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ワイヤレスマイクの基礎 - 特定ラジオマイク運用調整機構

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「ワイヤレスマイクの基礎」
ゼネラル通商株式会社
1. 電波法
2. 電波の性質
3. イヤー・モニター
4. デジタルラジオマイク
営業部
石川 正太郎
1. 電波法
① 免許を要しない著しく微弱な電波の許容値の改正
新許客値: 3mの距離において、その電界強度が332MH
まで及び150GHz以上は、500μV/以下、
322MHzから10GHzまでは、35μV/m
10GHzから150GHzまでは、3.5fμV/m以下
(fの単位は、GHz)
参考:
旧許容値: 100mの距離において、その電界強度が15μV/m以下
アナログラジオマイクの規格
用途
無線局の種類
使用周波数
空中線電力
変調方式
電波型式
隣接チャンネル間隔
占有周波数幅
最大周波数偏移
コンパンダー
チャンネル数
アンテナの分散配置
免許手続
無線従事者免許
運用調整
A型ラジオマイク
ワイヤレスマイク
イヤーモニター
高音質伝送用
放送事業者等
陸上移動局
(特定ラジオマイク)
797~806MHz(FPU-4帯)
779~788MHz(FPU-2帯)
10mW
周波数変調
F3E、F8W及びF8E
250kHz / コンパンダー
500kHz
500kHz / リニアー
110kHz / コンパンダー
250kHz
330kHz / リニアー
±40kHz / コンパンダー
±75kHz
±150kHz / リニアー
有り / 無し
有り / 無し
142ch. / コンパンダー
138ch.
138kHz / リニアー
不可
可
必要
不要
必要
B型ラジオマイク
一般用
規定せず
特定小電力
(ラジオマイク)
806~810MHz
10mW
周波数変調
F3E、F8W及びF9W
250kHz
110kHz
±40kHz
有り
30ch.
不可
不要
不要
不要
①. 社団法人電波産業会:ARIB
旧財団法人電波システム開発センター:RCR
”RCR STD-22”、” RCR STD-15” 等、無線機器の標準規格の策定、
標準規格書の発刊
②. 財団法人テレコムエンジニアリングセンター : TELEC
旧財団法人無線設備検査検定協会:MKK
特性試験方法の策定、無線設備の特性試験方法の発刊、
技術基準適合証明の手引きの発刊、技術基準適合テスト
③. 特定ラジオマイク利用者連盟
FPUとの運用調整、特定ラジオマイク相互の運用調整
2. 電波の性質
①. 電波とは?
ア ン ペ ア の 右 ネ ジ の 法 則 フ ァ ラデ ィの 電 磁 誘 導 の 法 則
電磁波のなりたち
電波の電界、磁界の振動方向と進行方向との関係
○ 周波数と波長
λ[m] = 300 / f [MHz]
○ 周波数帯の呼称
VLF
LF
MF
HF
VHF
UHF
SHF
EHF
超長 波帯
長波 帯
中波 帯
短波 帯
超短 波帯
極超 短波 帯
準ミリ波帯
ミリ波帯
Very Low Frequency
Low Frequency
Middle Frequency
High Frequency
Very High Frequency
Ultra High Frequency
Super High Frequency
Extremely High Frequency
周波 数帯 の 呼 称
9kHz ~ 30kHz
30kHz ~ 300kHz
300kHz ~ 3MHz
3MHz ~ 30MHz
30MHz ~ 300MHz
300MHz ~ 3GHz
3GHz ~ 30GHz
30GHz ~ 300GHz
日本での周波数帯割り当て
D型:70MHz帯
C型:300MHz帯
A型:700MHz帯
海外でのワイヤレスマイク使用周波数帯の例
B型:800MHz帯
②. チャンネルプラン
インターモジュレーション
例えば、
周波数 fa = 797.500MHz
周波数 fb = 798.000MHz
この周波数のハーモニックスは、:
2fa = 2 × 797.500 = 1595.000MHz
3fa = 3 × 797.500 = 2392.500MHz
2fb = 2 × 798.000 = 1596.000MHz
3fb = 3 × 798.000 = 2394.000MHz
和と差の周波数も発生します。:
fa + fb = 797.500 + 798.000 = 1595.500MHz
fb – fa = 798.000 – 797.500 = 0.5MHz
これらの周波数は、バンド外にあるので
インターフエアランスは起こりません。
サードオーダータイプ(第3次)の和と差の周波数が発生します。:
2fa – fb = (2×797.500) – 798.000 = 797.000MHz
2fb – fa = (2×798.000) – 797.500 = 798.500MHz
この新しく出来た周波数は、著しく高レベルでインターフエアラ
ンスを起こす可能性が十分にあります。
第5次のインターモジュレーションのレベルは、第3次のインターモジュレー
ションに比べて十分に低いので、多くのインターモジュレーションの計算は
第3次の項までを計算の対象にしています。
例えば劇中のラブシーンにおいて
一方の出演者は使用中の送信機中の1番高い周波数の送信機を付け、
他方の出演者は1番低い周波数の送信機を付ける事により防ぐ事ができます。
この時のミキシングプロダクツ(第3次インターモジュレーション)は、
2fb - faと
2fa - fbになり、
この周波数は、fb ~ faの間には出来ないからです。
この様なインターモジュレーションが起こる事に注意すると共にお亙に干渉し会う
2つの送信機をインターモジュレーションが起きないように注意する必要がありま
す。
インタ ー モ ジ ュ レー ションの 実 例
13 チ ャ ン ネ ル シ ス テ ム の キ ャ リア ー ス ペ ク トラ ム (上 図 )と
イ ン タ ー モ ジ ュ レ ー シ ョン ス ペ ク トラ ム (下 図 )
受信方式
1. スーパー・ヘテロダイン方式:(図2参照)
図 2 スーパーヘテロダイン方式
最終段中間周波数には、FMの場合、10.7MHzが採用されますが、
例えば、
800MHzの受信機の中間周波数が10.7MHzを採用している場合を例にとると、
800MHzに789.3MHzを加えると
800MHz - 789.3MHz = 10.7MHz
と、10.7MHzが得られますが、
778.6MHzでも789.3MHzを加えると
789.3MHz - 778.6MHz = 10.7MHz
同様に、10.7MHzが得られます。
この受信機は、778.6MHzも受信できることになります。
これをイメージ受信と呼びます。
マルチチャンネルで運用する場合、
このイメージ受信にも注意する必要があります。
ノイズリダクション方式
HiDyn plus(コンパンダー)方式の動作原理
ダイバシティ受信システム
ダイバシティ受信システムによる、マルチパスによるデッドポイントの解消の原理
(反射によるマルチパス受信)
(アンテナAとアンテナBのRF入力信号)
(ダイバシティによる RF 入力信号)
(トゥルーダイバシティ技術)
ゼンハイザーマイクロポート日本仕様(1次仕様)
当初の日本の標準仕様では、A帯(FPU4帯)で10波でスタート。
A帯(FPU4帯)、AX帯(FPU2帯)を、各9MHzをフィルターで、
2つの周波数帯に分割その各々の周波数帯にとれる
最大7波を割り当てています。
AL Band : Max.7ch.
AH Band : Max.7ch.
AXL Band : Max.7ch.
AXH Band : Max.7ch.
合計28波システムになります。
参考:
フィルターを使用しない方式で、使用周波数幅と最大
使用可能チャンネル数の関係を見ると、次の様になり
ます。
周波数バンド幅 :
4 MHz
7 MHz
9 MHz
13 MHz
最大使用可能チャンネル数
:
7 Ch.
:
8 Ch.
:
10 Ch.
:
11 Ch.
つまり、周波数帯幅9MHz全帯域を使っても最大使用
可能チャンネル数は、10チャンネルしか取れません。
SENNHEISER Mikroport SYSTEM JAPAN Version
AL
AH
AXL
AXH
Band:
Band:
Band:
Band:
797-801.3MHz
801.3-806MHz
779-783.3MHz
783.3-788MHz
EHL
Headamp
EHL
Headamp
下手
上手
8DSFA
8DSFA
Special Rack Splitter
AXH
AXL
AH
AL
EM1046RX-UHF
AL Band 7ch.(Max.7ch.)
with MCD Interface (EM1046 LI)
RF
シグナル
MCD Interface
DATA BUS
MONITOR BUS
MCDリンク
モニターリンク
DATA BUS
MONITOR BUS
EM1046 DI
IBM 互換機
EM1046RX-UHF
AH Band 7ch.(Max.7ch.)
with MCD Interface (EM1046 CI)
ミキサー室
DATA BUS
MONITOR BUS
MCDリンク
モニターリンク
DATA BUS
MONITOR BUS
MCD Interface
EM1046 DI
EM1046RX-UHF
AXL Band 7ch.(Max.7ch.)
with MCD Interface (EM1046 CI)
DATA BUS
MONITOR BUS
MCDリンク
モニターリンク
DATA BUS
MONITOR BUS
IBM 互換機
舞台袖
* MCD のディスプレイは、最大4台まで接続可能
EM1046RX-UHF
AXH Band 4ch.(Max.7ch.)
with MCD Interface (EM1046 CI)
舞台袖
ゼンハイザーマイクロポート日本仕様
送信機の改良による新システムの仕様
旧システム
従来の送信機
送信機を10cm離した時のインターモジュレーションの
発生状況
新システム
改善した送信機
送信機を10cm離した時のインターモジュレーションの
発生状況
図1
A Band : Max.16ch.
AX Band : Max.16ch.
B Band : Max.6ch.
合計38波システムになります。
図2
SENNHEISER EM1046-UHF 38ch. SYSTEM
Ultra Linear
Head-Amplifier
A+B Band: 797-810MHz
AX Band: 779-788MHz
Ultra
Linear
HeadAmplifier
8D-SFA
75m
Ultra
Linear
HeadAmplifier
8D-SFA
50m
Rack Splitter
B
RF
signal
AX
AX
A
A
EM1046RX-UHF
A Band 8ch.
with MCD Interface (EM1046 LI/CI)
MCD Interface
DATA BUS
MONITOR BUS
MCD LINK
MONITOR LINK
DATA BUS
MONITOR BUS
EM1046 DI
EM1046RX-UHF
A Band 8ch.
with MCD Interface (EM1046 LI/CI)
ラップトップ コンピュータ
IBM PC Compatible
Mixing Room
DATA BUS
MONITOR BUS
MCD LINK
MONITOR LINK
DATA BUS
MONITOR BUS
EM1046RX-UHF
AX Band 8ch.
with MCD Interface (EM1046 LI/CI)
MCD Interface
EM1046 DI
DATA BUS
MONITOR BUS
MCD LINK
MONITOR LINK
DATA BUS
MONITOR BUS
IBM PC Compatible
Stage
Side
EM1046RX-UHF
AX Band 8ch.
with MCD Interface (EM1046 LI/CI)
DATA BUS
MONITOR BUS
MCD LINK
MONITOR LINK
DATA BUS
MONITOR BUS
EM1046RX-UHF
B Band 6ch.
with MCD Interface (EM1046 LI/CI)
Stage
Side
** This system can be connected
up to 4 Monitors.
③. 同軸ケーブルのケーブルロス
関西通 信電線株式会社 カタログより
関西通信電線株式会社カタログより
同軸ケーブル
RG58
RG213
損失
約49dB/100m
約21dB/100m
2 分配 :
3 分配 :
4 分配 :
6 分配 :
ア ン テ ナ ス プ リッ タ ー ロ ス
④. ワイヤレスマイク運用の要点
1. ピンマイクと口元の標準的な距離は、約20cm
2. 最適なレベル設定
3. ボディパック送信機のアンテナは、ボディエフェクトを防ぐために
身体から最低1cm以上離して下さい。
4. 送信機は、送信機どうしのインターモジュレーションによる
インターフエアランスを避けるため、お亙いに10cm以上離して下さい。
特に送信機を近接して使用する易合には、一方の送信機を使用中の
一番高い周波数に、他方を一番低い周波数にすると、
インターモジュレーションの影響を避ける事が出来ます。
5. コネクターは、ゆるまない様にしっかりと締め付けて下さい。
6. 送信機と受信アンテナの最短距離は、受信機の過大RF入力による
インターフエアランスを避けるために、5m以上とってください。
公演中出演者が出番を待つ場所には、アンテナを立てないで下さい。
7. 2チャンネル以上同時に使用する場合の周波数は、
インターモジェレーションフリーである事が必要です。
8. 6dB以上のケーブルロスやスプリックーロスがある場合、損失分を
アンテナブースターで補償して下さい。少量のロスは、無視しても構いません。
9. 一般的には、長いRFケーブルの使用は、避けて下さい。
3. イヤー・モニター
①. イヤー・モニターの利点
1. フィードバック(ハウリング)がなくなる。
2. モニタースピーカーに制限されずに、出演者は、自由に動き回れる。
3. モニタースピーカーの搬出入、運搬、設置等が必要無くなり、経費が
節約出来る。
等々、のメリットがあります。
特に大きなコンサートでは、“イヤー・モニター”を使わないとモニタース
ピーカーを多数置く必要があり、出演者の演出も制限を受ける為、必須ア
イテムになっています。
前記の 「1. フィードバック(ハウリング)がなくなる。」 にともなって
1. フィードバック(ハウリング)を押さえるための各種フィルターを使う必要が
なくなる為、クリアーな音が得られる。
2. モニタースピーカーからの音がステージ上に出ないため、目的音のみの
収音が出来、クリアーな音が得られる。
3. 複数のモニタースピーカー間の相互干渉による音の濁りが防げるため、
クリアーな音が得られる。
4. マルチチャンネルで使用する事により、複数の出演者それぞれに最適な
モニターが返せる。
等々のうれしい結果が得られます。
② 法規上からみたイヤー・モニター
項目
1. 呼称
2. 通信方式
3. 電波形式
4. 変調周波数
5. 占有周波数幅
6. 最大周波数偏移
7. RF出力
8. 空中線端子
9. アンテナの分散配置
10. 分配装置
11. 回線補償装置
規格
イヤー・モニター用ラジオマイク
単行通信方式又は同報通信方式
F3E、F8W 及びF8E
53kHz以内
250kHz以内
±75kHz以内
10mW 以下
可(表2参照)
可(表2参照)
可(表2参照)
可(表2参照)
イヤー・モニターの主な規格
変更点
A型ラジオマイク の範疇
同報通信方式を追加
ステレオ伝送方式のF8Eを追加
改正前は、15kHz以内
改正前は、110kHzと330kHz
改正前は、±40kHzと±150kHz
変更なし
イアモニター専用規格
イアモニター専用規格
イアモニター専用規格
イアモニター専用規格
分散配置の例
④. 法規改正までの経緯
<改正に関する手続きの流れ>
平成11年 6月14日
”電気通信技術審議会 小電力無線設備委員会 ラジオマイク分科会(第1回)”開催
”電気通信技術審議会 小電力無線設備委員会報告”作成作業スタート
”ARIB RM-WG(第1回)”開催
”ARIB RM-WG-DG”
”電気通信技術審議会 小電力無線設備委員会報告案”作成作業スタート
この間省略
平成11年11月29日
”電気通信技術審議会“開催
”電気通信技術審議会 小電力無線設備委員会報告” (イヤー・モニター用ラ
ジオマイクの技術基準を含む)承認される。
平成12年1月26日
”ARIB RM-WG-STD-DG(第1回)”開催
”RCR STD-22”及び、” RCR STD-15”の改訂作業スタート
この間省略
平成12年5月17日
郵政省より今回の改正のため省令及び告示が公布され、即日実施となる。
平成12年7月25日
”ARIB 第32回規格会議“開催
”RCR STD-22 2.0版”及び、”RCR STD-15 4.0版”が今回改正の他の規格と共に承
認される。
⑤. 技術面からみたイヤー・モニター
RF レベルでのA 型ラジオマイク(WL マイク)と比較すると、
ボディエフェクトによる損失
シングル受信機の為フェージング
”イヤー・モニター”
20dB
30dB
”WLマイク”
20dB
0dB
AF レベルでのA型ラジオマイク(WL マイク)と比較すると
ステレオ化によるS/Nの劣化
”イヤー・モニター(ステレオ)”
14~15dB
”WLマイク(モノ)”
0dB
コンパンダー方式を採用すると、コンパンダー方式採用によるS/Nの改善は、
30dB位になります。
主チャンネル信号 + 副チャンネル信号 = (L+R) + (L-R) = 2L
主チャンネル信号 - 副チャンネル信号 = (L+R) - (L-R) = 2R
として得られる事になります。
問題点
1. 周波数帯が、A型ラジオマイクと共用になった事
2. RF出力が10mW以下になった事
SENNHEISERの基本的な見解では、
送信機と受信機を一緒に使う場合、送信機と受信機の使用周波数を
24MHz以上離す必要がある。
小規模な使用では、最低8MHz離れている必要がある。
とのことです。
4. デジタルラジオマイク
①デジタルラジオマイクの規格
B型ラジオマイク
A型ラジオマイク(予定)
使用周波数
806~810MHz
770~806MHz
空中線電力
10mW以下
50mW以下
変調方式
周波数変調
周波数変調
位相変調
位相変調
直交振幅変調
直交振幅変調
無変調
電波型式
F1D、F1E、F7D、F7E、F7W
F1D、F1E、F7D、F7E、F7W
G1D、G1E、G7D、G7E、G7W
G1D、G1E、G7D、G7E、G7W
D1D、D1E、D7D、D7E、D7W
D1D、D1E、D7D、D7E、D7W
NON
周波数占有幅
192kHz
288kHz
①デジタルラジオマイクの特徴
1. 高音質伝送が可能
アナログコンパンダーを使わない為、有線マイクに近い音質が得られる。
2. 安定した伝送が可能
デジタル方式に最低必要なD/U比:20dB
アナログ方式に最低必要なD/U比:40dB
D/U比:希望波(Desire) / 妨害波(Un-desire)
3. 多チャンネル運用が可能
デジタル方式に最低必要なD/U比が、20dBになる事により、等間隔配置の
チャンネルプランが作れ、多チャンネルプランが可能になる。
4. 秘匿性
データを暗号化する事により、盗聴防止が可能になる 。
5. 各種データ伝送が可能
電池残量他、種々の送信機個体データを主デジタル信号に重ね合わせて
送る事が、出来る。
デジタルハイブリッドワイヤレス
ここまで説明しましたアナログラジオマイクとデジタルラジオマイクの長所
を生かす為に考えられた、“デジタルハイブリッドワイヤレス”と呼ぶ方式
があります。
送信機で音声信号をデジタル処理し、再びアナログ信号に戻した音声
信号でFM変調した電波を飛ばし、受信機では、FM変調の電波を受信
して、復調し、再び、デジタル処理をして元の音声を得る方式です。
“デジタルハイブリッドワイヤレス“の特徴
1. 高音質伝送が可能
アナログコンパンダーを使わない為、有線マイクに近い音質が得られる。
2. 良好なS/N比
デジタル処理である為、S/Nの劣化が無い。
3. 多チャンネル運用が可能
デジタル方式に比べ、周波数占有幅が少ない為、
多チャンネルプランが可能になる。
(デジタルハイブリッドワイヤレスは、“LECTROSONICS”がUS Patentを所有していま
す。)
「ワイヤレスマイクの基礎」
お忙しい中、ご聴取ありがとうございました。
ゼネラル通商株式会社
営業部
石川 正太郎
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