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Modulationsverfahren Signaltheorie Modulationsarten Betriebsarten Rauschsperren.

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Präsentation zum Thema: "Modulationsverfahren Signaltheorie Modulationsarten Betriebsarten Rauschsperren."—  Präsentation transkript:

1 Modulationsverfahren Signaltheorie Modulationsarten Betriebsarten Rauschsperren

2 Modulationsverfahren Signaltheorie Grundsignal = Sinuswelle

3 Modulationsverfahren Periodendauer = T T Signaltheorie 1. Charakteristikum = Periodendauer

4 Modulationsverfahren Signaltheorie 2. Charakteristikum = Amplitude Amplitude = A

5 Modulationsverfahren Signaltheorie Sinuswellen - Charakteristika: 1.Periodendauer T 2.Amplitude A Frequenz f = 1/Periodendauer = 1/T

6 Modulationsverfahren Signaltheorie Darstellung im Frequenzraum Frequenz f Amplitude A

7 Modulationsverfahren Signaltheorie Aus einer Kombination von Sinuswellen lässt sich jedes beliebige periodische Signal konstruieren Beispiel: Rechteckfunktion Zeit Amplitude

8 Modulationsverfahren Signaltheorie Die ADDITION von A und B...

9 Modulationsverfahren Signaltheorie...ergibt C; weitere Addition von D...

10 Modulationsverfahren Signaltheorie...ergibt E; Addition von E...

11 Modulationsverfahren Signaltheorie...führt auf F; weitere Addition von G...

12 Modulationsverfahren Signaltheorie...ergibt schliesslich H; usw...

13 Modulationsverfahren Signaltheorie Im Frequenzraum stellt sich also die Rechteckfunktion folgendermassen dar: Frequenz f Amplitude A

14 Modulationsverfahren Signaltheorie nicht periodischen Wie verhält es sich mit nicht periodischen Signalen (z.B. gesprochene Sprache)?

15 Modulationsverfahren Signaltheorie Modellvorstellung: Das Signal lässt sich stückweise zerlegen (z.B. Bereiche A, B): AB

16 Modulationsverfahren Signaltheorie Die Zerlegung ergibt z.B: Frequenz f Amplitude A Bereich A Bereich B

17 Modulationsverfahren Signaltheorie Jedes beliebige Signal besteht also aus einer dauernd wechselnden Kombination von verschiedenen Sinuswellen.

18 Modulationsverfahren Signaltheorie Über einen längeren Zeitraum ergibt sich ein charakteristischer Bereich, in welchem sich die Zerlegungen aufhalten: Frequenz f Amplitude A Bereich A Bereich B

19 Modulationsverfahren Signaltheorie Diesen Bereich nennt man das Spektrum eines Signals: Frequenz f Amplitude A Spektrum

20 Modulationsverfahren Signaltheorie Ein wichtiges Charakteristikum eines Spektrums ist die Bandbreite: Frequenz f Amplitude A Spektrum Bandbreite

21 Modulationsverfahren Signaltheorie Die Bandbreite ist die Breite des ganzen Frequenzbereichs, aus welchem ein Signal besteht. Beispiel:Telefon unterste Frequenz = 300 Hz oberste Frequenz = 3000 Hz Bandbreite = 2700 Hz 1 Hz = 1 Hertz = 1 Periode / Sekunde

22 Modulationsverfahren Grundlagen Modulation Modulation - weshalb? Das Signal muss in einen Frequenzbereich verlegt werden, in dem es in Form von elektromagnetischen Wellen übertragen werden kann. Kriterien für Frequenzwahl: (1)Reichweite (2)Signalqualität

23 Modulationsverfahren Grundlagen Modulation Darstellung im Frequenzraum: Frequenz Amplitude Spektrum (z.B. Sprache) Niedrige Frequenz - schlechte Reichweite und Qualität Hohe Frequenz - gute Reichweite und Qualität

24 Modulationsverfahren Grundlagen Modulation Der Transport eines Signals in einen höheren Frequenzbereich erfolgt mittels Modulation Frequenz Amplitude Spektrum (z.B. Sprache) Modulation

25 Modulationsverfahren Grundlagen Modulation Die Rückgewinnung des ursprünglichen Signals nach der Übertragung erfolgt mittels Demodulation. Frequenz Amplitude Spektrum (z.B. Sprache) Demodulation

26 Modulationsverfahren Grundlagen Modulation Wichtigste Modulationsverfahren: (1)Amplitudenmodulation (AM) (2)Frequenzmodulation (FM) weitere oder abgeleitete Verfahren Phasenmodulation Pulsmodulation Pulsfrequenzmodulation Pulsdauermodulation...

27 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Prinzip der AM: Die Amplitude einer Sinuswelle hoher Frequenz (sog. Träger) wird durch das zu übertragende Signal moduliert.

28 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Träger:T(t) = A T sin(f T t) Signal:S(t) =...(beliebige Signalform) Moduliertes Signal: Y(t) = [A T + S(t)]sin(f T t) wobei f T = Trägerfrequenz A T = Trägeramplitude t = Zeit

29 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Beispiel:Träger T(t) = A T sin(f T t)

30 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Signal S(t)

31 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Moduliertes Signal Y(t)

32 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Was passiert im Frequenzraum bei AM? fTfT Original-Signal moduliertes Signal

33 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Das modulierte Signal enthält 3 Teile: fTfT Original-Signal 1.Träger moduliertes Signal

34 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Das modulierte Signal enthält 3 Teile: fTfT Original-Signal moduliertes Signal 2. unteres Seitenband

35 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Das modulierte Signal enthält 3 Teile: fTfT Original-Signal moduliertes Signal 3. oberes Seitenband

36 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Wichtiges Merkmal von AM-Signalen: Beide Seitenbänder haben die exakt identische Form wie das Original-Signal. Jedes Seitenband enthält deshalb die vollständige Information.

37 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Zur Senkung der benötigten Senderbandbreite kann daher ein Seitenband ohne Informationsverlust herausgefiltert werden.

38 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Enfernung des unteren Seitenbandes: USB (Upper SideBand) Technik fTfT Sender-Bandbreite fTfT

39 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Enfernung des oberen Seitenbandes: LSB (Lower SideBand) Technik fTfT Sender-Bandbreite fTfT

40 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Des weiteren kann auch der Träger unterdrückt werden, da er keine Information enthält und nur Sendeenergie konsumiert. SSSC = Single Sideband with Suppressed Carrier) fTfT Sender-Bandbreite fTfT

41 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Positive Eigenschaften von AM: (1)Einfache Modulation/Demodulation (2)Minimale Bandbreite (keine Spreizung des Originalspektrums durch Modulation) (3)Keine Signalverzerrungen

42 Modulationsverfahren Amplituden Modulation (AM) Negative Eigenschaft von AM: Sehr rauschanfällig (bei leisen Signalen) Rausch-Spektrum Leises Signal Lautes Signal

43 Modulationsverfahren Frequenz Modulation (FM) Prinzip der FM: Bei der Frequenzmodulation bleibt die Amplitude des Trägers konstant, während sich dessen Frequenz in Abhängigkeit der momentanen Signalauslenkung ändert.

44 Modulationsverfahren Frequenz Modulation (FM) Träger:T(t) = A T sin(f T t) Signal:S(t) =...(beliebige Signalform) Moduliertes Signal: Y(t) = A T sin((f T + xS(t))t) wobei f T = Trägerfrequenz A T = Trägeramplitude x= Hub (Modulationsfaktor) t = Zeit

45 Modulationsverfahren Frequenz Modulation (FM) Beispiel:Träger T(t) = A T sin(f T t)

46 Modulationsverfahren Frequenz Modulation (FM) Signal S(t)

47 Modulationsverfahren Frequenz Modulation (FM) Moduliertes Signal Y(t)

48 Modulationsverfahren Frequenz Modulation (FM) Positive Eigenschaften von FM: (1)Unempfindlich gegen Störungen auf dem Übertragungsweg. (2)Bessere Übertragungsqualität

49 Modulationsverfahren Frequenz Modulation (FM) Negative Eigenschaften von FM: (1)Grosse Bandbreite (FM bleibt deshalb den UKW-Bändern vorbehalten)

50 Modulationsverfahren BetriebsartenSimplex: (Funk) Nur einer kann gleichzeitig senden. Halbduplex: (Relais) Wechselsprechen. Sender und Empfänger arbeiten auf verschiedenen Frequenzen. Duplex: (Telephon) Beide Teilnehmer können gleichzeitig senden und empfangen.

51 Modulationsverfahren RauschsperreSquelch: Unterdrückt Signale unterhalb einer gewissen Schwelle. Selektivruf: Eine Tonfolge (Ton Code) am Anfang einer Sendung öffnet nur den Squelch der jeweils angewählten Stationen.


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