Sok audiofil tisztában van az elektromos hálózat szűrésének fontosságával, annak hangzásra gyakorolt hatásával. Most egy másik szemszögből a profi felhasználók területéről közelítjük meg a problémát és a kérdéseket. Cikkünk kiindulási alapja az Egyesült Államok Szövetségi Szabályzatának nagyfrekvenciás sávszélességre vonatkozó ajánlásai.
Mivel világunk különböző frekvenciájú jelekkel telített közvetlen környezetünk tele van zavarokkal. Tény, hogy üres frekvenciatartomány már egyszerűen nincs. Emelkedőben van az a tendencia, hogy az adatainkat egyre szűkebb és szűkebb frekvencia tartományra tömörítjük. Mintha a vezeték nélküli technológiák és a mindenütt jelen lévő mobil készülékek által generált zaj nem lenne elég, az elektromos hálózaton keresztül is majdnem úgy folyik kommunikáció, mint az internet hálózaton. A légkörben a több GHz-es tartományt alkalmazzák adathordozásra, amely az infravörös fényhez közeli frekvencia. Az átjátszó állomásokon és a műholdakon keresztül mindenki mindennel kapcsolatban van egyszerre(!) Valós idejű audio- video-streaming, asztali számítógépes megosztás, konferenciahívás, vagy felhő alkalmazások – mindez futótűzként terjed. Az audiofilek számára nincs egyetlen zajmentes sáv az elektromágneses térben, sajnos ennek árát drágán megfizetjük az egyéni zenehallgatás minőségének romlásával.
Egy kis kitérő: a rádióhullámok hatásának bemutatása. A berendezéseink kábelekkel csatlakoznak az elektromos hálózathoz, amelyek nem csak a hálózati áramot szállítják, de egyúttal antennák is. Kapacitív és induktív csatolások (pontosan úgy, ahogy az antennák esetében) teszik lehetővé azt, hogy a rengeteg nagyfrekvenciás zavarjel, amit az elektromos hálózat kábel és a készülékek hálózati kábele összeszednek, akadálymentesen eljussanak a berendezésekbe. Odabent aztán kiszámíthatatlan, hogy mi minden történik az áramkörön belül. Ezt a jelenséget intermodulációnak hívják. A jelfeldolgozás folyamata során hozzáadódik a hasznos jelhez, így az audio jel integritása csökken/elvész. Elektromágneses zavaró jelet minden – az elektromos hálózathoz csatlakoztatott berendezés – termel, amely a vezetékeken keresztül akadály nélkül eljut más készülékekbe is és ott intermodulációs zavart okoz. Mire az audio jel eljut a hangszórók lengő csévéjéhez, egyfajta „pára” veszi körbe, amely hatására a pontos dimenzionálás, a hangszerek egyedi hangja romlik, ezzel együtt fokozódik a zajszint és a magas hangtartomány mesterségesen hangsúlyossá válhat. Egy bizonyos ponton túl ez olyan mértékben befolyásolja a szónikus élményt, hogy a zene hallgatása fárasztó, vagy zavaróvá válik. Rendkívül fontos tehát, hogy az audiofil zenehallgatók elkezdjék komolyan venni a hálózati feszültség tisztaságát is.
Az audio berendezések tápegységébe beépített szűrők csak egy szűk frekvencia tartományban hatásosak, nem nyújtanak védelmet a teljes frekvencia spektrumon. A magasabb frekvenciás összetevők képesek átjutni az általános zavarszűrő egységekben alkalmazott kondenzátorokon és tekercseken. Még a legerősebben árnyékolt kábelek sem nyújtanak teljes védelmet – akkor sem, ha fémcsőbe vannak vezetve – mert szórt kapacitás lép fel a két árnyékolás között és a nagyfrekvenciás zavarjelek ezen a kapacitív csatoláson keresztül jutnak be a rendszerbe. Az induktivitásoknak is van kapacitása és a kapacitásoknak is van induktivitása, ezért képtelenek a hagyományos szűrők széles tartományban hatékonyak lenni. A hatalmas mennyiségű nagyfrekvenciás zavaró jel az, amely indokolttá teszi a szűrő alkalmazását.
Miért nem adják meg a nagyfrekvenciás csillapítás adatokat?
Mert nem mennénk vele semmire. Az a probléma, hogy ezek hatása jóval kisebb mértékben befolyásolja a hasznos jelet, mint a nagy tömegben mérhető más zavarjelek. Mivel az elektromos hálózatnak nincs meghatározható impedancia karakterisztikája, lehetetlen hitelesen megmérni a magas frekvenciás komponenseket minden hullámhosszon. Emellett a mérés helye és a mért frekvencia komponens is minden esetben eltérő eredményt okoz. Mikor olyan frekvenciát mérünk, amelynek hullámhossza rövidebb, mint a szóban forgó jel útja, azonnal szembeötlő csomópontokat és csúcsokat fog mutatni a grafikon. Ha a mérést egy másik pontos ismételjük meg, akár teljesen eltérő eredményeket is kaphatunk. Az adatok összegzés utáni átlagolásának pedig nem lenne semmi értékelhető eredménye. Attól függetlenül, hogy nem lehet pontos mérésekkel kimutatni, a nagyfrekvenciás zavarok igenis befolyásolják az audio minőségét, ezért ne mondjon le az ellenük való védekezésről.
A harmonikus torzítás (az alapfrekvencia egész számú többszörösei) az 50 és 60 Hz-es hálózatokban alapvető módon van jelen. A teljesítmény elosztók egyenetlen terhelése, a hálózati transzformátorok hiszterézis vesztesége, a generátorok szikrázása távoli zavarforrások, de például a mosógép motorja, a porszívó motorja, és a ventilátor motorja közeli zavarforrások. Meglepő lehet, de ezek is mind befolyásolják a hangminőséget, ám ezek ellen hatékony szűrőkkel egészen jól lehet védekezni, ezért ritkán tapasztalja a hatásukat. Ne engedje magát látszólagos nyugalomba ringatni, mert van más zavaró tényező!
Az ábra azokat a zavarforrásokat mutatja be, amelyek ellen hatékony szűrők vannak beépítve a komponensek tápegységeibe.
Mivel a frekvenciaspektrum hatalmas sávszélességgel bír, egyéb zavarforrások befolyásolják a zene természetes bemutatás módját. Mivel ezek nem lineáris, és nem periodikus hatások, rendkívül nehéz a hatalmas fennmaradó sávszélességen hatékony szűrőt tervezni. A fennmaradó sávszélesség felöleli az összes ismert kommunikációs csatornát, és minden más egyéb zavarforrást. Ha ezek hatását összeadja, együtt már komoly hatással vannak az audio jel minőségére.
Az ábra azokat a nagyfrekvenciás zavar-forrásokat mutatja be, amelyek ellen semmiféle szűrő nincs beépítve az audio komponensekbe.
Az elektromos hálózati kábelek kilométerek százain futnak, mit számít az utolsó másfél méter?
Az általános nézet az, hogy mivel a nagyfrekvenciás zavar a teljes elektromos hálózatban jelen van, mindegy, hogy az utolsó másfél méteren mit csinálunk vele. Hiába alkalmazunk audiofil hálózati kábelt, a nagyfrekvenciás zavart nem lehet teljesen eltávolítani. Mivel a hálózat több száz kilométeres hosszúságú, logikusnak tűnhet, hogy komolyabban képes befolyásolni a rendszer hangminőségét, mint egy rövid kábelszakasz az audio készülékig. A fő probléma ezzel a gondolkodásmóddal az, hogy nem veszi figyelembe azt a természeti törvényt, hogy egy adott frekvencia milyen hosszú utat képes megtenni egy vezetéken. Az elv neve: csillapítás. Minél magasabb a frekvencia értéke, annál nagyobb csillapítást szenved egy vezetékben.
Ez egy teljesen természetes jelenség. A nagyfrekvenciás kommunikációs hálózatokba megfelelő helyeken vonalerősítőket kell elhelyezni, ellenkező esetben adatvesztés, és minőségromlás lép fel. Minél magasabb a hálózat üzemi frekvenciája, annál sűrűbben kell ezeket beépíteni. A nagyfrekvenciás kommunikációs hálózat kábel gyártói pontosan meg is adják az adott kábel csillapítás adatait.
Az ábra azt mutatja be, hogy a különböző frekvencia tartományok milyen hosszúságú vezeték szakaszon képesek utazni.
Mint látható, a magas frekvencia értékű jelek szenvedik el a legnagyobb csillapítást, azaz ezek képesek a legrövidebb kábelszakaszon utazni.
Az ábra a nagyfrekvenciás zavarjelek hálózaton keresztül történő továbbítását mutatja be. A bal oldali ábrarész az úgynevezett biztonságos távolság, amely a csillapítás miatt semmi módon nem zavarja a rendszer hangminőségét. A jobb oldali ábra-rész példájában az 1-es szakasz azt a távolságot jelenti, amelyről már bejut a zavarjel a házban használt készülékekbe. Ehhez adódik hozzá a 2-es szakaszban indukálódott zavarjel, illetve a 3-as szakasszal jelzett a ház saját berendezései által generált zavarjel.
Mi is történik ténylegesen?
Attól függetlenül, hogy a hálózat kábelezésének teljes hosszában indukálódik zavarjel, ennek csak az a része tud ténylegesen torzítást okozni, amely a hatásos kioltás távolságon belülről érkezik. A természetesen kioltott zavaró jelekkel nem kell foglalkozni. Az alacsonyabb frekvenciák hosszabban továbbítódnak a kábelen, míg a magasabb frekvenciák esetében a hatásos távolság rövidebb. A fentiek alapján tehát a probléma egy részét a hálózati kábelezés kültéren és falban futó része megoldja, elegendő csak az utolsó rövid szakasszal foglalkozni. Ennek a védelemnek a része a hálózati csatlakozás utolsó másfél métere. Más szavakkal fogalmazva a hálózat első 99 kilométere az, ami a zavart okozza, de ez számít a legkevésbé a védelem szempontjából, mert a zavaró jelek nagy része elvész. Az utolsó másfél méteren dől el a hangminőség.
Összegzés
A nagyfrekvenciás jelek, amelyek messzire jutnak néhány GHz-es tartományban, olyan mértékben töltik fel az atmoszférát, hogy sokan nem is veszik észre azt az élmény csökkentő hatást, amit a zenehallgatásban okoz. Amíg az audio berendezések tápegységei a kisebb frekvenciájú tartományban hatékony szűrést tartalmaznak, a nagyfrekvenciás zavarok gond nélkül jutnak át a kapacitív és induktív csatolások révén. Többféle káros zavaró tényező közül tehát a nagyfrekvenciás zavar az, amely a készülék minden részébe akadály nélkül bejut, és intermodulációs problémákat okoz.
Megfelelő szűrés nélkül jelentős torzítást képes okozni a hasznos jelben. Mivel a nagyfrekvenciás zavarokat hatékonyan csökkenti a kábelek természetes csillapítása, csak a berendezéshez közeli zavarokkal kell foglalkozni. A készülék előtti tápkábel szakasz képes a leghatékonyabban kiszűrni a hálózatban indukálódott zavar feszültséget. Tehát, audio célokra meglehetősen fontos, hogy a hálózati kábel megfelelő minőségű és hatékony nagyfrekvenciás zavarvédelemmel legyen ellátva. Olyan hálózati kábel kell, amely a teljesítményt veszteség nélkül csatolja, de hatékony védelmet biztosít a nagyfrekvenciás zavarok ellen. Csak így őrizhető meg a valósághűség, a természetes bemutatás és a dinamika együtt. Létezik szabadalmaztatott, elegáns megoldás (skin szűrésmód) a nagyfrekvenciás zajok ellen, amely tökéletesen alkalmazza a fizikai törvényeket és az 1883-ban felfedezett u.n. skin-hatást a nagyfrekvenciás zavarok kiszűrésére.
Cikkünk a LessLoss Cables sajtóközleménye alapján készült.
