1_AperturaAumenta la richiesta di sistemi wireless nell’audio professionale e diminuisce lo spazio frequenze a disposizione. Si rivela indispensabile l’ausilio di sistemi di scansione e software per garantire l’affidabilità della trasmissione RF.

di Gian Luca Cavallini

Come è noto, le onde RF appartengono al grande gruppo delle onde elettromagnetiche, in particolare a quelle comprese nel range di frequenza 3 kHz – 3000 GHz. Le onde elettromagnetiche, a loro volta, sono divise in varie “bande” in base alla loro frequenza; nel nostro campo di applicazione è usata prevalentemente la gamma UHF (Ultra High Frequency, 300 MHz – 3 GHz), meno frequentemente, la banda VHF (Very High Frequency, 30 – 300 MHz) e, ultimamente, vengono utilizzati altri range per le trasmissioni digitali (1.8 GHz, ad esempio). L’utilizzo delle onde RF è poi limitato da leggi e regolamenti nazionali. In Italia, la gamma UHF di utilizzo libero è compresa attualmente fra 470 e 790 MHz, che corrispondono a lunghezze d’onda che vanno da circa 64 a 38 cm. È bene ricordare che fra le onde elettromagnetiche c’è anche la luce, che condivide alcune importanti caratteristiche della propagazione delle onde RF: velocità (circa 300.000 chilometri al secondo) e possibilità di propagazione nel vuoto. L’attenuazione, come per il suono, segue la legge del quadrato inverso, ovvero circa 6 dB in meno al raddoppio della distanza; le onde RF sono soggette ad assorbimento (ad esempio acqua/vapore), riflessione (superfici metalliche), diffrazione e rifrazione.

2_RFwavelenght in meters

Larghezza di banda e potenza

In Europa il limite massimo di potenza in trasmissione (libera) è 50 mW; per molti motivi, fra cui il consumo di batterie e i disturbi d’intermodulazione (vedi più avanti), è comunque buona cosa cercare di limitare le potenze di trasmissione. Se tutto il sistema è ben assemblato e settato, per la maggior parte delle applicazioni 10mW possono essere sufficienti o addirittura preferibili.

La tecnica di trasmissione più utilizzata è quella in modulazione di frequenza (FM). Come si evince facilmente dal nome, ogni sistema sfrutta un piccolo range di frequenze intorno alla “portante”; questa zona viene definita “deviazione” (Δf) ed è diversa per ogni modello (fra ±15 e ±75 kHz). Una deviazione ampia rende, progettualmente, più facile ottenere buone prestazioni audio in termini di banda passante e gamma dinamica; d’altro canto, “l’ingombro” nello spettro RF è, ovviamente, maggiore, e questo potrebbe limitare il numero di sistemi in uso contemporaneo. Ottenere ottime prestazioni da entrambi i punti di vista non è facile e questo spiega, in parte, l’enorme differenza di costo fra i modelli più economici e quelli di fascia alta.

 

Drizzare le antenne!

Le antenne, similmente a microfoni e altoparlanti, sono trasduttori, ossia dispositivi capaci di convertire energia fra due diversi sistemi (ad esempio: microfono = trasduttore acustico/elettrico, altoparlante = trasduttore.elettrico/acustico). L’antenna converte energia elettromagnetica in energia elettrica e viceversa; quest’ultima parola lascia intendere che, teoricamente, non ci sono differenze fra antenne trasmittenti e riceventi, se non di tipo pratico (ve la immaginate la presentatrice televisiva con il vestitino attillato e una “pinna” attaccata al bodypack?).

Le antenne sono uno stadio molto importante nel funzionamento di un sistema wireless, non di rado viene sottovalutato il loro corretto utilizzo. Non è tema di questo articolo approfondire l’argomento, se vi sentite insicuri date un’occhiata al box “decalogo pratico”.

Decalogo pratico delle antenne

1 Cercare di mantenere campo visivo fra antenne trasmittenti e riceventi; posizionare le antenne in alto a bordo palco, solitamente, rende la ricezione più stabile in livello e salvaguarda dall’assorbimento di persone (attori, musicisti, tecnici, fotografi…) che potrebbero posizionarsi davanti al momento meno opportuno.

2 Controllare sempre che il range di utilizzo sia corretto (anche di eventuali distributori, necessari quando i sistemi in uso sono più di 2-3).

3 Distanziare le antenne di uno stesso sistema almeno di 1/4 lunghezza d’onda della frequenza più bassa in uso.

4 Antenne omnidirezionali da 1/4 d’onda devono sempre avere una superficie di riflessione (ground plane) alla loro base (può essere la superficie metallica dello chassis stesso); antenne omnidirezionali da 1/2 lunghezza d’onda hanno circa 3 dB di guadagno in più e possono quindi essere usate in remoto (ma un ground plane servirebbe anche a loro…).

5 Antenne direttive sono decisamente preferibili se il campo è pieno di interferenze e/o i trasmettitori hanno bisogno di ampia portata.

6 L’orientamento delle antenne è importante, le onde RF sono polarizzate e bisogna cercare (soprattutto all’aperto) di allineare (in senso verticale/orizzontale) le antenne trasmittenti con le riceventi).

7 Per evitare perdite di segnale dovute alla polarizzazione del segnale, si possono usare antenne elicoidali o diversity fin.

8 I cavi d’antenna devono essere RG58 50 ohm, non confondeteli con quelli video che sono a 75 ohm; se servono cavi più lunghi di 4-5 metri, utilizzare cavi a bassa perdita (RG213, RG8).

9 Gli amplificatori d’antenna (antenna booster, esterni o interni alle antenne stesse) vanno usati con cautela solo se effettivamente necessari (ad esempio, se si usano cavi lunghi o se le distanze da coprire sono notevoli). Aumentando il segnale delle antenne riceventi, infatti, si aumenta anche il segnale di eventuali interferenze e si rischia inutilmente di sovramodulare i ricevitori in caso di utilizzo ravvicinato.

10 Tenere eventuali generatori di campo elettromagnetico (ampli in classe D, computer ecc.) almeno a qualche decina di centimetri di distanza da antenne e ricevitori.

Gate RF

Tutti i sistemi radio professionali sono dotati di squelch, ossia di un circuito che muta il segnale audio non appena il segnale RF scende sotto la soglia definita. Nonostante tutti i principali costruttori adottino ormai circuiti di squelch elaborati, talvolta anche semiautomatici, è comunque importante che l’utente provveda ogni volta a verificare il corretto settaggio in base all’utilizzo e al livello di interferenze. La soglia dello squelch dovrebbe sempre essere appena superiore il livello massimo di interferenza; una soglia troppo alta riduce inutilmente la portata del sistema, una soglia troppo bassa espone a sgradevoli scariche di rumore bianco nel caso che il livello di interferenza superi, anche solo per una frazione di secondo, il livello del trasmettitore in uso. Attenzione, se lo squelch non è del tipo “a chiave” (tone key, pilot, digital code ecc.), il rumore potrebbe entrare anche semplicemente allo spegnimento del trasmettitore.

spettro RF Backstage 01

Coordinamento frequenze

Garantire il funzionamento contemporaneo di un numero elevato di sistemi wireless, è risaputo, non è una cosa semplice, soprattutto da quando è entrata a regime la trasmissione dei canali televisivi digitali che occupano integralmente blocchi da 8 MHz. Lo spazio disponibile varia da luogo a luogo, ma ovunque è diminuito in maniera consistente. I disturbi da intermodulazione (vedi riquadro) complicano ulteriormente la situazione; non si può più andare a tentativi, i grossi service già da tempo si sono attrezzate con opportuni sistemi di analisi e software di coordinamento. Capita però sempre più spesso che anche produzioni piccine, che alimentano il mercato dei service medio piccoli , chiedano fra headset, palmari, IEM, più di una dozzina di canali wireless, magari anche con microfoni non di fascia particolarmente alta (li rompono i professionisti, figuriamoci i dilettanti…). Bene, la buona notizia è che con qualche giornata di studio e un investimento di poche centinaia di euro in uno dei sistemi sotto citati, stilare un piano frequenze efficace diventa alla portata di (quasi) tutti…

Intermodulazione

Quando due o più trasmettitori lavorano contemporaneamente si creano onde RF spurie secondo regole matematiche piuttosto complesse, non calcolabili senza software specifici, soprattutto se i sistemi in uso sono più di quattro. I fenomeni da intermodulazione che possono creare problemi nella pratica sono solitamente quelli di ordine dispari, soprattutto terzo (IM3), poichè sono gli unici che cascano su frequenze nella stessa banda di quelle in uso. I disturbi da intermodulazione si verificano maggiormente quando i trasmettitori sono molto vicini alle antenne riceventi, fra di loro, o quando le antenne riceventi di diversi sistemi sono troppo vicine fra di loro. Alte potenze di trasmissione aggravano i prodotti di intermodulazione. Quasi tutti i costruttori rilasciano tabelle di compatibilità per i loro prodotti, ma se utilizzano sistemi di serie o marchi differenti è necessario ricorrere a software specifici di coordinamento radiofrequenza.

Analisi 1

Apparentemente, il sistema più economico per effettuare una scansione RF è utilizzare il software gratuito che molti costruttori offrono insieme ai loro prodotti: un semplice cavetto USB per collegare un computer a uno dei vostri ricevitori radio ed ecco apparire magicamente un grafico che, secondo i casi, può metter buonumore o compromettere il vostro futuro in paradiso. Poter utilizzare il ricevitore stesso per la scansione è certamente un bel bonus per qualsiasi sistema wireless, ma a ben vedere ci sono alcuni aspetti che meritano considerazione:

· il sistema effettua la scansione solo nel suo range di funzionamento. Se avete qualche altro sistema in altro range (sempre utile portare scorte in range differenti!) siete punto a capo, si va a tentativi. E se trovate poco spazio per il numero di sistemi richiesti, non potete sapere che c’è fuori da lì! Noleggiate altri sistemi in una banda differente? Auguri, siete punto a capo, state giocando ai dadi facendo finta di non conoscere la legge di Murphy.

· se il sistema effettua la scansione, ovviamente, non può essere utilizzato come radiomicrofono. Certo, l’analisi si fa prima delle prove ma, per esperienza diretta, vi assicuriamo che è molto utile anche poco prima e durante lo spettacolo! Un canale wireless di fascia medio alta costa di più di uno dei sistemi stand alone, quindi in conclusione il sistema non è poi così economico.

Analisi 2

Analizzare l’intero spettro 470-790 MHz, fino a qualche anno fa, richiedeva strumenti di costo ben superiore ai 1000 euro. Da qualche tempo ci sono però ottime possibilità a costi ben più accessibili: abbiamo deciso di citare alcuni modelli che, al momento in cui scriviamo, riteniamo particolarmente degni di nota, ma sia chiaro che l’elenco non è esaustivo. Essendo l’analisi RF solo il primo passo, abbiamo fatto una panoramica dei software e di altri accessori utili (indispensabili?) per il corretto utilizzo dei sistemi in radiofrequenza:

 

 

WinRadio Presente sul mercato da parecchio tempo, si tratta in realtà di una serie piuttosto ampia di sistemi di analisi e coordinamento per le esigenze più disparate. Win Radio è una delle prime aziende che ha investito nello sviluppo di un sistema completo di hardware e software che si appoggia ad un normale PC. Inoltre, ha sviluppato da anni un bundle specifico per tecnici del suono. Il modello G33WSM, infatti, è dotato di un ricevitore operante nel range 30-1000 MHz ad alta sensibilità, demodulatore FM, un software dedicato che, attraverso mappatura, consente un controllo accurato dello spettro in tempo reale. Il ricevitore hardware è perfettamente compatibile con il software gratuito Shure Workbench 5.0.2. www.winradio.com
WinRadio Presente sul mercato da parecchio tempo, si tratta in realtà di una serie piuttosto ampia di sistemi di analisi e coordinamento per le esigenze più disparate. Win Radio è una delle prime aziende che ha investito nello sviluppo di un sistema completo di hardware e software che si appoggia ad un normale PC. Inoltre, ha sviluppato da anni un bundle specifico per tecnici del suono. Il modello G33WSM, infatti, è dotato di un ricevitore operante nel range 30-1000 MHz ad alta sensibilità, demodulatore FM, un software dedicato che, attraverso mappatura, consente un controllo accurato dello spettro in tempo reale. Il ricevitore hardware è perfettamente compatibile con il software gratuito Shure Workbench 5.0.2. www.winradio.com
RF Guru Software fra i più economici per il coordinamento RF, sviluppato da Stage Research. Consente di impostare un piano frequenze che tenga conto di canali televisivi, interferenze esterne, intermodulazione fra i sistemi. In America (e altre parti del mondo, ma non Italia) basta inserire gli estremi della località per caricare i canali televisivi in uso; attraverso l'uso del programma accessorio RF Scanner e di un analizzatore di terze parti (ad esempio, RF Explorer) è possibile importare una scansione e allocare, in maniera semi-automatica, i sistemi a disposizione selezionandoli dal database. Il software, ovviamente, eviterà le frequenze e già occupate e quelle pericolose per i disturbi d'intermodulazione; nel caso la situazione non consenta di avere il numero richiesto di frequenze "sicure", è possibile ridurre la "selettività" IMD, in modo da poter comunque assegnare i sistemi per ordine di importanza. Il software, infine, consente di stampare liste frequenze, scansioni, etichette. www.stageresearch.com
RF Guru – Software fra i più economici per il coordinamento RF, sviluppato da Stage Research. Consente di impostare un piano frequenze che tenga conto di canali televisivi, interferenze esterne, intermodulazione fra i sistemi. In America (e altre parti del mondo, ma non Italia) basta inserire gli estremi della località per caricare i canali televisivi in uso; attraverso l’uso del programma accessorio RF Scanner e di un analizzatore di terze parti (ad esempio, RF Explorer) è possibile importare una scansione e allocare, in maniera semi-automatica, i sistemi a disposizione selezionandoli dal database. Il software, ovviamente, eviterà le frequenze e già occupate e quelle pericolose per i disturbi d’intermodulazione; nel caso la situazione non consenta di avere il numero richiesto di frequenze “sicure”, è possibile ridurre la “selettività” IMD, in modo da poter comunque assegnare i sistemi per ordine di importanza. Il software, infine, consente di stampare liste frequenze, scansioni, etichette. www.stageresearch.com
RF Venue Novità dell'ultimo minuto, questa giovanissima azienda ha da pochissimo rilasciato una serie di prodotti assai interessanti: un distributore d'antenna e alimentazione a quattro canali, un'originale antenna brevettata (Diversity Fin) che sostituisce una coppia di antenne direttive e risolve il problema della polarizzazione delle onde RF, un convertitore di segnale d'antenna in segnale ottico e RF Explorer Rack Pro, praticamente un bundle contenente una versione a rack di RF Explorer e il software Clear Waves. www.rfvenue.com
RF Venue – Novità dell’ultimo minuto, questa giovanissima azienda ha da pochissimo rilasciato una serie di prodotti assai interessanti: un distributore d’antenna e alimentazione a quattro canali, un’originale antenna brevettata (Diversity Fin) che sostituisce una coppia di antenne direttive e risolve il problema della polarizzazione delle onde RF, un convertitore di segnale d’antenna in segnale ottico e RF Explorer Rack Pro, praticamente un bundle contenente una versione a rack di RF Explorer e il software Clear Waves. www.rfvenue.com
RF EXPLORER - Analizzatore portatile, disponibile in diversi range di frequenza; il modello ISM Combo copre abbondantemente la gamma UHF e la gamma 2,4 GHz (Wi-Fi). Di piccole dimensioni (circa 10x7x2cm), è alimentato da batteria ricaricabile tramite presa mini USB. Il display e comandi non sono comodi, ma sufficienti per alcune applicazioni; è comunque possibile connettersi ad un computer tramite connessione USB 2.0 e utilizzare il software client (gratuito) per una visualizzazione più accurata. Il software client RF Explorer è leggero e ben fatto, consente la visualizzazione contemporanea di tutto lo spettro attualmente utilizzabile (470-790 MHz), con le modalità real time, average, max peak, minimum. Inoltre è disponibile un interessante grafico Waterfall, utile per tenere d'occhio eventuali variazioni nel tempo. RF Explorer è un prodotto con un rapporto qualità prezzo veramente ottimo, al punto che quasi tutte le software house che lavorano in questo settore offrono ormai, a vari livelli, la possibilità d'interfacciamento. Non essendo pensato specificatamente per il mondo dello spettacolo, dovrebbe essere integrato con qualche optional (adattatore d'antenna, software per calcolo IM e coordinamento, ecc.). rfexplorer.com
RF EXPLORER – Analizzatore portatile, disponibile in diversi range di frequenza; il modello ISM Combo copre abbondantemente la gamma UHF e la gamma 2,4 GHz (Wi-Fi). Di piccole dimensioni (circa 10x7x2cm), è alimentato da batteria ricaricabile tramite presa mini USB. Il display e comandi non sono comodi, ma sufficienti per alcune applicazioni; è comunque possibile connettersi ad un computer tramite connessione USB 2.0 e utilizzare il software client (gratuito) per una visualizzazione più accurata. Il software client RF Explorer è leggero e ben fatto, consente la visualizzazione contemporanea di tutto lo spettro attualmente utilizzabile (470-790 MHz), con le modalità real time, average, max peak, minimum. Inoltre è disponibile un interessante grafico Waterfall, utile per tenere d’occhio eventuali variazioni nel tempo. RF Explorer è un prodotto con un rapporto qualità prezzo veramente ottimo, al punto che quasi tutte le software house che lavorano in questo settore offrono ormai, a vari livelli, la possibilità d’interfacciamento. Non essendo pensato specificatamente per il mondo dello spettacolo, dovrebbe essere integrato con qualche optional (adattatore d’antenna, software per calcolo IM e coordinamento, ecc.). rfexplorer.com
RF Intermod Pro Anche Kaltman Creations, con il brand Invisible Waves, propone una bella serie di prodotti, sia hardware che software. Dal tablet analizzatore RF-Vue alla speciale valigia imbottita porta palmari e bodypack RF-id Station, dall'antenna CP al software RF-IntermodPro. Quest'ultimo non è fra i più economici, ma l'interfaccia grafica è decisamente efficace e veloce, consente ad esempio di spostare frequenze con il drag and drop. www.kaltmancreationsIIc.com
RF Intermod Pro – Anche Kaltman Creations, con il brand Invisible Waves, propone una bella serie di prodotti, sia hardware che software. Dal tablet analizzatore RF-Vue alla speciale valigia imbottita porta palmari e bodypack RF-id Station, dall’antenna CP al software RF-IntermodPro. Quest’ultimo non è fra i più economici, ma l’interfaccia grafica è decisamente efficace e veloce, consente ad esempio di spostare frequenze con il drag and drop. www.kaltmancreationsllc.com
Rational Waves – Nuts about Nets Uno dei più importanti produttori di software per la gestione RF; nel suo catalogo ci sono diversi programmi, per PC e Mac, dedicati alla diagnostica e al coordinamento wireless. Merita sicuramente menzione l'ottimo Clear Waves, analisi spettrale, calcolo d'intermodulazione e utility per il coordinamento in un solo prodotto dal costo di poche centinaia di euro. Clear Waves viene anche venduto in bundle con RF Explorer, Signal Hound (un altro analizzatore RF con ottime prestazioni ma costo decisamete più alto) o, novità dell'ultimo minuto, RF Explorer Rack Pro di RF Venue (vedi più avanti). Per chi fosse interessato soltanto al calcolo IMD, Rational Waves propone l'interessante Intermod Assist. www.nutsaboutnets.com
Rational Waves – Nuts about Nets Uno dei più importanti produttori di software per la gestione RF; nel suo catalogo ci sono diversi programmi, per PC e Mac, dedicati alla diagnostica e al coordinamento wireless. Merita sicuramente menzione l’ottimo Clear Waves, analisi spettrale, calcolo d’intermodulazione e utility per il coordinamento in un solo prodotto dal costo di poche centinaia di euro. Clear Waves viene anche venduto in bundle con RF Explorer, Signal Hound (un altro analizzatore RF con ottime prestazioni ma costo decisamete più alto) o, novità dell’ultimo minuto, RF Explorer Rack Pro di RF Venue (vedi più avanti). Per chi fosse interessato soltanto al calcolo IMD, Rational Waves propone l’interessante Intermod Assist. www.nutsaboutnets.com
IAS Professional Wireless è un marchio che molti conoscono per alcuni prodotti hardware, sempre dedicati al mondo RF, fra cui il più noto è sicuramente l'antenna elicoidale (venduta anche da Shure). Nel loro catalogo si trova anche IAS (Intermodulation Analysis System), un pregevole software per il calcolo delle distorsioni da intermodulazione. Molto usato in America, dove il ruolo del coordinatore RF è da anni un mestiere vero (nei grossi eventi sportivi, si legge sul sito, non è impossibile arrivare a oltre 400 frequenze). IAS dispone di un database (in continuo aggiornamento) con i dati di un grandissimo numero di modelli wireless e consente l'aggiunta di modelli User Defined. www.professionalwireless.com
IAS Professional Wireless è un marchio che molti conoscono per alcuni prodotti hardware, sempre dedicati al mondo RF, fra cui il più noto è sicuramente l’antenna elicoidale (venduta anche da Shure). Nel loro catalogo si trova anche IAS (Intermodulation Analysis System), un pregevole software per il calcolo delle distorsioni da intermodulazione. Molto usato in America, dove il ruolo del coordinatore RF è da anni un mestiere vero (nei grossi eventi sportivi, si legge sul sito, non è impossibile arrivare a oltre 400 frequenze). IAS dispone di un database (in continuo aggiornamento) con i dati di un grandissimo numero di modelli wireless e consente l’aggiunta di modelli User Defined. www.professionalwireless.com