Антенные перестрелки в Pro Audio. Часть 1 — всенаправленная 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-1?fbclid=IwAR17FqymEyvtf87kCULsDzcFCZWDh45PtpU6oY6rdUtfcKqL1-Zsp4v0z1A
Перевод Александра Карнаухова.
Вступление
Беспроводное аудио повсеместно используется во всех формах про-аудио, от живых концертов до студий. Гибкость и мобильность, обеспечиваемые беспроводными технологиями, очень важны. Однако во многих случаях развернутые беспроводные аудиосистемы не работают так, как ожидалось, и требуют большого количества настроек, проб, ошибок и «тёмного колдунства», чтобы добиться ожидаемой производительности.
В этой серии статей Maven надеется помочь вам понять и лучше развернуть такие системы, исследуя важнейший и необходимый компонент любой беспроводной системы: антенну. Антенна - это интерфейс между беспроводными устройствами и эфиром, через который распространяются радиочастотные (RF) сигналы. Характеристики антенны напрямую влияют на эффективность передачи и приема радиочастотных сигналов, а также на то, как эти сигналы распространяются в окружающей среде. Антенны напрямую влияют на общую производительность беспроводной системы, а использование более слабых или неподходящих антенн для радиосистемы может сделать ее ненадежной и не обеспечить должного покрытия и работоспособности системы.
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 первой части серии мы будем оценивать и сравнивать пассивные всенаправленные антенны для беспроводных систем Professional Audio, а именно:
Audio Technica
Sennheiser
Shure
Wisycom
Измеренные результаты этого эксперимента основаны на физических и электрических условиях каждой конкретной антенны, доступ к которой есть у команды Maven для облегчения эксперимента. Давайте сначала посмотрим на настройки тестирования и цель каждого теста.
Установка для испытаний на открытом воздухе
Первая установка оценивает диаграмму направленности каждой антенны на открытом воздухе. Поскольку мощность беспроводного сигнала, излучаемого антенной, зависит от направления передачи, важно знать, как она изменяется, чтобы определить производительность. Установка состоит из передатчика, расположенного на расстоянии нескольких метров от тестируемой антенны, и ресивера, на котором отслеживается мощность принимаемого сигнала. Затем антенна медленно вращается, в процессе вращения регистрируется изменение силы сигнала относительно угла вращения антенны. Эти данные представлены в виде полярного графика. Поскольку антенны, испытанные в этой части серии, являются всенаправленными антеннами, обычно ожидается, что мощность сигнала останется одинаковой во всех направлениях, перпендикулярных его оси. Однако мы увидим, что это так случается далеко не всегда. Следует также отметить, что, поскольку элементы антенны пассивны, не имеет значения, является ли тестируемая антенна передающей или принимающей, она будет иметь одинаковую диаграмму направленности для обоих случаев.
Установка для испытания в помещении
Второй тест оценивает покрытие антенны в помещении. Часто фактические характеристики антенны сильно отличаются от технических характеристик из-за таких эффектов, как многолучевое распространение в помещениях. Эта установка состоит из тестируемой антенны, размещенной на сцене и подключенной к согласованному передатчику. Затем мощность сигнала измеряется в различных точках комнаты, чтобы дать репрезентативное представление о зоне покрытия, которую обеспечивает антенна. Измерение условий окружающей среды в помещении предоставит реалистичное представление о том, как каждая антенна работает при фактическом развертывании. Теперь перейдем непосредственно к результатам эксперимента.
Для заинтересованных читателей в таблице ниже будет представлена индикация мощности беспроводного сигнала (обычно показываемое на профессиональных беспроводных приемниках) с соответствующим цветовым отображением.
РЕЗУЛЬТАТЫ:
Shure UA8
Дипольная антенна Shure UA8 демонстрирует хорошие всенаправленные характеристики. На всех углах поворота антенны мощность сигнала колебалась максимум на 6 дБ. Эта хорошая производительность означает очень хорошее (темно-зеленый) и равномерное покрытие при тестировании в помещении.
Shure UA860SWB
Всенаправленная антенна UA860SWB обеспечивает еще более стабильную мощность принимаемого сигнала со всех направлений, которая изменяется максимум на 3 дБ. Можно было бы ожидать, что эта антенна обеспечит очень равномерное покрытие беспроводного сигнала в помещении, но результат измерений немного отличается от того, что мы ожидаем увидеть. Несмотря на то, что в тестовой среде общий уровень сигнала все еще остается хорошим, мы можем видеть некоторые участки с несколько более низким уровнем сигнала из-за многолучевого распространения-отражения.
Sennheiser A 1031-U
У Sennheiser A 1031-U мы также видим стабильную мощность сигнала и хорошую всенаправленную характеристику. Как и ожидалось, антенна также обеспечивает хорошее покрытие внутри помещения, хотя с несколькими участками сигнала немного более низкого уровня, как в случае всенаправленной антенны Shure UA860SWB.
Audio Technica Dipole
Диполь Audio Technica является ярким примером сильно изменяющейся силы сигнала в зависимости от направления. Кроме того, средний уровень сигнала ниже по сравнению с другими антеннами. Этот пониженный уровень сигнала может быть вызван несоответствием импеданса между антенной и характеристическим импедансом РЧ-системы. Разница в диаграмме направленности и более низкая мощность сигнала приводят к более низкому общему охвату, а также к значительному «холодному» пятну пониженного уровня принимаемого сигнала (желтые области) в тестируемом помещении.
Wisycom ADB
Результаты теста Wisycom ADB ясно показывают значение эффекта многолучевого распространения в помещении. В тесте на открытом воздухе антенна имеет лучшую и наиболее согласованную диаграмму направленности среди всех протестированных всенаправленных антенн и самый высокий средний уровень сигнала. Как и ожидалось, у него очень хорошее и надежное покрытие внутри помещений. Однако есть очень яркое пятно с пониженным уровнем сигнала (желтая область) посередине из-за многолучевого распространения, что снижает производительность данной антенны в помещении.
Заключение
Мы наглядно показали, почему антенны являются важной частью ваших беспроводных систем и насколько важно разбираться в них. Используя два разных теста, мы рассмотрели производительность некоторых всенаправленных антенн при тестировании их в реальных «боевых» условиях. Тест на открытом воздухе исследует диаграмму направленности каждой всенаправленной антенны в открытом космосе. Тест в помещении измеряет мощность принятого сигнала, соответствующую физическому расположению тестовой точки на площадке.
Приведенные выше измерения показывают, как радиочастотные сигналы меняются в зависимости от пространства; например, мощность РЧ-сигнала ниже в желтых областях по сравнению с зелеными областями. В зависимости от развернутой беспроводной системы падение мощности сигнала может вызвать проблемы с надежностью беспроводной связи. Для повышения надежности беспроводной связи следует предпринять измерения при развертывании или установке антенны. Обычным подходом в отрасли было бы использование разнесения пары антенн, при котором использование второй антенны может закрывать «холодные» участки каждой антенны (данный способ будет рассмотрен в последней части серии статей). Команда также хотела бы подчеркнуть, что измерения, проводимые в этой серии статей, основаны на текущем физическом и электрическом состоянии каждой отдельной антенны as is. В следующей части мы рассмотрим направленные антенны, их характеристики и производительность.
Часть 2 https://vk.com/@tridentsound-sravnenie-antenn-chast-2-napravlennaya-antenna