Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

102 ElektromagnetischeWellen 18 Modulation Amplitudenmodulation (AM, amplitude modulation ) Zur Übertragung eines Signals (zB Ton beim Rund- funk) verändert man die Amplitude der hochfrequen- te Senderwelle (Trägerwelle) synchron mit der Fre- quenz des Signals. Amplitudenmodulationwurde beimRundfunk imMit- telwellenbereich verwendet. Auf Empfangsgeräten (Tuner) war dies häufig durch AM gekennzeichnet. A1 Erkundige dich, wie der Empfänger den hochfre- quenten Anteil„weggefiltert“ hat! A2 Welchen Zweck könnte ein Drehkondensator (Abb. 102.2) in einem Empfänger erfüllen? Frequenzmodulation (FM, frequency modulation ) 18.4.1 Mobilfunk Kaum eine Technik entwickelt sich so rasch wie der Mobilfunk. Die„erste Generation“, das analoge D-Netz (hauptsächlich Auto-Telefone) ist bereits abgeschal- tet, es folgte die zweite, nun digitale Generation, GSM ( Global System für Mobile Communication, 900 MHz und 1800 MHz), die dritte, UMTS (Universal Mobile Telecommunication System, 2000–2200 MHz), und die vierte, LTE ( Long Term Evolution, 2500–2700 MHz). Bei GSM wird für die Übertragung der Datenpakete einem Nutzer ein Frequenzkanal nur für ein kurzes Zeitintervall zur Verfügung gestellt, d. h. es werden Zeitrahmen mit einer Dauer von einigen Millisekun- den definiert. Diese werden in Zeitschlitze unterteilt (bei GSM acht Zeitschlitze in einem Rahmen). Einem Nutzer steht also in einem Rahmen ein Zeitschlitz zum Senden und Empfangen von Daten zur Verfügung, im nächsten Rahmen wieder einer usw. So können meh- rere Nutzer in einem Frequenzkanal untergebracht werden (vgl. Abb. 102.4). Bei UMTS verwenden alle Nutzer gleichzeitig den- selben Frequenzkanal. Jedem Nutzer wird ein Code zugeordnet und dessen Signal damit multipliziert. So kann eine Unterscheidung der Nutzer erfolgen. A3 Die Sendebereiche werden als Makro-, Mikro- und Picozellen bezeichnet. Erkundige dich, warum ver- schieden Zellen verwendet werden. Wie funktioniert der Wechsel von einer Zelle zur anderen während man telefoniert? A4 Erkundige dich, in welchen neuen Technologien zu erwarten sind! 18.4.2 Abb. 102.1 Die Amplitude der Trägerwelle wird variiert. SIe weist eine mit Niederfrequenz (zB Tonfrequenz) schwankende Amplitude auf. Amplitude A Zeit t Die Amplitude der Trägerfrequenz variiert mit der Signalfrequenz. Abb. 102.2 Drehkondensator – durch Drehung der gegen­ überliegenden Kondensatorplatten kann die Kapazität des Drehkondensators und damit die Frequenz eines Schwingkreises verändert werden. Schaltzeichen eines Drehkondensators Abb. 102.3 Die Frequenz der Trägerwelle wird variiert. Die Frequenz des modulierenden Niederfrequenzsignals be- stimmt, wie oft die Frequenz der Trägerwelle geändert wird, die Amplitude des modulierenden Niederfrequenzsignals bewirkt eine verschieden starke Veränderung der Frequenz der Träger- welle. Amplitude A Zeit t Die Trägerfrequenz variiert mit der Signalfrequenz. Abb. 102.4 Datenpakete bei GSM Intensität Zeit t 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 217 8 Pulse pro Sekunde × 8 gleichzeitig genutzte Handys Intensität Zeit t 1 1 217 pro Pulse Sekunde momentan nur 1 genutztes Handy Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv