Aufgaben:Aufgabe 1.1Z: UKW-Rundfunk: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 1. November 2021, 11:14 Uhr

Modell eines UKW–Rundfunksenders

Man bezeichnet elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von $\rm 30$ bis $\text{300 MHz}$ – entsprechend Wellenlängen zwischen zehn und einem Meter – als Ultrakurzwellen $\rm (UKW)$.

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird unter UKW auch das Frequenzband VHF II ("Very High Frequency") von $\text{87.5}$ bis $\text{108 MHz}$ verstanden, das in Mitteleuropa auch heute noch vorwiegend zur Übertragung von frequenzmodulierten Hörfunkprogrammen in analoger Technik genutzt wird.

Das gesamte Frequenzband ist in mehrere Kanäle mit einem Kanalraster von jeweils $\text{300 kHz}$ aufgeteilt.

In der Grafik sehen Sie das Prinzipschaltbild:

Insgesamt $K$ Signale $q_k(t)$ werden mit verschiedenen Trägerfrequenzen $f_1$, $f_2$, ... , $f_K$ moduliert und addiert.
Das Summensignal wird dann nach Leistungsverstärkung von einem Sender abgestrahlt.
Dieses abgehende Signal bezeichnen wir als das Sendesignal $s(t)$.

Hinweise:

Die Aufgabe gehört zum Kapitel Zielsetzung von Modulation und Demodulation.
Bezug genommen wird insbesondere auf die Seite Bündelung von Kanälen – Frequenzmultiplex.

Fragebogen

	Es handelt sich um FDM.
	Es handelt sich um TDM.

$K \ = \ $

	Die UKW–Kanäle sind breitbandiger als diejenigen beim Lang–, Mittel– und Kurzwellenrundfunk.
	Die Reichweite der UKW–Radiowellen ist größer als beim Lang–, Mittel– und Kurzwellenrundfunk.
	Das bei einem Empfänger ankommende Signal $r(t)$ unterscheidet sich fast nicht vom Sendesignal $s(t)$.
	Die Funktionseinheit eines Radioempfängers zur Kanalseparierung („Einstellung der Sender”) ist der Tuner.

Musterlösung

(1) Richtig ist der Lösungsvorschlag 1.

Es handelt sich um FDM ("Frequency Division Multiplexing").
Das alternative Multiplexverfahren TDM ("Time Division Multiplexing") ist nur bei einem digitalen Übertragungssystem einsetzbar.

(2) Aus der Gesamtbandbreite $\text{20.5 MHz}$ und der Kanalbandbreite $\text{0.3 MHz}$ erhält man $\underline{K = 68}$.

(3) Richtig sind die Lösungsvorschläge 1 und 4:

Das Kanalraster und damit die für einen Kanal zur Verfügung stehende Bandbreite $\text{300 kHz}$ ist im UKW–Bereich deutlich größer als bei Lang–, Mittel– und Kurzwelle. Die im UKW–Rundfunk eingesetzte Frequenzmodulation ist zwar durch eine bessere Qualität gekennzeichnet, benötigt aber auch mehr Bandbreite.
Zum Vergleich wird im Mittelwellenbereich stets Amplitudenmodulation und (in Europa) ein Kanalraster von $\text{9 kHz}$ verwendet. Die NF–Bandbreite ist $\text{4.5 kHz}$.
Die Reichweite ist bei UKW geringer als in den anderen Frequenzbereichen, da UKW–Radiowellen nicht an der Ionosphäre reflektiert werden. Daher besteht ein UKW–Sendernetz meist aus recht vielen Sendern, die in geringen Abständen – meist auf Anhöhen – aufgebaut sind ⇒ Antwort 2 ist falsch.
Das am Empfänger ankommende Signal hat auf Grund der Freiraumdämpfung, die zumindest quadratisch mit der Entfernung zunimmt, einen sehr viel kleineren Pegel als das Sendesignal $s(t)$ ⇒ Antwort 3 ist falsch.
Im Rundfunkempfänger hat tatsächlich der Tuner die Aufgabe der Kanalseparierung ⇒ Antwort 4 ist richtig.

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-[[Datei:P_ID939__Mod_Z_1_1.png|right|]]
+[[Datei:P_ID939__Mod_Z_1_1.png|right|frame|Modell eines UKW–Rundfunksenders]]
-Man bezeichnet elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von 30 bis 300 $MHz$ – entsprechend Wellenlängen zwischen zehn und einem Meter – als Ultrakurzwelle (UKW).
+Man bezeichnet elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von&nbsp; $\rm 30$&nbsp; bis&nbsp; $\text{300 MHz}$&nbsp; – entsprechend Wellenlängen zwischen zehn und einem Meter – als Ultrakurzwellen&nbsp; $\rm (UKW)$.
+Im allgemeinen Sprachgebrauch wird unter UKW auch das Frequenzband VHF II&nbsp; ("Very High Frequency")&nbsp; von&nbsp; $\text{87.5}$&nbsp; bis&nbsp; $\text{108 MHz}$&nbsp; verstanden,&nbsp; das in Mitteleuropa auch heute noch vorwiegend zur Übertragung von frequenzmodulierten Hörfunkprogrammen in analoger Technik genutzt wird.
-Im allgemeinen Sprachgebrauch wird unter $\text{UKW}$ auch das Frequenzband $\text{VHF II}$ (''Very High Frequency'') von 87.5 bis 108 $MHz$ verstanden, das in Mitteleuropa vorwiegend zur Übertragung von frequenzmodulierten Hörfunkprogrammen in analoger Technik genutzt wird. Das gesamte Frequenzband ist in mehrere Kanäle mit einem Kanalraster von jeweils $300 kHz$ aufgeteilt.
+Das gesamte Frequenzband ist in mehrere Kanäle mit einem Kanalraster von jeweils&nbsp; $\text{300 kHz}$&nbsp; aufgeteilt.
-In der Grafik sehen Sie das Prinzipschaltbild. Insgesamt $K$ Quellensignale $q_k(t)$ werden mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen $f_1, ... , f_K$ moduliert und addiert.
+In der Grafik sehen Sie das Prinzipschaltbild:
+*Insgesamt &nbsp;$K$&nbsp; Signale &nbsp;$q_k(t)$&nbsp; werden mit verschiedenen Trägerfrequenzen &nbsp;$f_1$, &nbsp;$f_2$,  ... , &nbsp;$f_K$&nbsp; moduliert und addiert.
+*Das Summensignal wird dann nach Leistungsverstärkung von einem Sender abgestrahlt.&nbsp;
+*Dieses abgehende Signal bezeichnen wir als das Sendesignal &nbsp;$s(t)$.
+''Hinweise:''
+*Die Aufgabe gehört zum  Kapitel&nbsp; [[Modulationsverfahren/Zielsetzung_von_Modulation_und_Demodulation|Zielsetzung von Modulation und Demodulation]].
+*Bezug genommen wird insbesondere auf die Seite  &nbsp;[[Modulationsverfahren/Zielsetzung_von_Modulation_und_Demodulation#B.C3.BCndelung_von_Kan.C3.A4len_.E2.80.93_Frequenzmultiplex|Bündelung von Kanälen &ndash; Frequenzmultiplex]].
-Das Summensignal wird dann nach Leistungsverstärkung von einem Sender abgestrahlt. Dieses abgehende Signal bezeichnen wir als das Sendesignal $s(t)$.
-'''Hinweis:''' Diese Aufgabe bezieht sich auf den Lehrstoff von [http://www.lntwww.de/Modulationsverfahren/Zielsetzung_von_Modulation_und_Demodulation Kapitel 1.1].
 ===Fragebogen===
 <quiz display=simple>
 {Welches Multiplexverfahren wird hier genutzt?
-|type="[]"}
+|type="()"}
-+ Es handelt sich um $\text{FDM}$.
++ Es handelt sich um FDM.
-- Es handelt sich um $\text{TDM}$.
+- Es handelt sich um TDM.
-{Wieviele Programme könnte man maximal im $\text{VHF II}$–Band übertragen?
+{Wieviele Programme könnte man maximal im VHF II–Band übertragen?
 |type="{}"}
-$K$ = { 68 1% }
+$K \ = \ $ { 68 1% }
 {Welche der nachfolgenden Aussagen sind zutreffend?
 |type="[]"}
-+ Die $\text{UKW}$–Kanäle sind breitbandiger als diejenigen beim Lang–, Mittel– und Kurzwellenrundfunk.
++ Die UKW–Kanäle sind breitbandiger als diejenigen beim Lang–,&nbsp; Mittel–&nbsp; und&nbsp; Kurzwellenrundfunk.
-- Die Reichweite der $\text{UKW}$–Radiowellen ist größer als beim Lang–, Mittel– und Kurzwellenrundfunk.
+- Die Reichweite der UKW–Radiowellen ist größer als beim Lang–,&nbsp; Mittel–&nbsp; und&nbsp; Kurzwellenrundfunk.
-- Das bei einem Empfänger ankommende Signal $r(t)$ unterscheidet sich fast nicht vom Sendesignal $s(t)$.
+- Das bei einem Empfänger ankommende Signal &nbsp;$r(t)$&nbsp; unterscheidet sich fast nicht vom Sendesignal &nbsp;$s(t)$.
-- Die Funktionseinheit eines Radioempfängers zur Kanalseparierung („Einstellung der Sender”) ist der Tuner.
++ Die Funktionseinheit eines Radioempfängers zur Kanalseparierung&nbsp; („Einstellung der Sender”)&nbsp; ist der Tuner.
+<br><br>
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 ===Musterlösung===
 {{ML-Kopf}}
-'''1.'''Es handelt sich um $\text{FDM}$ (''Frequency Division Multiplexing''). Das alternative Multiplexverfahren $\text{TDM}$ (''Time Division Multiplexing'') ist nur bei einem digitalen Übertragungssystem einsetzbar.
+'''(1)'''&nbsp; Richtig ist der <u>Lösungsvorschlag 1</u>.
+*Es handelt sich um&nbsp; '''FDM'''&nbsp; ("Frequency Division Multiplexing").
+*Das alternative Multiplexverfahren&nbsp; '''TDM'''&nbsp; ("Time Division Multiplexing") ist nur bei einem digitalen Übertragungssystem einsetzbar.
-'''2.'''Aus der Gesamtbandbreite 20.5 $\text{MHz}$ und der Kanalbandbreite 0.3 $MHz$ erhält man $K = 68$.
-'''3.'''Das Kanalraster und damit die für einen Kanal zur Verfügung stehende Bandbreite ($300 kHz$) ist im $\text{UKW}$–Bereich deutlich größer als bei Lang–, Mittel– und Kurzwelle. Die im $\text{UKW}$–Rundfunk eingesetzte Frequenzmodulation ist zwar durch eine bessere Qualität gekennzeichnet, benötigt aber auch eine größere Bandbreite. Zum Vergleich wird im Mittelwellenbereich stets Amplitudenmodulation und (in Europa) ein Kanalraster von $9 kHz$ verwendet. Die $\text{NF}$-Bandbreite ist somit $4.5 kHz$.
-Die Reichweite ist bei $\text{UWK}$ geringer als in den anderen Frequenzbereichen, da $\text{UKW}$–Radiowellen nicht an der Ionosphäre reflektiert werden. Daher besteht ein $\text{UKW}$–Sendernetz meist aus recht vielen Sendern, die in geringen Abständen – meist auf Anhöhen – aufgebaut sind.
+'''(2)'''&nbsp; Aus der Gesamtbandbreite&nbsp; $\text{20.5 MHz}$&nbsp; und der Kanalbandbreite&nbsp; $\text{0.3 MHz}$&nbsp; erhält man $\underline{K = 68}$.
-Das am Empfänger ankommende Signal hat auf Grund der Freiraumdämpfung, die zumindest quadratisch mit der Entfernung zunimmt, einen sehr viel kleineren Pegel als das Sendesignal $s(t)$.
-Im Rundfunkempfänger hat tatsächlich der Tuner die Aufgabe der Kanalseparierung. Richtig sind somit die Lösungsvorschläge 1 und 4.
+'''(3)'''&nbsp; Richtig sind die <u>Lösungsvorschläge 1 und 4</u>:
+*Das Kanalraster und damit die für einen Kanal zur Verfügung stehende Bandbreite&nbsp; $\text{300 kHz}$&nbsp; ist im UKW–Bereich deutlich größer als bei Lang–, Mittel– und Kurzwelle.&nbsp; Die im UKW–Rundfunk eingesetzte Frequenzmodulation ist zwar durch eine bessere Qualität gekennzeichnet,&nbsp; benötigt aber auch mehr Bandbreite.
+*Zum Vergleich wird im Mittelwellenbereich stets Amplitudenmodulation und&nbsp; (in Europa)&nbsp; ein Kanalraster von&nbsp; $\text{9 kHz}$&nbsp; verwendet.&nbsp; Die NF&ndash;Bandbreite ist&nbsp; $\text{4.5 kHz}$.
+*Die Reichweite ist bei UKW geringer als in den anderen Frequenzbereichen,&nbsp; da UKW–Radiowellen nicht an der Ionosphäre reflektiert werden.&nbsp; Daher besteht ein UKW–Sendernetz meist aus recht vielen Sendern,&nbsp; die in geringen Abständen – meist auf Anhöhen – aufgebaut sind  &nbsp; &rArr; &nbsp; Antwort 2 ist falsch.
+*Das am Empfänger ankommende Signal hat auf Grund der Freiraumdämpfung,&nbsp; die zumindest quadratisch mit der Entfernung zunimmt,&nbsp; einen sehr viel kleineren Pegel als das Sendesignal&nbsp; $s(t)$ &nbsp; &rArr; &nbsp; Antwort 3 ist falsch.
+*Im Rundfunkempfänger hat tatsächlich der Tuner die Aufgabe der Kanalseparierung  &nbsp; &rArr; &nbsp; Antwort 4 ist richtig.
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