Kommunikationstechnik B1, S. Rupp, A. Gärtner-Niemann 4. Semester, Nachrichtentechnik, 2014
Kommunikationstechnik B Teil 1 – Einführung
Stephan Rupp
Nachrichtentechnik
www.dhbw-stuttgart.de
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Inhalt
Modulationsverfahren
• Einführung
• Amplitudenmodulation
• Frequenzmodulation
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Telefon Telekommunikationsnetze (Leitung)
1861
J. P. Reis
1899
G. Marconi
teuer
1947
Transistor GSM
Web
TV
Glasfaser
Digitalisierung
20012010
Radio
Verteilnetze (Funk)
Satellit
1923
billig
billig
, Leitung)
, Funk)
alle Netze
Ein Blick zurück
1991
Internet
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Radio
Wie funktioniert das?
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Elektromagnetische Wellen
Wellenlängen Schall (Luft) Licht (Freiraum)
Frequenz 300 m/s 300 * 106 m/s
1 kHz 300 mm 300 km
10 kHz 30 mm 30 km
1 MHz 300 µm 300 m
1 GHz 300 nm 300 mm
Ultraschall
Audio
HochfrequenzMittelwelle?
Kurzwelle?
Ultra-Kurzwelle?
Mobilfunk?
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Radioempfänger
Mittelwellenempfänger (AM)
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Radioempfänger
Etwas moderner: Transistorradio (AM)
Quelle: http://www.elektronik-labor.de/Lernpakete/SteckRadio.htm
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Funktionsprinzip: AM-Empfänger
8
Radioempfänger
Frequenz-
bereich
abstimmen
hochfrequente
Anteile
beseitigen?
Signal
verstärken
Quelle: WikiCommons
Wie erzeugt man ein AM-moduliertes Signal (Modulation, Sender)?
Wie empfängt man Radio (Demodulation)?
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Inhalt
Modulationsverfahren
• Einführung
• Amplitudenmodulation
• Frequenzmodulation
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Amplitudenmodulation
Prinzip: Amplitude des Trägers folgt dem Nutzsignal
Ü1.1
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Amplitudenmodulatiom
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Amplitudenmodulation
Berechnung im Zeitbereich
Ü1.2Hilfestellung:
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Amplitudenmodulation
Spektrum (qualitativ)
• Transformation in den Frequenzbereich liefert
Spektrallinien bei den Frequenzen der cos-Terme
Quelle: WikiCommons
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Amplitudenmodulation
Berechnung im Frequenzbereich (1)
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Amplitudenmodulation
Berechnung im Frequenzbereich (2)
Das Spektrum Sx(f) des Signals x(t) wird um die
Trägerfrequenz verschoben.Ü1.3
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Amplitudenmodulation
Hüllkurvendetektor
• Gleichrichten
• Glätten
Synchrone Demodulation
• Multiplikation mit einem Träger
• Beseitigung der hochfrequenten Anteile Ü1.4
Quelle: WikiCommons
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Amplitudenmodulation
Synchrone Demodulation
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Amplitudenmodulation
Bandbreite
• uNF: Audio-Signal mit 5 kHz Bandbreite
• Bandbreite des modulierten Signals?
Effizienz
• Wirkungsgrad = Verhältnis Signalleistung zur gesamten
Leistung (inkl. Träger)
• Einschätzung?
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Inhalt
Modulationsverfahren
• Einführung
• Amplitudenmodulation
• Frequenzmodulation
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Funktionsprinzip: FM-Empfänger
20
Radioempfänger
Quelle: WikiCommons
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Frequenzmodulation
Prinzip: Trägerfrequenz folgt dem Nutzsignal
Träger
Trägerfrequenz
Mit harmonischem Nutzsignal:
Trägerphase∫
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Frequenzmodulation
Modulationsindex
Beispiel: UKW-Hörfunk
• ΔfT = 75 kHz
• fS = 15 kHz
=> η = 5
Quelle: WikiCommons
Trägerfrequenz
Trägerphase
Frequenzhub des Trägers
Grenzfrequenz des Signals
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Frequenzmodulation
Bandbreite des modulierten Signals
• B10% = 2 (ΔfT + fS) = 2 fS (η + 1) alle Spektrallinien >10% des Trägers
• B1% = 2 (ΔfT + fS) = 2 fS (η + 2) alle Spektrallinien >1% des Trägers
• Beispiel UKW-Hörfunk: B10% = 180 kHz für Mono Signal (400 kHz für
Stereo inkl. 60 Hz RDS)
Analytische Berechnung des Spektrums:
• Näherungsweise für η << 1
• Beliebige η: Tabellen
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Frequenzmodulation
Modulation mit harmonischem Nutzsignal
Ü1.8
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Frequenzmodulation
Modulation mit kleinen Modulationsindizes (η << 1)
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Modulationsverfahren
Wo werden analoge Modulationsverfahren heute eingesetzt:
• Mittelwellen-Radio?
• UKW-Radio?
• DAB (Digital Audio Broadcast)?
• Terrestrisches Fernsehen (TV)?
• Sat-TV?
• Kabel-TV?
• Mobilfunk?
• GPS?
• ...
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Kommunikationstechnik B
ENDE Teil 1