AFu-Kurs nach DJ4UF. Technik Klasse E 14: Modulation & Demodulation. Amateurfunkgruppe der TU Berlin. Stand

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1 Technik Klasse E 14: Modulation & Demodulation Amateurfunkgruppe der TU Berlin Stand cbea This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License. Amateurfunkgruppe der Technische Universität Berlin (AfuTUB), 1 / 21

2 Abb. 1: Sender Nachrichtentechnik in drahtgebundene und drahtlose eingeteilt Sender muss NF-Signal in HF-Signal umwandeln Dieser Vorgang wird Modulation genannt Demodulation macht aus einem HF-Signal ein NF-Signal 2 / 21

3 Sendearten (Wiederholung) 1. Symbol: Modulation des Haupträgers A Zweiseitenband C Restseitenband F Frequenzmodulation G Phasenmodulation J Einseitenband, unterdrückter Träger 3. Symbol: Art der auszusendenden Information A Tastung durch Morsetelegrafie B Fernschreiben C Faksimile(Bildübertragung) D Datenübertragung, Fernsteuerung E Sprechfunk F Fernsehen (Video) 2. Symbol: Signalmodulation Einkanal mit quantisierter oder 1 digitaler Information ohne Modulation des Hilfsträgers Einkanal mit quantisierter oder 2 digitaler Information mittels eines modulierten Hilfsträgers 3 Einkanal mit analoger Modulation Es gibt eine große Vielfalt von Sendearten zum Beispiel: J3E, A1A, F3E, C3F 3 / 21

4 Frequenzen eines Geigentons Abb. 2: Amplitude spectrum of an audio sample of a violin, open string (von Clngre derivative work: Michael Lenz cba) 4 / 21

5 Frequenzen bei Sprache Abb. 3: Frequenzssprektum bei 10sek Sprachaufnahme mit Audacity 5 / 21

6 Modulationsarten Abb. 4: verschiedene der Modulation (von Berserkerus cba) grundsätzlich sind nur Amplitudenmodulation und Frequenzmodulation im Einsatz (Phasenmodulation erst seit sdr) der eingefügte Träger muss sinusförmig sein 6 / 21

7 Amplitudenmodulation wird fast nur noch im Rundfunk angewendet Information steckt in der Amplitude Überlegen: Wie verändert sich das Signal bei höheren/niedrigeren Frequenzen Abb. 5: Beispiel zur Amplitudenmodulation (m=0,5) (von Erico Billich cba) 7 / 21

8 Modulationsgrad Abb. 6: Modulationsgrad bei 8 / 21

9 Bandbreite bei Abb. 7: Bandbreite mit Frequenzspektrum (von Appaloosa cba) Bandbreite ist die Differenz zwischen der höchsten und der niedrigsten Frequenz des HF-Signals Bandbreite B = 2 f mod max 9 / 21

10 Leistung bei Abb. 8: Leistung bei 10 / 21

11 Trägerunterdrückung () Double side band suppressed carrier () Um Leistung zu sparen, kann der Träger unterdrückt werden Dies erfordert mehr Aufwand im Empfänger Nach dem Umwandeln in ein HF-Signal wird der Träger herausgefiltert Die beiden Seitenbänder bleiben trotzdem als HF-Signal vorhanden Wird auch Doppelseitenbandmodulation genannt Im Amateurfunk nicht zulässig 11 / 21

12 Einseitenbandmodulation Um weitere Leistung zu sparen, kann man zusätzlich noch eines der Seitenbänder unterdrücken Dadurch wird die benötigte Bandbreite halbiert dies ist möglich, da beide Seitenbänder die gleiche Information beinhalten Im Amateurfunk wird unterhalb von 10 MHz das LSB (Lower Side Band) und oberhalb von 10 MHz das USB (Upper Side Band) genutzt Die Bandbreite eines -Signals ist identisch mit der Bandbreite des NF-Signals, also etwas geringer als die Hälfte der Bandbreite von. 12 / 21

13 13 / 21

14 Frequenzmodulation Abb. 10: verschiedene der Modulation (von Berserkerus cba) 14 / 21

15 Frequenzmodulation Wird im VHF / UHF Bereich angewandt Vor allem bei mobilem Funkbetrieb Findet auch bei Packet-Radio Anwendung Information steckt in der Frequenz Amplitude bleibt konstant 15 / 21

16 Hub bei Abb. 11: Hub 16 / 21

17 Modulationsindex Verhältnis von Frequenzhub zu Modulationsfrequenz Modulationsindex m = f T f mod m<2 Schmalband- (N) m 2 Breitband- (W) Modulationsindex Amateurfunk: m = 3kHz 3kHz = 1 UKW-Hörfunk (mono): m = 75kHz 15kHz = 5 17 / 21

18 Bandbreite bei erzeugt Seitenbänder Im Amateurfunk wird ein geringer Hub verwendet, der die höchste vorkommende Niederfrequenz nicht überschreitet Ungefähre Bandbreite (Carson Bandbreite) B = 2 ( f T + f mod max ) Bandbreite Amateurfunk: B = 2 (3kHz + 3kHz) = 12kHz UKW-Hörfunk (mono): B = 2 (75kHz + 15kHz) = 180kHz 18 / 21

19 Abb. 12: A DPX graph of an -radio transmission. It s like a spectrum, but the colour shows how many times a certain level has been reached at a certain frequency. (von Casandro commonswiki cba) 19 / 21

20 Vor- & Nachteile Vorteile Störungsicher, da die Amplitude konstant bleibt Nachteile benötigt mehr Bandbreite nur der stärkste Sender kann empfangen werden 20 / 21

21 /Links Moltrecht E 14 : technik-klasse-e/technik-e14/ Fragenkatalog der BNetzA TechnikFragenkatalogKlasseE pdf 21 / 21