Grundlagen Videotechnik, Modulation

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Gert Boer
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1 Grundlagen Videotechnik, Modulation

2 AM Spektrum: Spektrum des Nutzsignals viele Sinus-Komponenten Ampl.moduliertes Signal Frequenz der Trägerwelle

3 Beachte: Bandbreite des AM Signals ist doppelt so groß wie die Bandbreite des aufmodulierten Nutzsignals. Beispiel AM Rundfunk: Nutzsignal ist Audiosignal mit 4 khz Bandbreite -> AM Signal hat eine Bandbreite von 8 khz Heisst auch: Bandbreite des Nutzsignals wird beschränkt durch die Bandbreite des Übertragungskanals (Hälfte des Übertragungskanals). Mittelwelle: Europa: Kanalabstand 9 khz, benachbarte Kanal-Sender sollten weit entfernt sein. Aber: Meiste Empfänger filtern nur die 9 khz

4 Nur etwas breiter als Telefon (3,5 khz). Grund für geringe Bandbreite: Mittelwelle ist bei relativ niedrigen Frequenzen ( khz), man möchte möglichst viele Sender unterbringen. Anwendung im Fernsehen: Übertragung der Helligkeitsinformation / Luminanz TV: Basisband: ca. 5 MHz für die Luminanz -> erhebliche Bandbreite, größer als z.b. gesamtes Mittelwellen Band -> Brauchen breiteres Band -> brauchen höhere Frequenzen:

5 Besonders im UHF Band ist die gebrauchte Bandbreite vorhanden. Kanalabstand im UHF Band: 7 MHz (UHF = Ultra-High-Frequency) Aber: AM mit Videobandbreite 5 MHz ergibt 10 MHz Bandbreite -> zuviel Lösung: Wegfiltern eines der beiden AM Seitenbänder (das untere), so dass nur ein kleiner Rest bleibt. -> Rest-Seitenband Modulation

6 -> Durch das Filtern: Bandbreite verringert, so dass das Signal über den Kanal passt, Nutzinformation bleibt aber die gleiche, steckt vollständig im oberen Seitenband. -> könnte man auch für AM-Rundfunk verwenden. Da dafür neue Standards nötig sind (neue Empfänger) wird gleich auf digitalen Rundfunk umgestellt (DRM)

7 Rest-Seitenband-Modulation ist eine einfache Möglichkeit, Bandbreite zu reduzieren, und den Empfänger trotzdem simpel zu halten. Es gibt weitere, auch effizientere Möglichkeiten. Dafür ist mathematische Beschreibung sinnvoll.

8 Veranschaulichung: -> Diese mathematische Formulierung kann für die Beschreibung der AM Demodulation verwendet werden, durch Verwenden des Betrages. Denn: Betrag entspricht der Amplitude oder Einhüllenden Modulation: Demodulation:

9 Beachte: Der Empfänger hat meist nicht beides, Imaginär und Realteil. Aber das Ergebnis der Betragsbildung entspricht der AM Demodulation über Diode, welche die Einhüllende liefert. s(t) lässt sich auf ähnliche Weise zerlegen. Angenommen: Demodulation:

10 Veranschaulichung durch 3 Drehzeiger: Drehzeiger mit der Winkelfrequenz des Trägers (schnell) Projektion auf Imag.-Achse ergibt Sin des Trägers Drehzeiger vom Nutzsignal, erster dreht schneller, zweiter dreht langsamer als Träger-Zeiger.

11 Interessant: wie verhalten sich die Nutzsignal-Zeiger relativ zum Träger-Zeiger. Beachte:Absolutwertbildung (Einhüllende bei Diodendemod.) ist identisch mit Imaginärteil. Kein Realteil, da die Realteile der beiden Seitenbänder sich aufheben. Bei (fiktiver) Imaginärteilbildung würde daher nur eines der Seitenbänder zur korrekten Demodulation reichen.

12 Rest-Seitenband: unteres Seitenband verkleinert -> Betrag (Einhüllende bei Diodendemod.) ist nicht mehr gleich dem (eigentlich korrekten) Imaginärteil, wie bei 2 vollständigen Seitenbändern -> Leichte Verzerrungen bei Dioden-Demodulation! -> Diese Verzerrungen können durch den Sender ausgeglichen werden, da sie bekannt sind (Vorverzerrung)

13 Beachte: Durch die Betragsbildung ist die AM unabhängig von der Phase des Zeigers der Trägerwelle -> AM Demodulation ist unabhängig von der Phasenlage des Trägers. Beispiel: es ist egal, ob eine sin oder cos Funtion Träger ist (nur 90 Phasen-Diff.) -> praktische Beschreibung! -> können wir so die weiteren Probleme der AM lösen? -> Träger (nicht wirklich für Informationsübertr. nötig) -> doppeltes Seitenband (Bandbreiten-ineffizient)

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