(von DK9GD)

Abbildung 1: Røde Procaster im RaR <br /> vor künstl. Mund

Abbildung 1: Røde Procaster im RaR
vor künstl. Mund

Messtechnische Überprüfung der Mikrofone der Kurzwellen-Funkplätze der Amateurfunk-Clubstation DK0TU

Viele Funkamateure versuchen, die Audioqualität ihrer Aussendungen durch externe Mikrofone aus dem (semi-) professionellen Bereich aufzubessern. Der hier beschriebene Mess-Vergleich soll die Unterschiede von zwei zu diesem Zweck bei der Berliner Universitäts-Clubstation DK0TU verwendeten, relativ preisgünstigen Mikrofonen näher beleuchten.

Für eine klare und saubere Sprachverständlichkeit der Kurzwellen-Aussendungen der Amateurfunk-Clubstation DK0TU werden derzeit zwei Mikrofone aus der professionell(er)en Audiotechnik verwendet: das „Procaster“ des australischen Herstellers Røde (Abbildung 2) und ein relativ günstiges No-Name-Mikrofon „BM-700“ aus China (Abbildung 5). In Kombination mit den dort vorhandenen Orban Optimod 9105A Modulations-Optimierer erhalten die YLs und OMs regelmäßig tolle Rapporte und Komplimente für die herausragende Audioqualität, die mit diesem Equipment auf dem Band erzielt wird.

Kürzlich war es mir möglich, die beiden verwendeten Mikrofone im Refexionsarmen Raum der Prüfhalle des Instituts für Strömungsmechanik und Technische Akustik der TU Berlin unter nahezu Freifeldbedingungen messtechnisch zu erfassen und auszuwerten. Dabei wurden zum einen der richtungsabhängige Amplituden-Frequenzgang und zum anderen der äquivalente Störgeräuschpegel beider Mikrofone aufgenommen und ausgewertet. Im Folgenden soll nun ein kurzer Abriss des Messaufbaus, der wesentlichen Ergebnisse und der daraus resultierenden Erkenntnisse dieser Messreihe gegeben werden.

Messaufbau

Als Audio-Messsystem kam das dScope des Herstellers PrismSound zum Einsatz. Die Amplituden-Frequenzgänge der beiden zu überprüfenden Mikrofone wurden nach der sogenannten Subsitutionsmethode gemessen, d.h. das zu messende Mikrofon tritt, nach einer Referenzmessung mit einem hochwertigen Messmikrofon, an die Stelle des Messmikrofons. Als Test-Schallquelle diente hierbei ein herkömmlicher Lautsprecher im Fernfeld sowie ein Speziallautsprecher, welcher der Schallaustrittsöffnung eines Mundes nachempfunden ist, um auch Messungen im Nahfeld bei direkter Besprechung des Mikrofons und die dabei auftretenden Effekte messtechnisch erfassen zu können. Als Messmikrofon kam ein MK250 (Kleinmembran-Kondensator, Kugelcharakteristik) von Microtech Gefell zum Einsatz. Die Test-Schallquelle war ein aktiver 2-Wege-Studiomonitor-Lautsprecher, der KH120 von Neumann. Dieser hat „von Haus aus“ schon einen relativ geraden Amplitudenfrequenzgang, und lieferte noch bis zum untersten Punkt des festgelegten Messbereichs ausreichend Schalldruckpegel. Als Anregungssignal kam ein Stepped-Sine-Signal zum Einsatz, welches von 50 Hz bis 20 kHz (in Halbtonschritten, 104 Messpunkte) reichte. Der „künstliche Mund“ war ein Brüel & Kjær 4227 (siehe Abbildung 1). Die Amplitudenfrequenzgänge beider Lautsprecher wurden mit dem Messmikrofon, dessen Amplitudenfrequenzgang hierbei als komplett linear angenommen wurde, in einer Referenzmessung aufgenommen, und die Abweichungen später vom Amplitudenfrequenzgang der zu messenden Mikrofone abgezogen. Der Messpegel betrug bei der Freifeldmessung an der Stelle des Mikrofons, in 5 Metern Abstand, stets 74 dB SPL, sodass durch einfache Addition von 20 dB die Mikrofonempfindlichkeit bei den üblichen 94 dB SPL (1 Pa Schalldruck) bei 1 kHz leicht ermittelt werden konnte. Bei der Nahfeldmessung mit dem künstlichen Mund wurde der gleiche Pegel von 74 dB (SPL) in einem Abstand von 25 cm erreicht. Alle Frequenzgang-Plots wurden mit einem Moving-Average-Filter mit einer Mittelwertbildung über 5 Samples geglättet.

Røde Procaster

Abbildung 2: Røde Procaster (dynamisches Großmembran-Mikrofon)

Das Procaster von Røde ist ein dynamisches Großmembran-Mikrofon mit Nierencharakteristik aus der 200 €-Preisklasse. Es ist, laut Hersteller, besonders gut geeignet für Sprachaufnahmen im Broadcast- und Podcast-Bereich, und soll dabei besonders unempfindlich für umgebende Geräusche und elektromagnetische Felder sein. Damit eignet es sich also, so man den Herstellerangaben Glauben schenkt, hervorragend für Anwendungen im Amateurfunk, was auch die Kaufentscheidung letztendlich rechtfertigte.

Der gemessene Amplitudenfrequenzgang im Fernfeld ist in Abbildung 3 ersichtlich. Was hier vor allem auffällt, ist die Bassanhebung bei ca. 120 Hz und die beiden Peaks bei 5 kHz und 9,5 kHz. Letztere sollen offensichtlich den Frequenzgang des legendären Electro-Voice RE20-Mikrofons imitieren, und damit den Sound amerikanischer Radiostationen, bei denen dieses Mikrofon häufig zum Einsatz kommt, aufleben lassen. Charakteristisch, und fast mustergültig für ein Mikrofon mit Nierencharakteristik, ist bei dem Procaster der Pegelabfall von ca. 6 dB bei Schalleinfall von 90°, gegenüber dem Pegel bei 0°. Auffällig ist, dass die 180°-Pegelkurve ab ca. 3 kHz lauter wird als die bei 135°-Schalleinfall, was auf leichtes Hypernierenverhalten zu hohen Frequenzen hindeutet. Hohe Frequenzen werden also von diesem Mikrofon, bei Schalleinfall von hinten, nicht mehr so gut abgeschirmt wie mittlere Frequenzen. Tiefe Frequenzen werden von diesem Mikrofon bei seitlichem und hinterem Schalleinfall nur sehr schlecht gedämpft, was jedoch auch nicht verwunderlich ist, da die Ausmaße des Mikrofons für langwellige tiefe Schallwellen kein großes Hindernis mehr darstellen.

Abbildung 3: AFG Røde Procaster

Der Amplitudenfrequenzgang bei Nahbesprechung ist in Abbildung 4 ersichtlich. Auffällig hier ist, gegenüber der 0°-Kurve der Fernfeldmessung, dass die Bassanhebung bei ca. 120 Hz etwas „weicher“ ausfällt. Dies deutet auf den Nahbesprechungseffekt des Mikrofons hin, der die Bässe noch etwas anhebt. Zu tiefen Frequenzen hat das Mikrofon auch hier kaum Richtwirkung, wohingegen hohe Frequenzen bei Schalleinfall von der Seite und hinten sehr stark bedämpft werden. Dies ist vor allem mit der großen Gehäuseabmessung des Mikrofons zu erklären, die hohe Frequenzen abschwächt.

Abbildung 4: AFG Røde Procaster vor künstl. Mund

Für den äquivalenten Störgeräuschpegel lieferte das Mikrofon einen Wert von 27,5 dB(A), d.h. also, es „rauscht“ so laut wie eine Schallquelle, die einen Störschall mit einem Schalldruckpegel von 27,5 dB(A) abstrahlen würde. Für ein „passives“ dynamisches Mikrofon ist dies ein durchschnittlicher Wert. Jedoch ist dieser gemessene Wert mit Vorsicht zu genießen, da der Reflexionsarme Raum aufgrund des Straßen- und Schienenlärms (U-Bahn) und sich in der Nähe befindliche Bauarbeiten nicht ganz ruhig gewesen ist.

Die Herstellerangaben zu diesem Mikrofon decken sich mit meinen Messungen weitestgehend. Der gemessene Amplitudenfrequenzgang stimmt in einem Toleranzbereich von ± 3 dB mit den Herstellerangaben überein. Ebenso sind die Angaben zu der Richtcharakteristik incl. der leichten Neigung zu Hypernierenverhalten bei hohen Frequenzen im Herstellerdatenblatt „ehrlich“ angegeben. Auch die angegebene Empfindlichkeit des Mikrofons bei 1 kHz von 2 mV/Pa entspricht meinen Messwerten, jedoch fehlt eine Angabe des äquivalenten Störgeräuschpegels, weshalb hier kein Vergleich gemacht werden kann.

No-Name BM-700

Abbildung 5: No-Name BM-700 (Großmembran-Kondensator-Mikrofon)

Das BM-700 unbekannten Herstellers ist ein Großmembran-Kondensatormikrofon mit undefinierter Richtcharakteristik der 25 €-Klasse. Es ist laut Hersteller für die Aufnahme von Gesang und Sprache geeignet, und kostet zudem nicht viel. Daher haben wir uns dafür entschieden, es einfach einmal auszuprobieren…

Der Fernfeld-Amplitudenfrequenzgang ist in Abbildung 6 ersichtlich. Zunächst fällt vor allem auf, dass die Kurven, trotz Glättung, relativ unruhig verlaufen. Auch ist ein Rolloff ab ca. 200 Hz zu den Bassfrequenzen hin ersichtlich. Dies lässt das Mikrofon höhenlastiger bzw. präsenzbetonter wirken, was sich auch in der Praxis bei Sprachaufnahmen mit diesem Mikrofon durchaus bemerkbar macht. Auch fällt eine Resonanz bei 90 Hz und seitlichem/hinterem Schalleinfall, sowie Resonanzneigungen bei etwa 5-6 kHz bei selbigen Schalleinfallsrichtungen auf. Das Mikrofon weist damit eine etwas undefinierte Richtcharakteristik auf. Es verhält sich nicht wie eine Kugel, jedoch auch nicht wie eine Niere – irgendetwas dazwischen beschreibt die Richtcharakteristik dieses Mikrofons. Es hat zudem keine besonders gute Richtwirkung nach vorne. Man sollte es im Shack also besser nicht betreiben, wenn es gegenüber einer PA mit lauten Lüftern positioniert wird. Dämpfung ist bei diesem Mikrofon eher noch zur Seite, als nach hinten vorhanden.

Abbildung 6: AFG No-Name BM-700

Die Messung des äquivalenten Störgeräuschpegels ergab einen Wert von 32,8 dB(A). Dies ist für ein „aktives“ Mikrofon ein sehr schlechter Wert. Das Mikrofon erfordert also idealerweise lautere Schallquellen, um das hohe Eigenrauschen zu kompensieren. Die Empfindlichkeit des Mikrofons ist jedoch mit (gemessenen) 60 mV/Pa für ein Kondensatormikrofon recht hoch, und weitaus höher als das des „passiven“ Røde Procasters.

Der Amplitudenfrequenzgang des beiliegenden Hersteller-Datenblatts attestiert dem Mikrofon eine weitaus höhere Empfindlichkeit (um ca. 8 dB), als es nach unseren Messungen eigentlich hat. Auch ist von dem Bass-Rolloff im Hersteller-Datenblatt nicht viel zu erkennen, es wird lediglich angedeutet. Die Richtcharakteristik wird mit „Richtmikrofon“ angegeben – dies zeigt, dass sich der Hersteller selbst nicht sicher ist, zu welcher Richtcharakteristik er das Mikrofon zählen soll, was sich auch mit meinen Messungen und Erkenntnissen deckt. Bei der Angabe des Eigenrauschens gibt der Hersteller einen um 17 dB(A) besseren Wert an als den, den wir gemessen haben. Dies ist fast eine um den Faktor 10 bessere Angabe! Das Hersteller-Datenblatt gibt also, insgesamt betrachtet, viel zu geschönte Werte an, um das Mikrofon auf dem Papier besser dastehen zu lassen.

Fazit

Das Røde Procaster versucht, den Frequenzgang des legendären Electro-Voice RE20 nachzuahmen, und bringt mit einer extra Bassbetonung eine gewisse analoge Wärme in die Audio-Modulation. Es hat also einen gewissen „Charakter“, der sich von vielen anderen Modulationen auf dem Band abhebt. Es ist also ein Mikrofon, was eine Modulation erzeugt, die man sich ermüdungsfrei über einen längeren Zeitraum anhören kann. Ohne Equalizing und/oder Kompression ist es für DX-Anwendungen eher nicht geeignet. Hierfür sollten mit einem EQ die Bässe abgesenkt, und hohe Frequenzen angehoben werden, um das „Sounding“ etwas auszugleichen, und eine DX-fähige Modulation zu erzielen. Durch die gut ausgeprägte Nieren-Richtcharakteristik eignete es sich auch gut, um besprochen zu werden, wenn sich gegenüber dem Mikrofon eine lautere Schallquelle, wie z.B. eine lüftergekühlte PA, befindet.

Das BM-700 ist, als günstige Alternative, mit etwas weniger „Sounding“ versehen worden, hat jedoch auch eine Tendenz, hohe Frequenzen zu betonen und den Frequenzgang durch leichte Resonanzneigungen etwas zu verfärben. Dies ist jedoch auf dem Band nicht als negativ einzustufen, da sich gerade ein Signal mit mehr Energie in den hohen Frequenzen auch i.d.R. unter schwierigen Bedingungen besser durchsetzen kann. Trotzdem sollte hier, wer eine angenehme und auf längere Sicht verträgliche Modulation sucht, mit einem EQ die tiefen Frequenzen etwas angehoben oder hohe Frequenzen etwas abgesenkt werden. Da die Richtcharakteristik nach vorne nicht besonders hoch ausgeprägt ist, sollte es eher in einem ruhigeren Shack mit trockener Raumakustik betrieben werden.

Insgesamt ist zu sagen, dass es nicht das perfekte Mikrofon für Anwendungen im Amateurfunk gibt. Vielmehr sollte jede/r YL/OM selbst mehrere Mikrofone ausprobieren, und das für ihre/seine Stimme und Umgebung passende heraussuchen. Ein Vergleich lohnt sich in jedem Fall, da die Unterschiede, wie diese Vergleichsmessung gezeigt hat, teilweise recht groß ausfallen können.