Big Bang HTL 3, Schulbuch

90 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) 10.2 Information im Huckepack Formen der Modulation Beim Morsen muss man EM-Wellen nur ein- und wieder ausschalten. Aber wie kann man Musik, Bilder oder ganz allgemein Daten mit Hilfe von EM-Wellen übertragen? Da- rum geht es in diesem Abschnitt. 10.2.1 Analoge Modulationen Die große Frage lautet, wie man mit einer EM-Welle Infor- mation transportieren kann. Dazu muss das Signal in der Lage sein, Unterschiede ausdrücken zu können. Man muss die Welle also irgendwie verändern. Das nennt man ganz allgemein Modulation . Wir sehen uns zunächst zwei klassi- sche, analoge Methoden an, die auch noch heute im Einsatz sind: Amplitudenmodulation (AM) und Frequenzmodulation (FM). Wir nehmen vereinfacht an, dass nur ein einzelner Ton übertragen wird. Bei der Amplitudenmodulation (Abb. 10.4 obere Zeile) wird die Trägerwelle (b) so verändert (c), dass ihre Amplitude im Rhythmus des zu übertragenden Tons (a) schwingt. Die Frequenz bleibt unverändert. Radios kann man meistens zwischen AM und FM umschalten! Was passiert dabei? Warum werden Musiksender immer über FM übertragen? Was versteht man unter UKW und RDS? Wie kann man durch das Senden einer EM-Welle Information übertragen? Welcher Zusammenhang besteht zwischen Schwin- gungen und Wellen? Was versteht man unter einer Schwebung? Was ist der Unterschied zwischen Ton, Klang und Geräusch? Was passiert, wenn man bei einem Radio den Sender einstellt? Welche Frequenzen können wir hören? Lies nach in Kap. 2.4 (S. 19), 3.1 (S. 26) und in Kap. 7.3 (S. 70)! Stell dir vor, dein Radio empfängt einen Sender mit genau 100MHz. Nimm an, es könnte alle anderen Frequenzen ausschließen, auch die, die sehr dicht an 100MHz liegen. Würde sich das gut oder schlecht auf den Empfang des Senders auswirken? Und warum? F4 A2 F5 A2 F6 A2 Abb. 10.4: Schematische Darstellung von Sendung (a bis c), Übertragung (d) und Empfang (e und f) bei AM und FM: Die Störungen, die bei der Übertragung auftreten, betreffen nur die Amplitude. Im Empfangsgerät wird die modulierte Welle quasi halbiert, bevor ihr die Informa- tion entnommen wird. Bei AM wirkt sich die Störung auf den empfangenen Ton aus. Bei der Frequenzmodulation (untere Zeile) wird die Träger- welle so verändert, dass ihre Frequenz im Rhythmus des zu übertragenden Tons schwingt. Die Amplitude bleibt unver- ändert. Bei AM liegt die Information in der Amplitude der modulierten Trägerwelle und bei FM in der Frequenz. Beide Methoden haben ihre Vor- und Nachteile. Bei der Übertragung von der Funkstation zum Empfänger, etwa dem Radio bei dir zu Hause, wird die modulierte Trägerwel- le immer durch verschiedene Effekte gestört (Abb. 10.4 d). Diese Störungen betreffen aber nur die Amplitude und nicht die Frequenz. Abb. 10.6: Wenn du den Radiosender einstellst, bringst du den Empfangsschwingkreis in Resonanz. Die Resonanzkurve hat eine bestimmte Breite, die Bandbreite. Die Sender (hier exemplarisch 5) brauchen einen bestimmten Abstand, damit sie einander nicht störend überlagern. Radiowellen Mit der App „Radio Waves & Electromagnetic Fields“ der University of Colora- do (https://phet. colorado.edu ) kann Senden und Empfan- gen von Elektroma- gnetischen Wellen nachvollzogen wer- den (Abb. 10.5). e Abb. 10.5 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv