Modulation

Gesamtkurs N

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Rauch- und Morsezeichen

  • Beispielsweise mit Rauchzeichen
  • Absprache notwendig, welche Bedeutung wie viele Rauchzeichen in einem Zeitabstand haben
* Sind ähnlich zu Rauchzeichen * Funkgerät erzeugt mit Oszillator eine Schwingung * Drücken der Morsetaste bringt diese Schwingung auf die Antenne * Empfänger macht diese Aussendung hörbar * Unterscheidung zwischen kurzem oder langem Drücken und Pausen möglich
1) Kurzbeschreibung: Drei Morsetasten unterschiedlicher Bauform: Handtaste, halbautomatische Taste, Squeeze-Taste. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt drei Morsetasten unterschiedlicher Bauform. Links steht eine Handtaste mit einem Tasthebel, Schrauben zur Hubeinstellung und zum Tastendruck und einem aufgeklappten Deckel. In der Mitte steht eine halbautomatische Taste mit einem senkrecht stehenden Tasthebel und einem Gewicht und einer Feder zur Rückstellung des Hebels nach dessen Betätigung sowie Stellschrauben. Rechts ist eine Squeeze-Taste mit zwei einander gegenüber stehenden Hebelarmen und Stellschrauben zu sehen.">
    Abbildung N-5.1.1: Morsetasten
    • Einigung darauf, was bestimmte Abfolgen unterschiedlicher Zeitabstände bedeuten
    • Mitte des 19. Jahrhunderts Verständigung über den bis heute üblichen Morsecode
    • Übertragungsverfahren mit Hilfsmittel
    • Rauch oder elektrische Schwingung wird so beeinflusst, um eine Nachricht zu übertragen
    • Das Hilfsmittel ist der Träger
    • Im Funk aufgrund hoher Frequenzen auch Hochfrequenz-Träger oder HF-Träger
    • Verfahren zum Ändern des Trägers ist die Modulation

    Die elektrische Schwingung kann auf andere Arten moduliert werden

    • Stärke (Amplitude)
    • Periode (Frequenz)

    Modulationsarten

    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse beschriftet mit „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse; sinusförmige Kurve um die Nulllinie; vertikaler blauer Doppelpfeil „Amplitude“ von der Nulllinie zum Scheitelpunkt und horizontaler roter Doppelpfeil „Periode“ entlang der Nulllinie nach Ablauf einer Schwingung. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse. Eine Sinuskurve verläuft von links nach rechts um die Nulllinie: Sie startet am linken Rand am Nullpunkt, fällt zu einem Minimum, steigt zu einem Maximum, fällt erneut zu einem Minimum, steigt wieder zu einem Maximum und endet am rechten Rand auf der Nulllinie. Am linken sichtbaren Maximum ist ein vertikaler blauer Doppelpfeil eingezeichnet, der von der Nulllinie zum Scheitelpunkt führt. Oberhalb des Scheitelpunktes steht in blauer Schrift „Amplitude“. Entlang der Nulllinie verläuft ein roter Doppelpfeil zwischen zwei Schnittpunkten der von der Nulllinie aufsteigenden Kurve mit der Nulllinie. Unterhalb dieses Pfeils steht in roter Schrift „Periode“.">
    Abbildung N-5.2.1: Schwingung
    • Eigenschaften einer elektrischen Schwingung: * Amplitude * Frequenz
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „Amplitude“; sinusförmige Kurve entlang der Nulllinie mit konstanter Periodendauer und variierender Amplitude. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „Amplitude“. Eine blaue, sinusförmige Kurve läuft über die gesamte Bildbreite entlang der Nulllinie. Sie weist eine konstante Periodendauer, aber eine variierende Amplitude auf. Im ersten und dritten Viertel des Bildes ist die Amplitude groß, im zweiten und vierten Viertel dagegen klein. Weitere Beschriftungen oder Maße sind nicht vorhanden.">
    Abbildung N-5.2.1: Bei der Amplitudenmodulation (AM) wird die Amplitude einer elektrischen Schwingung verändert.
    • 1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „Amplitude“; sinusförmige Kurve entlang der Nulllinie mit konstanter Amplitude und variierender Periodendauer. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „Amplitude“. Eine sinusförmige Kurve läuft über die gesamte Bildbreite entlang der Nulllinie. Sie weist eine konstante Amplitude, aber eine variierende Periodendauer auf. Weitere Beschriftungen oder Maße sind nicht vorhanden.">
    Abbildung N-5.2.1: Bei der Frequenzmodulation (FM) wird die Schwingungsdauer und somit die Frequenz verändert.

    • Sprachsignale

    • Sprechen wir in ein Mikrofon, dann wandelt es das Sprachsignal in elektrische Schwingungen um.
    • Das Sprachsignal liegt nicht mehr als Schallwelle, sondern als elektrische Schwingung vor und kann im Funkgerät verarbeitet werden.
    * Die „Breite“ des Signals wird übrigens als *Bandbreite* bezeichnet und in Hertz (Hz) angegeben. * Angenommen es soll Sprache im Frequenzbereich von $300-2700 Hz$ übertragen werden. * Die Bandbreite beträgt in diesem Falle $2700 Hz$ – $300 Hz$ = $2400 Hz$

    Amplitudenmodulation (AM)

    1) Kurzbeschreibung: Diagramm zur Wiedergabe des zeitlichen Verlaufs eines AM-Signals. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Das Diagramm ist mit „AM“ überschrieben und gibt den zeitlichen Verlauf eines AM-Signals wieder. In der Mitte verläuft eine vertikale Achse, die unten mit „f_t“ beschriftet ist. Links und rechts davon gibt es die Beschriftung „f_t – 5 kHz“ bzw. „f_t + 5 kHz“. An der linken Seite der Abbildung gibt es Markierungen für einen zeitlichen Verlauf nach „0 s“ (oben), „30 s“ (in der Mitte) und „60 s“ (unten). Im eigentlichen Diagrammbereich sind ausgehend von der Mittelachse horizontale weiße Linien mit unterschiedlicher Länge zu sehen.">
    Abbildung N-5.4.1: Signal eines AM-Rundfunksenders (Sprache / Musik)
    • * Modulationssignal wird durch Änderung der Amplitude auf den Träger aufmoduliert * Frequenz des Trägers bleibt unverändert * Änderung der Amplitude ändert die Form des Trägers $\rightarrow$ entspricht nicht mehr einer Sinusschwingung * Zusätzliche Frequenzen heißen *Seitenbänder*
    • In den Seitenbändern steckt die übertragene Information, also z. B. die Sprache
    • Die von AM belegte Bandbreite ist doppelt so hoch wie die höchste Frequenz des Modulationssignals
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“, einer vertikalen, nicht bezeichneten Achse, einer vertikalen Linie bei „f_T“ und zwei symmetrischen, dachförmigen Bereichen links und rechts davon. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f“ und eine nicht näher bezeichnete vertikale Achse. Auf der Grundlinie ist bei „f_T“ eine vertikale Linie eingezeichnet. Links davon gibt es zwei vertikale Linien - eine längere und links davon eine kürzere. Beide beginnen auf der Grundlinie, ihre Enden sind miteinander verbunden. Spiegelbildlich zu der vertikalen Linie bei „f_T“ befinden sich auf der anderen Seite zwei vertikale Linien - eine längere und rechts davon eine kürzere. Auch hier sind die Enden miteinander verbunden. In der Mitte der dargestellten Kurvenform steht unter der horizontalen Achse die Beschriftung „f_T“. Weitere Skalen, Zahlen oder Gitterlinien sind nicht vorhanden.">
    Abbildung N-5.4.1: Symbolische Darstellung eines amplitudenmodulierten Signals mit Träger und Seitenbändern

    • Einseitenbandmodulation (SSB)

    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „f“, einer vertikalen, nicht bezeichneten Achse, einer vertikalen Linie bei „f_T“ und zwei symmetrischen, dachförmigen Bereichen links und rechts davon. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f“ und eine nicht näher bezeichnete horizontale Achse. Auf der Grundlinie ist bei „f_T“ eine vertikale Linie eingezeichnet. Links davon gibt es zwei vertikale Linien - eine längere und links davon eine kürzere. Beide beginnen auf der Grundlinie, ihre Enden sind miteinander verbunden. Die so entstandene Fläche ist mit „a“ bezeichnet. Spiegelbildlich zu der vertikalen Linie bei „f_T“ befinden sich auf der anderen Seite zwei vertikale Linien - eine längere und rechts davon eine kürzere. Auch hier sind die Enden miteinander verbunden. Hier ist die Fläche mit „b“ bezeichnet. In der Mitte der dargestellten Kurvenform steht unter der horizontalen Achse die Beschriftung „f_T“. Weitere Skalen, Zahlen oder Gitterlinien sind nicht vorhanden.">
    Abbildung N-5.5.1: Amplitudenmodulation, Träger mit unterem (a) und oberen (b) Seitenband
    • * Bei Amplitudenmodulation zusätzlich zum Träger zwei Seitenbänder $\rightarrow$ unteres bzw. oberes Seitenband * "lower sideband" (*LSB*) und "upper sideband" (*USB*) * Der Träger selbst enthält gar keine Information
    • Es reicht also, nur ein Seitenband auszusenden und auf den Träger und das andere Seitenband zu verzichten
    • Gesamte Sendeleistung wird für die Übertragung der Information genutzt
    • Belegte Bandbreite entspricht der Bandbreite des aufmodulierten Signals
    1) Kurzbeschreibung: Dreireihige Grafik mit jeweils zwei Diagrammen; identische Diagramme links: horizontale Achse „f“ und vertikale Achse „Leistung“; auf der horizontalen Achse Skalenmarkierungen bei „300 Hz“ und „3 kHz“; längere vertikale Linie bei 300 Hz und kürzere vertikale Linie bei 3 kHz; Diagramme rechts: horizontale Achse „f“ und vertikale Achse ohne Bezeichnung; auf der horizontalen Achse Skalenmarkierung „f_T“; 1. Reihe: vertikale Linie bei f_T, links und rechts davon auf der Grundlinie spiegelbildliche Vierecke mit nach links und rechts abfallenden Oberkanten, darüber ein Doppelpfeil, beschriftet mit „6 kHz“; 2. Reihe: rechts von f_T auf der Grundlinie ein Viereck mit nach rechts abfallender Oberkante, darüber ein Doppelpfeil, beschriftet mit „2,7 kHz“; 3. Reihe: links von f_T auf der Grundlinie ein Viereck mit nach links abfallender Oberkante, darüber ein Doppelpfeil, beschriftet mit „2,7 kHz“; zwischen den Diagrammen einer Reihe jeweils ein Pfeil nach rechts, beschriftet mit „AM“ (1. Reihe), „USB“ (2. Reihe) bzw. „LSB“ (3. Reihe) . <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Grafik besteht aus drei Reihen untereinander mit jeweils zwei Diagrammen nebeneinander. Die Diagramme links sind jeweils identisch und haben eine horizontale Achse „f“ und eine vertikale Achse „Leistung“. Die horizontale Achse hat Skalenmarkierungen bei „300 Hz“ und „3 kHz“. Bei 300 Hz gibt es eine längere vertikale Linie und bei 3 kHz eine kürzere vertikale Linie. Die oberen Enden sind durch eine nach rechts abfallende Linie miteinander verbunden. Die Diagramme rechts haben eine horizontale Achse „f“ und eine vertikale Achse ohne Bezeichnung. Die horizontale Achse hat jeweils eine Skalenmarkierung „f_T“. In der ersten Reihe gibt es eine vertikale Linie bei f_T, links und rechts davon sind auf der Grundlinie stehend spiegeldbildliche Vierecke mit nach links und rechts abfallenden Oberkanten dargestellt. Darüber befindet sich ein roter Doppelpfeil mit der Beschriftung „6 kHz“. In der zweiten Reihe steht ein Viereck auf der Grundlinie rechts von f_T mit nach rechts abfallender Oberkante, darüber ein roter Doppelpfeil mit der Beschriftung „2,7 kHz“. In der dritten Reihe steht ein Viereck auf der Grundlinie links von f_T mit nach links abfallender Oberkante, darüber ein roter Doppelpfeil mit der Beschriftung „2,7 kHz“. Zwischen den Diagrammen jeder Reihe gibt es jeweils einen nach rechts zeigenden, blauen Pfeil, beschriftet mit „AM“ (1. Reihe), „USB“ (2. Reihe) bzw. „LSB“ (3. Reihe).">
    Abbildung N-5.5.1: Seitenbänder bei AM, LSB und USB im Vergleich
    • *Einseitenbandmodulation* bzw. *single-sideband (SSB)*

    (im Deutschen wird es gerne mit Unteres Seitenband verwechselt)

    Frequenzmodulation (FM)

    • Modulationssignal wird durch Änderung der Frequenz auf den Träger aufmoduliert
    • Amplitude des Trägers wird nicht verändert und bleibt idealerweise konstant
    • Je lauter in das Mikrofon gesprochen wird, umso größer die Änderung der Trägerfrequenz
    • Dadurch steigt auch die belegte Bandbreite der Aussendung
    • Maximalwert der Änderung der Trägerfrequenz wird als Frequenzhub oder kurz Hub bezeichnet
    • In der Praxis kommt Schmalband-FM (englisch Narrow- FM, kurz NFM) mit $12 kHz$ Bandbreite zum Einsatz

    Bandbreite

    * Für die verschiedenen Amateurfunkbänder sind jeweils maximal zulässige Bandbreiten festgelegt * Besonders aufpassen muss man bei Sendungen in der Nähe der Grenzen der Amateurfunkbänder * Nehmen wir an, ein FM-Signal ist $15 kHz$ breit und wir senden auf $430 MHz$ * Das Sendesignal befindet sich jeweils $7,5 kHz$ unterhalb und oberhalb * Es würde sich also von $429,9925 MHz$ bis $430,0075 MHz$ erstrecken
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Diagramm mit einem Koordinatensystem. Die horizontale Achse ist mit "f" beschriftet. Ein blauer, vertikaler Balken ist bei 430 MHz mit der Beschriftung "f_T" dargestellt. Unter dem Balken steht "430 MHz" und darunter eine orange Linie mit der Beschriftung "70 cm Band". Die vertikale Achse ist unbeschriftet."> <figcaption>Abbildung N-5.7.1: Falsch -- Senden außerhalb der Bandgrenzen</figcaption></p> </figure> <figure class= Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Diagramm mit einem zweidimensionalen Koordinatensystem. Der waagerechte Pfeil ist mit "f" beschriftet. Eine blaue vertikale Fläche ist bei etwa 430,0075 MHz markiert und trägt die Markierung "f_T". Darunter steht "70 cm Band" mit einer Linie und Pfeilen, die nach links und rechts weisen."> <figcaption>Abbildung N-5.7.1: Richtig -- Senden innerhalb der Bandgrenzen</figcaption></p> </figure> </div> <aside class= * Es wird außerhalb des Amateurfunkbandes gesendet * Die Bandbreiten findet man in der Anlage 1 der Amateurfunkverordnung * Bundesgesetzblatt mit der neuen Verordnung - die Anlage 1 ist auf Seite 7 bis 9

    Bei SSB ist das Signal nur auf einer Seite der Trägerfrequenz zu finden:

    • Bei LSB vollständig unterhalb der Trägerfrequenz
    • Bei USB vollständig oberhalb der Trägerfrequenz
    Beispiel:
    • Am Funkgerät Sendefrequenz auf obere Bandgrenze einstellen
    • Mit LSB darf gesendet werden
    • Mit USB ist das Signal außerhalb des Bandes

    Modulationseinstellungen am Funkgerät

    • Meistens ist dieser mit „Mode“ beschriftet und erlaubt beispielsweise zwischen CW, AM, FM und SSB zu wählen
    • Im Amateurfunk wird mit wenigen Ausnahmen unterhalb von $10 MHz$ das untere Seitenband und ab $10 MHz$ das obere Seitenband benutzt
    • Wenn bei SSB das falsche Seitenband gewählt wird, dann ist die Sprache völlig unverständlich
    • Ebenfalls ist es bei SSB wichtig, die Empfangsfrequenz sehr feinfühlig mit dem VFO-Drehknopf einzustellen
    • Schon kleine Abweichungen von der richtigen Frequenz führen dazu, dass die Sprache unverständlich wird

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