Drahtlose Mikrofonsysteme SHURE Europe GmbH Headquarters Europe, Middle East & Africa Applications Wannenäckerstraße 28 D-74078 Heilbronn Tel: +49-7131-7214.

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1 Drahtlose Mikrofonsysteme 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

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:5,9...16 MHz FM/UKW Radio:87...108 MHz VHF (Very high Frequency):30...300 MHz UHF (ultra high Frequency):300...3000 MHz

5 Math. Zusammenhang Relation zwischen Frequenz f und der Wellenlänge λ eines Signals: mit Lichtgeschwindigkeit c = 3·10 8 m/s

6 Konsequenzen UHF VHF Abschattung Beugung λ λ

7 Konsequenzen Die Freifelddämpfung ist frequenzabhängig, und nimmt mit steigender Frequenz zu d TxTx RxRx

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

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

10 Unterschiede VHF UHF EigenschaftVHFUHF Wellenlänge 1,5 m bei 200 MHz 0,375 m bei 800 MHz Freifelddämpfunggeringerhöher Fähigkeit kleine metallische Objekte zu umgehen höhergeringer Fähigkeit an Oberflächen reflektiert zu werdengeringerhöher Körperabsorbtionseffektgeringerhöher Kabelverlustegeringerhöher Antennenlänge und erforderlicher Abstand für Diversity-Empfang größerkleiner

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 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 Frequenzmodulation (FM)

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

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 Periodische Änderung der Kapazität C D bewirkt periodische Verstimmung der Trägerfrequenz. Erzeugung der FM ~ U S (t) U=U= FM-Signal LC-Schwingkreis oder Quarz

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

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. 15 - 30 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 +9V Audio Limiter Mic Amp CompanderQuarz Batterie Sensor Spannungs Regler RF Filter RF Amp Frequenz Multiplizierer

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

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

46 Quarz PLL Quarzgesteuert: Referenzschwingung wird durch einen Quarz erzeugt; Quarzoszillator schwingt im Bereich 15- 30 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: 10,7 MHz 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 Amp ZF Filter FM Detector Expander Local Oscillator 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.: f 1 + f 2 = f intermod oder f 1 + f 1 = 2 f 1 = f intermod

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

69 Intermodulationseffekte Intermodulationseffekte 3. Ordnung: werden entweder durch drei Signale hervorgerufen z.B.: f 1 + f 2 - f 3 = f intermod oder durch Signale und Harmonische verursacht z.B.: 2 f 1 - f 2 = f intermod 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 MHz 802 MHz 800 MHz 801 MHz 802 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 Abstand [m] Pegel [dB] IM3 Produkt Intermodulation 3. Ordnung Abhängigkeit vom Abstand zweier Sender

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

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) 10 22 36 412 520 630 742

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 idealer Filter Spiegelfrequenzempfang

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 ohne weiteres möglich, verschiedene Hersteller/Typen miteinander zu kombinieren

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

90 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

91 Aufbau eines TV Kanals

92 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.

93 Stereo-MPX Signal

94 Erzeugung eines Stereo-MPX Signal Amplitudenmodulation

95 Dekodierung eines Stereo-MPX Signal

96 Nichtvorhersehbare Störungen

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

98 Interferenzen durch Sender TV:VHF Kanäle 5-12 (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 64-66. 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)

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

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

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

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

103 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.

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

105 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.

106 Reichweite Squelch Squelch auf Minimum: maximale Reichweite Squelch auf Maximum: minimale Reichweite

107 Rauschsperren Amplitude Squelch Noise Sensitive Squelch Tone Key Squelch

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

109 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

110 Noise Sensitive Squelch

111 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.

112 Tone Key Squelch Einschalten: 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

113 Tone Key Squelch Signalton bei 32,768 kHz

114 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

115 Wellen und Interferenzen 1. WelleStörung oder reflektierte 1.Welle 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

116 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 MinimumMaximum

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

118 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.

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

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

121 Non Diversity 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"

122 Passives Diversity 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"

123 Passives Diversity Mehrere Antennen und ein Empfänger

124 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

125 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

126 Antenna Switching Diversity Blockschaltbild:

127 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.

128 Antenna Phase Switching Blockschaltbild

129 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.

130 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

131 Audio Switching Diversity / True Diversity Blockschaltbild Audio Switching Diversity

132 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.

133 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.

134 MARCAD ® Diversity Blockschaltbild eines MARCAD ® -Empfängers

135 Anzahl der Antennen Antennen absorbieren einen Teil der elektrischen Feldlinien Antennenanzahl minimieren

136 Aktiver Antennenspitter Passiver Antennensplitter Antennen - Accessoires UA845 UA221

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

138 Richtcharakteristik von Antennen Wie Mikrofone haben auch Antennen unterschiedliche Richtcharakteristiken

139 Typische Antenne

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

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

142 Richtantenne Richtwirkung einer Richtantenne

143 Aufstellung

144 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

145 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

146 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.

147 Antennenkabel RG58 (Belden 9201):200 MHz900 MHz Verlust dB / 100 m19.7 50.9 RG8 (Belden 8237) Verlust dB / 100 m8.9 24.9 RG8x (Belden 9258) Verlust dB / 100 m17.7 42.0 Verlustarmes RG8 (Belden 9913) Verlust dB / 100 m5.913.8 ( UG 959/U Stecker verwenden )

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

149 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.

150 Leistung in dB

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

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

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

154 Häufige Fehler beim Betrieb 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 mbei 170 MHz 0,65 m- 1,3 mbei 230 MHz Bei zu großen Abständen der Antennen geht der Diversity-Effekt verloren, die zweite Antenne ist keine Alternative mehr. Immer hochwertige Antennenkabel verwenden RECEIVER

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

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

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

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

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

160 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

161 Frequenzberechnung Intermodulationsprodukte Sicherheitsabstände Spacing 3rd. Order 5th Order 3 Transmitter

162 Track Tuning… 60 MHz Selected frequency filter Effective bandwidth

163 Track Tuning… 60 MHz Selected frequency filter Effective bandwidth

164 Feste Eingangsfilter Empfangsbereich Selected frequency filter Effective bandwidth

165 Sicherheitsabstände f 5. f1f1 f2f2 f 3. f 5. f 3.

166 Sicherheitsabstände f 5. f1f1 f2f2 f 3. f 5. f 3.

167 TV-Kanäle für Drahtlose Mikrofonanlagen Zuweisung von UHF Frequenzen 61790798 Bereich für Funkmikrofone 62798806 63806814 64814822 Für DVB-T blockiert 65822830 66830838 67838846 Bereich für Funkmikrofone 68846854 69854862 (70)863865Harmonized Frequency Band

168 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).

169 Nutzergruppen: Beispiel FSK 62 & 63

170 DVB-T Betrieb Aktueller Plan auf www.shure.de abrufbarwww.shure.de DVB-T.xls

171 Drahtlose Mikrofonsysteme 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