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Diese Seite soll kein neues „Hochfrequenz-Wiki“ werden. Ich möchte hier nur einige Grundlagen zum Thema Modulation bzw. Mischung zusammenfassen, um dem Leser das Verständnis der komplexen Thematik der Nachrichtentechnik näherzubringen:
Unter anderem geht’s hier um
- Modulation/Mischung bzw. warum wird gemischt?
- Wie hängen Filterbandbreite und Frequenz zusammen?
- (Superhet-)Empfänger und Spiegelfrequenz
- Bandbreite und Kanalraster
- AM, SSB, FM...
Die Mischung
Die „lineare Mischung“ zweier Frequenzen f1 und f2 stellt im Zeitbereich eine Multiplikation dar. Im Frequenzbereich erhält man als Ergebnis am Ausgang des Mischers die Summe (f1 + f2) und die Differenz (f2 - f1) beider Frequenzen, sowie (bei nicht-symmetrischen Mischern) beide Originalfrequenzen f1 und f2.
Modulation
Bei Funksendern wird gerne der Begriff Modulation verwendet, aber letztendlich handelt es sich (meist) um eine Mischung.
Mit einer Mischung kann man ein niederfrequentes Signal in einen hochfrequenten Bereich „verschieben“. Bei einer Amplitudenmodulation werden z. B. nicht zwei diskrete Frequenzen gemischt, sondern es wird ein ganzes Bündel von Frequenzen (Sprache/Musik) mit einem (unmodulierten) „Local-Oszillator“ (LO) hochgemischt.
Amplitudenmodulation (AM)
Durch Addition bzw. Subtraktion aller niederfrequenten Einzelfrequenzen (f1) mit der hochfrequenten Oszillatorfrequenz (f2) ergeben sich im Spektrum einer Amplitudenmodulation zwei Seitenbänder rund um den „Träger“ (f2). Durch die mathematischen Operationen erscheint das untere Seitenband auf der Frequenzachse gespiegelt zum oberen Seitenband bzw. zum Nutzfrequenzband (f1). Die rechtwinkeligen Trapeze symbolisieren abfallende Amplituden bei höheren Frequenzen, womit man das gespiegelte Seitenband leicht vom nicht gespiegelten Seitenband unterscheiden kann.
So schaut ein AM-Signal im Wasserfalldiagramm aus:
Beide Seitenbänder beinhalten die gleiche Nutzsignalinformation. Ein AM-Sender benötigt deshalb auf der Frequenzachse den „doppelten Platz“ der Nutzsignalbreite (bHF):
Doppelseitenband-Modulation (DSB = Double Side Band)
Der Träger eines amplitudenmodulierten Signals dient zum hochfrequenten Transport der Welle „über den Äther“. Er enthält keine Nutzsignalinformation, „verbraucht“ aber bis zu zwei Drittel der Sendeenergie! Die beiden Seitenbänder benötigen zusammen bis zu einem Drittel der Sendeenergie (aber auch nur, wenn ein Signal übertragen wird, also „gesprochen“ wird).
Was liegt also näher, als z. B. den Träger zu unterdrücken und so erheblich viel Sendeenergie einzusparen?
Ein Ringmodulator (oder eine Gilbertzelle) liefert durch den streng symmetrischen Aufbau an seinem Ausgang nur die beiden Summen- und Differenzfrequenzen! Der Träger (f2) wird in der Brückenschaltung „unterdrückt“, muß also nicht aufwändig herausgefiltert werden.
In der klassischen Kurzwellen-Funktechnik kommt die DSB-Modulation nicht zum Einsatz, da zur Demodulation im Empfänger der unbedingt notwendige, „passende“ (frequenz- und phasengenaue) Träger nicht zur Verfügung steht!
Einseitenband-Modulation (SSB = Single Side Band)
Wie oben schon erwähnt, beinhalten beide Seitenbänder die gleiche Nutzsignalinformation. Warum also nicht (wie bei DSB) den Träger unterdrücken und zusätzlich eines der beiden Seitenbänder herausfiltern, um Energie und HF-Bandbreite zu sparen?
Auf der Empfängerseite wird vor der (AM-)Demodulation der dazu nötige Träger „an der richtigen Stelle“ auf der Frequenzachse hinzugemischt. Nur, wie findet man beim Drehen des Abstimmknopfes die richtige Position? Da die Information durch die sendeseitige Unterdrückung des Trägers komplett verloren ist, bleibt nur ausprobieren:
Wie man im Wasserfalldiagramm des QO-100 sehen kann, scheint die Entscheidung für die „richtige“ VFO-Einstellung nicht gerade leicht zu fallen (siehe die Striche für die 16 gewählten Mittenfrequenzen).
Bei den allermeisten OMs hört sich die Sprache meist nach Mickey Mouse an, d. h. die OMs stellen ihre Empfangsfrequenz in USB „zu tief“ ein: Die meisten der 16 Striche befinden sich links der Mittenfrequenz. Wie auch immer, eine Variationsbreite von 900 Hz, wie bei dieser DX-Station, ist schon richtig heftig!
Fazit: 16 Zuhörer, 32 Ohren, 16 Einstellungen!
Bei Sprache ist das alles kein Problem, bei Musik schon.
Hier eine Hörprobe eines der wenigen Radiosender, die außerhalb der üblichen Rundfunkbänder in SSB senden:
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27-MHz-Selbstbau-Mischer
Aufbau
Das Oszillator-Modul hat auf der Platinen-Unterseite einen 27-MHz-Quarz verbaut. In der anderen Kammer befindet sich eine Pufferstufe zur Entkoppelung. Beide Schwingkreisspulen werden auf max. Pegel abgeglichen. Der Oszillator-Ausgang wird mit dem Eingang des Mischers verbunden und der Ausgang des Mischers wird mit einem Kurzwellenempfänger. Mit dem Balance-Poti kann man den Ausgang des Mischers auf max. Trägerunterdrückung abgleichen; Mit den beiden anderen Potis werden die Pegel angepaßt.
Betrieb
Verbindet man den Eingang des Mischers mit einer einfachen Draht-Antenne, dann kann man den Zeitimpulsen des DCF77-Senders in Mainflingen auf 27,077.5 MHz lauschen...
Schließt man ein Ultraschallmikrofon an, dann kann man den heimischen Fledermäusen bei der Jagd zuhören. Diese „senden“ im Bereich von ca. 20 kHz bis zu 150 kHz. Man wählt am Empfänger USB und lauscht oberhalb von 27 MHz, denn der Mischer mischt die Ultraschall-Eingangssignale auf 27,020 MHz bis 27,150 MHz hoch.
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Letzte Änderung am: 7.8.2023