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