Modulation ist ein Prozess, bei dem Informationen auf ein Trägersignal aufgesetzt werden, um sie über eine Kommunikationsstrecke zu übertragen. Modulation ermöglicht es uns, Informationen über verschiedene Medien wie Funkwellen, Glasfasern oder Kabel zu übertragen, indem sie die Eigenschaften der Trägerwelle nutzt, um die Informationen zu transportieren.
Die ältesten Modulationsarten sind analoge Modulationsverfahren, die bereits im frühen 20. Jahrhundert entwickelt wurden und heute noch zum Einsatz kommen.
Amplitudenmodulation (AM):
Die Amplitudenmodulation ist eine analoge Modulationsart, bei der die Amplitude eines Trägersignals in Abhängigkeit von der Information, die übertragen werden soll, variiert wird.
AM wurde ursprünglich für die Rundfunkübertragung verwendet. AM-Rundfunkstationen übertragen Radioprogramme auf Lang-, Mittel- und Kurzwelle. Obwohl in einigen Ländern die Verbreitung von UKW und digitalen Übertragungstechnologien zugenommen hat, werden AM-Sender immer noch für bestimmte Anwendungen eingesetzt. In Deutschland sind noch einige wenige AM Sender im Mittelwellebereich aktiv und werden von Vereinen oder Museen betrieben.
Das VHF-Band wird z.B. für die Kommunikation zwischen Flugzeugen und Fluglotsen im Bereich der zivilen Luftfahrt verwendet. Der hauptsächlich genutzte Frequenzbereich liegt dort zwischen 118 MHz und 136 MHz. In diesem Bereich werden Frequenzen für Flugfunkkommunikation, Flugwetterinformationen (ATIS) und Flugverkehrsdienste zugewiesen.
Während AM zwischenzeitlich durch modernere Modulationsarten ersetzt wurde, spielt es nach wie vor eine Rolle, insbesondere bei der Langstreckenkommunikation.
Frequenzmodulation (FM):
Die Frequenzmodulation ist eine analoge Modulationsart, bei der die Frequenz eines Trägersignals in Abhängigkeit von der Information verändert wird. FM wurde in den 1930er Jahren entwickelt und fand Anwendung in der Rundfunk- und Fernsehübertragung.
FM wird für den terrestrischen Rundfunk, insbesondere für den UKW-Rundfunk (FM-Radio), verwendet. FM ermöglicht eine hohe Klangqualität und eine gute Störungsunempfindlichkeit, wodurch sie ideal für die Übertragung von Musik und Sprache über größere Entfernungen ist. Dieser Bereich wird derzeit schrittweise durch DAB, also eine digitale Übertragung abgelöst.
Aber auch Bereiche wie Mobilfunk, Betriebsfunk, Amateurfunk sind typische Einsatzbereiche.
FM wird auch für die drahtlose Übertragung von Audio verwendet, beispielsweise in drahtlosen Mikrofonsystemen, Funkkopfhörern und drahtlosen Lautsprechersystemen.
Der Einsatzbereich von FM ist immer noch sehr groß, da FM eine gute Sprachqualität, Rauschunterdrückung und Störungsresistenz bietet.
Phasenmodulation (PM)
Bei der Phasenmodulation wird die Phasenlage des Trägersignals in Abhängigkeit von der Information geändert. PM wurde ebenfalls in den 1930er Jahren entwickelt.
Phasenmodulation ist ein vielseitiges Modulationsverfahren, das in verschiedenen Technologien und Anwendungen Verwendung findet.
Hier ein paar Beispiele:
In digitalen Kommunikationssystemen wie Satellitenkommunikation, drahtlosem Breitband-Internet und Mobilfunk wird PM oft in Kombination mit anderen Modulationsverfahren wie Quadraturamplitudenmodulation (QAM) verwendet. PM ermöglicht eine effiziente Übertragung von digitalen Daten über Funkkanäle und bietet eine gute Störungsunempfindlichkeit.
In Radarsystemen wird PM verwendet, um die Phasenlage des gesendeten Radarsignals zu ändern.
In der optischen Kommunikation, wird PM zur von Lichtsignalen über Glasfasernetzwerke eingesetzt.
Einflussfaktoren
Folgende Faktoren beeinflussen insbesondere die Demodulation von Signalen mittels SDR
1. Rauschen: Rauschen ist immer in Funksignalen vorhanden und kann die Demodulation beeinträchtigen. SDR-Empfänger sind besonders anfällig für Rauschen, da sie die gesamte Bandbreite des empfangenen Signals digitalisieren.
Es gibt verschiedene Verfahren, wie z.B. Filterung und Rauschunterdrückungsalgorithmen, um das Rauschen in den empfangenen Signalen zu reduzieren.
2. Frequenzdrift: Die Frequenz von Funksignalen kann aufgrund von Doppler-Effekt (z.B. wenn sich die Signalquelle oder der Empfänger bewegt) oder anderen Einflüssen driften. Dies kann die Demodulation erschweren.
Die Frequenzdrift kann durch automatische Frequenzregelung (AFC) oder durch manuelle Anpassung der Frequenz in der SDR-Software korrigiert werden.
3. Synchronisation: Bei der Demodulation von digitalen Signalen muss die SDR-Software mit dem Takt des Signals synchronisiert sein. Dies kann schwierig sein, wenn das Signal verrauscht oder gestört ist.
Synchronisationsmethoden, wie z.B. PLL (Phase-Locked Loop), können verwendet werden, um die SDR-Software mit dem Takt des Signals zu synchronisieren.
4. Komplexität: Die Demodulation von komplexen Modulationsarten, wie z.B. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), kann rechenintensiv sein. Dies kann die Anforderungen an die Hardware des SDR-Empfängers erhöhen.
5. Intermodulationsstörungen: Intermodulationsstörungen (IMD) können durch Übersteuerung des Empfängers oder durch Signale von benachbarten Frequenzen entstehen. IMD kann die Demodulation des gewünschten Signals beeinträchtigen.
Durch die Verwendung von Filtern und anderen Techniken können Intermodulationsstörungen reduziert werden.
Für die weitere Betrachtung unterscheiden wir zwischen: