Funkmikrofon
Rechtslage und Kommentar Bereich 790 bis 862 MHz
Neu ab März 2010:
Funkmikrofone in der Beschallung:
Speziell der Bereich 790 bis 862 MHz (Teilbereich UHF) ist bisher ein sehr wichtiger und interessanter Bereich gewesen. Ursprünglich war hier der “Frequenznutzungsplan” bis in ’s Jahr 2015 sicher vor Änderungen gewesen. Nun gibt es vorzeitig eine Neuordnung, die uns Beschallern und Musikern die Benutzung der Geräte erschweren kann.
Vorhandene Funkmikrofone/Funksysteme können bis 2015 weiter benutzt werden, aber immer mit dem Risiko, dass vor Ort heftige Störungen auftreten können, weil Breitband-Kommunikation und anderes stattfindet (z.B. Richtfunk-Internet für ländliche Gebiete). Damit ist ab 2012 zu rechnen.
Ganz sicher vor Störungen war der Bereich nie, allerdings gab es wohl kaum Berichte über unlösbare Probleme. Man darf gespannt sein, wie sich das entwickelt.
Tipp: nicht mehr als ein paar Meter Funkstrecke aufbauen. Somit wird das Nutzsignal zumeist wesentlich stärker sein als die Störung, und im günstigsten Fall werden keine Probleme auftauchen. Bemerkung dazu: bei Halbierung der Entfernung ist das empfangene Funksignal viermal so stark wie vorher. Zufriedenstellend ist diese Lösung allemal nicht.
Oder: einen anderen Kanal benutzen.
Zum Kauf von Funkmikrofonen im betroffenen Bereich (790 bis 862 MHz) ist nach wie vor nicht unbedingt zu raten.
Die offizielle Seite der Bundesnetzagentur, die VVnömL vom März 2010, gültig für alle Frequenzen.
http://www.bundesnetzagentur.de/media/archive/18297.pdf
Speziell ab Seite 115.
Eine recht brauchbare Quelle:
http://www.musiker-board.de/news/380246-vvnoeml-veroeffentlicht-aktuelle-informationen-bezueglich-funkmikrofonen.html
Außerdem auf dieser Seite:
Interferenzen Oder: Warum können sich Funkmikrofone gegenseitig stören?
Hub Einer der wichtigsten Parameter eines Funksystems (FM).
Kriterien für den Kauf eines Funkmikrofons
Vorsicht im Bereich 433,05 MHz bis 434,79 MHz (ISM)
Auch dieser Bereich gilt als UHF, wird aber meist nur als ISM bezeichnet.
Wenn du ein Funkmikrofon in diesem Bereich (ISM) kaufst, dann musst du mit allen möglichen Störungen rechnen. Grund: hier tummeln sich teilweise ganz andere Nutzergruppen mit sehr starken Sendern, die auch aus großer Entfernung noch stören können.
Funkmikrofone im Bereich VHF 174 - 223 MHz
Die Geräte in diesem Bereich sind zwar meistens extrem günstig, aber der Bereich ist recht anfällig für Störungen (Elektrosmog), die von elektronischen Geräten ausgehen können .
Außerdem ist die Länge der benötigten Antennen beträchtlich. Verkürzte Antennen sind da nur ein schlechter Kompromiss.
Im diesem VHF-Bereich sind die Funkmikrofone nur an festen Orten (Festinstallation) zugelassen. Zum Beispiel Sporthallen, Kongresszentren, .....
Die Zulassung ist gebührenpflichtig und gilt nur für den angegebenen Ort. Also bitte hier extreme Vorsicht beim Kauf.
Interferenzen
Oder: Warum können sich Funkmikrofone gegenseitig stören?
Beispiele:
Ein Empfänger hat 16 Kanäle, von denen aber nur 4 gleichzeitig (4 Empfänger) genutzt werden können.
Oder der Hersteller gibt an, dass die Funkmikrofone mindestens 5 Meter vom Empfänger weg sein müssen, um eine störungsfreie Funktion (bei mehreren Funkmikros gleichzeitig) zu gewährleisten.
Das bedeutet: verschiedene Kanäle können sich im Empfänger so überlagern, dass neue Kanäle entstehen, auf denen eigentlich gar kein Funkmikrofon sendet.
Wie kann das passieren?
Starke Signale überlasten den Antenneneingang. Das erzeugt Verzerrungen: die reine Schwingung bekommt Knicke.
Diese Knicke (Clipping) sind nichts Anderes als zugemischte Fremdsignale, und als Erzeuger dient der überlastete Transistor im Antenneneingang. Er ist ein nichtlineares Bauteil und bring diese Fähigkeit “von Natur aus” mit.
Einfach erklärt anhand von Hörbeispielen aus dem Hörfrequenzbereich
Bild 1: Zwei Tonsignale (Sinus) gemischt, unverzerrt: 400 Hz und 600 Hz.
Man erkennt die reinen Schwingungen. Das ist quasi störungsfreier Betrieb.
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Bild 2: Das Klangspektrum dazu.
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Zur Verdeutlichung:
Dieses Beispiel mit zwei hörbaren Tönen ist sinnbildlich für zwei verschiedene Funk-Kanäle.
Ein einzelner Funkempfänger “hört” diese beiden Signale, filtert sich aber sein Nutzsignal heraus. Das wäre dann so, als würdest du von den beiden Tönen nur den tieferen hören.
Und nun das Problem:
Bild 3: Zwei Tonsignale (Sinus) gemischt, verzerrt (!!!) 400 Hz und 600 Hz.
Die Signale waren zu stark und wurden am höchstmöglichen Wert gebrochen.
Man erkennt die Knicke, die durch Clipping entstanden. Vergleiche mit dem oberen Bild.
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Bild 4: Das Klangspektrum dazu.
Die beiden Originalsignale sind weiter enthalten, aber es entstehen neue Signale.
Auf die drahtlosen Systeme übersetzt:
Wenn ein Empfänger gleichzeitig zwei (oder mehr) Signale (Funkmikrofon X und Funkmikrofon Y) zu stark empfängt, dann erzeugt er sich seine eigenen Störsignale und strahlt diese eventuell sogar noch ab.
Je mehr Fremdsignale (andere Funkmikrofone) mitmischen, um so schlimmer wird das Problem. Plötzlich tauchen Signale knapp neben einer benutzten Frequenz auf, und schon hast du den Dreck.
Rechenbeispiel:
Kanal X hat 850,100 MHz und Kanal Y hat 850,325 MHz.
Diese beiden zusammen können in einem übersteuerten Empfänger ein Störsignal von 850,550 MHz erzeugen.
Formel: 2x Kanal Y minus 1x Kanal X = 2x 850,325 - 850,100 = 850,550
Störungen, die weit von dem eingestellten Kanal weg liegen, werden durch Filtertechnik im Empfänger gedämpft.
In der Praxis kommen diese Probleme seltener vor als allgemein angenommen.
Wichtigste Gegenmassnahme ist tatsächlich der Tipp des Herstellers: Abstand zwischen Sender und Empfänger mindestens 5 Meter, um die Empfängerelektronik nicht zu übersteuern.
Laut Theorie in der Funktechnik kann dieses Problem nicht nur in Empfängern entstehen, sondern auch in Sendern. So könnten auch zwei Funkmikrofone, die zu nah nebeneinander sind, Störungen senden.
Bei komplexen Beschallungssystemen mit sehr vielen Funkkanälen müssen die gleichzeitig nutzbaren Kanäle mittels PC-Programm ermittelt werden.
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Der Hub in Funkanlagen
Bei der Auswahl von Funkmikrofonen, Taschensender, Gitarrensendern und IN-Ear-Funk gibt es eine Menge an technischen Angaben. Einer der wichtigsten ist der FM-Hub.
Erklärung:
Der Ton wird in der Modulationsart FM (Frequenzmodulation) z.B. auf die Trägerfrequenz 850 MHz gesetzt.
Die Schwingungen des Tons verschieben ganz einfach die Trägerfrequenz nach oben und unten.
Dabei bleibt die Signalstärke der Hochfrequenz-Schwingung jederzeit gleich.
Ein leiser Ton wobbelt die Frequenz zum Beispiel zwischen 850 MHz plus/minus 5 kHz (849,995 - 850,005) hin und her.
Wenn der Ton doppelt so stark wird (6 dB mehr), dann wobbelt er doppelt so stark: 850 MHz plus/minus 10 kHz (849,990 - 850,010).
Übrigens: hohe und tiefe Töne wobbeln die Frequenz unterschiedlich schnell.
Beispiele:
Der Hersteller eines Funkmikrofons gibt als Hub (Deviation) 40 kHz an. Das bedeutet:
Bei voller Lautstärke würde die Trägerfrequenz 850 MHz um plus/minus 40 kHz gewobbelt (849,960 - 850,040).
Der Hersteller eines anderen Funkmikrofons gibt als Hub (Deviation) 30 kHz an. Das bedeutet:
Bei voller Lautstärke würde die Trägerfrequenz 850 MHz um plus/minus 30 kHz gewobbelt (849,970 - 850,030).
Ein bestimmter amerikanischer Hersteller gibt als Hub sogar meistens nur 15 kHz an. Diesen Wert kann man nun leider sehr leicht mit der maximalen Tonhöhe (ebenfalls 15 kHz) verwechseln. 15 kHz FM-Hub sind bei reinen Instrumentenanwendungen (Geige, Gitarre, ...) noch vertretbar. Für Sprache ist das eindeutig zu wenig.
Bei voller Lautstärke würde die Trägerfrequenz 850 MHz um plus/minus 15 kHz gewobbelt (849,985 - 850,015).
Auswirkungen des Hubs auf die Audioqualität:
Es gibt keine Elektronik, die eine hundertprozentig stabile Trägerfrequenz liefert. Die 850 MHz aus dem Beispiel oben wobbeln durch Eigenrauschen der Bauteile schon bei absoluter Stille, und zwar im Sender UND Empfänger.
Der Empfänger rauscht also auch bei Stille schon ein wenig.
Ein sehr leiser Ton ist somit nicht weit vom Eigenrauschen der FM-Funktechnik entfernt.
Mit einem großen Hub kann man das Rauschverhalten deutlich verbessern.
30 kHz FM-Hub sollten schon sein, nicht weniger. 40 kHz sind zu empfehlen.
Um das Rauschen in einem Funkmikrofon zu mindern, haben die Geräte normalerweise ein Rauschunterdrückungssystem eingebaut. Es wird üblicherweise Compander genannt.
Es arbeitet so: leise Töne werden leicht verstärkt übertragen und im Sender wieder auf den Sollwert gedämpft.
Laute Töne werden gedämpft, um eine Übersteuerung zu vermeiden. Dadurch werden auch Nachbarkanäle geschont.
Bei billigen Geräten hört man recht deutlich, wie der Compander arbeitet: Bei jedem Wechsel zwischen laut und leise rauscht es ganz kurz.
Bild: FM-Modulation (Hub)
Die Reichweite von Funkmikrofonen
Der Empfänger bekommt bei doppeltem Abstand nur ein Viertel der Feldstärke. Bitte bedenke das immer.
Kriterien für den Kauf eines Funkmikrofons
Wieder so erklärt, dass es auch ein Laie beurteilen kann.
Allgemeine Kriterien, die auch für Kabelmikrofone gelten:
Passt es klanglich zu deiner Stimme?
Im direkten Vergleich ist schon vielen Leuten beim Staunen die Kinnlade heruntergeklappt. Zum Beispiel passt auch vielleicht ein recht billiges Funkmikrofon gut zu einem SängER, aber bei weiblichen Stimmen ist dieses Modell nicht mehr akzeptabel.
Achte speziell darauf, ob es näselt, muffig klingt, zischt oder ob sogar die Höhen komplett fehlen. Auch eine Anhebung der mittleren Tonlage (Präsenzanhebung) kann eventuell stören, wenn der Solist schon von Natur eine sehr klare Stimme hat. Wenn der Klang nicht passt: kannst du das an deinem Mischpult vielleicht ausgleichen?
Auch teure Modelle müssen verglichen werden.
Plopt das Mikrofon bei Stoßlauten wie zum Beispiel “t” und “p”?
Luftstösse sollten ausreichend gedämmt werden. Dafür sind das Drahtgeflecht und diverse Schaumstofflagen zuständig. Allerdings leidet oft der Klang, wenn der Hersteller hier übertreibt.
Sehr gut schneiden grosse Köpfe ab, weil hier auch kleine Massnahmen schon Erfolg zeigen. Die Luftstösse brauchen halt Platz im Korb, um ihre Wirkung zu verlieren.
Mikrofone ohne Richtwirkung (Kugel) haben generell nur eine sehr geringe Empfindlichkeit gegenüber Stosslauten. Sie sind allerdings nur für wenige Anwendungsfälle zu empfehlen.
Wie stark sind die Griffgeräusche zu hören?
Die Kapsel sollte schwingfähig an das Gehäuse montiert sein.
Hat der Handsender einen Schalter?
Wenn ja: hört man das Schaltgeräusch über die Anlage?
Ist das Mikrofon rückkopplungssicher?
Das merkst du im Vergleich sehr gut. Hier ist vor allem interessant, wie schlecht es zur Seite und nach Hinten hört.
Ist der Nahbesprechungseffekt (Bass wird sehr laut, wenn man nah ran geht) ausgeglichen?
Wenn das Mikrofon hauptsächlich für den Frontsänger in einer lauten Band (oder Blasorchester) gedacht ist, dann muss der Sänger das Mikrofon "fressen". Nur so ist seine Stimme auch wirklich viel lauter als die Umgebung. Die Mikrofonkapsel (Niere, Superniere, Hyperniere) hat dann zwangsläufig den Nahbesprechungseffekt. Bei einem Mikro mit Kabel kann das am Mischpult eventuell ausgeglichen werden, aber bei einem Funksystem ist es besser, wenn im Handsender schon ein Ausgleich (Bassfilter) drin steckt.
Allerdings: bei starker Richtwirkung (Superniere, Hyperniere) wird der Schall von der Seite stark gedämpft. Da muss man zum Singen nicht ganz so nah ran - und der Nahbesprechungseffekt tritt nicht auf.
Billiges Funkmikrofon und Nahbesprechungseffekt:
Es gibt da ein Funkmikrofon-Set unter 100 Euro, das für Nahbesprechung ausgelegt ist: man muss sehr nah ran, damit der Sender ordentlich Signal bekommt (und nicht rauscht). Fehler: in der Schaltung wird bei diesem Set der Bassanteil leider sogar noch verstärkt. Der Klang ist dadurch absolut katastrophal. Dazu kommt hier noch eine ausgeprägte Schwäche in den Höhen. Selbstverständlich wird hier da nicht vBesondere Kriterien, die sich aus der Funkanwendung ergeben:
Welcher Frequenzbereich wird benutzt?
Siehe oben in den Tabellen der Behörde.
Zur Zeit ist für den normalen Anwender der UHF-Bereich (alles zwischen 700 MHz und 900 MHz) wohl am gängigsten.
Von ISM (433 MHz) ist dringend abzuraten, weil Störungen durch andere Funkdienste geradezu vorprogrammiert sind.
VHF ist nur für feste Installationen zulässig (und genehmigungspflichtig).
VHF (alles zwischen 100 und 300 MHz) ist außerdem aus physikalischen Gründen recht störanfällig.
Nochmals:
VHF geht offiziell von 30 MHz bis 300 MHz. UHF von 300 MHz bis 3000 MHz (3 GHz). SHF geht von 3 GHz bis 30 GHz.
Diversity: hat der Empfänger zwei Antennen?
Das ist meiner Erfahrung nach absolut unumgänglich, wenn man Aussetzer vermeiden will. Eine elektronische Steuerung entscheidet, welche der beiden Antennen gerade benutzt wird. Dadurch wird vermieden, dass der Ton ausfällt, wenn eine Antenne so eben mal wegen Auslöschung (Mehrwegeempfang, Interferenz) kein Signal bekommt.
Hört man den Kompander (Compander) ?
Das ist das System zur Rauschunterdrückung bei leisen Tönen.
Beim Übergang von leisen zu lauten Tönen (und umgekehrt) hört man ein fremdartiges Zischeln. Bei manchen Systemen ist das leider recht laut. Im Hintergrund spielt sich Folgendes ab: In Funkmikrofon werden leise Töne extra verstärkt. Im Empfänger wird diese Massnahme wieder rückgängig gemacht: mittel laute Töne werden leiser gemacht. Grund: jedes Funksystem liefert ein relativ starkes Rauschen. Leises Nutzsignal soll nun viel lauter übertragen werden, damit der Signal- Rauschabstand steigt. Bei lauten Tönen kann der Compander seine Arbeit vorübergehend einstellen, weil laute Töne das Rauschen überdecken.
Squelch (Rauschunterdrückung):
Das ist eine Stummschaltung am Empfänger, wenn das Funksignal am Antenneneingang zu schwach wird oder wenn störende Funksignale auftauchen. Das ist eigentlich keine "Rauschunterdrückung", sondern eher eine "Rauschabschaltung" (Wortschöpfung von mir, bitte nicht weiter verwenden).
Hat es einen Piltotton (Subtonesquelch)?
Ein unhörbares Signal wird mit übertragen. Wenn nun der Empfänger ein Funksignal ohne diesen Pilotton bekommt, dann schaltet er Stumm. Schliesslich kann der Empfänger davon ausgehen, dass er einen Störsender empfängt.
Wie gross ist der Nennhub?
Das ist weiter oben, hier auf dieser Seite, erklärt. Der Nennhub sollte mindestens 30 kHz betragen, um eine ordentliche Tonqualität zu erreichen.
Je kleiner der Hub um so grösser der nötige Aufwand gegen Rauschen, das sich aus der Funkanwendung ergibt.
Das System, das hierfür benutzt wird (Compander), ist dann oftmals besonders störend bemerkbar. Der Ton zischelt und kratzt (nicht zu verwechseln mit dem typischen Rauschen), und zwar besonders beim Übergang zwischen lauten und leisen Tönen.
Der 15-kHz-Nennhub, den ein bekannter amerikanischer Hersteller in fast allen seinen Systemen hat, ist für Instrumentenanwendungen gerade noch vertretbar, nicht jedoch für hohe Ansprüche und/oder Sprachübertragung.
Es gibt weitere Kriterien, die ich hier aber vorerst nicht anfügen möchte.
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