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Amplitudenmodulation



Amplitudenmodulation (AM) ist ein Modulationsverfahrensverfahren. Dabei wird die Amplitude des Trägersignalssignals durch das zu übertragende Signal beeinflusst.

Die Amplitudenmodulation ist eine sehr einfache Modulationsart und schaltungstechnisch sowohl bei der Modulation als auch bei der Demodulation sehr einfach zu beherrschen.

Das Bild 1 zeigt die Entstehung einer Amplitudenmodulation. Das erste Diagramm zeigt das zu übertragende Signal. Das zweite Diagramm zeigt den Träger. Dieser hat im Beispiel die zehnfache Frequenz des Signals. Im dritten Diagramm ist die Summenspannung von Träger und Signal dargestellt. Dies ist noch kein moduliertes Signal, nur ein Frequenzgemisch oder eine Überlagerung. Im nächsten Schritt erfolgt die Verzerrung dieser Summenspannung an einem Bauelement mit nichtlinearer Kennlinie. Dies kann im einfachsten Fall eine Diode (Detektor-Empfänger) sein. Man erhält die verzerrte Summenspannung wie im vierten Diagramm. Diese Summenspannung enthält noch unerwünschte Frequenzanteile (Signalfrequenz, doppelte Signalfrequenz, doppelte Trägerfrequenz und andere mit niedriger Amplitude) sowie einen Gleichspannungsanteil. Dies wird entsprechend mit einem Bandpass herausgefiltert und man erhält das amplitudenmodulierte Signal wie im fünften Diagramm. Bei einem Vergleich des ersten und des letzten Diagramms kann man sehen, wie das Signal den Träger in seiner Amplitude beeinflusst. Jeweils die oberen Spitzen des amplitudenmodulierten Signals miteinander verbunden (gestrichelte Linie) ergeben wieder die ursprüngliche Signalkurve. Die einfachste Art der Demodulation kann daher mittels Gleichrichtung mit einer Diode sowie anschließender Glättung mit einem Kondensator erfolgen (Hüllkurvendemodulator).

Die Amplitudenmodulation ist gegenüber Störungen relativ anfällig. Treten Schwankungen der Empfangsfeldstärke auf, äußert sich dies in Lautstärkeänderungen beim Empfänger. Bezogen auf den Rundfunkempfang hat die Amplitudenmodulation den Vorteil, leistungssparend zu sein. Gegenüber der Frequenzmodulation wird der Träger bei leisen Stellen nicht mit voller Amplitude übertragen.

Eine wichtige Kenngröße der Amplitudenmodulation ist der Modulationsgrad m. Er gibt das Verhältnis von maximaler Größe der Änderung der Amplitude des Trägers zur Größe des unmodulierten Trägers an. Bei einer normalen Amplitudenmodulation muss ein Modulationsgrad größer 1 vermieden werden. In diesem Fall fände eine Übermodulation statt, im Träger gäbe es eine Phasendrehung.(ωsignal darf nie größer als 1/2m werden!) Im Diagramm 5 würde dies bedeuten, dass die erkennbare Signallinie die x-Achse kreuzen würde. Dieses Signal wäre nicht mehr mit oben beschriebener einfacher Methode zu demodulieren.

Im Spektrum betrachtet hat ein amplitudenmoduliertes Signal, welches nur einen Sinus überträgt, den Träger sowie zwei Seitenschwingungen mit dem Abstand der Signalfrequenz vom Träger: fT+fS und fT-fS. Siehe: Fourieranalyse. Wird Musik oder Sprache übertragen, spricht man auch von Seitenbändern.

Die Bandbreite einer AM beträgt das Doppelte der höchsten Signalfrequenz. Änderungen der Signalfrequenz bewirken eine Änderung der Frequenz der Seitenschwingungen, Änderungen der Amplitude bewirken eine Änderung der Amplitude der Seitenschwingungen.

Das Bild 2 zeigt eine Amplitudenmodulation im Spektrum. Die y-Achse gibt die Amplitudenhöhe an, die x-Achse die Frequenz. Zuerst ist das unmodulierte Signal mit den Punkten fSmin und fSmax zur Veranschaulichung dargestellt. Danach kommt das modulierte Signal. Bei fT liegt der Träger, USB ist das untere Seitenband, OSB bezeichnet das obere Seitenband. Die Lage des OSB ist die Regellage, beim USB hat die höchste Signalfrequenz die kleinste Frequenz, dies bezeichnet man als Kehrlage. Weiterhin ist die Bandbreite eingezeichnet.

Table of contents
1 Schwingungsbildungsgleichung der Amplitudenmodulation
2 Komponentengleichung der Amplitudenmodulation
3 Kurzbezeichnungen
4 Sonderformen
5 Anwendung der Amplitudenmodulation

Schwingungsbildungsgleichung der Amplitudenmodulation

uAM(t)=ÛT·(1+m·cos(ωSt))·cos(ωTt)

Komponentengleichung der Amplitudenmodulation

uAM(t)=ÛT·cos(ωTt)+ ÛT·m/2·cos((ωTS)·t)+ ÛT·m/2·cos((ωTS)·t)
Der erste Teil der Formel steht für den Träger, der zweite Teil für die untere Seitenschwingung und der dritte Teil für die obere Seitenschwingung.

Kurzbezeichnungen

Sonderformen

Sonderformen der Amplitudenmodulation sind

Anwendung der Amplitudenmodulation

Amplitudenmodulation wird verwendet bei:




     
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