1. rész: Vezeték nélküli átvitel és RF-hatótávolság
Ez a 6 részes cikksorozat a vezeték nélküli rendszerek néhány fontos alapelvét, lehetőségeit és korlátait vizsgálja.
Tartalomjegyzék:
- Vezeték nélküli átvitel, analóg rendszerek
- Az átvitel frekvenciatartománya
- A rendelkezésre álló frekvenciasávok jellemzői
A jelek kábelek nélküli továbbítása egyik pontról a másikra számos mindennapi helyzetben alkalmazásra kerül. Ez lehet mikrofonról keverőpultra vagy kamerára, elektromos gitárról erősítőre vagy keverőpultról delay toronyra. Az adóvevő rendszereket éppen erre a célra fejlesztették ki. Mivel ezek a rendszerek rádióhullámok továbbításával működnek, ami általában valamilyen jogszabályi korlátozás alá esik, fontos, hogy a gyártók hogyan tervezik meg ezeket a rendszereket.
Ez a 6 részes cikksorozat a vezeték nélküli rendszerek néhány fontos elvét, lehetőségét és korlátait vizsgálja.
Vezeték nélküli átvitel, analóg rendszerek
Alapszinten egy rendszer (egy „vezeték nélküli vezeték”) egy rádióadóból és egy rádióvevőből áll. Ezek együttesen egy rádiócsatornát alkotnak, amely audiofrekvenciákat (AF) tud továbbítani. Minden csatorna adójának vivőhulláma egy meghatározott frekvenciával rendelkezik, amelyre a vevőt be kell állítani. Elvileg lehetetlen több, azonos átviteli frekvenciájú adót használni. Minden audió csatornához egy adó és egy vevő szükséges.
Az adó és a vevő egyaránt antennával van felszerelve. A rádiófrekvencia (RF) optimális jelátvitelének elérése érdekében ezeket az antennákat úgy tervezték, hogy hosszuk arányos legyen az átviteli frekvencia hullámhosszával (vagy annak egy részével: ½ vagy ¼).
A rádióhullámok (elektromágneses hullámok) a fény sebességével, körülbelül 300 000 km/s sebességgel terjednek.
A rádióhullámok hullámhossza a következőképpen számítható ki:
λ = c / f
ahol
λ = hullámhossz méterben [m]
c = terjedési sebesség 300 000 000 [m/s]
f = frekvencia [Hz]; [Hz=1/s]
Példa:
Mekkora a 600 MHz-es frekvencia hullámhossza?
Hullámhossz= 300 000 000 [m/s] / 600 000 000 [Hz] = 0,5 m
A hullámhossz tehát 0,5 m.
A rádióhullámok továbbításával kapcsolatban többek között a következő kifejezéseket használják:
AF; Audio Frequency (audiofrekvencia): A továbbított audiojel.
RF; Radio Frequency (rádiófrekvencia): A vivőhullám frekvenciája.
VHF; Very High Frequency (nagyon magas frekvencia). Frekvenciatartomány: 30 MHz – 300 MHz
UHF; Ultra High Frequency (ultra magas frekvencia). Frekvenciatartomány: 300 MHz – 3 GHz
Átviteli frekvenciatartomány
A vezeték nélküli mikrofonok számára engedélyezett frekvenciák az UHF tartományban vannak. A rendőrség, a tűzoltóság, a mobil adatátvitel stb. kommunikációja elfoglalja a használható sáv egy részét. A rendelkezésre álló frekvenciákat ezek között a sávok között kell megtalálni.
Az UHF tartomány TV-csatornákra van felosztva. Minden csatorna sávszélessége 8 MHz (Európa) vagy 6 MHz (Észak-Amerika).
A legtöbb rendelkezésre álló csatorna a 470 MHz és 700 MHz közötti tartományban található. A 2,4 GHz-es tartományt elsősorban Wi-Fi-hez használják, azonban engedély nélküli mikrofonok is alkalmazhatók ebben a tartományban. Néhány frekvencia, amelyet korábban más célokra használtak, például vezeték nélküli telefonokhoz (DECT), ma már vezeték nélküli mikrofonok számára is rendelkezésre áll. Ezek a frekvenciák a 1,4 GHz, 1,6 GHz és 1,9 GHz tartományt, valamint a 6–10 GHz tartomány egy részét foglalják magukban.
A rendelkezésre álló frekvenciasávok jellemzői
A 470 MHz és 694 MHz közötti frekvenciatartomány hullámhossza 64 cm és 43 cm között van. A 2,4 GHz hullámhossza 13 cm.
Ha a hullámhossz nagyon rövid, akkor problémák adódhatnak az akadályok árnyékoló hatása miatt, ami csökkenti a rendszer hatótávolságát.
Az adóantennák testhez közeli felszerelése könnyen problémákat okozhat, különösen, ha az illető izzad. A test nemcsak árnyékolja az antennát, hanem az antenna eltérése is több mint 90%-os veszteséget okozhat. Az árnyékolás kültéren is problémát jelenthet, különösen, ha nincs visszaverő elem a hatótávolságon belül. Ezért az UHF tartományban az antennáknak lehetőség szerint egymással közvetlen látótávolságban kell elhelyezkedniük.
A professzionális vezeték nélküli rendszerek a fent említett, a rövid hullámhosszal kapcsolatos problémák miatt nem gyakran működnek a 2,4 GHz-es tartományban. Ezenkívül a korlátozott sávszélesség ebben a tartományban nagy tömegek összegyűlése esetén a frekvenciasávok túlterheltségéhez vezet. Ilyen esetekben a sok kommunikáció foglalja el a sávszélességet ebben a tartományban, például a mobiltelefonok és a vezeték nélküli személyes hálózatok (WPAN).
