Frequenzmodulation (FM) III
Durch Änderung der Kapazität des frequenzbestimmenden Kondensators, innerhalb eines Oszillators, kann Frequenzmodulation erzeugt werden. Bei einem Quarzoszillator kann z.B. mittels einer Kapazitätsdiode, die in Serie zum Quarz liegt, Frequenzmodulation erzeugt werden. Die Amplitude des modulierenden Signals (z.B. Mikrofon), die an der Kapazitätsdiode anliegt, bestimmt hierbei direkt die Frequenzänderung des Oszillators.
Eine Quarzoszillator-Schaltung mit Kapazitätsdiode ermöglicht es ...
Die Modulationsfrequenz beeinflusst hierbei, wie häufig sich die Frequenz des Oszillators ändert.
Wie beeinflusst die Frequenz eines sinusförmigen Modulationssignals den HF-Träger bei Frequenzmodulation?
Bei Frequenzmodulation befindet sich die Information des modulierenden Signals nicht in der Amplitude, sondern nur in der Frequenzänderung des Trägersignals. Daher müssen nur die Nulldurchgänge des Trägersignals im Empfänger ausgewertet werden. Amplitudenschwankungen werden durch einen Begrenzerverstärker hierbei ausgeblendet. Daher ist Frequenzmodulation systembedingt unempfindlich gegenüber impulsförmigen Störungen der Amplitude, die z.B. durch Zündfunken, Elektromotoren o.ä. hervorgerufen werden. FM eignet sich daher gut für den Betrieb in Kraftfahrzeugen.
Welches der nachfolgenden Übertragungsverfahren weist die geringste Störanfälligkeit gegenüber Impulsstörungen durch Funkenbildung in Elektromotoren auf?
Der Hub eines FM-Signals bestimmt um welchen Betrag sich die Frequenz des Oszillators im Sender, je nach Amplitude des modulierenden Signals, ändert. Eine größere Auslenkung der Frequenz entspricht hierbei, nach Demodulation im FM-Empfänger, wieder einer größeren Amplitude des demodulierten Signals. Daher hat ein größerer Hub eines frequenzmodulierten Senders direkten Einfluss auf die Lautstärke des demodulierten Signals in einem FM-Empfänger.
Was bewirkt die Erhöhung des Hubes eines frequenzmodulierten Senders im Empfänger?
Die belegte Bandbreite einer FM-Aussendung wird durch den Hub und die maximale Modulationsfrequenz bestimmt. In erster Näherung kann für kleinen Hub und niedrige Modulationsfrequenz die Carson-Formel angewendet werden. Sie gibt an in welcher Bandbreite sich $99 %$ der Sendeleistung befinden.
Carson-Formel
$B\approx2 \cdot \left(\Delta f_{\textrm{T}} + f_{\textrm{mod max}} \right)$
Die belegte Bandbreite berechnet sich hierbei nach der vorgenannten Formel. Hieraus ist ersichtlich, dass eine höhere Modulationsfrequenz oder ein größerer Hub (z.B. hervorgerufen durch eine höhere Ansteuerung des FM-Modulators), zu einer größeren Bandbreite des Signals führen. Es können hierdurch Nachbarkanalstörungen hervorgerufen werden, da die Bandbreite des Signals in beiden Fällen zunimmt.
Eine FM-Telefonie-Aussendung mit zu großem Hub führt möglicherweise ...
Zu starke Ansteuerung des Modulators führt bei Frequenzmodulation zur ...
Eine zu hohe Modulationsfrequenz eines FM-Senders führt dazu, ...
Mittels der Carson-Formel lässt sich bei bekannten Werten für Hub und Modulationsfrequenz die belegte Bandbreite einer FM-Aussendung berechnen. Durch geeignetes Umstellen der Formel können auch jeweils die anderen Größen berechnet werden.