Autor: Eddy Bøgh Brixen | Redakcja: SKENE
Przewodnik po profesjonalnym bezprzewodowym audio – Część 1: Transmisja bezprzewodowa i zasięg RF
Ta 6-częściowa seria artykułów omawia najważniejsze zasady, możliwości i ograniczenia systemów bezprzewodowych.
Przesyłanie sygnału z jednego punktu do drugiego bez użycia kabli jest wykorzystywane w wielu codziennych sytuacjach. Może to być przesył sygnału z mikrofonu do miksera lub kamery, z gitary elektrycznej do wzmacniacza albo z miksera do wieży opóźniającej. Systemy nadajnik/odbiornik zostały opracowane właśnie w tym celu. Ponieważ systemy te opierają się na transmisji fal radiowych, która zazwyczaj podlega przepisom prawnym, istotne jest, w jaki sposób producenci projektują te rozwiązania.
Ta 6-częściowa seria artykułów analizuje najważniejsze zasady, możliwości i ograniczenia systemów bezprzewodowych.
Transmisja bezprzewodowa, systemy analogowe
Na podstawowym poziomie system (czyli „bezprzewodowy przewód”) składa się z nadajnika i odbiornika radiowego. Razem tworzą kanał radiowy, który może przesyłać częstotliwości dźwiękowe (AF). Fala nośna każdego kanału ma określoną częstotliwość, do której musi być dostrojony odbiornik. Zasadniczo nie jest możliwe używanie kilku nadajników nadających na tej samej częstotliwości. Każdy kanał audio wymaga jednego nadajnika i jednego odbiornika.
Zarówno nadajnik, jak i odbiornik są wyposażone w anteny. Aby zapewnić optymalną transmisję sygnału o częstotliwości radiowej (RF), anteny te są zaprojektowane tak, aby ich długość była proporcjonalna do długości fali (lub jej ułamka: ½ lub ¼) częstotliwości transmisji.
Rysunek 1.01 Nadajnik i odbiornik.
Fale radiowe (fale elektromagnetyczne) rozchodzą się z prędkością światła, około 300 000 km/s.
Długość fali radiowej oblicza się według wzoru:
λ = c / f
gdzie:
λ = długość fali w metrach [m]
c = prędkość rozchodzenia się fali 300 000 000 [m/s]
f = częstotliwość [Hz]; [Hz = 1/s]
Przykład:
Jaka jest długość fali dla częstotliwości 600 MHz?
Długość fali = 300 000 000 [m/s] / 600 000 000 [Hz] = 0,5 m
Długość fali wynosi więc 0,5 m.
W kontekście transmisji fal radiowych stosuje się m.in. następujące pojęcia:
AF – Audio Frequency: sygnał audio, który jest transmitowany.
RF – Radio Frequency: częstotliwość nośna.
VHF – Very High Frequency: zakres częstotliwości 30 MHz – 300 MHz
UHF – Ultra High Frequency: zakres częstotliwości 300 MHz – 3 GHz
Rysunek 1.02. Zakresy częstotliwości RF.
Zakres częstotliwości dla transmisji
Zatwierdzone częstotliwości dla mikrofonów bezprzewodowych znajdują się w paśmie UHF. Komunikacja służb, takich jak policja, straż pożarna, transmisje danych mobilnych itp., zajmuje część użytecznego pasma. Dostępne częstotliwości muszą być wyszukiwane pomiędzy tymi zajętymi przestrzeniami.
Pasmo UHF jest podzielone na kanały telewizyjne. Każdy kanał ma szerokość pasma 8 MHz (Europa) lub 6 MHz (Ameryka Północna).
Większość dostępnych kanałów znajduje się w zakresie od 470 MHz do 700 MHz. Pasmo 2,4 GHz jest głównie wykorzystywane przez sieci Wi-Fi, jednak w tym zakresie dopuszczone są również mikrofony bez licencji. Niektóre częstotliwości, które wcześniej miały inne przeznaczenie – jak np. telefony bezprzewodowe (DECT) – zostały obecnie udostępnione do użytku przez mikrofony bezprzewodowe. Dotyczy to częstotliwości 1,4 GHz, 1,6 GHz i 1,9 GHz, a także części zakresu 6–10 GHz.
Charakterystyka dostępnych pasm częstotliwości
lDługość fali w zakresie częstotliwości od 470 MHz do 694 MHz wynosi od 64 cm do 43 cm. Długość fali przy 2,4 GHz to 13 cm.
Gdy długość fali jest bardzo krótka, mogą pojawić się problemy związane z efektem cienia radiowego powodowanym przez przeszkody, co ogranicza zasięg systemu.
Bliskie umieszczenie anteny transmisyjnej przy ciele może łatwo powodować zakłócenia, zwłaszcza jeśli osoba się poci. Ciało nie tylko zasłania antenę, ale także powoduje jej niewłaściwe ustawienie, co może skutkować utratą sygnału przekraczającą 90%. Efekt cienia może być problemem także na zewnątrz, zwłaszcza gdy w zasięgu nie ma żadnych elementów odbijających sygnał. Dlatego w paśmie UHF anteny powinny być ustawione możliwie w bezpośredniej linii widoczności względem siebie.
Profesjonalne systemy bezprzewodowe rzadko działają w paśmie 2,4 GHz właśnie ze względu na wspomniane wcześniej trudności związane z krótką długością fali. Dodatkowo, ograniczona szerokość pasma w tym zakresie prowadzi do jego przeciążenia, szczególnie podczas dużych zgromadzeń ludzi. W takich sytuacjach pasmo to jest intensywnie wykorzystywane m.in. przez telefony komórkowe i bezprzewodowe sieci osobiste (WPAN).
Artykuł źródłowy: Wireless transmission and RF range – Guide to pro wireless audio