Hivatalos kiadvány a Vector Diversity-ről Lectrosonics, Inc

2020. szeptember 28.

Bevezetés
Amikor a „kettő jobb az egynél” alapelvről van szó, nehéz a rádiómikrofonokhoz használt antennák számánál jobb kontextust találni. Hajlamosak vagyunk azt hinni, hogy a hatótávolságot leginkább a jelerősség határozza meg, ami tulajdonképpen igaz is, de az első kihagyásig (dropout) tartó távolság nagyságát mégis gyakrabban befolyásolja a vevők azon tulajdonsága, hogy hogyan bírkóznak meg a többutas interferenciával (multipath interference). A többutas interferencia az a jelenség, amikor ugyanaz a jel többféle hosszúságú útvonalon, több irányból és különböző szögekben éri el ugyanazt a vevőantennát. Mivel a rádiójelek hullámtermészetűek, ezért azok felerősíthetik, illetve kiolthatják egymást, attól függően, hogy hogyan keverednek. Kioltáskor kevés vagy nulla energia keletkezik az antennákon, még akkor is, ha viszonylag kicsi a távolság: ha egy erős jelből kivonjuk ugyanazt az erős jelet, akkor az eredmény nulla lesz!

A diversity rendszerek általában több (legtöbbször kettő) antenna használatával veszik fel a harcot a problémával. Az alapelv szerint annak az esélye, hogy a destruktív interferencia egyszerre jelenlen meg több antennán, exponenciálisan csökken az antennák számának növelésével. A diversity rendszerek tervezésének művészete a vevők teljesítményétmeghatározó energiának az antennákból történő kinyerésének és/vagy összekombinálásának számtalan lehetséges módszerében rejlik. Ideális esetben az összes rendelkezésre álló energia, ami az antenna párokba érkezik, minden esetben egymást erősítő jelleggel összegezhető. Ez a kiadvány a legelterjedtebb két antennás diversity rendszerek típusait tárgyalja, majd bemutatja a Vektoros Diversity-t (Vector Diveristy), amely képes megnövelt teljesítményt elérni az FM (pl Digital Hybrid) rendszerekben, és kiemelkedő teljesítményt nyújtani minden digitális rendszerben.

Antennaváltó Diversity (Antenna Switching Diversity)
A legegyszerűbb diveristy rendszer egyszerre csak egy antenna jelét használja. Az FM rendszerek esetében, ahol az antennaváltás pillanatában esetenként halk „pattanás” hallható, a vevő a dropout-ok elkerülése érdekében csak a legvégső esetben, tehát a probléma bekövetkeztével vált antennát. A digitális rendszereknél, ahol általában lehetőség nyílik a néma antennaváltásra, a vevő szabadon váltogathatja az antennákat annak érdekében, hogy maximalizálja a vételi energiát. Egyszerűsége ellenére ez a diversity típus nagyon hatékony és napjainkban nagyon széles körben elterjedt.

Fázisváltó Diversity (Phase Switching Diversity)
Az antennaváltás hatékonyságát azzal is lehet növelni, ha az antennákból érkező energiát a vevő mindig két módon összegzi – fázis / ellenfázis – és kiválasztja a jobbik fáziskombinációt. A legtöbb esetben mindkét antenna fog valamennyi jelet, és ezek hasznos módon összegezhetők. Ez bizonyos körülmények esetén magasabb átlagos jelszinthez eredményez, ami megnöveli a rendszer hatékonyságát.

Dupla vevős Diveristy (Dual Receiver Diversity)
Kiváló diversity teljesítmény érhető el két teljes – antennánként egy-egy – vevő alkalmazásával. A két vevő audió jele ilyenkor az antennákon mérhető jelerősség arányában kerül összekeverésre. A legtöbb esetben mindkét antennára érkezik hasznos sugárzás, ilyenkor

az audió jelek hasznos módon összegezhetők, amellyel jobb jel-zaj viszony érhető el, mint egy antenna esetében. Azokban az esetekben, amikor valamelyik antennára destruktív interferencia érkezik, a rendszer preventív módon, pattanás és jelveszteség nélkül képes átállni a másik antenna-vevő párra. Ezzel a harcedzett diversity típussal többek között „true diversity” vagy „ratio diversity” néven találkozhatunk.

Vektoros Diversity (Vector Diversity)
Bár egyértelműnek tűnhet, hogy a dupla vevős módszerrel érhető el a legjobb teljesítmény két antenna esetében, ez nem mindig igaz. Például, annak érdekében, hogy a rosszabb energiaszintű antenna jele biztonsággal kikerülhessen a mixből, mielőtt a zaj hallhatóvá válik, az audió jelek összegzése csak kizárólagos módon működhet. Ez azt jelenti, hogy a két antenna jele csak akkor összegezhető teljes mértékben, ha mindkét antenna erős jelet fogad. Minden más esetben a dupla vevős diversity rendszerekben egyszerre csak egy antenna jele használható.

A dupla vevős módszer másik hátránya akkor válik világossá, amikor teljesen digitális rendszerekben alkalmazzuk, a sziklaszirt hatásnak (cliff effect) köszönhetően. A digitális rendszerek tipikusan nem lassanként, arányosan, megjósolható módon veszítenek a teljesítményükből, hanem tökéletesen működnek mindaddig, amíg a teljesítmény egyszer csak „le nem zuhan a szakadékba egy sziklaszirtről”, ami után egyik pillanatról a másikra drámaian leromlik a hangminőség. A sziklaszirt hatás miatt vannak olyan helyzetek, amikor a teljesen digitális rendszerekben a két antenna egyenkénti gyengébb jelének összegzett eredője elegendő lenne, de az antennák egyenként nem képesek elég jelerősséget produkálni a jó működéshez. Ezekben az esetekben a dupla vevős elv nem a legeredményesebb módszer.

Ismerkedjünk meg a meg a Vector Diversity-vel. A Vector Diveristy az antennákból érkező jeleket vektorosan (szög és jelerősség) értelmezi, amellyel lehetőség nyílik a vektorok olyan módú, matematikai módszerrel történő forgatására, hogy az antennák jelei minden esetben hasznos módon összegezhetőkké váljanak. Ezzel a módszerrel a rendelkezésre álló összes energia hozzá tud járulni a vevő teljesítményének növeléséhez.

A Lectrosonics ezt úgy oldja meg, hogy két teljes vevőt alkalmaz és mindkét antenna jelét vektorokká alakítja egy köztes frekvencián a digitális tartományban. Ezeket a vektorokat ezután a rendszer az optimális módon elforgatja és összegzi, majd demodulálja. Ez a módszer ugyanúgy képes működni minden fajta moduláció esetében.

Összegzés (túl hosszú; nem olvastam)
Napjaink összes diversity módszerének megvannak az előnyei, de ahhoz a kis apró technológiai varázslathoz, ami a dropout-ok elkerülését szolgálja, a Vector Diversity olyan optimális térerő összegző módszert ajánl, amit egyik másik sem. Ha teljesítményről van szó, a Lectrosonics-ra lehet számítani.

Follow me!

Leave a Reply