Praktischer Umgang mit drahtlosen Mikrofonsystemen SHURE Europe GmbH Headquarters Europe, Middle East & Africa Applications Wannenäckerstraße 28 D-74078 Heilbronn Tel: +49-7131-7214 - 0 Fax: +49-7131-7214 - 14 Email: support@shure.De

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

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

 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 

Kompressor - Expander

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

Funktionsblöcke eines Empfängers

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

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

Berechenbare Störungen

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.

Übertragungssysteme linear nicht linear Output Output Input Input

Nichtlineares System Erzeugung von harmonischen Schwingungen

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

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

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

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

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

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.

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

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

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

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

Intermodulation Wie verhält sich UHF-R? => Beispiel

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

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

Intermodulation Wie werden die Parameter bestimmt?

Intermodulation Wie werden die Parameter bestimmt?

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

Störstrahlungen von Quarzschwingungen

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

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

Störungen bei Empfängern Interner Oszillator streut in benachbartes Gerät

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

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

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

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

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

Richtcharakteristik von Antennen Wie Mikrofone haben auch Antennen unterschiedliche Richtcharakteristiken

Typische VHF Antenne

Typische UHF Antenne

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

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

Richtantenne

Aufstellung

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

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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