Drahtlose Mikrofonsysteme

Präsentation zum Thema: "Drahtlose Mikrofonsysteme"—  Präsentation transkript:

1 Drahtlose Mikrofonsysteme
SHURE Europe GmbH Headquarters Europe, Middle East & Africa Applications Wannenäckerstraße 28 D Heilbronn Tel: Fax:

2 Übersicht Unterschiede VHF  UHF
Einführung in die drahtlose Übertragung Funktionsblöcke von Sender und Empfänger Intermodulation Störquellen Empfangstechniken Praktische Tipps zum Umgang mit drahtlosen Mikrofonanlagen Anmeldung bei der Bundesnetzagentur

3 Vergleich VHF  UHF Definition der Frequenzbereiche
Hochfrequenztechnische unterschiede Audiospezifische unterschiede Vorteile und nachteile von UHF

4 Frequenzbereiche Langwelle: 150...350 kHz Mittelwelle: 515...1630 kHz
Kurzwelle: 5, MHz FM/UKW Radio: MHz VHF (Very high Frequency): MHz UHF (ultra high Frequency): MHz

5 Math. Zusammenhang Relation zwischen Frequenz f und der Wellenlänge λ eines Signals: mit Lichtgeschwindigkeit c = 3·108 m/s

6 Konsequenzen UHF VHF Beugung Abschattung λ λ

7 Konsequenzen Die Freifelddämpfung ist frequenzabhängig, und nimmt mit steigender Frequenz zu Tx Rx d

8 Beispiel Trägerfrequenz 200 MHz, Abstand d = 100 m:

9 Beispiel Trägerfrequenz 800 MHz, Abstand d = 100 m:

10 Unterschiede VHF  UHF Eigenschaft VHF UHF Wellenlänge
1,5 m bei 200 MHz 0,375 m bei 800 MHz Freifelddämpfung geringer höher Fähigkeit kleine metallische Objekte zu umgehen Fähigkeit an Oberflächen reflektiert zu werden Körperabsorbtionseffekt Kabelverluste Antennenlänge und erforderlicher Abstand für Diversity-Empfang größer kleiner

11 Audioqualität VHF  UHF
Unterschiede im Klang sind nicht von der Trägerfrequenz abhängig. Gesamtrauschabstand ist durch nachfolgende Signalverarbeitungen bzw. der Qualität der verwendeten Bauteile begrenzt (z. B. Compander und Detektoren).

12 Vorteile des UHF-Systems
Zu viele unkontrollierbare und unvorhersehbare HF-Störungen im VHF-Bereich. Antennenlänge im UHF-Bereich kürzer In manchen Ländern sind nur UHF Systeme zugelassen (Deutschland Nutzergruppen)

13 Einführung HF-Übertragung
Modulation Funktionsblöcke eines Senders Funktionsblöcke eines Empfängers Störung durch Intermodulation Andere Ursachen für Störungen

14 Modulation In der sogenannten Modulation werden die Audioinformationen dem Trägersignal hinzugefügt (moduliert). Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten die Audioinformation zu übertragen: Amplitudenmodulation AM Frequenzmodulation FM

15 Amplitudenmodulation
Die Amplitude einer Schwingung wird moduliert im Rhythmus einer zweiten Schwingung

16 Bild eines AM-Signals Die Frequenz der modulierenden Schwingung bestimmt die Schnelligkeit, die Amplitude die Größe der Amplitudenänderung.

17 Nachteil der AM Impulsstörungen (Zündfunken von Fahrzeugen oder elektrostatische Entladungen bei Gewitter) können sich auf ein Funksignal auswirken und die Amplitude verändern. Hierdurch entstehen Störungen der Signale. Außerdem ist die Audiolautstärke von der Signalstärke abhängig.  Großer Nachteil bei mobilen Betrieb.

18 Frequenzmodulation (FM)
Die Frequenz einer Schwingung (Träger) wird moduliert im Rhythmus einer zweiten Schwingung (Nutzsignal) Modulierte HF-Schwingung durch folgende math. Formel beschreibbar: A: konstante Amplitude : variable Frequenz

19 Erzeugung eines FM-Signals
Frequenzmodulierte Schwingung

20 Erzeugung eines FM-Signals
Die Frequenz des modulierenden Audiosignals bestimmt die Schnelligkeit der Frequenzänderung,... die Amplitude des modulierenden Audiosignals die Größe der Frequenzänderung.

21 Erzeugung eines FM-Signals

22 Auswirkungen der FM Tiefer Ton  langsame Änderung der Frequenz des Trägers Hoher Ton  sehr schnelle Änderung der Frequenz des Trägers. Leiser Ton  geringe Frequenzänderung Lauter Ton  starke Frequenzänderung

23 Vorteile der FM Da die Audioinformation nicht in der Amplitude steckt, sondern allein in der Frequenzänderung, ist die FM wesentlich störungsunanfälliger als die AM. Denn Störungen haben immer eine Änderung der Amplitude nicht der Frequenz zur folge.

24 Vorteile der FM FM Empfänger weisen eine weitere Eigenschaft auf. Den sogenannten „Capture Effekt“ (Übertönen). Existieren zwei FM Signale gleicher Trägerfrequenz, so unterdrückt der Empfänger das schlechtere Signal. Sind beide Signale etwa gleich stark, wechselt der Empfänger ständig zwischen den verschiedenen Signalen hin und her.

25 Erzeugung der FM LC-Oszillator-Schaltung
Kapazitätsdioden-Schaltung angekoppelt  FM-Signal ~ US(t) LC-Schwingkreis oder Quarz U=

26 Kapazitätsdiode Die Kapazitätsdiode ist ein Halbleiterbauelement.
Bei Erhöhung der angelegten Spannung wird die Kapazität kleiner. Eine kleinere Spannung vergrößert die Kapazität. Die Kapazitätsdiode wird bei der Schwingkreisabstimmung verwendet.

27 Kennlinie Kapazitätsdiode
„Eingangssignal“ der Kapazitätsdiode ist das Audiosignal. Im Rhythmus des Audiosignals verändert sich Kapazität und moduliert hierdurch die Trägerfrequenz.

28 Erzeugung der FM Periodische Änderung der Kapazität CD bewirkt periodische Verstimmung der Trägerfrequenz.  FM-Signal ~ US(t) LC-Schwingkreis oder Quarz U=

29 Funktionsblöcke eines Senders

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

31 Funktionsblöcke Sender
Spannungsregler Regelt die Batteriespannung auf üblicherweise 5 V. Dazu muss die Batteriespannung von entweder 3 V (up converter) oder 9 V (down converter) auf 5 V konvertiert werden.

32 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

33 Sender: Pre-Emphasis Höhenanhebung um besseren Signal-Rausch-Abstand zu erreichen

34  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 

35 Kompressor - Expander

36 Funktionsblöcke Sender
Limiter Begrenzung von Spitzen im Audiosignal. Sitzt mit dem Compander in einer Rückkopplungsschleife und verhindert so die Übermodulation des Senders.

37 Funktionsblöcke Sender
Zwei Möglichkeiten zur Generierung der Trägerfrequenz: Frequenzsynthesizer bzw. PLL Schaltkreis Quarzgesteuert

38 Quarzgesteuerter Sender
Schwingquarz zur Erzeugung der Basisfrequenz (ca MHz) Frequenzmultiplizierer Erhöhen der Basisfrequenz auf Sendefrequenz Meist Verdoppler oder Verdreifacher

39 Quarzgesteuerter Sender
Quarzoszillator Basisfrequenz wird mit einem Quarzkristall in einem Schwingkreis generiert. In diesem Schwingkreis sitzt eine Kapazitätsdiode über die die Frequenzmodulation realisiert wird.

40 Quarzgesteuerter Sender
Frequenzvervielfacher Übersteuerte Verstärkerstufe, die harmonische Oberschwingungen der Grundfrequenz erzeugt. Diese Oberschwingungen können herausgefiltert und der nächsten Stufe zugeführt werden. Es sind meist mehrere Vervielfacher hintereinander geschaltet, um die endgültige Trägerfrequenz zu erzeugen.

41 Quarzgesteuerter Sender
Blockschaltbild Antenne Limiter Audio Compander Quarz Frequenz Multiplizierer RF Filter Mic Amp RF Amp Batterie Sensor Spannungs Regler +9V

42 PLL = Phase Locked Loop „Nachlaufsynchronisation“
Die Sendefrequenz wird so eingestellt, dass sie mit einer Referenzfrequenz übereinstimmt. Änderungen der Sendefrequenz (Temperatur, Rauschen, ...) werden automatisch nachgeregelt.

43 Funktionsblöcke PLL Sender
VCO (Voltage Controlled Oscillator) Erzeugt das FM Signal mit Hilfe einer einstellbaren Kapazität (Kapazitätsdiode), die Teil eines Schwingkreises ist. Die Kapazität wird über einen OP geregelt, der vom Frequenz Synthesizer angesteuert wird.

44 stabilisierte Spannung
Ausgangsstufe buffer amp Audio Dividierer Operations- verstärker Eingang für dividierte Frequenz Ausgang mit Differenzsignal Referenz-Quarz

45 Voltage Controlled Oscillator
PLL-Sender Blockschaltbild Antenne Limiter Frequenz Synthesizer Audio Compander Voltage Controlled Oscillator RF Amp RF Filter Mic Amp Batterie Sensor Spannungs Regler +9V

46 Quarz  PLL Quarzgesteuert: PLL:
Referenzschwingung wird durch einen Quarz erzeugt; Quarzoszillator schwingt im Bereich MHz. Feste Frequenz Einfache und preiswerte Methode Abstrahlung ungewollter Frequenzen PLL: VCO kontrolliert direkt Ausgangsfrequenz; Teil des Ausgangssignals durchläuft Frequenzteiler und wird mit einem Referenzsignal verglichen. Schaltbare Frequenzen Komplexer und teure Deutlich saubereres Signal

47 Funktionsblöcke Senders
HF Ausgangsverstärker/Filter Versorgt die Antenne mit entsprechender Ausgangsleistung (10 bis 50mW) Filtert das Ausgangssignal, um Nebenaussendungen gering zu halten.

48 Funktionsblöcke eines Empfängers

49 Funktionsblöcke Empfänger
Eingangssektion Verstärkt nur die Trägerfrequenzsignale Filtert Fremdsignale aus

50 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

51 Funktionsblöcke Empfänger
Mischer Kombiniert das empfangene HF-Signal mit der Oszillatorfrequenz Erzeugt Summen- (HF+LO) und Differenzsignale (HF-LO = ZF = Zwischenträgerfrequenz) Zwischenträgerfrequenzfilter (ZF-Filter) Läßt nur Differenzsignal (ZF) passieren Filtert Summensignal aus

52 Zwischenträgerfrequenz (ZF)
Generierung der ZF Mischer ZF-Filter 10,7 MHz 200 MHz Summe: 389,3 MHz & Differenz: 189,3 MHz Oszillator Antenne Legt Empfangsfrequenz fest!

53 Funktionsblöck Empfänger
ZF-Verstärker Verstärkt ZF-Signal auf hohen Pegel Begrenzt Signal zur Anpassung an den Detektor Detektor/Demodulator Trennt Audiosignal vom ZF-Signal Demoduliert das Audiosignal

54 Detektor/Demodulator
FM Signal wird zunächst in ein AM Signal umgewandelt. Anschließend wird das AM Signal demoduliert.

55 Umwandlung FM in AM Flankendiskriminator (Schwingkreis)
Resonanzkreis nicht auf Trägerschwingung abgestimmt. Sich ändernde Frequenz hat ändernde Amplitude zur Folge: AM (+FM)

56 AM Demodulator Die Demodulation geschieht durch Gleichrichtung und Glättung der AM. Gleichrichtung erfolgt an der Diode Glättung erfolgt durch den Ladekondensator C. Gleichspannungsunterdrückung an Koppelkondensator

57 Funktionsblöcke Empfänger
Expander Zweiter Teil des "companding "- Systems (Umkehrung des Kompressors im Sender) 1:2 Expansion zur Rekonstruktion des ursprünglichen Dynamikbereiches

58 Funktionsblöcke Empfänger
Audioverstärker Pegel- und Impedanzanpassung “De-emphasis” (Nachentzerrung / Höhenabsenkung) innerhalb des Rauschunterdrückungssytems

59 Funktionsblöcke Empfänger
De-Emphasis

60 Emphasis Durch die Pre- / De-Emphasis kann der Signal-Rausch-Abstand um bis zu 13 dB verbessert werden.

61 Empfänger Blockschaltbild eines einfachen Empfängers Antenne Frond End
Mixer ZF Filter FM Detector ZF Amp Local Oscillator Expander Audio Amp Audio-Signal

62 Berechenbare Störungen

63 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.

64 Intermodulationen Wo tauchen Intermodulationen auf?
So genannte NICHTLINEARE Übertragungs-systeme erzeugen Intermodulationen.

65 Übertragungssysteme

66 Nichtlineares System Jeder (HF-)Verstärker ist ein nichtlineares Übertragungssystem Verstärker sind in jedem Sender wie auch Empfänger verbaut. Jedes Funksystem erzeugt Intermodulationen

67 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

68 Intermodulation 2. Ordnung
Beispiel: Summen- und Differenzsignal bei zwei Frequenzen

69 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

70 Intermodulation 3. Ordnung
Beispiel: Intermodulationen 3. Ordnung bei zwei Frequenzen

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

72 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.

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

74 Intermodulationsprodukte
Intermodulation zweier starker Signale HF-Pegel [dB] Frequenz

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

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

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

78 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

79 Störstrahlungen bei Quarzschwingungen

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

81 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

82 Störungen bei Empfängern
Interner Oszillator streut in benachbartes Gerät

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

84 Spiegelfrequenz Spiegelfrequenz
Spiegelfrequenz = Oszillatorfrequenz - ZF Falls ein Sender exakt auf dieser Spiegelfrequenz arbeitet, entsteht in der Mischerstufe ein Differenzsignal, welches durch den ZF-Filter gelangt. Kann von breitbandigen Empfänger empfangen werden

85 Spiegelfrequenz Abhilfen Selektive / schmalbandige Empfänger verwenden
Mögliche Spiegelfrequenzen beim Auswahlprozeß der Trägerfrequenzen vermeiden

86 Spiegelfrequenzempfang
idealer Filter

87 Frequenzkoordination
Auswahlprozeß: Wo befinden sie sich? Nutzen sie noch andere drahtlose Systeme? Wieviel Systeme werden maximal benötigt? Wie hoch sind die Anforderungen an die Zuverlässigkeit? Was ist es ihnen wert?

88 Kombination der Frequenzen
Vom Hersteller vorselektierte Frequenzgruppen: Konzentrieren sich meist auf "offene” TV-Kanäle Immer eng mit den Eigenschaften des jeweiligen Systems verbunden Es ist nicht möglich, ohne Risiko verschiedene Hersteller/Typen miteinander zu kombinieren

89 Frequenzgruppen Frequenzen in vorselektierten Frequenzgruppen sind untereinander kompatibel: Beispiel: U-Serie Gruppe Kanal TV Kanal (US Version) Alle Kanäle innerhalb einer Gruppe sind kompatibel (simultan betreibbar) 

90 Berechnung über Software
Mathematisches Modell berücksichtigt die Intermodulationsprodukte und entsprechende Sicherheitsabstände Welche Intermodulationsprodukte und wie groß die Abstände sind ist geräteabhängig

91 Sicherheitsabstände

92 Sicherheitsabstände

93 TV-Kanäle (PAL) Aufbau Bildträgerfrequenz
1. Tonträgerfrequenz = Bildträgerfrequenz + 5,5 MHz 2. Tonträgerfrequenz = Bildträgerfrequenz + 5,742 MHz Innerhalb der Gruppen I & III: Abstand der Kanäle 7 MHz Innerhalb der Gruppen IV & V: Abstand der Kanäle 8 MHz

94 Aufbau eines TV Kanals

95 Stereoübertragung Die meisten In Ear Monitoring Systeme übertragen ein Stereo-Signal. Dies wird mit dem so genannten Stereo-Multiplex-Signal realisiert Aus der Historie muss das MPX-Signal Mono-Kompatibel sein.

96 Stereo-MPX Signal

97 Erzeugung eines Stereo-MPX Signal
Amplitudenmodulation

98 Dekodierung eines Stereo-MPX Signal

99 Nichtvorhersehbare Störungen

100 Andere Störquellen Interferenzen durch (Rundfunk-) Sender
Interferenzen durch digitale Schaltkreise Interferenzen durch Netzteile Abhilfen

101 Interferenzen durch Sender
TV: VHF Kanäle (In Deutschland ist TV Kanal 12 bundesweit für DAB gesperrt. Außerdem werden von dem anderen Kanälen Subkanäle lokal belegt.) UHF Kanäle: Rundfunkanstalten etc. DVB-T belegt in D TV Kanäle Radio: AM und FM sind nur in extremer Nähe problematisch Andere: Küstenwache, Forstbetriebe, etc. Mobilfunk stört nur in extremer Nähe Mobiltelefone (auch im Standby-Betrieb !) Drahtlose Intercom-Systeme (meist UHF)

102 Digitale Schaltkreise
Digitale Audioprodukte und Effektprozessoren: Echogeräte Hallgeräte Dynamikprozessoren Synthesizer/Sampler CD-Spieler DAT-Recorder

103 Digitale Schaltkreise
Computer: CPUs in Desktops Palmtops Computergestützte Beleuchtungen (Scanner) und andere Anwendungen

104 Störungen von Wechselstromgeräten
Dimmer Leuchtstoffröhren Schaltnetzteile Jegliche Hochspannungs-/Starkstromquellen

105 Abhilfe bei Störungen Störquelle identifizieren und abschirmen
System an anderem Ort platzieren Auf andere Frequenzen zurückgreifen Einsatz von Filtersystemen Empfangsempfindlichkeit (Squelch) justieren

106 Rauschsperre - Squelch
Squelch (engl.: Glucksendes Geräusch): Der Empfänger “öffnet” erst, wenn ein anliegendes HF-Signal die erforderliche Feldstärke aufweist. Somit verhindert man den Empfang fremder Quellen, wenn der Sender außer Betrieb ist ("muting"). Der erforderliche Grenzwert ist von der jeweiligen Umgebung (vorhandenes Grundrauschen und Störquellen) abhängig .

107 Squelch - Einstellung Squelchpegel unterhalb des Nutzsignal und oberhalb des Störpegels einstellen. Empfindlichkeit Nutzsignal Squelchpegel Störsignale

108 Einstellung des Squelch
Empfänger einschalten (Sender aus) Squelchregler auf Minimum Solange Squelchregler in Richtung Maximum (meist im Uhrzeigersinn) drehen, bis die Leuchtanzeigen der Empfangskanäle erlöschen.

109 Reichweite  Squelch Squelch auf Minimum:  maximale Reichweite
Squelch auf Maximum:  minimale Reichweite

110 Rauschsperren Amplitude Squelch Noise Sensitive Squelch
Tone Key Squelch

111 Amplitude Squelch Der Empfänger öffnet in Abhängigkeit der HF Signalstärke Problem: Empfänger unterscheidet nicht zwischen eigentlichem Träger, Verzerrungen, Harmonischen oder Rauschen

112 Noise Sensitive Squelch
Der hochfrequente Anteil des Rauschens im Audiosignal wird überwacht. Empfangenes Signal stark und Rauschen gering  Empfänger öffnet den Kanal Empfangenes Signal schwach oder nicht vorhanden und/oder Rauschen stark  Empfänger mutet den Kanal

113 Noise Sensitive Squelch

114 Tone Key Squelch Ein Ultraschallsignal (32,768 kHz) wird vom Sender mit übertragen. Pegel des Signals verändert sich mit Batteriestand Wird dieser Tone Key vom Empfänger nicht empfangen oder liegt er unterhalb eines Grenzwertes (Batterie ist leer!), so bleibt er stumm.

115 Tone Key Squelch Einschalten: Ausschalten: HF Verstärker schaltet ein
Wenn Trägerfrequenz stabil, wird Tone Key aktiviert  kein Einschaltgeräusch Ausschalten: Tone Key wird als Erstes abgeschaltet; Empfänger macht zu (muted) HF Verstärker wird abgeschaltet  kein Abschaltgeräusch

116 Tone Key Squelch Signalton bei 32,768 kHz

117 Wellen und Interferenzen
Veranschaulichung Erklärung von Schall- und HF-Wellen anhand von Wasserwellen Steinwurf ins Wasser: Ausbilden von kreisförmigen Wellenfronten Wellenfronten bestehen aus Wellenbergen und Wellentälern

118 Wellen und Interferenzen
Entstehung einer Überlagerung durch: Gleichzeitige Erzeugung zweier Wellen Oder Reflexion einer Welle  Interferenz Resultat: Feld, welches aus der Addition von Wellenbergen bzw. Wellentälern entsteht  Interferenzmuster 1. Welle Störung oder reflektierte 1.Welle

119 Wellen und Interferenzen
Phasenrichtige Interferenz: Überlagern sich Wellenberge mit Wellenbergen bzw. Wellentäler mit Wellentälern, so addieren sich ihre Amplituden zu einer Resultierenden mit doppelter Amplitude  Signalgewinn Minimum Maximum

120 Wellen und Interferenzen
Gegenphasige Interferenz: Überlagern sich jedoch Wellenberge mit Wellentälern, so löschen sie sich gegenseitig aus  Empfindliche Störungen bei drahtlosen Übertragungssystemen

121 Wellen und Interferenzen
Sollte sich die Empfangsantenne am Ort einer Auslöschung befinden, so besteht die Gefahr, dass das Signal verloren geht (Aussetzer, Drop Outs). Kritisch beim Einsatz in geschlossenen Räumen: Phasenauslöschung zwischen dem direkten und dem reflektierten Signal.

122 Wellen und Interferenzen
Diversity Anlagen sind wesentliche besser für den Einsatz in geschlossenen Räumen geeignet.

123 Empfangstechniken Verschieden Empfangstechniken Non Diversity
Passives Diversity Antenna Switching Diversity Antenna Phase Switching Diversity True Diversity MARCAD® Diversity

124  Non Diversity "Drop Outs" Eine Antenne und eine Empfangseinheit
Gefahr, dass Signale durch Mehrfach-Reflexionen (Interferenz), Absorptionen und Abschattungen am Aufstellort der Antenne nicht mehr verfügbar sind  "Drop Outs"

125  Passives Diversity "Drop Outs"
Mehrere Antennen, aber nur eine Empfangseinheit Hohe Wahrscheinlichkeit, daß eine der Antennen ein Signal empfängt Jedoch kann das Signal an beiden Antennen phasenverschoben auftreten  "Drop Outs"

126 Passives Diversity Mehrere Antennen und ein Empfänger

127 Antenna Switching Diversity
Eine Empfangseinheit plus zwei Antennen Schaltung wählt aufgrund der Feldstärke die jeweils bessere andere Antenne aus Schaltgeräusch eventuell hörbar, das System muß nach dem umschalten erneut das Signal prüfen

128 Antenna Switching Diversity
Phasenauslöschung zwischen den Antennen wird vermieden Umschaltkriterium ist die Feldstärke, deshalb umschalten vom korrekten auf ein stärkeres oder gleich starkes Störsignal möglich

129 Antenna Switching Diversity
Blockschaltbild:

130 Antenna Phase Switching
Eine Empfängereinheit und zwei Antennen mit Phasenumkehrschaltung Durch Phasenumkehr einer Antenne wird ein besserer Signal-Rauschabstand erzielt. System kann nur auf Fehler bzw. Drop Outs reagieren. Schaltgeräusch evtl. hörbar.

131 Antenna Phase Switching
Blockschaltbild

132 Predictive Diversity Predictive Diversity ist ein verbessertes Antenna Switching System: Predictive Diversity speichert den Maximalwert des Empfangs und einem durchschnittlichen Wert der empfangenen Feldstärke. Fällt die aktuelle Feldstärke unter einen bestimmten Bruchteil des Maximalwertes, so wird zur anderen Antenne übergeblendet (nicht geschaltet) und der vorherige Durchschnittswert als neuer Maximalwert angenommen.

133 Audio Switching Diversity / True Diversity
Zwei Antennen und zwei Empfangseinheiten Zwischen den zwei Empfangseinheiten wird abhängig von der Signalqualität zwischen den Audio-Ausgängen hin und her geschaltet  Nur das bessere Audio-Signal gelangt an den Ausgang Nachteile: Umschaltung kann zu hörbaren Störungen führen Kann von starken HF-Störquellen irrtümlich ausgelöst werden

134 Audio Switching Diversity / True Diversity
Blockschaltbild Audio Switching Diversity

135 “MARCAD®“ Diversity MAximum Ratio Combining Audio Diversity
Zwei Antennen und zwei Empfangseinheiten Kein Schalten zwischen den Audio-Signalen der Empfangskanäle, sondern “schnelles überblenden” oder „kombinieren“.

136 “MARCAD®“ Diversity Vorteile: Keine Schaltgeräusche
Keine Empfänger-Irritation durch HF-Störungen Verbesserung des Rauschabstands um 3 dB bei gutem Empfang, da in diesem Fall beide Audio-Signale gleichwertig verwendet werden. Wird ein Signal schlechter, so wird zum Besseren übergeblendet.

137 “MARCAD®“ Diversity Blockschaltbild eines MARCAD®-Empfängers

138 Anzahl der Antennen Antennen absorbieren einen Teil der elektrischen Feldlinien  Antennenanzahl minimieren

139 Antennen - Accessoires
Aktiver Antennenspitter Passiver Antennensplitter UA845 UA221

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

141 Richtcharakteristik von Antennen
Wie Mikrofone haben auch Antennen unterschiedliche Richtcharakteristiken

142 Typische Antenne

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

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

145 Richtantenne Richtwirkung einer Richtantenne

146 Aufstellung

147 Tips für Antennen und Kabel
Immer die richtigen Antennenkabel verwenden: Die Impedanz des Antennenkabels sollte immer der Impedanz des Antenneneingangs-/Ausgangs entsprechen. Alle Shure Antennen und Geräte sind auf 50  ausgelegt

148 Tips für Antennen und Kabel
Immer die richtigen Antennenkabel verwenden: Falsche Impedanz verursacht Reflexionen im Kabel und führt zu Verlusten RG-59 Kabel (75 , Fernsehkabel) verursacht zusätzliche Verluste im Kabel

149 Antennenkabel Kabelverluste werden in dB pro 100m für VHF und UHF angegeben. Die Verluste bei UHF sind deutlich größer. Bei 3dB Verlust im Kabel kommt nur noch das 0,7 Fache der Eingangsspannung am Ausgang des Kabels an. Mehr als 3dB Verlust sollte vermieden werden.

150 Antennenkabel RG58 (Belden 9201): MHz 900 MHz Verlust dB / 100 m RG8 (Belden 8237) Verlust dB / 100 m RG8x (Belden 9258) Verlust dB / 100 m Verlustarmes RG8 (Belden 9913) Verlust dB / 100 m ( UG 959/U Stecker verwenden )

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

152 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.

153 Leistung in dB

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

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

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

157 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

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

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

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

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

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

163 Inbetriebnahme Bei zuständigen Außenstelle der Bundesnetzagentur Antrag auf Zuteilung von Sendefrequenzen stellen. BNA hat genaue Kenntnis der regional bereits vom Rundfunk genutzten TV Kanäle. Neue Gebührenverordnung Ca. 7 € pro Jahr und Sender (2004) Bearbeitungsgebühr pro Antrag: 130 €

164 TV-Kanäle für Drahtlose Mikrofonanlagen
Zuweisung von UHF Frequenzen 61 790 798 Bereich für Funkmikrofone 62 806 63 814 64 822 Für DVB-T blockiert 65 830 66 838 67 846 68 854 69 862 (70) 863 865 Harmonized Frequency Band

165 Bundesnetzagentur: UHF
Einteilung in Nutzergruppen: a und b: Öffentlich-rechtliche Rundfunkanstalten sowie private Programmanbieter und Programmproduzenten c: “Andere Veranstalter” wie z.B. Wanderbühnen oder “Dienstleister der Veranstaltungstechnik” d: Musikgruppen sowie sog. Rollende Diskotheken und weitere Nutzer. e: Mikrofonanlagen ausschließlich innerhalb von geschlossenen Räumen (Schauspielhäuser, Theater, Produktionsstudios, Kongreßzentren, Messen und Mehrzweckhallen).

166 Nutzergruppen: Beispiel FSK 62 & 63

167 DVB-T Betrieb Aktueller Plan auf abrufbar

168 Drahtlose Mikrofonsysteme
SHURE Europe GmbH Headquarters Europe, Middle East & Africa Applications Wannenäckerstraße 28 D Heilbronn Tel: Fax: