Radiomicrofoni digitali: meglio o peggio?
Questo articolo esamina i problemi speciali che i microfoni in relazione ai sistemi di trasmissione digitale possono fornire se non sono progettati bene.
Conoscenza raggiunta: conoscerai i vantaggi e i possibili svantaggi dei sistemi wireless digitali.
Quando parliamo di un microfono wireless, dobbiamo considerare questo dispositivo come composto da due diversi componenti: un microfono e un trasmettitore radio (e naturalmente ci deve essere un ricevitore da qualche parte per completare il sistema).
Negli ultimi decenni abbiamo più o meno imparato come affrontare la situazione di avere una capsula del microfono analogico e circuiti collegati a breve distanza da un'antenna che irradia onde radio modulate FM. Se entrambi i microfoni e i trasmettitori sono progettati correttamente, la trasmissione può avvenire senza introdurre alcun rumore sostanziale. Ora, tuttavia, è diventato comune utilizzare i cosiddetti sistemi digitali senza fili.
Perché i sistemi digitali?
In un sistema digitale senza fili la tecnologia digitale viene applicata sia all'elaborazione del segnale del percorso del segnale audio che alla modulazione della frequenza portante.
La conversione dell'audio analogico nel dominio digitale lascia una possibilità di migliorare la gamma di frequenze, in pratica da DC a 20 kHz. Anche la linearità e la gamma dinamica possono migliorare dalle tecniche digitali. Normalmente il segnale analogico viene convertito in un formato digitale lineare, ad esempio 44,1 kHz / 24 bit (> 1 Mbps). Ciò tuttavia contiene troppe informazioni da modulare, quindi viene applicato un algoritmo di riduzione del bit; in questo modo si riduce il flusso di bit che riduce nuovamente la larghezza di banda del segnale radio.
Normalmente i sistemi digitali disponibili forniscono una trasmissione stabile con una potenza di trasmissione inferiore rispetto ai tradizionali sistemi FM.
Un ovvio vantaggio di un segnale modulato digitalmente è la possibilità di trasmettere un segnale criptato che riserva l'audio alle orecchie intese a sentirlo e nessun altro.
La conversione dell'audio analogico nel dominio digitale lascia una possibilità di migliorare la gamma di frequenze, in pratica da DC a 20 kHz. Anche la linearità e la gamma dinamica possono migliorare dalle tecniche digitali. Normalmente il segnale analogico viene convertito in un formato digitale lineare, ad esempio 44,1 kHz / 24 bit (> 1 Mbps). Ciò tuttavia contiene troppe informazioni da modulare, quindi viene applicato un algoritmo di riduzione del bit; in questo modo si riduce il flusso di bit che riduce nuovamente la larghezza di banda del segnale radio.
Normalmente i sistemi digitali disponibili forniscono una trasmissione stabile con una potenza di trasmissione inferiore rispetto ai tradizionali sistemi FM.
Un ovvio vantaggio di un segnale modulato digitalmente è la possibilità di trasmettere un segnale criptato che riserva l'audio alle orecchie intese a sentirlo e nessun altro.
Qual è la differenza tra la modulazione analogica FM e digitale?
Il principio di trasmissione è lo stesso in entrambi i sistemi analogici e digitali: una portante a radiofrequenza (RF), tipicamente nell'intervallo MHz - GHz, è modulata dal segnale da trasmettere.
Quando si utilizza la modulazione FM analogica si fa molto per mantenere la frequenza modulata di un canale di trasmissione entro i limiti di segnale audio. È il livello del segnale modulante che determina la deviazione di frequenza; se non c'è modulazione, viene messa in onda solo una frequenza portante vuota. Aumentando il livello del segnale LF si ottiene una maggiore deviazione di frequenza su entrambi i lati della frequenza portante di base e una larghezza di banda più ampia. Lo spazio occupato da un canale dipende dalla deviazione di frequenza consentita. Idealmente questo non dovrebbe mai superare ± 75 kHz nella trasmissione FM analogica di alta qualità. La larghezza di banda del singolo canale è direttamente correlata al numero possibile di canali all'interno di una data banda di frequenza.
Nel sistema di trasmissione digitale, tuttavia, abbiamo ancora una frequenza portante modulata. Ora il vettore è modulato per riflettere il codice digitale, in pratica zeri e uno. Allo stesso tempo la modulazione dovrebbe essere il più efficace possibile. Ad esempio, la trasmissione con meno energia fa sì che le batterie dei trasmettitori durino più a lungo. Ridurre la larghezza di banda del segnale fa spazio per più canali. La correzione dell'errore o le tecniche a basso errore possono comportare una trasmissione più stabile.
Ora ci stiamo avvicinando alle tecniche che sono più probabilmente applicate nei prodotti della vita reale.
La quadratura di sfasamento in quadratura (QPSK) è una tecnica un po' più complicata, tuttavia consente un flusso di bit relativamente alto per una data larghezza di banda e con un ragionevole tasso di errore. Una tecnica come questa viene utilizzata non solo per i microfoni wireless digitali, ma anche per altre comunicazioni radio digitali come le connessioni Bluetooth.
Per rendere stabile la trasmissione viene applicata una codifica differenziale, nel senso che l'informazione non è espressa dalla fase assoluta, ma dal cambiamento di fase. Questo è chiamato QPSK differenziale.
L'idea di base è che nessun valore finisce a zero. .
Quando si utilizza la modulazione FM analogica si fa molto per mantenere la frequenza modulata di un canale di trasmissione entro i limiti di segnale audio. È il livello del segnale modulante che determina la deviazione di frequenza; se non c'è modulazione, viene messa in onda solo una frequenza portante vuota. Aumentando il livello del segnale LF si ottiene una maggiore deviazione di frequenza su entrambi i lati della frequenza portante di base e una larghezza di banda più ampia. Lo spazio occupato da un canale dipende dalla deviazione di frequenza consentita. Idealmente questo non dovrebbe mai superare ± 75 kHz nella trasmissione FM analogica di alta qualità. La larghezza di banda del singolo canale è direttamente correlata al numero possibile di canali all'interno di una data banda di frequenza.
Nel sistema di trasmissione digitale, tuttavia, abbiamo ancora una frequenza portante modulata. Ora il vettore è modulato per riflettere il codice digitale, in pratica zeri e uno. Allo stesso tempo la modulazione dovrebbe essere il più efficace possibile. Ad esempio, la trasmissione con meno energia fa sì che le batterie dei trasmettitori durino più a lungo. Ridurre la larghezza di banda del segnale fa spazio per più canali. La correzione dell'errore o le tecniche a basso errore possono comportare una trasmissione più stabile.
Ora ci stiamo avvicinando alle tecniche che sono più probabilmente applicate nei prodotti della vita reale.
La quadratura di sfasamento in quadratura (QPSK) è una tecnica un po' più complicata, tuttavia consente un flusso di bit relativamente alto per una data larghezza di banda e con un ragionevole tasso di errore. Una tecnica come questa viene utilizzata non solo per i microfoni wireless digitali, ma anche per altre comunicazioni radio digitali come le connessioni Bluetooth.
Per rendere stabile la trasmissione viene applicata una codifica differenziale, nel senso che l'informazione non è espressa dalla fase assoluta, ma dal cambiamento di fase. Questo è chiamato QPSK differenziale.
L'idea di base è che nessun valore finisce a zero. .
Quali sono gli svantaggi del wireless digitale?
Un ovvio svantaggio relativo a tutte le tecniche digitali è la latenza. Tuttavia, la quantità di latenza non è molto, in genere nell'intervallo da 3 a 5 ms. Ciò corrisponde al microfono posizionato da 1 a 2 metri più lontano rispetto a un microfono cablato (senza ritardi).
In alcuni ricevitori il rumore di base sembra essere più alto rispetto ai sistemi analogici. Ciò vale soprattutto se l'uscita è al livello del microfono. I DAC utilizzati nel ricevitore devono essere di alta qualità, a basso rumore.
La potenza inferiore immessa nell'antenna del trasmettitore è in realtà un vantaggio. Questo dovrebbe garantire meno rumore indotto nei circuiti audio. Tuttavia, il rumore introdotto - quando presente - è un po 'più fastidioso rispetto a quello di un sistema analogico.
In alcuni ricevitori il rumore di base sembra essere più alto rispetto ai sistemi analogici. Ciò vale soprattutto se l'uscita è al livello del microfono. I DAC utilizzati nel ricevitore devono essere di alta qualità, a basso rumore.
La potenza inferiore immessa nell'antenna del trasmettitore è in realtà un vantaggio. Questo dovrebbe garantire meno rumore indotto nei circuiti audio. Tuttavia, il rumore introdotto - quando presente - è un po 'più fastidioso rispetto a quello di un sistema analogico.
Che cosa significa l'RFI dal wireless digitale?
Tutti i tecnici audio sanno quale tipo di rumore può generare un telefono mobile in diverse apparecchiature audio. In alcuni sistemi di microfoni wireless digitali questo rumore può essere sentito come scoppi di rumore o, in alcuni casi, una sorta di squillo ad alta frequenza.
Come proteggere il microfono da una RF disturbata modulata digitalmente?
In fondo si tratta di evitare che si verifichino suoni disturbanti nel segnale audio. Ciò è garantito dall'avere microfoni - e circuiti audio - che disaccoppiano tutto il rumore RF. Tuttavia, si tratta anche di gestire i sistemi in modo appropriato, ad esempio non avvolgere il cavo del microfono intorno all'antenna, assicurarsi che il connettore del cavo del microfono sia montato in una posizione corretta, ecc.
A cura dello specialista audio Eddy B. Brixen
