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Amplitudenmodulation, AM: Bandbreitenspektrum & Seitenbänder

Amplitudenmodulation, AM: Bandbreitenspektrum & Seitenbänder


Die Bandbreite eines amplitudenmodulierten Signals ist aus vielen Gründen von Bedeutung.

Die Amplitudenmodulation und die AM-Bandbreite sind wichtig, wenn Filter zum Empfangen der Signale, zum Bestimmen des Kanalabstands und aus einer Reihe anderer Gründe entworfen werden.

Das Spektrum und die Bandbreite eines amplitudenmodulierten Signals werden durch die Seitenbänder bestimmt, die erzeugt werden, wenn eine Amplitudenmodulation auf den Träger angewendet wird.

Seitenbänder mit Amplitudenmodulation

Wenn ein Träger in irgendeiner Weise moduliert wird, werden weitere Signale auf beiden Seiten des stationären Trägers erzeugt. Diese Seitenbänder tragen die tatsächlichen Modulationsinformationen.

Die Amplitudenmodulationsseitenbänder werden oberhalb und unterhalb des Hauptträgers erzeugt. Um zu sehen, wie dies geschieht, nehmen Sie das Beispiel eines Trägers mit einer Frequenz von 1 MHz, der durch einen konstanten Ton von 1 kHz moduliert wird.

Der Prozess des Modulierens eines Trägers ist genau der gleiche wie das Mischen zweier Signale, und als Ergebnis werden sowohl Summen- als auch Differenzfrequenzen erzeugt. Wenn daher ein Ton von 1 kHz mit einem Träger von 1 MHz gemischt wird, wird eine "Summen" -Frequenz bei 1 MHz + 1 kHz erzeugt, und eine Differenzfrequenz wird bei 1 MHz - 1 kHz erzeugt, dh 1 kHz über und unter dem Träger.

Wenn die stationären Töne durch Audio ersetzt werden, wie es beim Sprechen von Musik der Fall ist, umfassen diese viele verschiedene Frequenzen, und es wird ein Audiospektrum mit Frequenzen über ein Frequenzband gesehen. Bei Modulation auf den Träger sind diese Spektren über und unter dem Träger zu sehen.

Amplitudenmodulation, AM-Bandbreite

Es ist ersichtlich, dass, wenn die auf den Träger modulierte Spitzenfrequenz 6 kHz beträgt, sich die oberen Spektren über und unter dem Signal auf 6 kHz erstrecken. Mit anderen Worten ist die vom AM-Signal belegte Bandbreite doppelt so hoch wie die maximale Frequenz des Signals, das zur Modulation des Trägers verwendet wird, d. H. Sie ist doppelt so groß wie die Bandbreite des zu übertragenden Audiosignals.

Es ist ersichtlich, dass das Begrenzen der oberen Frequenz des Modulationssignals die Gesamtbandbreite des amplitudenmodulierten Signals begrenzt. Bei Audioübertragungen wie Rundfunkübertragungen hängt die Gesamtbandbreite des Signals von den höchsten zu übertragenden Frequenzen ab.

Der Kanalabstand variiert je nach verwendetem Band und dem Bereich innerhalb der Welt, aus dem die Übertragung stammt. Bei der Langwellenbandübertragung in der ITU-Region 1 (Europa, Afrika sowie Nord- und Zentralasien) beträgt der Kanalabstand 9 kHz, für das Mittelwellen-Rundfunkband beträgt der Kanalabstand in den ITU-Regionen 1 und 3 9 kHz ITU Region 2 (Amerika) ist es 10kHz.

Um diese Kanalabstände zu erreichen, muss das Audiospektrum begrenzt werden. Wenn Sender auf benachbarten Kanälen nicht gestört würden, würde dies die obere Audiofrequenz stark einschränken. Auf den Kurzwellenbändern wären es halbe 5 kHz, d. H. 2,5 kHz. Dies würde eindeutig keine ausreichende Qualität für die Übertragung ermöglichen, und daher ist die Bandbreite der Signale etwas höher als diese und es werden einige Interferenzen verursacht. In ähnlicher Weise ist in den mittel- und langwelligen Bändern die Bandbreite des AM-Signals häufig höher als die Hälfte des Kanalabstands. Interferenzen werden dadurch verwaltet, dass Stationen in unmittelbarer Nähe keine benachbarten Kanäle belegen dürfen.

Typische AM-Kanal- und Signalbandbreiten

Einige der Hauptanwendungen der Amplitudenmodulation sind heutzutage für Rundfunk und Luftfahrtkommunikation. Der Kanalabstand variiert je nach Anwendung, Frequenz und Position.


Typische AM-Kanal- und Signalbandbreiten
Anwendungen / BeschreibungKanalabstand (kHz)Theoretische maximale Audiobandbreite (kHz)
Lang- / Mittelwellensendung außerhalb der Region 2 (Amerika)94.5
Mittelwellenrundfunk in Region 2 (Amerika)105
Kurzwellenrundfunk5

Die theoretischen Grenzen der Audiobandbreite für amplitudenmodulierte Rundfunkstationen scheinen weitaus begrenzter zu sein als in der Realität. Audiobandbreiten von bis zu 6 kHz sind keine Seltenheit - im Allgemeinen werden benachbarte Kanäle nicht zugewiesen, damit Signale, die sich in benachbarte Kanäle ausbreiten, aufgenommen werden können. Dies ist gut für die Übertragung auf Bändern wie dem Mittelwellenband während des Tages, aber nachts, wenn Signale infolge der Ausbreitung der Ionosphäre weiter wandern, treten mehr Interferenzen auf.

Für die kurzwelligen Bänder sind die Interferenzpegel häufig hoch - einige Rundfunkstationen haben experimentiert und ein einziges Seitenband mit vollem Träger verwendet. Dies reduziert (halbiert) effektiv die Bandbreite des Gesamtsignals für eine gegebene Audiobandbreite. Damit dies innerhalb eines kanalisierten Bandplans Vorteile bringt, müssen alle Stationen denselben Plan anwenden.

Luftfahrtkommunikation verwendet häufig Amplitudenmodulation. Kanalbandbreiten von 25 kHz und 8,33 kHz sind je nach Flugzeug und Standort Standard. Audio kann an den Kanalabstand angepasst werden, da eine typische Kommunikations-Audiobandbreite von 300 Hz bis etwa 3 kHz verwendet werden kann.

Die Bandbreite der Amplitudenmodulation ist doppelt so groß wie die des höchsten zu übertragenden Audiosignals. Dies führt zu einer relativ schlechten spektralen Effizienz, dennoch wird AM aufgrund seiner Einfachheit, insbesondere hinsichtlich der Demodulation, immer noch für einige Anwendungen verwendet.

Schau das Video: Analoge Modulationsarten AM, ZSB, SSB (November 2020).