Aus dem Facharchiv: Lernen & Können
Modulationen: Amplitudenmodulation – Modulationsgrad, Störempfindlichkeit (3)
Diese Beitragsreihe erörtert die Grundlagen der Modulationsverfahren und zeigt deren Nutzen und Einsatzbereiche auf. Es geht um grundlegende Methoden sowie das Verständnis zu den Verfahren. Umfassende mathematische Betrachtungen werden dabei größtenteils vermieden. Die Ausführungen zur Amplitudenmodulation (Veränderung der Scheitelspannung) werden in diesem Beitrag fortgesetzt.
AM-Hüllkurve
Sowohl die positiven, als auch die negativen Schwingungsspitzen bilden den Verlauf der Nachrichten-Schwingung ab. Werden einerseits die positiven und andererseits die negativen Spitzenwerte miteinander verbunden, ergibt sich eine Hüllkurve. In dieser verlaufen die AM-Schwingungen. Die Hüllkurve repräsentiert die eigentliche zu übertragende Nachricht. Bei einem Verhältnis von Trägerfrequenz zu Nachrichtenfrequenz 10:1 lassen sich die Schwingungen sogar auszählen. In der Praxis senden die AM-Sender mit mehreren hundert Kilohertz. Damit ist die Trägerschwingung über 50 Mal größer, als die Nachrichtenfrequenz. Das Bild der Amplitudenmodulation mit Hüllkurve wird dann noch klarer (Bild).
Modulationsgrad und Störempfindlichkeit
Ein wichtiges Maß für die Amplitudenmodulation ist der Modulationsgrad m. Er gibt das Verhältnis zwischen dem Scheitelwert der Trägeramplitude ûT und der Schwankung der Trägeramplitude ûN wieder. In der Praxis ist der Modulationsgrad auch ein Maß für die Lautstärke der Nachricht.
Mit der Formel
kann nun der Modulationsgrad berechnet werden. Dieser lässt sich auch im Bild ausmessen.
Die Spannung der Amplitudenmodulation ist mal groß (5 Volt) und mal klein (1 Volt). Da die Signalstrecke in der Regel einen festen Widerstandswert aufweist (Wellenwiderstand der Übertragungsstrecke), ist die erzeugt Leistung für die Übertragung proportional zur Spannung:
Die Spannung geht im Quadrat in die Leistung ein! Das bedeutet, je kleiner die Spannung der Amplitudenmodulation ist, umso kleiner ist auch die abgegebene Leistung in die Übertragungsstrecke. Das macht die Amplitudenmodulation anfällig für Störungen. Kleine Störspannungen könnten gut durch einen hohen Modulationsgrad ausgeglichen werden. Allerdings wird bei der kleinen AM-Spannung die Ausgangsleistung sehr klein, was eine entsprechende Verkürzung der Reichweite bedeutet. Diese beiden gegenläufigen Effekte haben dazu geführt, dass die AM heutzutage bei hohen Qualitätsanforderungen nur in Kombination mit anderen Verfahren eingesetzt wird.
Wenn der Modulationsgrad zu 1 wird, dann löscht sich der Träger sogar zeitweise aus. In der Praxis werden Modulationsgrade bei maximal 80 % (0,8) eingestellt.
Autor: T. Wübbe
Literatur:
[1] Wübbe, T.: Modulationen; Trägersignale – Grundlage ist das Sinussignal. Elektropraktiker Berlin 71(2017)7, LERNEN & KÖNNEN S. 1, 11–12.
[2] Wübbe, T.: Modulationen; Kennwertänderung des Sinussignals und Amplitudenmodulation. Elektropraktiker Berlin 71(2017)8, LERNEN & KÖNNEN S. 10–12.
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