Frequenz- und Phasenmodulation

Quelle: Wikipedia.de


In den Anfängen unserer aktiven Zeit haben wir gerne die Frequenz- und Phasenmodulation verwendet, weil die Funkverbindung HiFi Qualität hatte, mit dem Nachteil auf der Empfängerseite, dass der Ratio-Detektor oder Rieger Kreis zur Demodulation des NF-Signales einen Schwellwert von rund 10 dB hatte, d.h. Signale unterhalb des Schwellwertes verschwanden im Störnebel oder im Rauschen.

Deshalb wurden später adaptive FM Systeme mit Rückführung von Michael Hoffmann entwickelt, die bei geringem Störabstand automatisch die Bandbreite reduzierten und dadurch immer noch – trotz des Schwellwertes – eine einwandfreie Übertragung möglich machten – allerdings unter erheblichen Qualitätsverlust. Dafür wurde aber die Nachricht übertragen, was ja im Bereich der Behörden von großer Wichtigkeit ist.

Frequenz- und die Phasenmodulation sind Arten der Winkelmodulation.

Bei der Frequenzmodulation – FM – wird die Trägerfrequenz durch das NF – Modulationssignal verändert. Der Frequenzhub ist dabei proportional zur Amplitude des Modulationssignals und unabhängig von der NF- Signalfrequenz.

FM hat den Vorteil, daß Amplituden Störungen – wie Blitze – keine Rolle spielen und die Qualität der Übertragung störungsfrei ist und der Dynamikbereich steigt.

FM ist heute in der rückläufigen analogen Rundfunktechnik noch Standard. Der Nachteil des abnehmenden Phasenhubes zu höheren Modulationsfrequenzen hin wird durch eine Preemphasis – Differentiation – ausgeglichen, wodurch das FM-Signal sowohl frequenz- als auch phasenmodulierte Eigenschaften aufweist.

Bei der Phasenmodulation – PM – wird die Phase der Trägerfrequenz entsprechend der momentanen Amplitude des Modulationssignals verändert, wobei die Frequenz und die Amplitude konstant bleiben, d.h. die Frequenz bleibt konstant.

Insgesamt sind FM und PM ähnlich, ihre unterschiedlichen Abhängigkeiten und HF technischen Übertragungs-Eigenschaften führen allerdings zu den diversen Unterscheidungen zwischen beiden Modulationsarten.

Bei der FM unterscheidet man noch Breitband und Schmalband FM, die im Spektralbild ähnlich aussieht wie AM, jedoch sind die auftretenden Seitenbänder in der Phase um 180 Grad verschoben.

Bei der Breitband FM spielen die Bessel Funktion die entscheidende Rolle und können zur Identifikation, ob FM oder PM verwendet wird, genutzt werden. Wird nur eine einzige Modulationsfrequenz als Testfrequenz benutzt, dann tanzen bei FM die Seitenlinien – bei Ansicht mit einem Spektrum Analyser – auf und ab, während bei PM die Amplituden der Seitenlinien unverändert bleiben. Ansonsten kann man im Spektrum nicht unterscheiden ob FM oder PM verwendet wird.

Abgeleitete Modulationsarten von FM und PM sind QAM und Phasenwinkel Modulation, worauf die modernen digitalen Modulationsarten beruhen.

Wer mehr wissen möchte, schaue in die funktechnischen Arbeitsblätter, in den auch die Bessel Funktionen genau erklärt und berechnet werden.

Dr. Walter Schau, DL3LH

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