Unterschiedliche Modulationsarten & Techniken

- Überblick über die verschiedenen Modulationsarten und die Techniken, die zur Modulation von Hochfrequenz- oder HF-Trägern eingesetzt werden.

Heutzutage werden große Mengen an Informationen über Funkkommunikationssysteme übermittelt. Dabei kommen sowohl analoge Funkkommunikationssysteme als auch digitale oder Datenfunkkommunikationsverbindungen zum Einsatz.

Jedoch ist eines der grundlegenden Aspekte einer Funkübertragungssystem Modulation oder die Weise, in der die Information auf dem Funkträger überlagert.

Damit eine stabile Funksignal oder "Radio-Träger" kann Information tragen, müssen sie geändert oder moduliert werden in einer Art und Weise, so dass die Informationen von einem Ort zum anderen transportiert werden.

Es gibt sehr viele Möglichkeiten, einen Funkträger zur Übertragung eines Signals zu modulieren, wobei jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat. Die Wahl der Modulation hat großen Einfluss auf das Funkkommunikationssystem. Einige Formen eignen sich besser für eine bestimmte Verkehrsart, während andere Modulationsformen in anderen Fällen besser anwendbar sind. Die Wahl der richtigen Modulationsform ist eine wichtige Entscheidung bei der Gestaltung jedes Funkkommunikationssystems.

Grundmodulationsarten

Es gibt drei Möglichkeiten, in denen ein Funkverkehr oder HF-Signal moduliert werden kann:

Amplitudenmodulation, AM: Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei dieser Modulationsform um die Modulation der Amplitude oder Intensität des Signals.

 

Die Amplitudenmodulation war die erste Modulationsform, die zur Tonübertragung eingesetzt wurde. Auch wenn zunehmend andere Modulationsformen zum Einsatz kommen, ist die Amplitudenmodulation immer noch weit verbreitet. 

Frequenzmodulation, FM: Bei dieser Modulationsform variiert die Frequenz entsprechend dem Modulationssignal.

 

Frequenzmodulation hat den Vorteil, dass, wie Amplitudenschwankungen keine Informationen über das Signal nicht tragen, kann es in dem Empfänger begrenzt werden, um Schwankungen der Signalstärke und Rauschen zu entfernen. Als Ergebnis ist die Form der Modulation ist für viele Anwendungen einschließlich hochwertiger analoger Hörfunk verwendet.

Phasenmodulation, PM: Wie der Name schon sagt, variiert die Phasenmodulation die Phase des Trägers entsprechend dem Modulationssignal.

 

Phasenmodulation und Frequenzmodulation haben viele Ähnlichkeiten und sind miteinander verbunden – das eine ist das Differential des anderen. Da sich die Phasenmodulation jedoch für die Datenübertragung eignet, hat ihre Verwendung in den letzten Jahren stark zugenommen.

Jede Art von Modulation hat seine eigenen Vorteile und Nachteile, und dementsprechend sind sie alle in verschiedenen Funkkommunikationsanwendungen verwendet.

Zusätzlich zu den drei Grundformen von Modulation oder Modulationsverfahren gibt es viele Varianten von jedem Typ. Auch diese Modulationstechniken sind in einer Vielzahl von Anwendungen, etwa für analoge Anwendungen, und andere für digitale Anwendungen verwendet werden.


Angle Modulation

Als Winkelmodulation werden Modulationsformen bezeichnet, die auf der Änderung des Winkels oder der Phase eines sinusförmigen Trägers basieren. Bei der Winkelmodulation ändert sich die Amplitude des Trägers nicht.

Die beiden Formen der Modulation, die in die Winkelmodulation Kategorie fallen, sind Frequenzmodulation und Phasenmodulation.

Beide Arten von Winkelmodulation, nämlich eine Frequenzmodulation und Phasenmodulation sind miteinander verknüpft, weil Frequenz die Ableitung der Phase ist also die Frequenzänderungsrate der Phase.

Eine weitere Art, in der Verbindung zwischen den zwei Arten der Modulation besteht darin, daß ein frequenzmoduliertes Signal durch Integrieren des ersten Modulationssignals und dann das Ergebnis als Eingabe für einen Phasenmodulator erzeugt werden. Umgekehrt kann ein phasenmoduliertes Signal, das durch Differenzieren des ersten Modulationssignals und dann das Ergebnis als Eingabe für einen Frequenzmodulator erzeugt werden.

Modulationskombinationen

Es ist möglich, Modulationsformen zu verwenden, die sowohl Amplituden- als auch Winkelmodulationsanteile kombinieren. Auf diese Weise können Leistungssteigerungen erzielt werden.

Quadraturamplitudenmodulation, QAM: Mithilfe dieser Form von Informationen werden Amplituden- und Phaseninformationen zur Übertragung des Signals verwendet. Die Daten werden auf Inphase- und Quadraturelemente des Signals moduliert: I & Q und die Konstellation bilden eine Reihe von Punkten in den beiden Ebenen.

Amplituden- und Phasen-Sift-Keying, APSK: Mit APSK kann die Konstellation so angeordnet werden, dass das Spitzen-zu-Durchschnitts-Leistungsverhältnis optimiert wird und im Vergleich zu QAM weniger Amplitudenpegel eingestellt werden können. Dadurch können HF-Leistungsverstärker effizienter arbeiten.

Signalbandbreite

Ein Schlüsselelement jeder Signal ist die Bandbreite einnimmt. Dies ist wichtig, weil es die Kanalbandbreite erforderlich ist definiert und damit die Anzahl der Kanäle, die innerhalb eines Segments des Frequenzspektrums untergebracht werden können. Mit Druck auf den Funkfrequenzen erhöht, ist das Funksignal-Bandbreite ein wichtiges Merkmal von jeder Art von Radiostrahlung oder Übertragung.

Die Bandbreite wird durch zwei wesentliche Merkmale bestimmt:

Die Art der Modulation: Einige Modulationsformen nutzen ihre Bandbreite effektiver als andere. Wenn daher die Spektrumnutzung von Bedeutung ist, kann allein dies die Wahl der Modulation bestimmen.

Die Bandbreite des modulierenden Signals: Ein Gesetz namens Shannons Gesetz bestimmt die minimale Bandbreite, über die ein Signal übertragen werden kann. Im Allgemeinen gilt: Je größer die Bandbreite des Modulationssignals, desto größer ist die erforderliche Bandbreite.

Stetiger Signaltyp

Neben der Modulationsform selbst hat auch die Art des Signals, mit dem der Träger moduliert wird, Einfluss auf das Signal. Analog und Daten sind zwei sehr unterschiedliche Formen modulierender Signale und müssen unterschiedlich behandelt werden. Während unterschiedliche Formate der tatsächlichen Modulation verwendet werden können, hat auch die Art des über den Modulator angelegten Signals einen Einfluss auf das Signal.

Signale für hochwertige Stereo-Rundfunk wird unterschiedlich auf Signale, die digitale Telemetrie zum Beispiel bieten behandelt werden. Als Ergebnis ist es oft wichtig, den Signaltyp, der durch den RF-Träger getragen werden muss wissen.

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