Signaltheorie Modulationsarten Betriebsarten Rauschsperren

Signaltheorie Grundsignal = Sinuswelle

Signaltheorie 1. Charakteristikum = Periodendauer T Periodendauer = T

Signaltheorie 2. Charakteristikum = Amplitude Amplitude = A

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

Darstellung im Frequenzraum Signaltheorie Darstellung im Frequenzraum Frequenz f Amplitude A

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

Signaltheorie Die ADDITION von A und B ...

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

Signaltheorie ...ergibt E; Addition von E...

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

Signaltheorie ...ergibt schliesslich H; usw...

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Grundlagen Modulation - weshalb? Modulation 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

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

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

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

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

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

Amplituden Modulation (AM) Träger: T(t) = ATsin(fTt) Signal: S(t) = ...(beliebige Signalform) Moduliertes Signal: Y(t) = [AT + S(t)]sin(fTt) wobei fT = Trägerfrequenz AT = Trägeramplitude t = Zeit

Amplituden Modulation (AM) Beispiel: Träger T(t) = ATsin(fTt)

Amplituden Modulation (AM) Signal S(t)

Amplituden Modulation (AM) Moduliertes Signal Y(t)

Amplituden Modulation (AM) Was passiert im Frequenzraum bei AM? fT Original-Signal moduliertes Signal

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

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

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

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.

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

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

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

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) fT fT Sender-Bandbreite Sender-Bandbreite

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

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

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

Frequenz Modulation (FM) Träger: T(t) = ATsin(fTt) Signal: S(t) = ...(beliebige Signalform) Moduliertes Signal: Y(t) = ATsin((fT + xS(t))t) wobei fT = Trägerfrequenz AT = Trägeramplitude x = Hub (Modulationsfaktor) t = Zeit

Frequenz Modulation (FM) Beispiel: Träger T(t) = ATsin(fTt)

Frequenz Modulation (FM) Signal S(t)

Frequenz Modulation (FM) Moduliertes Signal Y(t) Trägerfrequenz schwingt im Takt des Nutzsignals.

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

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

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

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