Praktischer Umgang mit drahtlosen Mikrofonsystemen SHURE Europe GmbH Headquarters Europe, Middle...

Praktischer UmgangPraktischer Umgang mit mit drahtlosen Mikrofonsystemendrahtlosen Mikrofonsystemen

SHURE Europe GmbHSHURE Europe GmbHHeadquarters Europe, Middle East & AfricaHeadquarters Europe, Middle East & Africa

Applications Applications Wannenäckerstraße 28Wannenäckerstraße 28

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Funktionsblöcke SenderFunktionsblöcke Sender

MikrofonvorverstärkerMikrofonvorverstärker bei Shure Bestandteil der abnehmbaren bei Shure Bestandteil der abnehmbaren

MikrofonkapselMikrofonkapsel

Pegel- und ImpedanzanpassungPegel- und Impedanzanpassung

Gleichspannung für KondensatorelementeGleichspannung für Kondensatorelemente

““Pre-emphasis” (Vorverzerrung / Höhenanhebung) Pre-emphasis” (Vorverzerrung / Höhenanhebung)

für Rauschunterdrückungssystemfür Rauschunterdrückungssystem

Pre-Emphasis zur RauschunterdrückungPre-Emphasis zur Rauschunterdrückung

Ein typisches Audiosignal enthält mehr Ein typisches Audiosignal enthält mehr tieffrequente Energie.tieffrequente Energie.

Im Gegensatz dazu enthält typisches Rauschen Im Gegensatz dazu enthält typisches Rauschen mehr Energie im hochfrequenten Bereich.mehr Energie im hochfrequenten Bereich.

Der Signal-Rausch-Abstand nimmt bei höherer Der Signal-Rausch-Abstand nimmt bei höherer Frequenz abFrequenz ab

Erster Teil des "companding"-SystemsErster Teil des "companding"-Systems

Ursprüngl.Ursprüngl.

Dynamik-Dynamik- 2:1 Kompression 2:1 Kompression

bereich bereich

Ziel ist eine Anhebung des Trägersignals Ziel ist eine Anhebung des Trägersignals gegenüber dem gegenüber dem RauschpegelRauschpegel im HF im HF

SchaltungsteilSchaltungsteil

ReduzierterReduzierterDynamikbereichDynamikbereich

Sender: KompressorSender: Kompressor

Kompressor - ExpanderKompressor - Expander

PLL-SenderPLL-Sender

BlockschaltbildBlockschaltbild

ANTENNA

+9V IN

AUDIO

Limiter

MicAmp Compander

FrequenzSynthesizer

VoltageControlledOscillator

BatterySensorCircuit

SpannungsRegler

RF FilterRFAmp

Funktionsblöcke eines EmpfängersFunktionsblöcke eines Empfängers

Funktionsblöcke EmpfängerFunktionsblöcke Empfänger

Interner Oszillator (LO = Local Oscillator)Interner Oszillator (LO = Local Oscillator)

Schwingt in einem festen Abstand über oder unter der Schwingt in einem festen Abstand über oder unter der

Trägerfrequenz Trägerfrequenz (z.B. VHF: 10,7MHz unter der Trägerfrequenz; (z.B. VHF: 10,7MHz unter der Trägerfrequenz;

PSM700: 110,6 MHz über der Trägerfrequenz)PSM700: 110,6 MHz über der Trägerfrequenz)

Wird entweder Quarz- oder PLL- gesteuert gebildetWird entweder Quarz- oder PLL- gesteuert gebildet

ANTENNA

FrontEnd

MixerZFAmp

ZFFilter

FMDetector

Expander

LocalOscillator

AudioAmp

Audio-Signal

Berechenbare Störungen Berechenbare Störungen

IntermodulationseffekteIntermodulationseffekte

Ursprung:Ursprung: Ein Signal in einem nicht linearen Übertragungssystem Ein Signal in einem nicht linearen Übertragungssystem

produziert Vielfache seiner Eigenfrequenz produziert Vielfache seiner Eigenfrequenz

(Oberschwingungen, Harmonische)(Oberschwingungen, Harmonische)

Mehrere Signale rufen zusätzlich Summen- und Mehrere Signale rufen zusätzlich Summen- und

Differenzsignale hervor.Differenzsignale hervor.

Die Harmonischen können ihrerseits mit den Summen- Die Harmonischen können ihrerseits mit den Summen-

und Differenzsignalen weitere Kombinationen bilden.und Differenzsignalen weitere Kombinationen bilden.

ÜbertragungssystemeÜbertragungssysteme

Input Input

Output

Output

nicht linearnicht linear linearlinear

Nichtlineares SystemNichtlineares System

Erzeugung von harmonischen SchwingungenErzeugung von harmonischen Schwingungen


Intermodulationseffekte “2. Ordnung”:Intermodulationseffekte “2. Ordnung”:

werden durch zwei Signale produziert oder sie sind das werden durch zwei Signale produziert oder sie sind das

zweifache (zweite Harmonische) der Grundfrequenz:zweifache (zweite Harmonische) der Grundfrequenz:

- z.B.:z.B.: ff11 + f + f22 = f = fintermod intermod

- oderoder f f11 + f + f11 = 2 • f = 2 • f11 = f = fintermodintermod


Intermodulationseffekte “3. Ordnung”:Intermodulationseffekte “3. Ordnung”: werdenwerden

- entweder durch drei Signale hervorgerufen entweder durch drei Signale hervorgerufen

z.B.:z.B.: ff11 + f + f22 - f - f33 = f = fintermodintermod

- oder durch Signale und Harmonische verursacht oder durch Signale und Harmonische verursacht

z.B.:z.B.: 2 2 • f• f11 - f - f22 = f = fintermodintermod

- oder sie sind das dreifache (dritte Harmonische) der oder sie sind das dreifache (dritte Harmonische) der

GrundfrequenzGrundfrequenz

Intermodulation 2. OrdnungIntermodulation 2. Ordnung

nicht linearerSchaltkreis

800 MHz

801 MHz

Summe

Differenz

1601 MHz

1 MHz

Beispiel: Summen- und Differenzsignal bei zwei Beispiel: Summen- und Differenzsignal bei zwei FrequenzenFrequenzen


Signale bei zwei FrequenzenSignale bei zwei Frequenzen

nicht linearer Schaltkreis(800x2+801)(800x2-801)(801x2-800)(801x2+800)

800 MHz

801 MHz

2401 MHz

799 MHz

802 MHz

2402 MHz

IntermodulationIntermodulation

Einspeisung zweier Sender in einen EmpfängerEinspeisung zweier Sender in einen Empfänger

800 MHz

801 MHz

802 MHz

800 MHz

801 MHz

802 MHz

801 x 2 = 1602

1602 – 800 = 802 !

Intermodulation bei SendernIntermodulation bei Sendern

Eng benachbarte Sender können ineinander Eng benachbarte Sender können ineinander Intermodulationseffekte hervorrufen.Intermodulationseffekte hervorrufen.

Das Intermodulationsprodukt wird zusammen mit Das Intermodulationsprodukt wird zusammen mit dem Originalsignal gesendet.dem Originalsignal gesendet.

Instabilität oder Verstimmung des Ausgangs stört Instabilität oder Verstimmung des Ausgangs stört den Sendebetrieb.den Sendebetrieb.

Abstand [m]

Peg

el [

dB]

IM3 Produkt


Abhängigkeit vom Abstand zweier SenderAbhängigkeit vom Abstand zweier Sender


KonsequenzenKonsequenzen IM-Produkte können in IM-Produkte können in

- Sendern,Sendern,

- Antennenverstärkern und Antennenverstärkern und

- Empfängern generiert werden. Empfängern generiert werden.

IM-Produkte 3. Ordnung sind am kritischstenIM-Produkte 3. Ordnung sind am kritischsten

IM-Produkte sind vorhersehbarIM-Produkte sind vorhersehbar


Anzahl der Intermodulationsprodukte 3. Ordnung:Anzahl der Intermodulationsprodukte 3. Ordnung:

Verwendete Verwendete FrequenzenFrequenzen

Intermodulations-Intermodulations-Produkte N(N – 1)Produkte N(N – 1)

11 00

22 22

33 66

44 1212

55 2020

66 3030

77 4242

Intermodulation bei SendernIntermodulation bei Sendern

Abhilfe:Abhilfe: Gut abgeschirmte Sender benutzenGut abgeschirmte Sender benutzen

Enges räumliches Platzieren von Sendern vermeiden. Enges räumliches Platzieren von Sendern vermeiden.

(Sender immer mindestens 0,5 m voneinander entfernt (Sender immer mindestens 0,5 m voneinander entfernt

platzieren)platzieren)


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


Track TuningTrack Tuning

60 MHz

Selected frequency

filter

Effective bandwidth

60 MHz

Selected frequency

filter

Effective bandwidth


BeispielBeispiel

800; 801; 802 MHz800; 801; 802 MHz

790; 805; 820 MHz790; 805; 820 MHz


Wie werden die Parameter bestimmt?Wie werden die Parameter bestimmt?

Weitere EffekteWeitere Effekte

Störstrahlungen Störstrahlungen Summen- und Differenzprodukte zwischen Summen- und Differenzprodukte zwischen

Harmonischen der Basis- oder Quarzfrequenz (15-30 Harmonischen der Basis- oder Quarzfrequenz (15-30

MHz) und “Resten” der Basisfrequenz werden MHz) und “Resten” der Basisfrequenz werden

unbeabsichtigt in den Vervielfacherstufen erzeugtunbeabsichtigt in den Vervielfacherstufen erzeugt

Jene Harmonische knapp über- und unterhalb der Jene Harmonische knapp über- und unterhalb der

Trägerfrequenzen sind kritischTrägerfrequenzen sind kritisch

Empfänger, welche auf diese Harmonische Empfänger, welche auf diese Harmonische

abgestimmt sind, werden empfindlich gestörtabgestimmt sind, werden empfindlich gestört

Störstrahlungen von QuarzschwingungenStörstrahlungen von Quarzschwingungen

Weitere EffekteWeitere Effekte

AbhilfenAbhilfen

Moderaten Abstand zwischen Sender und Moderaten Abstand zwischen Sender und

Empfangsantennen einhaltenEmpfangsantennen einhalten

““Harmonische” bei der Auswahl der Trägerfrequenzen Harmonische” bei der Auswahl der Trägerfrequenzen

vermeidenvermeiden

Kompatibilität der Trägerfrequenzen durch Kompatibilität der Trägerfrequenzen durch

Rechnerprogramm überprüfen lassenRechnerprogramm überprüfen lassen

Störungen bei EmpfängernStörungen bei Empfängern

Interferenzen mit dem internen Oszillator:Interferenzen mit dem internen Oszillator:

Oszillator eines Empfängers (LO = Local Oscillator) Oszillator eines Empfängers (LO = Local Oscillator)

schwingt z.B. 10,7 MHz unterhalb der Trägerfrequenzschwingt z.B. 10,7 MHz unterhalb der Trägerfrequenz

LO-Frequenz wird aus diesem Empfänger abgestrahltLO-Frequenz wird aus diesem Empfänger abgestrahlt

Übersprechen in anderen Empfänger, welcher auf Übersprechen in anderen Empfänger, welcher auf

dieser Frequenz arbeitetdieser Frequenz arbeitet


Interner Oszillator streut in benachbartes GerätInterner Oszillator streut in benachbartes Gerät


AbhilfenAbhilfen Empfänger getrennt aufstellenEmpfänger getrennt aufstellen

Empfangsantennen räumlich getrennt aufstellenEmpfangsantennen räumlich getrennt aufstellen

Aktive Antennensplitter benutzen, um Aktive Antennensplitter benutzen, um

Antennenanschlüsse voneinander zu isolierenAntennenanschlüsse voneinander zu isolieren

AntennentechnikAntennentechnik

Antennen absorbieren einen Teil der elektrischen Antennen absorbieren einen Teil der elektrischen Feldlinien (T3 Demo)Feldlinien (T3 Demo)

AntennenanzahlAntennenanzahl minimieren minimieren

AntennenspitterAntennenspitter

RichtantennenRichtantennen

„„logarithmisch-logarithmisch-

periodisch“periodisch“

Antennen - AccessoiresAntennen - Accessoires

UA845 UA220

UA870

AntennencombinerAntennencombiner

Wie viel bringt eigentlich ein Antennencombiner ?Wie viel bringt eigentlich ein Antennencombiner ?

T-Stück ?!?T-Stück ?!?

UA220 ?!?UA220 ?!?

PA765 ?!?PA765 ?!?

VergleichsmessungVergleichsmessung

Absetzbare AntennenAbsetzbare Antennen

Antennen brauchen immer einen Massebezug.Antennen brauchen immer einen Massebezug.

Deshalb sind nur Antennen mit integriertem Deshalb sind nur Antennen mit integriertem Massebezug abgesetzt werden.Massebezug abgesetzt werden.

Richtcharakteristik von AntennenRichtcharakteristik von Antennen

Wie Mikrofone haben auch Antennen Wie Mikrofone haben auch Antennen unterschiedliche Richtcharakteristikenunterschiedliche Richtcharakteristiken

Typische VHF AntenneTypische VHF Antenne

Typische UHF AntenneTypische UHF Antenne


Aktive RichtantenneAktive RichtantenneUA870UA870 Logarithmisch-Logarithmisch-

PeriodischePeriodische

DipolanordnungDipolanordnung

Gewinn etwa 7 dBGewinn etwa 7 dB

3 dB Strahl-breite:3 dB Strahl-breite:

100° (±50°)100° (±50°)- SupernierencharakteristikSupernierencharakteristik

Verstärkung einstellbar (3 oder 10 dB)Verstärkung einstellbar (3 oder 10 dB)


RichtantenneRichtantennePA705PA705

620 - 870 MHz620 - 870 MHz

7 dB mehr7 dB mehr

Gewinn alsGewinn als

λ /4 - Antenneλ /4 - Antenne

StativadapterStativadapter

( 5/8 in. ) im( 5/8 in. ) im

LieferumfangLieferumfang

RichtantenneRichtantenne

AufstellungAufstellung

AntennenpolarisationAntennenpolarisation

Ähnlich wie bei Lautsprecher Arrays, gibt es auch Ähnlich wie bei Lautsprecher Arrays, gibt es auch bei Antennen Polarisationseffektebei Antennen Polarisationseffekte

Für uns interessant:Für uns interessant: Horizontale PolarisationHorizontale Polarisation

Vertikale Polarisation Vertikale Polarisation

Abgestrahlte LeistungAbgestrahlte Leistung

Die im Datenblatt angegebene abgestrahlte Die im Datenblatt angegebene abgestrahlte Leistung ist kein oder nur ein sehr bedingtes Maß Leistung ist kein oder nur ein sehr bedingtes Maß für die Reichweitefür die Reichweite

Angaben meist in mW, im HF Bereich sind aber Angaben meist in mW, im HF Bereich sind aber Angaben in dB sinnvoller.Angaben in dB sinnvoller.

Häufige Fehler beim BetriebHäufige Fehler beim Betrieb

RECEIVER RECEIVER

Antennen in Vertikale oder 45° Position bringen


RECEIVER

WA470

RECEIVERRECEIVER RECEIVER

Passive Antennenweiche bei zwei Empfängern verwenden


WA440

WA404E

RECEIVER

RECEIVER

RECEIVER

RECEIVER

RECEIVER

RECEIVER

RECEIVER

RECEIVER

Aktive Antennenweiche bei mehrerenEmpfängern verwenden


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

RECEIVER RECEIVER


RECEIVER

RECEIVER

Empfänger möglichst weit oben im Rack montieren


RECEIVER RECEIVER

DIGITALPROCESSOR

COMPUTER

LIGHTCONTROLLER

DIGITALPROCESSOR

COMPUTER

LIGHTCONTROLLER

Abstand zu Störquellenmaximieren

Sender auf gleicher FrequenzSender auf gleicher Frequenz

Niemals zwei Sender gleichzeitig auf identischen Niemals zwei Sender gleichzeitig auf identischen Frequenzen betreiben.Frequenzen betreiben.

Abstand Antennen zu MetallAbstand Antennen zu Metall

Mindestabstand Mindestabstand der Antennen zu der Antennen zu Metall-Metall-konstruktionen konstruktionen Traversen, Traversen, Stahlbetonwände: Stahlbetonwände:

1m1m min. 1 m

Sender Sender Empfänger Empfänger

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

min. 3m

Praktischer UmgangPraktischer Umgang mit mit drahtlosen Mikrofonsystemedrahtlosen Mikrofonsysteme

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