Hallo,
1)
so wie ich es verstehe habe ich bei einer Funkübertragung mit
elektromagnetischen Wellen in Abhängigkeit der Zeit eine Frequenz als
einzige Information, richtig?
2) Wie genau kann die Frequenz gemessen werden (in der Theorie)? Wird
die Spannung an einer Antenne abgetastet und die Zeit gemessen, bis sie
wieder bei "0" angekommen ist?
3)
Wie kann ich mehrere unterschiedliche Informationen in solch einer Welle
kodieren, wie es beispielsweise mit den Kanälen bei WLAN oder Sendern
beim Radio geschieht, so dass die Informationen wieder sauber getrennt
werden können?
Danke im Voraus!
Peter schrieb:> 1)> so wie ich es verstehe habe ich bei einer Funkübertragung mit> elektromagnetischen Wellen in Abhängigkeit der Zeit eine Frequenz als> einzige Information, richtig?
Nein, das kommt auf die Modulationsart drauf an. Normalerweise hast du
in jedem Fall ein Frequenzgemisch, dass dann auch die Bandbreite
bestimmt.
Als Informationsträger kommen Frequenzänderungen, Phasenänderungen,
Amplitudenänderungen oder Kombinationen davon in Frage.
Peter schrieb:> Hallo,>> 1)> so wie ich es verstehe habe ich bei einer Funkübertragung mit> elektromagnetischen Wellen in Abhängigkeit der Zeit eine Frequenz als> einzige Information, richtig?
Grundsätzlich richtig. Es wird hochfrequentes Signal erzeugt, welches
erstmal informationslos ist (Trägersignal). Mit Hilfe eines Modulators
können auf diesen Träger Informationen überlagert werden (darin
eingebettet werden bzw. addiert).
Auf Empfängerseite wird auch wieder dieser Träger erzeugt, nur dort wird
der Träger vom empfangenen Signal subtrahiert. Siehe auch DJ4UF's
hervoragende Webseite:
http://www.amateurfunkpruefung.de/lehrg/uebersicht.html> 2) Wie genau kann die Frequenz gemessen werden (in der Theorie)? Wird> die Spannung an einer Antenne abgetastet und die Zeit gemessen, bis sie> wieder bei "0" angekommen ist?
An einer Antenne tastet keiner ab. Wie oben beschrieben, wird das
empfangene Signal solange gefiltert und verstärkt, bis es dekodiert
werden kann. Ein DSP oder ein Software-Defined-Radio würde tatsächlich
das Signal überabtasten und damit in der Lage diese Werte mittels einer
Transformation (FFT) in eine Frequenz umzurechnen. Analogtechnisch würde
man die Eigenschaften von Schwingkreisen hinsichtlich Kapazitäten bzw.
Induktivitäten nutzen. Schau dir mal den oben verlinkten
Amateurfunklehrgang von DJ4UF an, das hilft dir bestimmt weiter.
> 3)> Wie kann ich mehrere unterschiedliche Informationen in solch einer Welle> kodieren, wie es beispielsweise mit den Kanälen bei WLAN oder Sendern> beim Radio geschieht, so dass die Informationen wieder sauber getrennt> werden können?
Siehe oben: HF-Träger erzeugen. mittels Ringmischer deine Informationen
draufkodieren, filtern, verstärken und Antenne (Sender). Im Empfänger
other way around.
Alternativ suchst du dir einfach ein fertiges IC bzw. Bauteil im 433 Mhz
Band, welches du mit einem Mikrocontroller ansteuern kannst. Z.B. RFM12
oder ein XBee Modul.
Vielen Dank für die ausführliche Antwort! Der Link zu der Webseite war
wirklich gut!
Folgendes verstehe ich noch nicht: Wie können die einzelnen Frequenzen
getrennt werden - also der erste Schritt des Empfängers noch vor der
Demodulation, wenn man die Verstärkung mal außen vor lässt? Im Prinzip
empfange ich doch nur 1 Signal, wie trenne ich die einzelnen Signale?
Mir geht es (momentan) nicht um die praktische Umsetzung, sondern um ein
Grundverständnis der Materie.
Beispiel: Wenn ich die Frequenzen 1Hz und 2Hz überlagere kommt etwas wie
in dem angehängten Bild dabei heraus. Wie kann nun ein Empfänger daraus
wieder die ursprünglichen Frequenzen isolieren?
ops schrieb:> Die nicht gewollten Frequenzen werden so weit wie nötig weggefiltert.
Sehr interessanter Artikel, danke!
Was mir immer noch nicht ganz klar ist: Wie können mehrere Frequenzen
"nebeneinander" existieren?
Wenn ich mir beispielsweise zwei UKW Radiosender anschaue, die auf den
Frequenzen 87,5 MHz und 108 MHz senden, dann bedeutet dies ja, das das
Audiosignal moduliert und dann auf die jeweilige Frequenz (108MHz oder
87,5MHz) addiert wird, richtig?
Hier kommt mein Verständnisproblem: Der Empfänger möchte nachher einen
speziellen Frequenzbereich herausfiltern, nämlich die Basisfrequenz samt
entsprechender Bandbreite um diese Frequenz. Dieser Wert entspricht dem,
was ich als Sender auf dem Radio einstelle, auch richtig?
Gehen wir mal davon aus, das nur die beiden Sender senden würden, und es
auch sonst keine Störungen geben würde. Wenn beide Basisfrequenzen
addiert werden erhalte ich ein Ergebnis wie im angehängten Bild. Wie
kann (wieder in der Theorie) nun aus diesem "großen Ganzen" eine
Frequenz bzw. ein Frequenzspektrum isoliert werden; wie werden die
Frequenzen getrennt?
Falk Schilling schrieb:> An einer Antenne tastet keiner ab.
„Keiner“ würde ich da nicht sagen. Allerdings ist das entsprechende
Prinzip (direktabtastender SDR) ob der benötigten Bauelemente (ADC
mit entsprechend hoher Abtastrate) bislang noch eher ein Nischenprodukt.
Peter schrieb:> Hier kommt mein Verständnisproblem: Der Empfänger möchte nachher einen> speziellen Frequenzbereich herausfiltern, nämlich die Basisfrequenz samt> entsprechender Bandbreite um diese Frequenz. Dieser Wert entspricht dem,> was ich als Sender auf dem Radio einstelle, auch richtig?
Ja.
> Wie> kann (wieder in der Theorie) nun aus diesem "großen Ganzen" eine> Frequenz bzw. ein Frequenzspektrum isoliert werden; wie werden die> Frequenzen getrennt?
Mach' es mal ganz praktisch, und nimm einen klassischen analogen
Schwingkreis als Filter: er hat eine Neigung, vornehmlich auf seiner
Resonanzfrequenz zu (gedämpften) Schwingungen angeregt zu werden.
Auf anderen Frequenzen als dieser tut er sich schwer, der jeweiligen
Schwingung zu folgen; um so schwerer, je weiter man sich von seiner
Resonanzfrequenz entfernt.
Das Signal deines gewünschten Senders (± Modulationshub) liegt nun
in dem Bereich, in dem der Schwingkreis „schwingfreudig“ ist. Dem
Signal deines unerwünschten Senders folgt er dagegen (fast) nicht.
Das Ergebnis ist daher wieder eine schöne Sinusschwingung, die dann
(durch die Frequenzmodulation) geringfügig um die Resonanzfrequenz
herum hin und her schwingt.
Peter schrieb:> Wie> kann (wieder in der Theorie) nun aus diesem "großen Ganzen" eine> Frequenz bzw. ein Frequenzspektrum isoliert werden; wie werden die> Frequenzen getrennt?
Das ist eine der wichtigsten Aufgaben eines Empfängers: Das
Herausfiltern der gewünschten Nutzfrequenz (mit einer gegebenen
Bandbreite rundrum) aus dem Frequenzgemisch. Man braucht also einen
Bandpaß, der nur ein kleines Scheibchen aus dem ganzen Spektrum
rausschneidet. Vereinfacht gesagt, sind die am Radio eingestellten 87,5
MHz oder 108MHz die durchgelassene Frequenz des Filters (wie es
technisch geht, steht unten).
Den Effekt des Filters kann man mit einer Auftragung Amplitude gegen
Zeit (Zeitraum), wie Du sie gemacht hast, leider schlecht sehen. Eine
Auftragung Amplitude gegen Frequenz (Frequenzraum) wäre besser. Da würde
man nur zwei Linien bei 87,5 MHz und 108 MHz sehen. Mit einer
ordentlichen Menge Mathe (Fourier Transformation) kann man Zeitraum und
Frequenzraum ineinander umrechnen.
Technische Realisierung:
Die offensichtlichste Möglichkeit ist es, einen Filter exakt für die
Empfangsfrequenz zu benutzen. Weil das technisch gesehen schlecht zu
realisieren ist, baut man ein Filter für eine feste Frequenz, die sog.
Zwischenfrequenz (ZF) und bringt durch Mischung mit einer zweiten
Frequenz (Lokaloszillatorfrequenz LO) die Empfangsfrequenz (RF) in
diesen Bereich. Das nennt man Superhet- oder Überlagerungsempfänger. Das
entscheidende Filter wird als ZF-Filter bezeichnet.
Die oben angesprochene SDR-Technik ersetzt das Filter aus echten
Bauteilen mit allerlei Berechnungen, das Filter ist also in Software
realisiert.
Servus
Michael
