Praktischer Umgang mit drahtlosen Mikrofonsystemen

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1 Praktischer Umgang mit drahtlosen Mikrofonsystemen
SHURE Europe GmbH Headquarters Europe, Middle East & Africa Applications Wannenäckerstraße 28 D Heilbronn Tel: Fax:

2 Funktionsblöcke Sender
Mikrofonvorverstärker bei Shure Bestandteil der abnehmbaren Mikrofonkapsel Pegel- und Impedanzanpassung Gleichspannung für Kondensatorelemente “Pre-emphasis” (Vorverzerrung / Höhenanhebung) für Rauschunterdrückungssystem

3 Pre-Emphasis zur Rauschunterdrückung
Ein typisches Audiosignal enthält mehr tieffrequente Energie. Im Gegensatz dazu enthält typisches Rauschen mehr Energie im hochfrequenten Bereich.  Der Signal-Rausch-Abstand nimmt bei höherer Frequenz ab

4  Sender: Kompressor Erster Teil des "companding"-Systems
Ursprüngl. Dynamik- 2:1 Kompression bereich Reduzierter Dynamikbereich Ziel ist eine Anhebung des Trägersignals gegenüber dem Rauschpegel im HF Schaltungsteil 

5 Kompressor - Expander

6 PLL-Sender Blockschaltbild ANTENNA +9V IN AUDIO Limiter Mic Amp
Compander Frequenz Synthesizer Voltage Controlled Oscillator Battery Sensor Circuit Spannungs Regler RF Filter RF Amp

7 Funktionsblöcke eines Empfängers

8 Funktionsblöcke Empfänger
Interner Oszillator (LO = Local Oscillator) Schwingt in einem festen Abstand über oder unter der Trägerfrequenz (z.B. VHF: 10,7MHz unter der Trägerfrequenz; PSM700: 110,6 MHz über der Trägerfrequenz) Wird entweder Quarz- oder PLL- gesteuert gebildet

9 ANTENNA Front End Mixer ZF Amp ZF Filter FM Detector Expander Local Oscillator Audio Audio-Signal

10 Berechenbare Störungen

11 Intermodulationseffekte
Ursprung: Ein Signal in einem nicht linearen Übertragungssystem produziert Vielfache seiner Eigenfrequenz (Oberschwingungen, Harmonische) Mehrere Signale rufen zusätzlich Summen- und Differenzsignale hervor. Die Harmonischen können ihrerseits mit den Summen- und Differenzsignalen weitere Kombinationen bilden.

12 Übertragungssysteme linear nicht linear Output Output Input Input

13 Nichtlineares System Erzeugung von harmonischen Schwingungen

14 Intermodulationseffekte
Intermodulationseffekte “2. Ordnung”: werden durch zwei Signale produziert oder sie sind das zweifache (zweite Harmonische) der Grundfrequenz: z.B.: f1 + f2 = fintermod oder f1 + f1 = 2 • f1 = fintermod

15 Intermodulationseffekte
Intermodulationseffekte “3. Ordnung”: werden entweder durch drei Signale hervorgerufen z.B.: f1 + f2 - f3 = fintermod oder durch Signale und Harmonische verursacht z.B.: 2 • f1 - f2 = fintermod oder sie sind das dreifache (dritte Harmonische) der Grundfrequenz

16 Intermodulation 2. Ordnung
Beispiel: Summen- und Differenzsignal bei zwei Frequenzen 800 MHz nicht linearer Schaltkreis Summe 1601 MHz 801 MHz Differenz 1 MHz

17 Intermodulation 3. Ordnung
Signale bei zwei Frequenzen 2401 MHz 800 MHz nicht linearer Schaltkreis (800x2+801) (800x2-801) (801x2-800) (801x2+800) 799 MHz 802 MHz 801 MHz 2402 MHz

18 Intermodulation Einspeisung zweier Sender in einen Empfänger 800 MHz
801 x 2 = 1602 1602 – 800 = 802 !

19 Intermodulation bei Sendern
Eng benachbarte Sender können ineinander Intermodulationseffekte hervorrufen. Das Intermodulationsprodukt wird zusammen mit dem Originalsignal gesendet. Instabilität oder Verstimmung des Ausgangs stört den Sendebetrieb.

20 Intermodulation 3. Ordnung
Abhängigkeit vom Abstand zweier Sender Abstand [m] Pegel [dB] IM3 Produkt

21 Intermodulation Konsequenzen IM-Produkte können in
Sendern, Antennenverstärkern und Empfängern generiert werden. IM-Produkte 3. Ordnung sind am kritischsten IM-Produkte sind vorhersehbar

22 Intermodulation Anzahl der Intermodulationsprodukte 3. Ordnung:
Verwendete Frequenzen Intermodulations-Produkte N(N – 1) 1 2 3 6 4 12 5 20 30 7 42

23 Intermodulation bei Sendern
Abhilfe: Gut abgeschirmte Sender benutzen Enges räumliches Platzieren von Sendern vermeiden. (Sender immer mindestens 0,5 m voneinander entfernt platzieren)

24 Intermodulation Wie verhält sich UHF-R? => Beispiel

25 Intermodulation Track Tuning Selected frequency filter
60 MHz Selected frequency filter Effective bandwidth 60 MHz Selected frequency filter Effective bandwidth

26 Intermodulation Beispiel 800; 801; 802 MHz 790; 805; 820 MHz

27 Intermodulation Wie werden die Parameter bestimmt?

28 Intermodulation Wie werden die Parameter bestimmt?

29 Weitere Effekte Störstrahlungen
Summen- und Differenzprodukte zwischen Harmonischen der Basis- oder Quarzfrequenz (15-30 MHz) und “Resten” der Basisfrequenz werden unbeabsichtigt in den Vervielfacherstufen erzeugt Jene Harmonische knapp über- und unterhalb der Trägerfrequenzen sind kritisch Empfänger, welche auf diese Harmonische abgestimmt sind, werden empfindlich gestört

30 Störstrahlungen von Quarzschwingungen

31 Weitere Effekte Abhilfen
Moderaten Abstand zwischen Sender und Empfangsantennen einhalten “Harmonische” bei der Auswahl der Trägerfrequenzen vermeiden Kompatibilität der Trägerfrequenzen durch Rechnerprogramm überprüfen lassen

32 Störungen bei Empfängern
Interferenzen mit dem internen Oszillator: Oszillator eines Empfängers (LO = Local Oscillator) schwingt z.B. 10,7 MHz unterhalb der Trägerfrequenz LO-Frequenz wird aus diesem Empfänger abgestrahlt Übersprechen in anderen Empfänger, welcher auf dieser Frequenz arbeitet

33 Störungen bei Empfängern
Interner Oszillator streut in benachbartes Gerät

34 Störungen bei Empfängern
Abhilfen Empfänger getrennt aufstellen Empfangsantennen räumlich getrennt aufstellen Aktive Antennensplitter benutzen, um Antennenanschlüsse voneinander zu isolieren

35 Antennentechnik Antennen absorbieren einen Teil der elektrischen Feldlinien (T3 Demo)  Antennenanzahl minimieren

36 Antennen - Accessoires
Antennenspitter Richtantennen „logarithmisch- periodisch“ UA845 UA220 UA870

37 Antennencombiner Wie viel bringt eigentlich ein Antennencombiner ?
T-Stück ?!? UA220 ?!? PA765 ?!?  Vergleichsmessung

38 Absetzbare Antennen Antennen brauchen immer einen Massebezug.
Deshalb sind nur Antennen mit integriertem Massebezug abgesetzt werden.

39 Richtcharakteristik von Antennen
Wie Mikrofone haben auch Antennen unterschiedliche Richtcharakteristiken

40 Typische VHF Antenne

41 Typische UHF Antenne

42 Richtantennen Aktive Richtantenne UA870
Logarithmisch- Periodische Dipolanordnung Gewinn etwa 7 dB 3 dB Strahl-breite: 100° (±50°) Supernierencharakteristik Verstärkung einstellbar (3 oder 10 dB)

43 Richtantennen Richtantenne PA705 620 - 870 MHz
7 dB mehr Gewinn als λ /4 - Antenne Stativadapter ( 5/8 in. ) im Lieferumfang

44 Richtantenne

45 Aufstellung

46 Antennenpolarisation
Ähnlich wie bei Lautsprecher Arrays, gibt es auch bei Antennen Polarisationseffekte Für uns interessant: Horizontale Polarisation Vertikale Polarisation

47 Abgestrahlte Leistung
Die im Datenblatt angegebene abgestrahlte Leistung ist kein oder nur ein sehr bedingtes Maß für die Reichweite Angaben meist in mW, im HF Bereich sind aber Angaben in dB sinnvoller.

48 Häufige Fehler beim Betrieb
Antennen in Vertikale oder 45° Position bringen   RECEIVER RECEIVER

49 Häufige Fehler beim Betrieb
RECEIVER WA470 Passive Antennenweiche bei zwei Empfängern verwenden   RECEIVER

50 Häufige Fehler beim Betrieb
Aktive Antennenweiche bei mehreren Empfängern verwenden   WA440 WA404E RECEIVER RECEIVER RECEIVER RECEIVER RECEIVER RECEIVER RECEIVER RECEIVER

51 Häufige Fehler beim Betrieb
 RECEIVER RECEIVER Minimalen Abstand (¼ λ) zwischen abgesetzten Antennen in Diversity Systemen nicht unterschreiten: Optimal ist 1/2 bis 1 Wellenlänge λ des Signals: Beispiel VHF: 0,9 m - 1,8 m bei 170 MHz 0,65 m - 1,3 m bei 230 MHz Bei zu großen Abständen der Antennen geht der Diversity-Effekt verloren, die zweite Antenne ist keine Alternative mehr. Immer hochwertige Antennenkabel verwenden

52 Häufige Fehler beim Betrieb
RECEIVER Empfänger möglichst weit oben im Rack montieren   RECEIVER

53 Häufige Fehler beim Betrieb
 Abstand zu Störquellen maximieren  RECEIVER RECEIVER DIGITAL PROCESSOR COMPUTER LIGHT CONTROLLER DIGITAL PROCESSOR COMPUTER LIGHT CONTROLLER

54 Sender auf gleicher Frequenz
Niemals zwei Sender gleichzeitig auf identischen Frequenzen betreiben. 

55 Abstand Antennen zu Metall
Mindestabstand der Antennen zu Metall-konstruktionen Traversen, Stahlbetonwände:  1m min. 1 m

56 Sender  Empfänger Abstand immer geringst möglich, aber nicht näher als 3m. Sonst können vermehrt IM-Produkte generiert werden. min. 3m

57 Praktischer Umgang mit drahtlosen Mikrofonsysteme
SHURE Europe GmbH Headquarters Europe, Middle East & Africa Applications Wannenäckerstraße 28 D Heilbronn Tel: Fax: