shù)缺陷:
但是FM存在保密性不強(qiáng)的缺陷,低段76~108 MHz頻率的FM信號(hào)用收音機(jī)就可以捕獲,而高段800 MHz的傳聲器信號(hào)也容易產(chǎn)生諧波干擾,這也是目前無(wú)繩電話(huà)普及2.4G技術(shù)的原因之一;
另外,受到傳輸帶寬的限制,F(xiàn)M無(wú)線(xiàn)技術(shù)普遍音質(zhì)不佳,較高22 kHz的采樣率被稱(chēng)之為“收音機(jī)音質(zhì)”;
較后,FM無(wú)線(xiàn)技術(shù)極易受到干擾、出現(xiàn)串頻等現(xiàn)象,穩(wěn)定性欠佳。
2.數(shù)字無(wú)線(xiàn)音頻技術(shù)

2.4G是國(guó)際通用的ISM頻段(供工業(yè)、科學(xué)研究和微波醫(yī)療使用),無(wú)需向當(dāng)?shù)卣暾?qǐng)只需滿(mǎn)足一定發(fā)射限制,即可使用,因此是目前發(fā)展較為活躍的通信頻段,囊括的技術(shù)包括藍(lán)牙,ZigBee,WiFi等。
目前,藍(lán)牙在無(wú)線(xiàn)音頻通信領(lǐng)域技術(shù)較為成熟,應(yīng)用也較為廣泛。藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)計(jì)初衷是面向個(gè)人消費(fèi)者用于替代周邊電子設(shè)備間的通信數(shù)據(jù)線(xiàn)纜。藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)采用跳頻工作方式,成本低,技術(shù)成熟,受到大多數(shù)廠(chǎng)商的支持與推廣,目前在手持移動(dòng)設(shè)備上已經(jīng)十分普及。用戶(hù)只需購(gòu)買(mǎi)一部藍(lán)牙耳機(jī),便可進(jìn)行音頻信號(hào)的接收。但藍(lán)牙技術(shù)的較大缺點(diǎn)在于目前大多數(shù)藍(lán)牙設(shè)備通信距離較短(<10 m),功耗較高,且由于協(xié)議相對(duì)復(fù)雜,不支持廣播式的多人收聽(tīng),并且由于目前普及的藍(lán)牙芯片通信速率較低,70dB的動(dòng)態(tài)范圍,導(dǎo)致音質(zhì)惡化嚴(yán)重,很大程度上限制了藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線(xiàn)音頻領(lǐng)域的推廣。
不過(guò),藍(lán)牙技術(shù)仍然具有很大潛力,隨著新版本的藍(lán)牙主控芯片不斷普及,傳輸帶寬不斷增加,高保真低延時(shí)的藍(lán)牙耳機(jī)不久便會(huì)出現(xiàn)。目前,較新的藍(lán)牙4.0技術(shù)已經(jīng)基本成型,在相對(duì)功耗不變的條件下,通信距離與通信速率都有很大的提高,預(yù)計(jì)不久便將投產(chǎn)上市,這將完全滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)于高保真無(wú)線(xiàn)音頻的需求。
Zigbee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),主要用于近距離無(wú)線(xiàn)連接。它有自己的無(wú)線(xiàn)電標(biāo)準(zhǔn),能夠在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很低的功耗,以接力的方式通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器,因此它們的通信效率非常高。2009年CEL公司創(chuàng)新性地將音頻編碼器集成進(jìn)了該公司的ZigBee芯片中,使之具有了實(shí)時(shí)的雙向數(shù)字音頻傳輸能力。該方案采用ZigBee標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,具有功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、組網(wǎng)方式靈活的特點(diǎn),非常適合數(shù)十米內(nèi)的無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音單雙向傳輸應(yīng)用。
WiFi是目前應(yīng)用較廣泛的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),其較高達(dá)每秒上百兆比特的傳輸速率使之成為高品質(zhì)無(wú)線(xiàn)音頻傳輸?shù)睦硐脒x擇。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有無(wú)線(xiàn)音樂(lè)網(wǎng)橋、家庭無(wú)線(xiàn)音響系統(tǒng)等產(chǎn)品,就是使用的WiFi協(xié)議,進(jìn)行無(wú)線(xiàn)音頻的傳輸。雖然使用WiFi技術(shù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)音頻的發(fā)送,具有信息傳輸穩(wěn)定,延遲小的優(yōu)點(diǎn),但是仍具有自身缺點(diǎn),并制約其在個(gè)人無(wú)線(xiàn)音頻中的應(yīng)用。比如,WiFi的協(xié)議堆棧比藍(lán)牙、ZigBee更加復(fù)雜,開(kāi)發(fā)難度較高;耗電量巨大,不能夠依靠電池長(zhǎng)時(shí)間供電,使用WiFi協(xié)議的無(wú)線(xiàn)音頻產(chǎn)品一般都使用交流供電,便攜性不足。但是即便如此,在高保真家庭影院中,替代繁瑣的信號(hào)線(xiàn)纜,依靠穩(wěn)定、高質(zhì)量、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸,連接遠(yuǎn)距離的后置環(huán)繞音箱、低音炮等,依然首選WiFi技術(shù)。
除上述3 種分別基于藍(lán)牙、ZigBee、WiFi技術(shù)的2.4G無(wú)線(xiàn)音頻傳輸方案以外,目前市場(chǎng)上還存在多種無(wú)線(xiàn)音頻方案,下面就幾種專(zhuān)門(mén)針對(duì)無(wú)線(xiàn)音頻系統(tǒng)的解決方案做一簡(jiǎn)單的介紹
其他2.4G無(wú)線(xiàn)音頻技術(shù)
Kleer公司于2006年推出了KLR3012無(wú)線(xiàn)音頻芯片。該射頻方案使用2.4 GHz頻段,可在超過(guò)10 m范圍內(nèi)提供2.4 Mb/s的傳輸速率。這種尺寸為10mm×10mm的模塊的成本與藍(lán)牙芯片大致相同,但其平均功率大約是30mW,只為藍(lán)牙功耗的一半。
該無(wú)線(xiàn)音頻方案以KLR3012模塊為核心,基于二次采樣率無(wú)線(xiàn)架構(gòu),該架構(gòu)是由Kleer公司的首席技術(shù)官Ralph Mason在多倫多Carlton大學(xué)研究提出的。據(jù)Kleer公司行銷(xiāo)副總裁Ron Glibbery介紹,KLR3012模塊采用了high-Q濾波技術(shù)采樣,其采樣頻率低于奈奎斯特頻率。Kleer表示,該模塊可以使無(wú)線(xiàn)耳機(jī)電池工作10 h,相比而言,那些使用其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)的只能工作1 h。森海塞爾公司較新的無(wú)線(xiàn)耳塞系列產(chǎn)品所使用的技術(shù)便是該高保真無(wú)線(xiàn)音頻方案。挪威Nordic半導(dǎo)體公司于2006年底推出了基于2.4G的無(wú)線(xiàn)音頻方案。該方案基于nRD24V1射頻芯片,能夠提供較高4 Mb/s的全數(shù)字傳輸帶寬。該設(shè)計(jì)方案包括優(yōu)化用于高保真音頻通信的獨(dú)特RF協(xié)議。
該協(xié)議采用靈活的跳頻技術(shù)以提供良好的通信并存性能,從而不會(huì)與其他2.4 GHz系統(tǒng)(如Wi-Fi,Bluetooth和無(wú)繩電話(huà))相互干擾。此外,該協(xié)議還采用了雙頻率分集技術(shù),以確保在不增加接收天線(xiàn)的情況下實(shí)現(xiàn)良好的通信。
另一個(gè)無(wú)線(xiàn)音頻方案是由德州儀器(TI)于2010年全新推出的Purepath無(wú)線(xiàn)音頻架構(gòu)。該架構(gòu)面向無(wú)線(xiàn)耳機(jī)與無(wú)線(xiàn)揚(yáng)聲器等消費(fèi)類(lèi)、便攜式以及高端音頻應(yīng)用的無(wú)線(xiàn)音頻傳輸器件。CC8520 是一款采用2.4 GHz片上系統(tǒng)的音頻收發(fā)器,可通過(guò)RF(射頻)鏈路在無(wú)噪聲與壓降的條件下,傳輸未壓縮的CD音質(zhì)級(jí)無(wú)線(xiàn)音頻。其主要特性和優(yōu)勢(shì)是該方案集成完整的RF協(xié)議與音頻編解碼器設(shè)置支持,高靈活度低成本,消除了無(wú)線(xiàn)接收失敗時(shí)的噪聲(噼噗或咔嗒聲),提高了平均壓降時(shí)間(MTBD);具有與藍(lán)牙(Bluetooth)、WLAN以及其他2.4 GHz設(shè)備的共存性;低時(shí)延可實(shí)現(xiàn)音頻與視頻間的更好同步;為使用壓縮技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)性專(zhuān)有系統(tǒng)消除了常見(jiàn)的聲音失真;支持無(wú)任何壓縮的16 bit 4.1 kHz或48 kHz音頻。