3. Frequenzmultiplextechnik

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1 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren 3. Frequenzultiplextechnik Bei ausreichender Bandbreite kann ein Übertragungskanal ehrach genutzt werden, inde die zu übertragenden Signale so oduliert werden, dass nebeneinanderliegende Spektralbereiche belegt werden. Die Sue dieser Modulationssignale wird übertragen und kann epängerseitig durch Filter wieder in die einzelnen Teilspektren zerlegt werden. Prinzipschaltung: g T1 Mod BP g T2 Mod BP g T3 Mod BP Spektren: T1 T2 T3 T1 T2 T3 Ziel: Optiale Ausnutzung des Kanals durch öglichst dichte Packung der Spektren ( T2 - T1 inial) Minialabstand bei unterschiedlichen Modulationsarten: DSB-AM T2 - T1 2 g ESB-AM T2 - T1 g FM T2 - T1 2 (gg. +2 g ) 3-1

2 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren Deinitionen: Modulation Usetzung vo Basisband in einen trägerrequenten Bereich Deodulation Usetzung vo trägerrequenten Bereich in die Basisbandlage Mischung Usetzung von eine trägerrequenten Bereich in einen anderen trägerrequenten Bereich Alternativ: Nutzung des unteren Seitenbandes, Frequenzband wird hierbei gespiegelt! Beispiel Rundunk Es werden unterschiedliche Frequenzbereiche belegt (Übertragung i Frequenzultiplex): Hörrundunk 15 khz khz Langwelle LW 525 khz khz Mittelwelle MW 2,3 MHz - 26,1 MHz Kurzwelle KW 88 MHz - 18 MHz Ultrakurzwelle UKW Fernsehen 41 MHz - 68 MHz Very High Frequency VHFI 174 MHz - 23 MHz Very High Frequency VHFIII 47 MHz - 79 MHz Ultra High Frequency UHF 3-2

3 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren Epängerprinzipien: 1.) Geradeausepänger Antenne De. u ehrkreisiger selektiver Verstärker it paralleler Abstiung Eigenschaten: Bei ester Abstiung sehr gute Selektivität öglich Gesate Bandpasscharakteristik bleibt nicht genügend konstant bei variabler Abstiung Schlechte Selektivität bei variabler Abstiung (Nachbarkanalübersprechen) 3-3

4 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren 2.) Überlagerungsepänger (Superheterodyn-Verahren, Superhet) Antenne -Filter Mischer De. u grobe Vorselektion h Abstiung Osz. Vorteil: Die Selektion übernit ein est abgestiter Bandpass, au dessen Frequenz das gewünschte HF-Spektru ugesetzt wird (Mischung it einer Hilsrequenz h ). Diese neue Frequenzlage des zu epangenden Spektrus nennt an Zwischenrequenz (), das entsprechende Bandpassilter Zwischenrequenzilter (-Filter). Vorselektion T T h Mischerhilsrequenz -Filter h+ T ( - ) h T 3-4

5 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren Augabe des -Filters: Das Zwischenrequenzilter (-Filter) ist ür die Trennschäre des Epängers zuständig, d.h. ür die Trennung von den Nachbarkanälen. Die ideale Charakteristik ist ein rechtecköriger Bandpass it einer Bandbreite, die de Kanalraster entspricht. Da die eigentliche Abstiung durch den Oszillator und Mischer erolgt, wird das gewünschte Band ier au die este Lage der -Filtercharakteristik ugesetzt, so dass das - Filter nicht variabel zu sein braucht, sondern est abgestit vorliegt. Bei der in der Rundunkepangstechnik verwendeten Usetzung wird die Mischerhilsrequenz daher ier u die Frequenzdierenz oberhalb eingestellt. Das heruntergeischte Band wird bei diese Mischprozess gespiegelt, was aber bei DSB-AM oder FM ohne Belang ist. Die -Frequenz ist i Prinzip rei wählbar, es existieren jedoch (von Land zu Land unterschiedlich) olgende Standards: LW, MW, KW UKW khz 1,7 MHz Hörrundunk VHF, UHF 38,9 MHz Fernsehen Augabe der Vorselektion: Die Bandpass-Vorilterung (grobe Vorselektion) i HF- Vorverstärker hat die Augabe, störende Spiegelrequenzen zu unterdrücken. Das gewünschte HF-Signal wird it einer Hilsrequenz h geischt, die u oberhalb des gewünschten Bandes liegt. Dadurch wird das Band au die Dierenzrequenz ugesetzt. Allerdings ergibt sich der gleiche Usetzeekt auch ür ein nicht gewünschtes Band, welches u oberhalb h liegt (Spiegelrequenzband). 3-5

6 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren Spiegelrequenzentstehung: Mischerhilsrequenz T1 T2 erwünschte Usetzung h unerwünschte Usetzung Spiegelrequenzdäpung: Vorselektion Däpung a T1 h T2 Spiegelrequenzdäpung a U ( T ) a = 2 log in db U ( + 2 ) T Kritischer Störkanal: T2 = T

7 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren Epang von RSB-AM: Bei der Usetzung eines RSB-AM-Bandes au die -Lage ergibt sich bei der Deodulation eine stuiger Frequenzgang. Modulationsrequenzen kleiner der Restseitenbandbreite RSB erscheinen als DSB-AM it einer Einhüllenden von u ss Modulationstiee. Bei größeren Modulationsrequenzen ällt ein Seitenband der AM aus de übertragenen Band heraus und es bleibt eine reine ESB-AM übrig. Das zugehörige AM-Signal weist nur die halbe Modulationstiee au (u ss /2), was bei Betrachtung des Zeigerdiagras verdeutlicht werden kann. < RSB RSB g u ss - + t > RSB u ss t 1,5 RSB g resultierender NF-Frequenzgang 3-7

8 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren -Filter it Nyquistlanke ür optiierten Restseitenbandepang: Der Träger wird au die Mitte der Nyquistlanke ugesetzt, so dass seine Aplitude halbiert wird (6dB Däpung). Dadurch wird die Aplitude der deodulierten Schwingung bei kleiner Modulationsrequenz (DSB-AM) au den Wert reduziert, der sich ür große Modulationsrequenzen (ESB-AM) ergibt. Der Übergang erolgt ließend durch unsyetrische Däpung der beiden Seitenlinien. < RSB RSB g u ss > RSB u ss 2 - +,5 g resultierender NF-Frequenzgang 3-8

9 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren Bei Fehlabstiung wird der Träger nicht au den 6dB-Punkt der Nyquistlanke abgebildet. I olgenden Beispiel liegt er zu hochrequent und wird statt au,5 (entspricht 6dB) au ca.,75 gedäpt. Das ührt auch zu einer Modulationstiee von noriert,75. Dieser Wert gilt ür alle Modulationsrequenzen kleiner RSB - (it Frequenzversatz der Fehlabstiung). Bei ansteigender Modulationsrequenz bleibt danach die obere Seitenlinie konstant, während die untere ier kleiner wird. Daraus resultiert ein linear aballender Frequenzgang. Bei einer Modulationsrequenz gleich RSB erreicht die untere Seitenlinie das Bandende und ällt koplett weg (Sprung i Frequenzgang au,5). Nach der Deodulation liegt die obere Grenzrequenz it g - tieer als die eigentlich verügbare NF-Bandbreite, da durch die Fehlabstiung das -Filter die höchsten NF-Frequenzen abschneidet. RSB RSB RSB RSB- g- 1,5 RSB+ RSB- RSB Übersprechen g

10 Pro. Dr.-Ing. W.-P. Buchwald Modulationsverahren Als weiteres Beispiel hier eine Fehlabstiung in der anderen Richtung: RSB RSB RSB+ 1,5 RSB+ Übersprechen g RSB- RSB- g + 3-1

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