Autor: Eddy Bøgh Brixen | Redakcja: SKENE
Przewodnik po profesjonalnym bezprzewodowym audio – Część 3: Systemy analogowe
Modulacja FM
Podczas transmisji w paśmie UHF stosuje się modulację częstotliwości (FM) fali nośnej. Ten typ modulacji charakteryzuje się tym, że w określonych granicach możliwe jest utrzymanie stałego poziomu sygnału AF, nawet jeśli poziom sygnału RF się zmienia. Bez sygnału AF fala nośna jest emitowana jako pojedyncza częstotliwość. Nazywa się to pustą nośną. W obecności sygnału AF fala nośna odchyla się od częstotliwości nośnej w zależności od amplitudy sygnału AF. Im silniejszy sygnał AF, tym większe odchylenie częstotliwości. Duże odchylenie częstotliwości oznacza również dobry stosunek sygnału do szumu.
Rysunek 3.01. Fala nośna bez modulacji – i z modulacją.
Fala nośna może być modulowana bezpośrednio przez sygnał analogowy – lub (z pewnymi ograniczeniami) – przez emulację kodu cyfrowego, jak ma to miejsce w systemach cyfrowych. Należy jednak pamiętać, że wszystkie sygnały przesyłane w eterze są analogowe!
Wąskopasmowy/szerokopasmowy
Dla analogowej transmisji dźwięku o jakości nadawczej, nominalne odchylenie częstotliwości wynosi ±40 kHz (na poziomie roboczym sygnału AF), natomiast górna granica to ±75 kHz (przy poziomie szczytowym sygnału AF). Nie wolno przekraczać tej granicy, ponieważ może to spowodować zakłócenia w sąsiednich kanałach. Z tego powodu nadajnik analogowy jest zawsze wyposażony w układ ogranicznika w torze AF.
Podobne ograniczenia poziomu szczytowego obowiązują również w ogólnej transmisji radiowej FM.
Wymagania jakościowe są zazwyczaj niższe w przypadku niektórych instalacji (np. systemy przewodników turystycznych itp.) – można wtedy stosować niższy stosunek sygnału do szumu, odpowiadający zmniejszonemu odchyleniu częstotliwości. W takim przypadku poziom roboczy odpowiada odchyleniu ±8 kHz, a poziom szczytowy ±15 kHz. Dzięki tym niższym wymaganiom, jeden kanał wysokiej jakości (szerokopasmowy) może pomieścić trzy kanały niższej jakości (wąskopasmowe).
Emfaza
W celu uzyskania możliwie najlepszego stosunku sygnału do szumu zazwyczaj wprowadza się preemfazę sygnału AF. Preemfaza opiera się na fakcie, że wysoka energia rzadko występuje przy wysokich częstotliwościach. Dlatego przed modulacją w nadajniku wprowadza się ogólne wzmocnienie wysokich częstotliwości. Odpowiednio, po stronie odbiornika – po demodulacji – wysokie częstotliwości są redukowane.
Stała czasowa wynosi zazwyczaj 50 µs w krajach europejskich i 75 µs w Ameryce, co oznacza wzmocnienie od częstotliwości 3180 Hz (Europa) lub 2120 Hz (USA) w górę. (Dokładnie ta sama technika jest stosowana w standardowym nadawaniu radiowym FM). (Filtr emfazy składa się zasadniczo z rezystora i kondensatora. Stała czasowa (τ) jest równa iloczynowi wartości rezystora (R, w omach) i kondensatora (C, w faradach). Jednostką wyniku jest sekunda).
Rysunek 3.02. Preemfaza, tutaj z wartością 50 µs.
Redukcja szumów (systemy analogowe).
Zasadniczo systemy redukcji szumów (NR – Noise Reduction) różnią się w zależności od producenta. Dlatego rozsądnie jest stosować nadajniki i odbiornik tej samej marki. Nawet w obrębie jednej marki może występować kilka różnych systemów NR (np. HI-DYN, HI-DYN plus oraz HDX firmy Sennheiser).
Rysunek 3.03. Zasada analogowej redukcji szumów.
Systemy emfazy i redukcji szumów określane są jako kompandery, co stanowi połączenie terminów KOMpresor i eksPANDER. Istnieje wiele różnych wersji tych systemów – o wyższych lub niższych standardach – w tym systemy wielokrotnej kompresji. Ogólne wrażenia z działania kompanderów wahają się od dość słabych do bardzo dobrych (zwykle w zależności od kosztu systemu).
Różne systemy stosowane w transmisji analogowej poprawiają zakres dynamiki o 15 do 25 dB, co skutkuje zakresem dynamiki powyżej 90 dB w dużej części zakresu czułości.