20 Grundlagen der Rundfunktechnik:

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1 20 Grundlagen der Rundfunktechnik: Hertz hat damals mit der Entdeckung der elektromagnetischen Wellen den Grundstein für unsere heutige Rundfunktechnik gelegt. Doch nicht nur für das, sondern auch für Nachrichtentechnik, Fernsehen, Fernsteuerung von Flugzeugen, Raketen und Satelliten und in der Funkortung und Funknavigation von Fahrzeugen aller Art, denn da werden elektromagnetische Wellen überall eingesetzt. Da sich elektromagnetische Wellen im Raum ausbreiten(sogar ohne Medium: Weltraum )eignen sie sich für Übertragung von Information. Das Grundprinzip funktioniert so: -der Sendeantenne (Sendedipol) wird hochfrequenter Wechselstrom zugeführt -dieser bstrahlt einen Teil dieser Energie in Form elektromagnetischer Wellen wieder ab -diese ausgestrahlten elektromagnetischen Wellen nimmt die Empfangsantenne zum Teil auf,dadurch wird Wechselstrom in ihr hervorgerufen Bei der Übertragung von Sprache oder Musik muss die Information erst in diese Wellen verpackt werden.das nennt man MODULATION. Um die Information aber nun vonb Sender zu Empfänger übertragen zu können genügt die niederfrequente Schwingung nicht aus,sie muss durch hochfrequente Schwingung transportiert werden. A:Amplituden-Modulation beim Sender Man kann die niederfrequente Schwingung zum Beispiel durch Amplituden- Modulation von hochfrequenter Schwingung sich transportieren lassen. Dazu lässt man die Amplitude der hochfrequenten Schwingung im Rhythmus des niederfrequenten Signals variieren. Dies soll nun in einem Modellversuch erläutert werden. Durch das Aufeinanderlegen der beiden spulen L und L1 (siehe Bild1)wird eine Trägerschwingung erzeugt.wenn man den Wiederstand R3 variiert so sieht man, dass sich die Trägerschwingung auch ändert. R3 wird nun durch einen Transformator mit Funktionsgenerator ersetzt.dieser liefert die niederfrequente(nf) Schwingung. Auf Bild 2 sehen wir das NF-Signal aufgenommen von Kanal 2, also von dem Kanal des Oszilloskops das mit dem Funktionsgenerator verbunden ist. Auf Bild 3 sehen wir die mit dem NF-Signal modulierte Trägerschwingung aufgenommen mit Kanal 1.

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3 DEMODULATION EINER ELEKTROMAGNETISCHEN WELLE Ein Radiosender möchte an unser Radio Musik senden. Da Schallwellen über eine längere Strecke nicht übertragbar sind, werden sie beim Sender in elektromagnetische Schwingungen umgewandelt (Mikrofon). Diese niederfrequente (NF) elektromagnetische Schwingung ist über weite Strecken nur über ein Kabel übertragbar (z. B. Telefon). Bei einer Funkübertragung wird die niederfrequente Schwingung nicht direkt übertragen, sondern über eine hochfrequente Trägerwelle. Dazu wird die NF-Schwingung auf die HF-Schwingung aufgeprägt (moduliert). Es gibt verschiedene Arten von Modulationen wie die Amplitudenmodulation, die Frequenzmodulation und die Phasenmodulation. Moderne Modulationsverfahren verwenden häufig auch eine Kombination dieser drei Modulationstypen. Im vorherigen Protokoll wurde die Amplitudenmodulation erläutert, wie sie zum Beispiel im Mittelwellenrundfunk verwendet wird. Betrachten wir nun die Empfängerseite. Die Musik wird, auf der Trägerschwingung enthalten, vom Sender ausgestrahlt. Unsere Radioantenne kann, wenn sie in Reichweite ist, diese Schwingungen empfangen. Durch die Antenne kommt das Signal in den Empfängerschwingkreis bestehend aus der Schwingkreisspule L 2 und dem Kondensator C 2. Die modulierte HF-Schwingung kann über einen Widerstand R abgegriffen und auf einem Oszilloskop sichtbar gemacht werden. Das HF-Signal kann unser Radio jedoch nicht an den Lautsprecher schicken, da die Membran dieser Schwingung nicht folgen könnte und dies auch nicht die gewünschte Schwingung ist. Es würde ein für den Menschen unhörbarer hoher Ton entstehen. Deshalb muss das Signal erst demoduliert werden. Man will also die niederfreqente Schwingung, die auf der hochfrequenten Trägerschwingung enthalten ist, wieder zurückgewinnen.

4 DIESE DEMODULATION ERFOLGT IN ZWEI SCHRITTEN: 1. Zunächst baut man eine Diode D ein, die den Strom nur in eine Richtung fließen lässt. Der Stromfluss in der anderen Richtung wird verhindert. Am Oszilloskop wird jetzt eine pulsierende Gleichspannung sichtbar, deren Amplitudenschwankung das NF-Signal ist. 2. Um dieses NF-Signal zu gewinnen, muss der hochfrequente Anteil der Schwingung ausgeblendet werden. Dies lässt sich mit einem sogenannten Tiefpass erreichen, ein elektronisches Bauteil, das in jedem Radio eingebaut ist. Prinzipielle Funktionsweise eines Tiefpasses Ein Tiefpass besteht im Wesentlichen aus einem Kondensator, der parallel zum Ausgangswiderstand angeschlossen ist. Ein Kondensator kann Ladungen speichern und somit kurzzeitige Spannungsschwankungen überbrücken. Bei jedem Berg der Wechselspannung wird der Kondensator aufgeladen. Fällt die Spannung wieder ab, gleicht der Kondensator dies aus, indem er seine Ladung abgibt. Dadurch wird der hochfrequente Anteil der Schwingung herausgefiltert. Die Kapazität des Kondensators ist nicht groß genug, um den niederfrequenten Anteil der Schwingung herauszufiltern.

5 Wie wir wissen gibt es verschiedene Rundfunksender, die zur gleichen Zeit auch viele verschiedene Programme senden. Jeder Sender verwendet deshalb eine Trägerwelle aus einem anderen Frequenzbereich. WIE ABER SCHAFFT ES UNSER RADIO, DASS DIE MUSIK UNSERES LIEBLINGS- SENDERS AUS DEM LAUTSPRECHER ERTÖNT? 1. Zunächst empfängt die Antenne das Signal. Dabei muss die Antenne auf den Empfangsbereich abgestimmt sein. Für Sender die im UKW-Bereich senden, ist eine andere Antenne nötig wie für Sender im MW-Bereich. Diese Abstimmung ist jedoch sehr grob. Mit einer UKW Antenne werden sämtliche UKW-Sender empfangen. 2. Die Feinabstimmung erfolgt im Schwingkreis durch einen regelbaren Drehkondensator C, dessen Kapazität verändert werden kann. Damit kann die Eigenfrequenz des Schwingkreises verändert werden und so die Resonanz auf die Trägerschwingung abgestimmt werden. Um nun das Radioprogramm zu wechseln, müssen wir also nur am Kondensator drehen. 3. Hat das Radio das richtige Signal empfangen, wird es, wie in den oberen Schritten erklärt, demoduliert. 4. Verstärkung des Nutzsignals: Da dieses niederfrequente Signal zu schwach ist, um im Lautsprecher einen hörbaren Ton zu erzeugen, wird es verstärkt. Diese Verstärkung wird variabel gehalten (Lautstärkeregelung). 5. Durch ein Kabel wird das verstärkte niederfrequente Signal zum Lautsprecher geschickt. Wir hören Musik!

6 Das elektromagnetische Spektrum ist in Bereiche aufgeteilt, die für verschiedene Nutzungen vorgesehen sind, z.b. Rundfunk, Fernsehen, Funknavigation für den Flugverkehr oder auch frei verwendbare Bereiche. AUFTEILUNG DES FREQUENZBEREICHES FÜR DEN RUNDFUNK Man unterscheidet die Trägerwellen in Langwellen (LW), Mittelwellen (MW), Kurzwellen (KW) und Ultrakurzwellen (UKW). Die Eigenschaften von elektromagnetischen Wellen hängen stark von der Wellenlänge ab. Langwellen und Mittelwellen haben eine große Reichweite. Sie werden an Hindernissen und der Atmosphäre gebeugt und deshalb als Bodenwellen gesendet. Kurzwellen und Ultrakurzwellen werden durch Hindernisse an ihrer Ausbreitung gehindert. Sender befinden sich deshalb in großer Höhe, wie auf Bergen oder Sendemasten. Bezeichnung Wellenlängenbereich Frequenzbereich Langwelle LW 2000m 1053m 150kHz 285kHz Mittelwelle MW 569m 187m 527kHz 1607kHz Kurzwelle KW Teilbereiche von 50,4m 11,5m Teilbereiche von 5,95MHz 26,1MHz Ultrakurzwelle UKW 3,45m 2,78m 87MHz 108MHz Diese einzelnen Frequenzbereiche sind wieder in Bereiche (Kanäle) unterteilt. Ein Radiosender beansprucht nicht nur eine Frequenz, sondern eine Bandbreite von Frequenzen, denn durch die Modulation verändert sich auch die Trägerfrequenz geringfügig. Für jeden Sendekanal ist also ein bestimmter Frequenzbereich vorgesehen. Dafür werden Lizenzen vergeben. Im Landkreis Dillingen wurde erst im Juni 04 der Lizenzvertrag für RT.1 Nordschwaben verlängert. In unserer Region ist die Frequenz dieses Radiosenders 89,7 MHz. Damit strahlt er im Ultrakurzwellenbereich.