Kein Folientitel

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Signaltheorie Modulationsarten
Betriebsarten Rauschsperren
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Signaltheorie
Grundsignal Sinuswelle
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Signaltheorie
1. Charakteristikum Periodendauer
Periodendauer T
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Signaltheorie
2. Charakteristikum Amplitude
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Signaltheorie
Sinuswellen - Charakteristika
1. Periodendauer T 2. Amplitude
A Frequenz f 1/Periodendauer 1/T
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Signaltheorie
Darstellung im Frequenzraum
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Signaltheorie
Aus einer Kombination von Sinuswellen lässt sich
jedes beliebige periodische Signal konstruieren
Beispiel Rechteckfunktion
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Signaltheorie
Die ADDITION von A und B ...
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Signaltheorie
...ergibt C weitere Addition von D...
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Signaltheorie
...ergibt E Addition von E...
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Signaltheorie
...führt auf F weitere Addition von G...
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Signaltheorie
...ergibt schliesslich H usw...
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Signaltheorie
Im Frequenzraum stellt sich also die
Rechteckfunktion folgendermassen dar
Amplitude A
Frequenz f
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Signaltheorie
Wie verhält es sich mit nicht periodischen Signale
n (z.B. gesprochene Sprache)?
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Signaltheorie
Modellvorstellung Das Signal lässt
sich stückweise zerlegen (z.B. Bereiche A, B)
A
B
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Signaltheorie
Die Zerlegung ergibt z.B
Bereich A Bereich B
Amplitude A
Frequenz f
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Signaltheorie
Jedes beliebige Signal besteht also aus einer
dauernd wechselnden Kombination von
verschiedenen Sinuswellen.
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Signaltheorie
Über einen längeren Zeitraum ergibt sich ein
charakteristischer Bereich, in welchem sich die
Zerlegungen aufhalten
Bereich A Bereich B
Amplitude A
Frequenz f
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Signaltheorie
Diesen Bereich nennt man das Spektrum eines
Signals
Amplitude A
Spektrum
Frequenz f
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Signaltheorie
Ein wichtiges Charakteristikum eines Spektrums
ist die Bandbreite
Bandbreite
Amplitude A
Spektrum
Frequenz f
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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
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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
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Grundlagen Modulation
Darstellung im Frequenzraum
Niedrige Frequenz - schlechte Reichweite und
Qualität
Hohe Frequenz - gute Reichweite und Qualität
Amplitude
Frequenz
Spektrum (z.B. Sprache)
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Grundlagen Modulation
Der Transport eines Signals in einen höheren
Frequenzbereich erfolgt mittels Modulation
Modulation
Amplitude
Frequenz
Spektrum (z.B. Sprache)
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Grundlagen Modulation
Die Rückgewinnung des ursprünglichen Signals nach
der Übertragung erfolgt mittels Demodulation.
Demodulation
Amplitude
Frequenz
Spektrum (z.B. Sprache)
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Grundlagen Modulation
Wichtigste Modulationsverfahren
(1) Amplitudenmodulation (AM)
(2) Frequenzmodulation (FM) weitere oder
abgeleitete Verfahren Phasenmodulation Pulsmodu
lation Pulsfrequenzmodulation Pulsdauermodulatio
n ...
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Amplituden Modulation (AM)
Prinzip der AM Die Amplitude einer Sinuswelle
hoher Frequenz (sog. Träger) wird durch das zu
übertragende Signal moduliert.
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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
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Amplituden Modulation (AM)
Beispiel Träger T(t) ATsin(fTt)
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Amplituden Modulation (AM)
Signal S(t)
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Amplituden Modulation (AM)
Moduliertes Signal Y(t)
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Amplituden Modulation (AM)
Was passiert im Frequenzraum bei AM?
fT
Original-Signal
moduliertes Signal
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Amplituden Modulation (AM)
Das modulierte Signal enthält 3 Teile
1.Träger
fT
Original-Signal
moduliertes Signal
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Amplituden Modulation (AM)
Das modulierte Signal enthält 3 Teile
2. unteres Seitenband
fT
Original-Signal
moduliertes Signal
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Amplituden Modulation (AM)
Das modulierte Signal enthält 3 Teile
3. oberes Seitenband
fT
Original-Signal
moduliertes Signal
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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.
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Amplituden Modulation (AM)
Zur Senkung der benötigten Senderbandbreite kann
daher ein Seitenband ohne Informationsverlust
herausgefiltert werden.
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Amplituden Modulation (AM)
Enfernung des unteren Seitenbandes USB (Upper
SideBand) Technik
fT
fT
Sender-Bandbreite
Sender-Bandbreite
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Amplituden Modulation (AM)
Enfernung des oberen Seitenbandes LSB (Lower
SideBand) Technik
fT
fT
Sender-Bandbreite
Sender-Bandbreite
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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
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Amplituden Modulation (AM)
Positive Eigenschaften von AM (1) Einfache
Modulation/Demodulation (2) Minimale Bandbreite
(keine Spreizung des Originalspektrums durch
Modulation) (3) Keine Signalverzerrungen
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Amplituden Modulation (AM)
Negative Eigenschaft von AM Sehr rauschanfällig
(bei leisen Signalen)
Lautes Signal
Leises Signal
Rausch-Spektrum
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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.
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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
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Frequenz Modulation (FM)
Beispiel Träger T(t) ATsin(fTt)
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Frequenz Modulation (FM)
Signal S(t)
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Frequenz Modulation (FM)
Moduliertes Signal Y(t)
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Frequenz Modulation (FM)
Positive Eigenschaften von FM (1) Unempfindlich
gegen Störungen auf dem Übertragungsweg. (2) Be
ssere Übertragungsqualität
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Frequenz Modulation (FM)
Negative Eigenschaften von FM (1) Grosse
Bandbreite (FM bleibt deshalb den
UKW-Bändern vorbehalten)
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Betriebsarten

• Simplex (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.

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Rauschsperre

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