Hallo.
Zurzeit beschäftige ich mich mit dem Thema der FM-Modulation um VHF2
Band. Genauer gesagt, wie die Übertragung im Hörfunk aussieht.
Der Kanal für einen Sender hat eine Bandbreite von 300kHz.
Bei der eingesetzten FM-Modulation wird mit einen Frequenzhub von 75kHz
gearbeitet.
Soll nun Stereo empfangen werden, so ist die höchste Frequenz 53kHz und
so ergibt sich nach der Carson-Formel eine Benötigte Bandbreite von
362kHz.
Diese ist höher, als die Bandbreite des Kanals. Also ein Problem.
Die Lösung: Der Frequenzhub wird verkleinert.
Nun habe ich lange im Netz gesucht und auch ein paar Angaben darüber
gefunden.
Aber so wirklich schlau bin ich daraus nicht geworden.
Ich hoffe jemand von euch kann mir darüber was sagen, auf was die
Frequenzhübe verkleinert werden, oder wo ich genaueres darüber finden
kann. Das muss ja wohl irgendwo mal richtig definiert worden sein, da es
ja ein Europäischer Standard ist. Aber es ist schwer darüber was zu
finden. Daher hoff ich auf Hilfe hier.
Ich danke schonmal im vorraus.
Um mal Wikipedia zu zitieren:
"Bei UKW-Stereo-Hörfunk inklusive dem Datensignal des Radio Data Systems
(RDS) liegt die Basisbandbreite bei fS = 60 kHz und die benötigte
UKW-Bandbreite bei knapp 400 kHz. Benachbarte UKW-Stereo-Sender müssen
daher mindestens um 400 kHz versetzt senden, um sich nicht gegenseitig
zu stören."
Ich kannte bisher nur 2*(Hub+fs), da ergibt sich weniger Bandbreite. Im
Wikipedia - Artikel zu Frequenzmodulation lese ich allerdings gerade,
dass man zusammen mit RDS fast auf 400 kHz kommt.
Ja das habe ich auch schon gelesen. Aber da der Kanalraster bei 300kHz
und weniger liegt, kann es zu Überschneidung von Sendern geben. Daher
wird der Frequenzhub geändert. So wird bei RDS beispielsweise nur mit
4kHz Frequenzhub gearbeitet.
So hab ich gelesen das Summsignal L+R nur mit 45% des Gesamthubes
(75kHz) moduliert wird.
http://en.wikipedia.org/wiki/FM_broadcasting
Dort findet man unter FM-Stereo das zusammengesetzte Multiplex-Signal,
wo es belegt wird, dass das Summensignal mit nur 45% Frequenzhub
moduliert wird.
Und wenn man sich bissle damit beschäftigt, dann versteht man auch,
warum bei dem Spektrum vom Basisbandsignal die Amplituden unteschiedlich
hoch sind. Das hat damit zu tun, dass mit unterschiedlichen
Frequenzhüben moduliert wird.
Das habe ich auch alles soweit verstanden.
Die eigentliche Frage ist doch, welche Frequenzhübe zur modulation
verwendet werden. Ob da sich jemand schonmal mit beschäftigt hat und mir
das bestätigen kann, was unter obrigen Link zu finden ist.
Wikipedia ist zwar schön und man findet viel, aber leider ist auch nicht
alles so 100% richtig. Oder halt nur halbwegs erläutert.
PS: Soll jetzt nicht böse gemeint sein ;
Tobi schrieb:> Aber da der Kanalraster bei 300kHz> und weniger liegt, kann es zu Überschneidung von Sendern geben.
Das Kanalraster ist 100 kHz (*). Das Zulassungsverfahren muss dann
einfach sicherstellen, dass räumlich benachbarte Sender mindestens
400 kHz auseinander liegen. Das ist im Interesse der nicht
übermäßig guten Trennschärfe der eingesetzten Empfänger ohnehin
notwendig, selbst in 400 kHz Abstand sollte möglichst nicht schon
am gleichen Standort ein weiterer Sender existieren.
(*) Wir haben hier beispielsweise Sender bei 102,4 MHz, 103,5 MHz
und 105,2 MHz. Die würden in dein angenommenes 300-kHz-Raster nicht
passen.
Obwohl heutzutage das 100kHz-Raster in DL den angesagten Standard im
UKW-Rundfunk darstellt, lassen sich manche Receiver noch in
50kHz-Schritten durchstimmen.
Ist wohl historisch bedingt:
An ITU conference in Geneva, Switzerland, on December 7, 1984, resolved
to discontinue the use of 50 kHz channel spacings throughout Europe
Nico Sch. schrieb:> Im Kabelnetz wird doch meistens auf +50 kHz gesendet
Ist bei der Bandbreite der Filter aber auch egal, ob du 50 kHz neben
der Mitte liegst. ;-)
Tobi schrieb:> Das ja soweit alles schön, aber nun bin ich immer noch nicht schlauer,> ob und wie das mit den Frequenzhüben aussieht...
Spekki anschalten, Antenne dran, Bandbreite messen. ;-)
Hi, Tobi,
> aber nun bin ich immer noch nicht schlauer, ob und wie das mit den> Frequenzhüben aussieht...
Wieso Plural?
Das Spektrum des FM-Signals berechnet man nach einer Bessel-Gleichung
für Masochisten, vielleicht auch für eitle Masochisten oder Leute mit
Software.
Im Sender hast Du einen Modulationseingang. Dessen Spannung treibt dann
irgendwie die Abstimmdiode im Sendeoszillator.
Eine Spannung, also Singular.
Der Frequenzhub ergibt sich aus dem Spitze-Spitze-Wert der angelegten
Wechselspannung.
Das Signalgemisch ist sehr viel komplizierter, nur mit der Besselformel
zu beschreiben oder am Panorama-Empfängel als "Gewuschel" zu sehen.
Ciao
Wolfgang Horn
> selbst in 400 kHz Abstand sollte möglichst nicht schon> am gleichen Standort ein weiterer Sender existieren.
Wird nicht immer eingehalten, Beispiel Kabelradio in Hanau
( Ausschnitt, insgesamt 34 Progr. ):
hr1 87,60 MHz
ERF 87,90 MHz
hr-iNFO 88,20 MHz
Ingrid:
> Spekki anschalten, Antenne dran, Bandbreite messen. ;-)
OK, hier mal paar Fotos. (GPIB hat mein Spekki leider nicht.)
Das erste ist das "rohe" Signal in einer Momentaufnahme. Das zappelt
dann natürlich fröhlich hin und her. Das zweite im "maxhold"-Modus,
damit man alle Bandbreite sieht, die über einen längeren Zeitraum
irgendwie mal belegt war. Das dritte dann mit Videofilter (Tiefpass),
also die gemittelte Leistungsdichte.
UKW Mono also bis maximal 15KHz Modfrequ. max Hub 75KHz Bandbreite
demnach
2*15KHz + 2*75KHz = 180 KHz.
UKW Stereo ist es komplizierter.
Summensignal bis 15KHz sind es 45% von 75KHz Hub.
Das Differenzsignal von 23-57KHz sind es ebenfalls 45% von 75KHz
Hubwobei die Seitenbänder aber 6db niedriger sind ( DSB Modulation ).
Der Pilotton sind 19KHz und 10% von 75KHz Hub.
Also Summe (15KHz + 33,75KHz) *2 = 97,5 KHz Hub
Differenz (57KHz + ( 33.75KHz /2 wegen -6db Seitenband ))*2 =147,75 KHz
Hub
Pilotton (19KHz+ 7,5KHz ) *2 = 53KHz Hub
Summe Hier muss man m.E. geometrisch addieren da Wechselspannungen
verschiedener Frequenz geometrisch addiert werden müssen.
SQR 97,5² + 147,5² + 53² = 184,5KHz Gesamthub.
RDS und was sonst noch an Daten übertragen werden ist der Hub so gering
, das es in der Betrachtung vernachlässigt werden kann.
Ralph Berres
Gefragt sind ja die Maximalamplituden der einzelnen Komponenten, denn im
Basisband ist es erstmal AM-Modulation! Die werden also zusammenaddiert
und dann der Momentanwert zur Frequenzmodulation des starren Trägers
benutzt. Die sich daraus ergebende sogenannte Deviation darf dann den
Nachbarsender nicht stören.
Soweit ich mich erinnere ist darüber ein Dokument bei silabs zu finden
und die Amplitude für RDS war wohl 3,5% oder 5% des Gesamthubs. Wenn nun
so ein Sender 50KW Sendeleistung hat und alle Einzelsignale gleichzeitig
übertragen werden sollen, dann bleiben also z.B. für RDS eben 5% der
Leistung übrig -> immerhin 2,5KW.
Nimmt man einzelne Signale raus, wird es für die anderen günstiger!
Das die Gesamtbandbreite größer als die eines Kanals ist, ist ja nicht
so schlimm. Hier sind dann die Leute gefragt die die Frequenzen vergeben
und die Belegung planen. Ich denke außer der NDR Frequenz die vom
Torfhaus abgestrahlt wird, ist kaum ein Sender über die halbe
Bundesrepublik zu empfangen. Somit ergibt sich ziemlich selten ein
Problem mit 2 benachbarten Sendern. Außerdem hat Dein Radio Filter in
der ZF und die sind auch nicht 400 kHz breit sondern meist um die 230
kHz.
Alles klar?
> Summensignal bis 15KHz sind es 45% von 75KHz Hub.> Das Differenzsignal von 23-57KHz sind es ebenfalls 45% von 75KHz
Ich hatte das immer so verstanden:
Der maximale Hub "für alles" ist +/-75 kHz.
Wenn das Mono( L+R )- Signal Vollaussteuerung hat, ist das Diff.-Signal
Null.
Hat das (L-R)-Signal Vollaussteuerung, ist das Monosignal Null.
Ergo ist doch der Gesamthub bei Stereo nicht grösser, als bei Mono.
Hinzu kommt natürlich der 19 kHz-Pilotton, 5 oder 10 % (?) des
Geamthubs, und das RDS-Signal bei 57 kHz.
=>
Die praktische Gesamtbandbreite ist näherungsweise
∆f = 2 * ( 75 kHz + 60 kHz ) = 270 kHz.
Dass bei idealer FM-Modulation das Spektrum unendlich wird, ist nicht zu
ändern ...
U. B. schrieb:> Ergo ist doch der Gesamthub bei Stereo nicht grösser, als bei Mono.
Hub ist aber nicht gleich Bandbreite. Da spielt die Modulationsfrequenz
noch eine Rolle. Da ist es eben ein Unterschied, ob ich mit 15KHz oder
53KHz mouliere.
Da es sich im Differenzkanal um eine Amplitudenmodulation mit
unterdrückten Träger im Basisband handelt entstehen in Wirklichkeit 2
Seitenbänder mit -6db welche sich um die 38Khz postieren. Die
geometrische Summe der beiden Seitenbänder werden mit 45% des 75KHz
maximalhubs übertragen.
Wenn nur 1 Kanal übertragen wird sind sowohl Summen als auch
Differenzsignal anteilig vorhanden.
Der Pilotton mit 19KHz wird mit 7,5KHz Hub also 10% übertragen.
Ralph Berres
@Ralph Berres:
Du schreibst u.a.:
>> Summensignal bis 15KHz sind es 45% von 75KHz Hub.>> Das Differenzsignal von 23-57KHz sind es ebenfalls 45% von 75KHz
Eben:
Die Pilotton 10% Hub des Pilottons berücksichtigt,
kommen das Summen- UND Diff.-Signal nie gleichzeitig mit 90% vor,
sondern bei Vollaussteuerung z.B. mit
90% L+R und 0% L-R ( Mono )
45% L+R und 45% L-R ( "Stereo" )
0% L+R und 90% L-R ( Gegenphase )
>> Hub ist aber nicht gleich Bandbreite. Da spielt die Modulationsfrequenz>> noch eine Rolle. Da ist es eben ein Unterschied, ob ich mit 15KHz oder>> 53KHz moduliere.
Ist in der Näherungsformel doch berücksichtigt:
> Die praktische Gesamtbandbreite ist näherungsweise> ∆f = 2 * ( 75 kHz + 60 kHz ) = 270 kHz.
******
Hub hin und Hub her, wenn man mal die üblicherweise in den letzten 20
Jahren verbauten ZF-Filter durchwobbelt, dann findet man
a) breite vierkreisige mit 'kastenförmiger' Durchlaßkurve von 300..450
kHz Breite für den guten Tuner in der Stereoanlage. Ich hab z.B. noch
eine Tüte von 360..420 kHz breiten "Qualitätsfiltern" von Murata im
Schrank.
b) schmale zweikreisige mit eher spitziger Durchlaßkurve von 150..200
kHz Breite für Portabelgeräte, wo es den Radioherstellern eher auf
Trennschärfe als auf Stereoempfang ankommt.
Bei schmalerem Filter gibt's einfach etwas weniger Stereoeffekt und das
RDS tut sich schwerer und bei den breiteren gibt's fast immer
Nachbarkanal-Störungen in Ballungsräumen. Kann man ganz prächtig hier in
Berlin sich anhören - besonders mit Kopfhörern.
W.S.
W.S. schrieb:> Bei schmalerem Filter gibt's einfach etwas weniger Stereoeffekt und das>> RDS tut sich schwerer und bei den breiteren gibt's fast immer>> Nachbarkanal-Störungen in Ballungsräumen.
Die Kunst ist es eben Filter zu dimensionieren, welche schmal sind ( so
um die 180KHz breit ), innerhalb der Bandbreite aber keine nennenswerte
Gruppenlaufzeitverzerrungen produziert.
Das sowas geht, haben genügend Hersteller von Tunern aus der
Premiumklasse bewiesen. Es läuft dabei eigentlich fast immer auf 6
kreisige Filter mit anschliesenden Allpass für die Laufzeitkorrektur
hinaus.
Wenn man im Extremfalle eine noch höhere Trennschärfe benötigt, gibt es
noch die Möglichkeit die Bandbreite noch weiter zu verringern, ( auf so
120KHZ ) und eine Gruppenlaufzeitentzerrung auf der NF Ebene zu
realisieren. Das hat allerdings verminderte Stereotrennung, als auch
höheren Klirrfaktor in den Modulationsspitzen zur Folge. Das mag
manchmal das kleinere Übel zu sein, wenn ansonsten der
Nachbarkanalsender laufend rein spratzt.
Ralph Berres
