Антенные перестрелки в Pro Audio. Часть 3 — Активная антенна.
Нижеприведённая статья написана на основании измерений, проведённых MAVEN во время Pro Audio Antenna Shootout 2020. MAVEN — это сингапурская компания, аббревиатура от Microwave, Audio-Visual Engineering Company. Статья переводная, исходник https://www.mavenproject.sg/case-study/antenna-shootout-professional-audio-part-3-active-antenna
Перевод Александра Карнаухова.
Вступление
В предыдущих частях мы с помощью теста диаграммы направленности на открытом воздухе и теста покрытия беспроводного сигнала в помещении увидели, как пассивные направленные и всенаправленные антенны работают в реальных условиях . В этом продолжении нашей серии статей, в которых мы исследуем характеристики различных популярных профессиональных аудио беспроводных антенн, основное внимание будет уделено активным антеннам. В отличие от пассивных антенн, активные антенны имеют встроенную схему для усиления беспроводного сигнала, принимаемого антенным элементом. Это усиление позволяет принимать более слабые сигналы и передавать их по более длинным коаксиальным кабелям с потерями, гарантируя, что достаточный сигнал достигнет приемника. Однако такое усиление и повышенная мощность сигнала не всегда могут быть полезными.
Кроме того, большинство профессиональных активных антенн для радиосистем Pro Audio, если не все, предназначены только для приема. Это означает, что усиливаются только принятые сигналы, и антенна не может использоваться для передачи каких-либо беспроводных сигналов. Из-за этого ограничения метод проверки покрытия в помещении немного отличается от метода, использованного в предыдущих двух частях эксперимента по разнесению антенны.
Настройка измерения
Ранее для облегчения измерений покрытия внутри помещений, как пассивные всенаправленные, так и направленные антенны подключались как передающие антенны. Поскольку активные антенны могут функционировать только как приемная антенна, этот метод не будет работать. Вместо этого команда должна использовать тестируемую активную антенну в качестве приемной антенны для контроля уровня сигнала стандартного беспроводного передатчика, который размещается в фиксированных местах по всему залу. Это даст карту зоны приема активной антенны. Следует отметить, что, поскольку эта модификация вносит неопределенность, результаты испытаний активной антенны не следует напрямую сравнивать с результатами, обсужденными в предыдущих сообщениях. Во всех тестах любая антенна с настраиваемым усилением будет установлена на 0 дБ, если не указано иное. Метод испытания диаграммы направленности на открытом воздухе остается неизменным, так как испытуемая антенна работает как приемная антенна во время измерения.
Мы протестируем различные беспроводные антенны Professional Audio как на открытом воздухе, так и в помещении, чтобы проиллюстрировать характеристики различных типов антенн и их работу в реалистичных условиях, выходящих за рамки технических характеристик. В третьей части серии мы будем оценивать и сравнивать активные антенны для беспроводных систем Professional Audio, а именно:
- AKG
- Audio Technica
- Shure
Измеренные результаты этого эксперимента основаны на физических и электрических условиях каждой конкретной антенны, доступ к которой есть у команды Maven для облегчения эксперимента. Для заинтересованных читателей в таблице ниже будет представлена индикация мощности беспроводного сигнала (обычно показываемое на профессиональных беспроводных приемниках) с соответствующим цветовым отображением.
Результаты:
Audio Technica ATW-A410P
Диаграмма направленности ATW-A410P демонстрирует относительно ненаправленное поведение с постоянной силой сигнала во всех направлениях. Несмотря на то, что ATW-A410P не является всенаправленной антенной из таблицы, это измерение показывает, что, будучи автономным устройством, не прикрепленным к стене, он ведет себя аналогично всенаправленной антенне. В тесте схемы покрытия в помещении уровень принимаемого сигнала удовлетворительный в верхней части зала. Интересно, что ATW-A410P демонстрирует некоторые характеристики направленности в помещении (автономно), поскольку измерения показывают высокий уровень сигнала в середине зала.
Shure UA874
Shure UA874 показывает очень четкую диаграмму направленности. С максимальной мощностью сигнала на главной оси, шириной луча около 101 градуса и низким уровнем сигнала по бокам и сзади. Покрытие в помещении довольно хорошее, за исключением нескольких значительных падений мощности сигнала из-за сильных эффектов многолучевого распространения.
AKG RA4000 B/EW
AKG RA4000 B / EW демонстрирует характерное отсутствие направленности, ожидаемое от дипольной антенны. Следует отметить, что, поскольку RA4000 B / EW не имеет настраиваемого усиления, общее усиление антенны установлено по умолчанию и составляет около 17 дБ. В результате уровень сигнала намного выше, чем у других пассивных дипольных антенн. Антенна хорошо зарекомендовала себя при измерении покрытия в помещении, при этом большая часть помещения была покрыта сигналом отличного уровня (темно-зеленый). Измерение также показывает в верхнем левом углу зала падение уровня сигнала, изображённое на схеме как пятна светло-зеленого и желтого цвета.
Обсуждение
Хотя активные антенны могут обеспечить дополнительное усиление для компенсации потерь в коаксиальном кабеле, их использование подходит не для каждой установки. Помимо того факта, что активные антенны могут только принимать сигналы, чрезмерное усиление может привести к тому, что уровень сигнала будет слишком высоким для приемника, что приведет к состоянию, называемому RF overdrive. Когда приемник перегружен, качество сигнала снижается. Другая причина заключается в том, что усилитель сигнала в активных антеннах будет усиливать все сигналы в частотном диапазоне антенны, включая помехи и шум. Любой усилитель всегда ухудшает отношение сигнал / шум. Назначение усилителя - предотвратить дальнейшее ухудшение отношения сигнал / шум из-за потерь где-либо в системе, например, в коаксиальном кабеле. Поэтому чаще всего коэффициент усиления антенного усилителя этих антенн определяется именно длиной и типом антенного кабеля.
Другой менее известный эффект, который может возникнуть при использовании любых активных компонентов, таких как усилитель, - это интермодуляционные искажения. Интермодуляционные искажения - это смешение двух или более сигналов на разных несущих частотах из-за нелинейностей в активном компоненте. Это приведет к паразитным сигналам, загрязняющим эфир, которые появляются как сумма и разность любых целых кратных несущих частот.
Например, с двумя несущими частотами, f1 и f2, продукты интермодуляции появятся в mf1nf2, где m и n - целые числа (...- 2, -1, 0, 1, 2…). Самые неприятные продукты - это продукты третьего порядка, где сумма абсолютных значений m и n равна 3. Это связано с тем, что эти продукты имеют самую высокую мощность и обычно попадают в рабочий диапазон частот системы. Хотя в большинстве приемников возникает некоторая интермодуляция, усилитель в активной антенне вносит свой вклад в это, и этот негативный эффект особенно усиливается при большом уровне сигнала или усилении.
Заключение
Итак, мы рассмотрели большинство популярных антенн для профессиональных беспроводных радиосистем, включая всенаправленные и направленные антенны в предыдущих двух частях, и рассмотрели характеристики этих антенн как на открытом воздухе, так и в помещении. Мы также обсудили характеристики и эффекты использования различных типов антенн. Это может показаться сложным для компонента, который в основном остается незамеченным в фоновом режиме. В следующей и заключительной части этой серии мы проведем обзор этой серии и дадим краткое изложение того, что следует учитывать при выборе антенны для вашей следующей установки.
Часть 2 https://vk.com/@tridentsound-sravnenie-antenn-chast-2-napravlennaya-antenna
Часть 4 https://vk.com/@tridentsound-sravnenie-antenn-professional-audio-chast-4-zakluchenie