Prinzip der symmetrischen Tonübertragung - Einführung

Wer an seiner Videokamera oder einem Tonaufnahmegerät externe Mikrofone mit längeren Kabeln betreibt, kennt das Problem der Stör-Einstrahlungen: Je mehr elektrische Störquellen in der Nähe sind und umso länger das Kabel ist, umso mehr hörbare Störungen fängt man sich ein. Diese Störungen sind nicht planbar, weil sie auch von Ort und Uhrzeit abhängen; vielleicht läuft zuhause beim Probelauf noch alles bestens und fast ohne Störung, aber vor Ort im Veranstaltungsraum brummt und zirpt es plötzlich im Kontroll-Kopfhörer. Gegen solche Störungen hilft eine symmetrische Tonübertragung, wie sie mit professionellen Mikrofonen, Camcordern und Mixern heute Standard ist. Sogar mit Amateur-Equipment kann man symmetrische Übertragung realisieren, sofern man das Grundprinzip verstanden hat und ein paar Tricks anwendet.

Dieser Artikel erklärt, wie symmetrische Tonübertragung theoretisch funktioniert und worauf man als Anwender in der Praxis achten muss.

Theorie hinter der Symmetrie

Das Tonsignal im Mikrofonkabel ist ein schwacher Wechselstrom. Wirken elektromagnetische Störungen auf das Kabel ein, addieren sie sich zum Nutzsignal: Man hört es brummen oder piepen. Mikrofonkabel sind besonders anfällig für Störungen, weil ein Mikrofon-Ausgangssignal z. B. im Vergleich zu einem Line-Signal sehr schwach ist. Je schwächer ein Signal ist, umso höher muss es hinterher verstärkt werden, und umso deutlicher werden auch die Störungen mitverstärkt.

Für eine asymmetrische Tonübertragung, wie sie zwischen Amateurgeräten üblich ist, wird ein zweiadriges Kabel benutzt (Ader plus Schirmung). Wenn hier Stör-Einstrahlungen auftreten, kann man nicht viel dagegen machen.

Für die symmetrische Tonübertragung benutzt man hingegen ein dreipoliges Kabel (zwei Adern plus Schirmung). Auf der ersten Ader ("heißes Signal") wird das ganz normale Tonsignal übertragen, genau wie bei einer asymmetrischen Übertragung. Auf der zweiten Ader ("kaltes Signal") liegt nochmal das gleiche Signal, jedoch phasengedreht (d. h. jeder Wellenberg des heißen Signals ist ein Wellental des kalten Signals und umgekehrt).
Im Eingang eines Profi-Camcorders oder eines Mischpultes wird anschließend das kalte Signal invertiert und dem heißen Signal 1:1 beigemischt. Das Geniale daran: Wenn Störungen auftreten, wirken sie auf beide Adern des Kabels nahezu gleich ein. Werden die Störungen des kalten Signals phasengedreht und dem heißen Signal beigemischt, sind dieselben Störungen einmal phasenrichtig und einmal phasengedreht vorhanden und löschen sich beim Zusammenfügen aus. Das erwünschte Nutzsignal erhöht dabei sogar noch seinen Pegel.
Durch die symmetrische Übertragung des Signals wird es also möglich, das Nutzsignal sauber von den Störungen zu trennen.

Hier nochmal in schematischer Darstellung mit Erläuterung:

Praktische Umsetzung

In der Regel wird symmetrische Tonübertragung mit XLR-Steckverbindern realisiert, die nicht nur die benötigten Signale übertragen können, sondern im harten Einsatz auch sehr robust und zuverlässig sind. In den meisten Fällen werden 3-polige XLR-Verbinder verwendet. Für Stereomikrofone gibt es aus Platzgründen 5-polige XLR-Verbinder; sie werden aber dann mittels Adapter auf zwei 3-polige Stecker (linker/rechter Kanal) aufgeteilt.
Gelegentlich sind auch 3-polige Klinkenstecker in 6,3 mm Größe im Einsatz, um symmetrische Signale zu übertragen. Sie sind mechanisch mit Stereo-Klinkensteckern identisch, aber statt rechtem und linkem Signal liegt ein heißes und ein kaltes Signal an; hierin liegt für unkundige Anwender natürlich eine große Verwechslungsgefahr. Verkabelt man falsch, bekommt man auf linkem und rechtem Kanal gegenphasige Signale, oder die beiden Teilsignale löschen sich gegenseitig aus.

Am Anfang der Übertragung wird ein Mikrofon benötigt, das symmetrische Signale ausgibt. (Das trifft auf die meisten Mikrofone mit XLR-Anschluss zu. Es gibt nur wenige Ausnahmen, wo trotz XLR-Anschluss nur ein asymmetrisches Signal anliegt.)

Als Verbindungskabel kommt fast immer ein XLR-Kabel zum Einsatz. Hier kann man recht wenig falsch machen: Jedes Kabel hat am einen Ende einen Stecker (männlich) und am anderen Ende eine Buchse (weiblich), so dass die gleichen Kabel als Anschlusskabel, Verbindungskabel und Verlängerungskabel verwendet werden können. Am Ausgang des Mikrofons befindet sich immer ein Stecker (männlich), und am Eingang einer Kamera oder eines Mischpultes gibt es immer eine Buchse (weiblich).

Das Aufnahmegerät (die kann ein Camcorder sein, ein Adapter oder Vorverstärker, ein Mischpult etc.) muss natürlich XLR-Eingänge haben. Die meisten Geräte mit XLR-Eingängen verarbeiten symmetrische Signale korrekt, aber leider gibt es auch hier unrühmliche Ausnahmen, wo trotz XLR-Buchsen nur das heiße Signal verwendet wird.

Ist eine der Voraussetzungen nicht gegeben, bleibt die Übertragung asymmetrisch. Zum Beispiel die üblichen Adapterkabel "XLR auf Miniklinke", die ein Anschließen professioneller Mikrofone an Amateurcamcorder ermöglichen, nutzen die Symmetrie nicht: Das kalte Signal wird im Adapter mit Masse gebrückt und somit ausgelöscht. Im Camcorder kommt nur das heiße Signal an und wird ggfs. auf beide Stereo-Kanäle gelegt - was in der Gesamtbetrachtung nur eine asymmetrische Übertragung darstellt. Es nutzt in diesem Fall gar nichts, statt eines Klinkenkabels ein XLR-Kabel als Verlängerung zu verwenden; solange das kalte Signal auf Seiten des Camcorders ungenutzt bleibt, kann es keine Auslöschung der Störungen geben.

Autor: Andreas Beitinger
Letzte Änderung: Dezember 2013
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