Techniklexikon

Modulation

Überlagerung der von einem Sender erzeugten »Trägerschwingungen« durch die Schwingungen von zu übertragenden Informationen. Da der Träger sinus- oder pulsförmig schwingen kann und die ihn modulierenden (verändernden) Signale analog oder digital sein können, ergeben sich zahlr. M. verfahren. Bei der Amplitudenm. werden die Schwingungsamplituden (Amplitude), bei der Frequenzm. die Frequenzen und bei der Phasenm. die Phasen (Schwingungszustand) moduliert. Beim Empfänger müssen die Signale »demoduliert« werden, damit sie wieder »verstehbar« werden. Im Modellbau: im allgemeinen Sinn Beeinflussung eines Vorgangs durch einen anderen gleicher Art, woraus sich ein resultierender Vorgang ergibt, der sich von den beiden anderen unterscheidet. Bei der Modellfernsteuerung ist M. das Aufprägen des Steuersignals in Form einer NF oder eines Impulses auf die HF. Die modulierte HF ist dann von der HF und der NF bzw. dem Impuls verschieden, enthält aber beide als Bestandteil. Die HF wird durch die M. zum Träger der Information. Dies erfolgt wegen der mit gutem Wirkungsgrad über » Antennen abstrahl- und empfangbaren HF. Man könnte auch einen anderen Träger, z. B. Licht (» Lichtfernsteuerung) oder Ultraschall (Ultraschallfernsteuerung) mit dem Fernsteuersignal modulieren, erzielt damit aber nicht die Reichweiten der HFÜbertragung. Bei der M. unterscheidet man die AmplitudenM. (Abk. AM), die FrequenzM. (Abk. FM) und die PhasenM. (Abk. PM). Bei der Modellfernsteuerung werden AM und FM angewendet. AM läßt sich mit relativ einfachen elektronischen Mitteln verwirklichen; sie war in der Anfangszeit die ausschließlich angewendete Modulationsart und ist es auch heute noch für Eigenbauanlagen. FM erfordert besonders für den Abgleich und Service erhöhten technischen Aufwand; trotzdem setzt sie sich wegen der verbesserten Störsicherheit gegenüber AM immer mehr durch. Durch den Modulationsvorgang entstehen bei AM und FM neben der HF (dem Träger) noch Frequenzen, die als unteres und oberes Seitenband bezeichnet werden. Bei FM sind die Seitenbänder breiter als bei AM. Die Breite der Seitenbänder und die Bandbreite des Empfängers bestimmen die Kanaleinteilung (Fernsteuerfrequenzen) der Fernsteuerbänder. Der AMFernsteuersuper ermöglicht Bandbreiten von 10... 20kHz und damit den gleichzeitigen Betrieb von 12 Fernsteueranlagen im 27MHzBand. Bei SchmalbandAM und SchmalbandFM wird die Senderbandbreite und die Empfängerbandbreite auf 10 kHz beschränkt. Damit können bis zu 32 Fernsteueranlagen im 27, 12 MHzBand gleichzeitig arbeiten. Zu Werbezwecken werden von einigen Herstellern neue Abkürzungen, wie SSM (SinusSchmalbandModulation) oder FMM (FrequenzModulationModultechnik) gebraucht, die aber in der funktechnischen Literatur nicht üblich sind. Elektrodynamik und ElektrotechnikSchwingungen und Wellen, Modelung, die Veränderung einer charakteristischen Grösse (Amplitude, Frequenz, Impulsdauer etc.) einer Trägerwelle in Abhängigkeit eines zu übertragenden Signals  (Modulationsschwingung, siehe Abb. 1-5). Die Frequenz der Trägerwelle heisst Trägerfrequenz und ist immer deutlich grösser als die mit Modulationsfrequenz bezeichnete Frequenz des Signals (natürlich enthält das Signal i.a. mehrere Frequenzen). Die Rückgewinnung des Signals wird Demodulation genannt. Die Modulationstechnik hat ihren Ursprung in der Funktechnik. Sie wird gewöhnlich dazu verwendet, niederfrequente Nachrichtensignale (z.B. Sprache, Bilder, Daten) für die Funkübertragung hochfrequenten Schwingungen aufzuprägen, dient aber auch der Mehrfachausnutzung von elektrischen Übertragungswegen (z.B. Breitbandkabel).

Es gibt verschiedene Modulationsarten, die alle gemeinsam haben, dass neben der Trägerfrequenz immer auch noch andere Frequenzen übertragen werden müssen. Diese durch die Modulation zusätzlich entstehenden Frequenzen heissen Seitenfrequenzen. Alle Seitenfrequenzen zusammen bilden das zu übertragende Frequenzband, diejenigen oberhalb der Trägerfrequenz das obere, die darunter das untere Seitenband. Die Differenz zwischen höchster und niedrigster übertragener Seitenfrequenz heisst Bandbreite. Eines der Seitenbänder lässt sich durch schaltungstechnische Massnahmen unterdrücken, wodurch nur noch ein halb so grosses Frequenzband benötigt wird (Einseitenbandmodulation).

In der Radiotechnik wird im Lang-, Mittel- und Kurzwellenbereich hauptsächlich die Amplitudenmodulation verwendet, da sie nur ein recht schmales und vor allem endliches Frequenzband benötigt und deshalb mit niedrigen Trägerfrequenzen auskommt. Allerdings ist die Amplitudenmodulation sehr anfällig gegen äussere Störungen, weshalb man zur Steigerung der Übertragungsqualität die Frequenzmodulation verwendet, die durch Störsignale viel weniger beeinflusst wird. Allerdings muss bei dieser Modulationsart prinzipiell ein unendlich grosses Frequenzband übertragen werden. Aus diesem Grund kann man die Frequenzmodulation auch nur im Kurz- und Ultrakurzwellenbereich, also bei hohen Frequenzen, verwenden. Schliesslich sei noch die Phasenmodulation erwähnt, die allerdings nur in Spezialfällen Anwendung findet.

Wird die Trägerschwingung nicht kontinuierlich, sondern in Form von Pulsen übertragen, so spricht man von Pulsmodulation oder Impulsmodulation. Sie verwendet als Trägerwelle keine sinusförmige Schwingung fester Frequenz, sondern kurze Impulse fester Amplitude, die in einem konstanten zeitlichen Abstand aufeinanderfolgen. Die Impulsdauern t betragen etwa 10^-6 s. Daraus folgt, dass die benötigte Bandbreite  in der Grössenordnung von 1 Mhz liegt. Die Modulation erfolgt durch Veränderung der Impulsamplitude, des Impulsabstandes oder der Impulslänge. Auch andere Möglichkeiten wie die Veränderung der Phase sind denkbar. Allerdings werden praktisch nur die Impulsamplituden- und Impulslängenmodulation verwendet. Der Vorteil der Impulsmodulation ist, dass man Übertragungswege mehrfach benutzen kann, indem man zwischen die Impulse andere mit demselben Abstand, aber einer anderen Modulationsart einfügt.

Eine zunehmende Bedeutung, insbesondere für die digitale Nachrichtenübertragung, hat die Puls-Code-Modulation.

Modulation 1: Signal.

Modulation 2: Träger.

Modulation 3: Impulsamplitudenmoduliert.

Modulation 4: Impulsabstandsmoduliert.

Modulation 5: Impulslängenmoduliert.