Kompandierungsverfahren
In praktisch allen drahtlosen Mikrofonsystemen wird irgendein Kompandierungsverfahren eingesetzt, um Störgeräusche zu reduzieren. Geringfügige HF-Interferenzen und HF-Umgebungsgeräusche führen zu exzessivem Rauschen bei Funkübertragungen. Behördliche Vorschriften und die technischen Beschränkungen, die sich durch die vorhandenen Schaltkreise ergeben, begrenzen den maximal erreichbaren Fremdspannungsabstand. Ohne Kompandierungsverfahren würde der Fremdspannungsabstand bei Audiosignalen von Drahtlossystemen lediglich 60-80 dB betragen, zu wenig für die meisten professionellen Einsatzzwecke. Mit Kompandierungsverfahren sind Fremdspannungsabstände von 100 dB oder mehr möglich.Der Begriff Kompandierung (engl.: companding) setzt sich aus den Begriffen "Kompression" und "Expansion" zusammen. Bei einem Drahtlossystem mit Kompander-Schaltung wird das Audiosignal im Sender komprimiert und im Empfänger wieder expandiert. Der Komprimierungsvorgang reduziert den Dynamikumfang des Audiosignals vor der Übertragung. So wird z. B. in einem "2:1"-Kompressor der Dynamikumfang von 100 dB auf 50 dB reduziert. Im Funkempfänger sorgt ein "1:2"-Expander dafür, dass der Dynamikumfang des empfangenen Signals wieder von 50 dB auf die ursprünglichen 100 dB expandiert wird.
Der Zweck des Kompandierungsvorgangs besteht darin, den Fremdspannungsabstand des ursprünglichen Audiosignals beizubehalten. Wäre das Signal mit seinem vollen ursprünglichen Dynamikumfang übertragen worden, wäre der Fremdspannungsabstand auf Grund des Rauschens während der Übertragung auf ca. 60 dB bis 80 dB gesunken. Da jedoch der Dynamikumfang des übertragenen Audiosignals auf nur 50 dB abgesenkt wurde, bleibt er vom Rauschen während der Übertragung fast gänzlich unberührt.
Dies bedeutet, dass das bei der Übertragung entstehende Rauschen um 20-40 dB über dem des ursprünglichen Audiosignals liegt. Mit Hilfe eines Kompandierungsverfahrens liegt das Übertragungsrauschen jedoch 10-30 dB unter dem Rauschen des komprimierten Audiosignal. Wenn das Audiosignal im Empfänger dekomprimiert wird, wird auch das Übertragungsrauschen dekomprimiert. Audioanteile, die 50 dB unter dem Maximalpegel liegen, werden auf 100 dB unterhalb des Maximalpegels expandiert, während Übertragungsrauschen, das 60 dB unterhalb des Maximalpegels liegt, theoretisch auf 120 dB unterhalb des Maximalpegels expandiert wird. 120 dB unterhalb des Maximalpegels liegt jedoch unterhalb des Rauschens im ursprünglichen Audiosignal und dem Restrauschen der Schaltungsbauteile. Das Übertragungsrauschen wurde also wirksam beseitigt.
Die Kompandierung kann auch wirksam zur Reduzierung von Summen, Zischen und leisen Audiosignalen, die durch geringfügige Interferenzen verursacht werden, eingesetzt werden. Ein Audiosignal, das beispielsweise nur 50 dB unter dem Maximalpegel liegt, würde sehr störend wirken. Durch Kompandierung würde der Ton auf 100 dB unterhalb des Maximalpegels abgesenkt, wäre damit zwar immer noch wahrnehmbar, würde jedoch kaum noch stören.
Durch Kompandierung kann auch die nutzbare Reichweite von Drahtlossystemen verbessert werden. Mit steigender Entfernung steigt auch der Rauschanteil im Audiosignal, das von einem Drahtlossystem kommt. Der Fremdspannungsabstand eines durchschnittlichen Drahtlossystems würde bei relativ geringen Entfernungen ohne Kompandierung auf 80 dB abfallen. Mit Kompandierung kann der Fremdspannungsabstand des komprimierten Audiosignals auf 40 dB absinken, bevor der Fremdspannungsabstand des Ausgangssignals auf 80 dB fällt. Dies ergibt eine Reichweitenverbesserung in einem Bereich von ca. 2:1 bis 10:1, je nach vorliegenden Bedingungen.
Leider funktionieren die Kompandierungsverfahren nicht perfekt. Bei Komprimierung und Dekomprimierung des Audiosignals kommt es unweigerlich zu kleinen Fehlern. In gut durchdachten Systemen fallen diese kleinen Unsauberheiten selbst bei genauem Zuhören kaum auf. Die Audioqualität hängt jedoch stark von der speziellen Baugruppe, die zur Kompandierung verwendet wurde, der Präzision der Schaltungskomponenten sowie von der Sorgfalt ab, mit der die Baugruppe entworfen und hergestellt wurde. Da diese Faktoren nicht bei den technischen Daten eines Produkts aufgeführt werden, ist es von äußerster Wichtigkeit, sich bei der Bewertung eines Drahtlossystems die Audioeigenschaften genau anzuhören. Systeme mit vergleichbaren technischen Daten können sich in ihren Audioeigenschaften stark unterscheiden.
