Problemas y soluciones en micrófonos inalámbricos

El problema del desvanecimiento (Fading)

En entornos cerrados, al utilizar micrófonos inalámbricos, surge un problema crítico: el desvanecimiento de la señal o fading. Esto ocurre cuando la señal que llega a la antena receptora incluye, además de la señal directa, múltiples señales reflejadas que han recorrido diferentes caminos (paredes, techo, suelo). La señal resultante es una suma de componentes con diversas fases, lo que puede generar puntos de mínima recepción, conocidos como nulos de señal.

Solución: Recepción diversa (Diversity)

Para solucionar este inconveniente, se utiliza la técnica de recepción diversa (diversity). Esta técnica consiste en emplear dos antenas separadas para recibir la señal del radiomicrófono. De esta manera, los nulos de recepción de una antena no coinciden con los de la otra, asegurando un enlace activo constante.

Los sistemas de mayor calidad incorporan el sistema «True Diversity«, que duplica no solo las antenas, sino también los circuitos de recepción de señal. El sonido demodulado se envía a un equipo que selecciona la señal de mayor nivel.

Diagrama de bloques de un amplificador de audio

Un amplificador de audio típico consta de los siguientes bloques:

1. Selector de entradas:
   • Entradas de alto nivel: 150 a 300 mV, impedancias de 15 a 50 kΩ.
   • Entradas de micrófono: Sensibilidad de 2 a 5 mV (amplificadas posteriormente), impedancia menor.
   • Entradas phono: Sensibilidad similar a la del micrófono, con ecualización RIAA.
2. Preamplificador y control de tono: Aumenta la relación señal/ruido y permite ajustar la respuesta en frecuencia. También puede incorporar corrección de loudness.
3. Control de volumen: Resistencia ajustable que determina la potencia transferida al siguiente bloque. En sistemas estéreo, se complementa con un control de balance.
4. Amplificador de potencia: Proporciona la potencia necesaria para excitar los altavoces. Su impedancia de salida debe ser muy baja (0.1 a 0.5 Ω).

Proceso individual en una mesa de mezclas

El esquema de bloques de una mesa de mezclas incluye:

• Entradas: Balanceadas. XLR-3 para micrófonos y fuentes de bajo nivel (con alimentación phantom), Jack 6.3 para fuentes de alto nivel.
• Previo: Configurado en modo diferencial, con ganancia ajustable y medidor de amplitud (mantener por debajo de 0 dB, excepto en picos).
• Ecualizador:
  • Gráfico: Corrector simple de 2 o 3 vías.
  • Semiparamétrico: 3 o 4 cortes. Filtros paso alto y paso bajo con frecuencias fijas, filtros paso banda para frecuencias medias (frecuencia de resonancia controlable).
  • Paramétrico: Permite modificar ganancia, frecuencia de resonancia y ancho de banda de cada filtro.
• Inserción: Permite incorporar procesadores externos (conector Jack balanceado). Puenteado si no se utiliza.
• Agrupamiento: Líneas para crear grupos de señales y derivarlas a buses auxiliares (prefader o postfader).
• Fader: Potenciómetro que define la cantidad de señal enviada a los buses de mezcla principal.
• Amplificador: Asociado al fader para compensar pérdidas.
• Conmutador de activación: Activa o desactiva las líneas (en reposo, derivan a masa para evitar ruido).
• Control panorámico: Para crear el efecto estéreo, asignando el porcentaje de señal a los canales izquierdo y derecho.

Conversión digital de audio

El proceso de digitalización de audio implica:

1. Filtrado paso bajo: Limita el ancho de banda de la señal a la frecuencia máxima deseada (20 kHz para sistemas de calidad).
2. Conversión A/D:
   • Muestreo y retención: Toma muestras periódicas de la señal y las retiene. Se deben tomar al menos dos muestras por ciclo (Teorema de Nyquist-Shannon). Para evitar el aliasing (aparición de frecuencias no deseadas debido a un muestreo insuficiente), se utiliza el filtro paso bajo mencionado anteriormente.
   • Cuantificación y codificación: Asigna un código binario a cada muestra, representando su nivel. La resolución del convertidor depende del número de bits utilizados.

Esquema: Señal de entrada → Filtrado → Muestreo → Codificación

Absorción y reflexión del sonido

• Cuando las ondas sonoras chocan con un obstáculo, parte de la energía se absorbe y parte se refleja.
• La proporción depende de la naturaleza del material y de la frecuencia del sonido.
• Regla general:
  • Objetos lisos, pesados y rígidos: Reflectantes.
  • Objetos rugosos, porosos o que vibran fácilmente: Absorbentes.
• Coeficiente de absorción (a): Relación entre el sonido absorbido y el sonido incidente. Varía entre 0 (reflexión total) y 1 (absorción total). Este coeficiente varía con la frecuencia.

Colocación de micrófonos

Efecto de proximidad

Acercar el micrófono a la fuente de sonido mejora la calidad y reduce el ruido ambiente. Sin embargo, hay límites:

• Golpes de aire (pop): Al pronunciar consonantes explosivas, se produce un desplazamiento brusco del diafragma del micrófono. Mantener una distancia de al menos 10 cm para evitarlo.
• En micrófonos direccionales, la ventaja de la proximidad es menos acusada.

Acoplamiento acústico (Efecto Larsen)

Se produce cuando el sonido emitido por los altavoces es captado por el micrófono, amplificado y reemitido, creando un bucle de realimentación que genera pitidos. Para evitarlo:

1. Reducir el volumen del amplificador.
2. Alejar el micrófono del altavoz.
3. Cerrar los micrófonos que no se usen.
4. Reducir 3 dB la ganancia del amplificador por cada duplicación del número de micrófonos abiertos.
5. Modificar la posición de los altavoces.
6. Utilizar un ecualizador gráfico para reducir la ganancia en las frecuencias de acoplamiento.

Características de un altavoz

I. Impedancia

• Es crucial para una correcta adaptación con el amplificador.
• Depende de la resistencia, la inductancia de la bobina y la influencia del recinto acústico.
• Zonas de la curva de impedancia:
  • A: Resistencia en CC (0 Hz).
  • B: Frecuencia de resonancia. Muy variable, depende de la colocación.
  • C: Entre 300 y 1000 Hz. Indica la impedancia nominal del altavoz.
  • D: Aumento gradual debido a la inductancia de la bobina.

II. Respuesta en frecuencia

• Rango de frecuencias que el altavoz reproduce con una determinada eficacia.
• Se define por los límites de caída admitidos (-3 dB, -6 dB, -12 dB).
• La curva de respuesta no es lineal; presenta picos y valles. Cuanto más lineal, más natural el sonido.
• Coloración: Predominio de unas frecuencias sobre otras.

III. Ángulo de cobertura y directividad

• Ángulo de cobertura: Ángulo en el que el nivel de presión sonora (SPL) se reduce en 6 dB respecto al eje.
• Índice de directividad (Q): Relación entre el SPL en el eje y la media de los SPL en todas direcciones. Un Q elevado concentra la energía en la dirección deseada, reduciendo la reverberación.

IV. Eficiencia y sensibilidad

• Eficiencia: Relación entre la potencia acústica producida y la potencia eléctrica consumida (baja en altavoces de cono, mayor en altavoces de bocina).
• Sensibilidad: SPL producido a 1 metro de distancia con 1 W de potencia.

V. Potencia máxima y distorsión

• Potencia máxima: Potencia que el altavoz puede soportar de forma continua.
• Potencia musical: Mayor que la potencia máxima térmica, debido a los periodos de descanso.
• Los altavoces presentan altos índices de distorsión.

Sonorización con amplificador centralizado y distribuido

• Permite control independiente por altavoz o grupo (volumen, apagado, selección de canal).
• Configuración A: Línea de tensión constante (100 V), con atenuadores de volumen.
  • Zonas 1 y 2: Atenuación resistiva (potenciómetro o conmutador de resistencias).
  • Zona 3: Atenuador con transformador de tomas múltiples.
  • La atenuación por resistencia se usa en zonas de baja potencia (3-15 W).
• Configuración B: Selector de canal (hoteles, oficinas). Se utilizan atenuadores resistivos. Inconveniente: desadaptación de impedancias.

Medición de la impedancia de entrada de un amplificador (sin osciloscopio)

Pasos a seguir:

1. Utilizar un potenciómetro de bajo valor (500 Ω o menos).
2. Conectar una resistencia de 10 kΩ al cursor del potenciómetro.
3. Ajustar el potenciómetro hasta obtener una tensión de salida (ej. 2 VCA) en la pata libre de la resistencia.
4. Conectar la pata libre de la resistencia a la entrada del amplificador (sin encenderlo).
5. Verificar la caída de tensión en la resistencia. La impedancia de entrada se puede calcular a partir de esta caída de tensión y el valor de la resistencia.