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Forum: HF, Funk und Felder Frequenz und Bandbreite


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von Funk (Gast)


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Hallo zusammen,

ich stehe hier vor einem Verständnisproblem:
Bitte korrigiert mich, wenn ich hier schon in meiner Frage Fehler mache.

Bei der Datenübertragung mit Funk werden ja viele elektromagnetische 
Wellen vieler verschiedener Frequenzen zusammengefügt (moduliert), um 
diese mit Daten zu beladen.
Viele Frequenzen bedeutet ja eine große Bandbreite, richtig?
Das Ergebnis der Modulation ist ja eine einzige Welle mit EINER 
Frequenz.
Das heißt doch, dass auf allein auf dieser Frequenz (z.B. 2,4 GHZ bei 
Wlan) die Daten übertragen werden.


Warum spricht man jetzt im Falle von Wlan aber immer noch von einer 
großen Bandbreite, wo es sich doch nur noch um eine einzige Frequenz 
handelt? Die Bandbreite wäre ja hier nur eine einzige Frequenz (2,4 
GHZ)...

von Egon D. (egon_d)


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Funk schrieb:

> Bei der Datenübertragung mit Funk werden ja viele
> elektromagnetische Wellen vieler verschiedener
> Frequenzen zusammengefügt (moduliert), um diese
> mit Daten zu beladen.

Hmm... so ähnlich, ja.


> Viele Frequenzen bedeutet ja eine große Bandbreite,
> richtig?

Hmm....


> Das Ergebnis der Modulation ist ja eine einzige Welle
> mit EINER Frequenz.
> Das heißt doch, dass auf allein auf dieser Frequenz
> (z.B. 2,4 GHZ bei Wlan) die Daten übertragen werden.

Nein.

Das Problem besteht darin, dass es zwei Bedeutungen von
"Frequenz" gibt, nämlich die physikalische und die
mathematisch-systemtheoretische.

Physikalisch spricht man von einer Frequenz von 1MHz,
wenn IM ZEITLICHEN MITTEL eine Millionen Schwingungen
je Sekunde ankommen, auch wenn die Schwingung etwas
"zittert", also lauter oder leiser wird, oder tiefer
und höher.

Mathematisch-systemtheoretisch ist aber eine Sinus-
schwingung, die sich leicht verändert, KEINE REINE
Sinusschwingung mehr, sondern ein Frequenzgemisch.

Die übertragenen Daten stecken in den Veränderungen
(der Modulation); mit einem reinen Sinus kann keine
Information übertragen werden.


> Warum spricht man jetzt im Falle von Wlan aber immer
> noch von einer großen Bandbreite, wo es sich doch nur
> noch um eine einzige Frequenz handelt? Die Bandbreite
> wäre ja hier nur eine einzige Frequenz (2,4 GHZ)...

Nein, bei WLAN gibt es sogar noch einen dritten Grund:
Das Frequenzband geht von 2400,0 MHz bis 2483,5MHz, wenn
ich mich nicht irre. Dort sind mehrere Kanäle (13?)
untergebracht, jeder ein paar Megahertz breit.

von Funk (Gast)


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okay, danke schon mal.


Egon D. schrieb:
> Das Frequenzband geht von 2400,0 MHz bis 2483,5MHz

heißt das aber hier, dass die Frequenzen aller Wellen, welche zur 
Modulation des resultierenden Signals verwendet wurden, in diesem 
Bereich liegen (bzw. im Bereich des jeweiligen Kanals)?

von Egon D. (egon_d)


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Funk schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Das Frequenzband geht von 2400,0 MHz bis 2483,5MHz
>
> heißt das aber hier, dass die Frequenzen aller Wellen,
> welche zur Modulation des resultierenden Signals
> verwendet wurden, in diesem Bereich liegen (bzw. im
> Bereich des jeweiligen Kanals)?

Hmmm... wahrscheinlich nur eine falsche Ausdrucksweise.

Die Trägerfrequenzen VOR der Modulation liegen alle
innerhalb dieses Bereiches, ja -- sogar mit einem
gewissen Sicherheitsabstand zu den Bandgrenzen.

NACH der Modulation ist aus der schmalen Spektrallinie
der Trägerfrequenz zwar ein breiteres Band geworden,
aber dieses liegt IMMER NOCH vollständig im oben
genannten Frequenzbereich. Wenn das nicht so ist, gibt
es (theoretisch) Ärger mit der BNetzA.

Die Nutzdaten, die auf den/die Träger aufmoduliert wurden,
liegen in ganz anderen (viel niedrigeren) Frequenzbereichen.

Den verschiedenen Kanälen entsprechen (vereinfacht)
unterschiedliche Trägerfrequenzen.

HTH

von Günter Lenz (Gast)


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von Funk schrieb:
>Das heißt doch, dass auf allein auf dieser Frequenz (z.B. 2,4 GHZ bei
>Wlan) die Daten übertragen werden.

Wenn eine Trägerfrequenz moduliert wird, entstehen
Seitenbänder. Der Übertragungskanal mus so breit sein,
daß auch die Seitenbänder durchpassen, sonst gehen
Informationen verloren. Je mehr Informationen auf den
Träger aufmoduliert werden um so breiter werden
die Seitenbänder und damit wird der gesamte Kanal breiter.


https://de.wikipedia.org/wiki/Seitenband

von npn (Gast)


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Günter Lenz schrieb:
> Wenn eine Trägerfrequenz moduliert wird, entstehen
> Seitenbänder.

Da werden schlimme Erinnerungen wach!
Du weißt, was ich meine? ;-)

von Funk (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Die Trägerfrequenzen VOR der Modulation liegen alle
> innerhalb dieses Bereiches

Egon D. schrieb:
> Die Nutzdaten, die auf den/die Träger aufmoduliert wurden,
> liegen in ganz anderen (viel niedrigeren) Frequenzbereichen.

aaah, jetzt wird das langsam klarer... d.h. die 2,4 GHZ beziehen sich im 
Grunde auf die Frequenz der Trägerwelle.

okay verstanden - aber die "Ergebniswelle" nach der Modulation kann ja 
letztendlich eine komplett andere Frequenz als die Trägerwelle haben, 
oder? Und die "Ergebniswelle" ist ja letztendlich die Welle, die 
übertragen wird, richtig?

Wäre dann bei der gesetzlichen Regulierung nicht die "Ergebniswelle" 
wichtiger als die Trägerwelle (also die bei 2,4 GHZ)?

danke schon mal für die Antworten

von Egon D. (egon_d)


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Funk schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Die Trägerfrequenzen VOR der Modulation liegen alle
>> innerhalb dieses Bereiches
>
> Egon D. schrieb:
>> Die Nutzdaten, die auf den/die Träger aufmoduliert
>> wurden, liegen in ganz anderen (viel niedrigeren)
>> Frequenzbereichen.
>
> aaah, jetzt wird das langsam klarer... d.h. die 2,4 GHZ
> beziehen sich im Grunde auf die Frequenz der Trägerwelle.

Ja.


> okay verstanden - aber die "Ergebniswelle" nach der
> Modulation kann ja letztendlich eine komplett andere
> Frequenz als die Trägerwelle haben, oder?

Nnneinn... nicht KOMPLETT anders.

Die ursprüngliche Trägerwelle ist zu einem gewissen
Anteil auch in der "Ergebniswelle" enthalten -- aber
die Ergebniswelle enthält ZUSÄTZLICH auch noch etwas
niedrigere und etwas höhere Frequenzen (--> Seitenbänder).

Stelle Dir einen Geiger vor. Zunächst streicht er nur
die leere Saite; es entsteht klarer, starrer Ton. Das
ist die Trägerfrequenz.

Jetzt greift er mit dem Finger einen Ton auf einer Saite
und spielt diesen mit Vibrato. Der Ton "zittert". Das
Zittern ist die Nutzinformation.

Wenn man das Gemisch analysiert, stellt man fest, dass
ein gewisser Bereich UM DEN UNMODULIERTEN TRÄGER HERUM
belegt wird.
Siehe Günter Lenz --> Seitenbänder.

> Und die "Ergebniswelle" ist ja letztendlich die Welle,
> die übertragen wird, richtig?

Ja, richtig.


> Wäre dann bei der gesetzlichen Regulierung nicht die
> "Ergebniswelle" wichtiger als die Trägerwelle (also
> die bei 2,4 GHZ)?

Ja, richtig.

Deswegen darf die unmodulierte Tägerwelle auch nicht bei
2400,00 MHz liegen, weil sonst Seitenbänder entstehen
würden, die außerhalb des zulässigen Bereiches liegen.

Eine unmodulierte Tägerwelle dürfte bei... was weiss ich...
2405,00MHz liegen; durch die Modulation dürfte sie dann
den Bereich 2400,00MHz bis 2410,00MHz belegen. (Zahlen
sind erfunden, um das Prinzip zu erklären.)

von Funk (Gast)


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Aahhh, jetzt hab ich's verstanden. Sehr gut erklärt, danke ;)
Ich war verwirrt, weil ich mir das Rechtecksignal näher angeschaut habe. 
Da hat die Trägerwelle ja eine kleinere Frequenz als die aufmodulierten 
Wellen. Aber ich glaube, das Rechtecksignal wird auch nicht zur 
Datenübertragung verwendet, hab ich Recht?

Bei einzelnen Pulsen schaut das ganze aber anders aus, oder? So ein Puls 
deckt im Frequenzbereich ja eine ziemlich große Bandbreite ab...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Funk schrieb:
> Aber ich glaube, das Rechtecksignal wird auch nicht zur Datenübertragung
> verwendet, hab ich Recht?

Richtig – schon deshalb nicht, weil ein Rechteck außerordentlich viele 
Oberwellen enthält, d. h. er ist ein Gemisch sehr vieler Frequenzen.

Das, was man zur Datenübertragung benutzt, ist daher immer ziemlich nah 
an einem Sinussignal dran. Wenn man sich das auf dem Oszilloskop ansehen 
würde (macht aber praktisch niemand), würde man – je nach Signalinhalt – 
mit dem Auge oft gar nichts anderes als Sinusschwingungen erkennen. 
Daher schaut man sich diese Signale mit Spektrumanalysatoren an. Diese 
ermitteln über eine einstellbare Bandbreite die Leistungsanteile bei 
bestimmten Frequenzen und stellen diese normalerweise logarithmisch dar, 
d. h. ein Singal, welches 1/10 der Leistung des Trägers hat, bekommt 
dann bspw. eine Auslenkung 1 cm weniger, ein Signal welches 1/100 hat 
bekommt 2 cm weniger, bei 1/1000 sind es 3 cm. Auf diese Weise kann man 
auch Oberwellen noch erkennen, die man auf einem Oszilloskop schon lange 
nicht mehr als „Verzerrung“ ausmachen könnte.

von Frequenzvirus (Gast)


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Funk schrieb:
> Bei der Datenübertragung mit Funk werden ja viele elektromagnetische
> Wellen vieler verschiedener Frequenzen zusammengefügt

Nö, meistens nur zwei, ein Träger und das aufmodulierte Nutzsignal, 
wobei sich beide zeitlich ändern können.

Funk schrieb:
> Viele Frequenzen bedeutet ja eine große Bandbreite

nicht unbedingt.

Funk schrieb:
> Das Ergebnis der Modulation ist ja eine einzige Welle mit EINER
> Frequenz.

Nein. Die Frequenz ist nur eine Dimension einer Welle, weitere 
Dimensionen sind z.B. Ausrichtung, Amplitude, Modulationsart (viele) 
u.a. Phasenlage.

Funk schrieb:
> Das heißt doch, dass auf allein auf dieser Frequenz (z.B. 2,4 GHZ bei
> Wlan) die Daten übertragen werden.

Nein. Die Daten sind die Nutzsignale. 2,4 GHz ist z.B. ein 
Frequenz*band* für allerlei Anwendungen, darin gibts auch die frequenz 
2,400000(beliebig genau) als Einzelfrequenz.

Funk schrieb:
> Warum spricht man jetzt im Falle von Wlan aber immer noch von einer
> großen Bandbreite, wo es sich doch nur noch um eine einzige Frequenz
> handelt?

Warum stellst Du persuasivev Fragen, obwohl Du es bereits besser weißt?

von Egon D. (egon_d)


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Funk schrieb:

> Ich war verwirrt, weil ich mir das Rechtecksignal
> näher angeschaut habe. Da hat die Trägerwelle ja
> eine kleinere Frequenz als die aufmodulierten
> Wellen.

Nee.

Ein (reines, d.h. streng periodisches) Rechtecksignal
hat zwar Oberwellen, es ist aber nicht moduliert --
weil Modulation (praktisch) bedeutet, dass das Signal
eben NICHT streng periodisch, sondern nur "ungefähr"
periodisch ist. In den Abweichungen von der strengen
Periodizität steckt das Nutzsignal.

von Apotheker (Gast)


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Egon D. schrieb:
> In den Abweichungen von der strengen
> Periodizität steckt das Nutzsignal.

Nicht ganz. Denk mal an die Rauschfarben. (Nee, nicht Rotwein oder LSD ツ 
weisses Rauschen, rosa Rauschen (1/f-Rauschen - irgendwie doch mit LSD)

de:WP

1/f-Rauschen tritt in vielen physikalischen, biologischen, aber auch 
ökonomischen Prozessen auf. So rauscht bei vielen schlecht elektrisch 
leitenden Materialien der Wert des elektrischen Widerstandes selbst. Zu 
tiefen Frequenzen hin erwartet man ein Abflachen des spektralen 
Verlaufs, das aber nicht immer gefunden wird, weil die Messreihen dafür 
nicht lang genug sind. Zu hohen Frequenzen hin nimmt für manche (oft 
kleine) Systeme die Steigung auf −6 dB pro Oktave zu...

(ich trank gestern einen Weißburgunder und da ist noch Rest - vlt. 
deswegen diese Assoziation, dürfte aber dennoch korrekt sein) Rausch ist 
vermutlich statistische Periodizität.

von Hugo E. (Gast)


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Apotheker schrieb:
> Rausch ist vermutlich statistische Periodizität.

Rauschen ist eigentlich der ideale Zufall.
Also genau das Gegenteil eines periodischen Signals.
Mein Verständnis - deswegen wird ja auch gerne eine Rauschquelle für die 
Erzeugung von Zufallszahlen benutzt. Eben weil es keine periodische 
Wiederholung gibt.

von Apotheker (Gast)


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Funk schrieb:
> die "Ergebniswelle" ist ja letztendlich die Welle, die
> übertragen wird, richtig?

ungefähr richtig im Idealfall, falls Du damit das meinst, was die 
Antenne empfängt.

Dazu werden aber auch weitere Störungen übertragen (Wärmerauschen), 
atmosphärische Störungen, Schaltknacks, Interferenzen, Schwebungen, 
solch parasitäre Störmüll kann die Verbindung komplett lahmlegen.

Funk schrieb:
> weil ich mir das Rechtecksignal näher angeschaut habe.

Welches? Womit angeschaut? Wo hast Du das her?

von Funk (Gast)


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Apotheker schrieb:
> Welches? Womit angeschaut? Wo hast Du das her?

https://de.wikipedia.org/wiki/Rechteckschwingung


und wie kann ich die Aussage verstehen, dass eine hohe Bandbreite für 
eine hohe Datenübertragungsrate steht?

von Elektrofan (Gast)


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