Amplitudenmodulation AM, SSB, CW Klasse A

Richtig ist D:

Bei Amplitudenmodulation trägt die Hüllkurve die Nachricht. Sie ist die Linie, die die Spitzen der Trägerschwingung verbindet, und der Modulationsgrad sagt, wie stark sie um den Ruhewert des Trägers schwankt: m = (Umax - Umin) / (Umax + Umin). Ohne Modulation liegt sie glatt auf der Trägeramplitude, der Modulationsgrad ist null. Bei 100 Prozent schwankt sie zwischen dem doppelten Trägerwert und Null, sie berührt die Nulllinie also genau in einem Punkt und läuft sofort wieder hoch. Frequenz und Phase des Trägers bleiben dabei unverändert, zu sehen ist die Änderung nur an der Höhe.

Kniff: Suche die Stelle, an der die Hüllkurve der Nulllinie am nächsten kommt. Berührt sie sie in einem Punkt und steigt gleich wieder an, sind es genau 100 Prozent. Am leichtesten verwechselt man das mit dem Bild, in dem die Hüllkurve ein Stück lang auf Null liegenbleibt, denn auch dort wird die Null erreicht. Punktberührung heißt 100 Prozent, eine Strecke auf Null heißt mehr als 100 Prozent.

Lösungsweg:

1. Senkrechte Ablenkung: 3 V pro Kästchen
2. Dickste Stelle: 6 Kästchen · 3 V = 18 V (Spitze-Spitze)
3. Dünnste Stelle: 2 Kästchen · 3 V = 6 V (Spitze-Spitze)
4. m = (18 V − 6 V) / (18 V + 6 V) = 12 / 24 = 0,5
5. Modulationsgrad = 50 %

Kniff: Beide Werte am Raster ablesen, nicht einen schätzen: 6 Kästchen an der dicksten, 2 Kästchen an der dünnsten Stelle. Der Modulationsgrad ist die Differenz geteilt durch die Summe, nicht das Verhältnis der beiden Werte. Ob man in Kästchen oder in Volt rechnet, ist gleich — der Faktor 3 V/Div. kürzt sich heraus.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 33 %. – Durch 2 · Umax statt durch die Summe geteilt: 12 V / 36 V = 33 %. Dasselbe Ergebnis liefert das bloße Verhältnis 6 V / 18 V — beides ist nicht der Modulationsgrad.
• 67 %. – Die Differenz nur durch den größeren Wert geteilt: 12 V / 18 V = 67 %. Im Nenner muss die Summe aus größtem und kleinstem Wert stehen.
• 75 %. – Im Zähler steht der größte Wert statt der Differenz: 18 V / 24 V = 75 %. Das Abziehen der 6 V ist vergessen.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AE202

Richtig ist D:

Bei Amplitudenmodulation wird die Amplitude des Trägers im Takt des Nutzsignals verändert, die Hüllkurve über den Spitzen ist das abgebildete Nutzsignal. Unter 100 Prozent Modulationsgrad bleibt immer eine Restamplitude übrig, die Hüllkurve bleibt über Null. Bei genau 100 Prozent erreicht sie die Null in einem Punkt. Wird stärker moduliert, müsste die Amplitude negativ werden, was nicht geht: der Träger setzt für eine Zeit ganz aus und die Hüllkurve wird an der Nulllinie abgeschnitten. Dieses Abschneiden verzerrt die Nachricht und erzeugt Oberwellen, die weit neben dem eigenen Kanal stören.

Kniff: Übermodulation erkennt man nicht an der Höhe der Bäuche, sondern an der Pause dazwischen: nur dort liegt die Hüllkurve ein Stück lang waagerecht auf Null. Die häufigste Verwechslung ist das Bild mit genau 100 Prozent, weil auch dort die Null erreicht wird, dort aber in einem Punkt und nicht über eine Strecke. Fahre mit dem Blick die Nulllinie ab und suche die signalfreien Abschnitte.

Bei 100 % Modulationsgrad geht die Hüllkurve gerade bis auf null herunter. Darüber hinaus wird sie abgeschnitten — und aus dem Abschneiden entstehen breite Störprodukte.

Kniff: 100 % ist die Grenze, nicht ein Richtwert zum Unterschreiten. Weniger als 100 % ist erlaubt, kostet aber Reichweite: Die Nutzleistung in den Seitenbändern nimmt ab.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 50 % liegen. – Zulässig, aber unnötig zurückhaltend. Bei 50 % steckt nur ein Bruchteil der möglichen Leistung in den Seitenbändern.
• 25 % liegen. – Noch weiter unter der Grenze. Das Signal wäre störungsfrei, aber sehr leise.
• 75 % liegen. – Auch das verschenkt Leistung. Splatter entsteht erst oberhalb von 100 %.

Übermodulation heißt Begrenzung. An den abgeschnittenen Spitzen entstehen neue Mischprodukte, die sich rechts und links neben dem eigenen Signal ausbreiten.

Kniff: Splatter ist ein SENDERfehler und stört die Nachbarn. Kreuzmodulation ist dagegen ein EMPFÄNGERfehler — die beiden werden gern verwechselt.

Warum die anderen nicht stimmen:

• überhöhtem Hub. – Hub gibt es nur bei Frequenzmodulation. SSB moduliert die Amplitude.
• Kreuzmodulation. – Die entsteht im übersteuerten Empfängereingang, wenn ein starkes Nachbarsignal sich einem schwachen aufprägt. Ein Sender erzeugt sie nicht.
• verminderten Seitenbändern. – Bei Übersteuerung werden die Seitenbänder nicht kleiner, sondern breiter — es kommen unerwünschte hinzu.

Der Balancemischer ist so aufgebaut, dass sich der Träger in seiner Symmetrie aufhebt. Übrig bleiben genau die beiden Seitenbänder.

Kniff: Zweiseitenband mit unterdrücktem Träger ist die Vorstufe zu SSB. Erst danach schneidet ein Filter eines der beiden Seitenbänder weg — deshalb ist das Quarzfilter hier noch nicht an der Reihe.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Bandfilter – Ein Bandfilter wählt einen Bereich aus. Den Träger unterdrücken kann es nicht, denn der liegt mitten im Nutzband.
• Demodulator – Der macht die Modulation rückgängig. Gefragt ist das Erzeugen.
• Quarzfilter – Das ist der Schritt DANACH: Aus dem Zweiseitenbandsignal wird damit ein Einseitenbandsignal. Den Träger hat der Balancemischer schon vorher entfernt.

Kniff: Zwei gleich starke Töne in SSB ergeben zwei Frequenzen gleicher Amplitude. Ihre Summe schwebt: die Hüllkurve ist der Betrag einer Sinusschwingung, und ein Betrag hat an der Nulldurchgangsstelle einen Knick. Genau diese Spitzen sind das Erkennungszeichen. Bei einem zu 100 % modulierten AM-Signal ist die Hüllkurve dagegen ein Sinus um einen Mittelwert: sie legt sich an der Nullstelle flach an und läuft gerundet wieder hoch.

Warum die anderen nicht stimmen:

• ein typisches 100 %-AM-Signal. – Sehr ähnliches Bild, aber dort schmiegt sich die Hüllkurve an der Nullstelle flach an die Nulllinie an, statt in einer Spitze durchzugehen. Außerdem müsste dann ein Träger dauernd vorhanden sein, dessen Amplitude in den Maxima nur auf den doppelten Wert anwächst.
• ein typisches CW-Signal. – CW ist ein ein- und ausgetasteter Träger. Auf dem Schirm wären das Rechteckblöcke gleicher Höhe mit Pausen dazwischen, keine an- und abschwellenden Linsen.
• ein typisches Einton-FM-Testsignal. – Bei FM bleibt die Amplitude konstant. Ein Oszillogramm zeigte ein gleichmäßig hohes Band; von der Modulation wäre am Amplitudenbild gar nichts zu sehen.

Bei SSB wird die Bandbreite des Sendesignals genauso breit wie das Niederfrequenzsignal, das hineingeht. Was an Tonfrequenz hineinkommt, steht eins zu eins in der belegten Bandbreite.

Kniff: Sprache ist ab etwa 300 Hz bis 2,7 kHz verständlich. Mehr Höhen machen das Signal nur breiter, ohne dass jemand besser verstanden wird — deshalb ist 2,7 kHz der übliche Wert.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 800 Hz nicht überschreiten. – Damit ginge zu viel Verständlichkeit verloren. Die Laute, die Wörter unterscheidbar machen, liegen weiter oben.
• 1,8 kHz nicht überschreiten. – Schon knapp. Verständlich bleibt es, aber deutlich dumpfer als nötig.
• 15 kHz nicht überschreiten. – Das ist Rundfunkqualität. Das SSB-Signal wäre fünfmal so breit wie üblich und würde entsprechend viele Nachbarn stören.

Ein SSB-Signal ist rund 2,7 kHz breit. Damit zwei Stationen sich nicht überlappen, muss der Abstand mindestens so groß sein.

Kniff: Der Abstand richtet sich nach der Bandbreite der Sendeart. Bei SSB sind das rund 3 kHz — die 12,5 und 25 kHz aus der Auswahl gehören zum FM-Kanalraster.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 12,5 kHz – Das ist das Kanalraster für Schmalband-FM. Für SSB wäre es viermal mehr als nötig und würde das Band leerräumen.
• 455 kHz – Das ist eine gebräuchliche Zwischenfrequenz, kein Kanalabstand. Auf 80 m wäre das breiter als das ganze Band.
• 25 kHz – Das alte FM-Kanalraster. Für SSB viel zu weit.

Dynamik ist der Abstand zwischen leisen und lauten Stellen. Ein Kompressor verkleinert diesen Abstand: Leises wird angehoben, Lautes gebremst.

Kniff: Komprimieren heißt zusammendrücken — also verringern. Wer das Wort ernst nimmt, braucht die anderen drei Antworten gar nicht zu lesen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Sprachprozessor zur Erhöhung des Dynamikumfangs in der Modulation – Das wäre ein Expander, das Gegenstück. Komprimieren verkleinert.
• Signalprozessor zur Abtastung des ZF-Signals – Das täte ein Analog-Digital-Umsetzer im SDR. Der Kompressor arbeitet auf der Niederfrequenzseite.
• Signalprozessor zur Abtastung des HF-Signals – Auch das ist ein Digitalisierungsschritt und hat mit Dynamik nichts zu tun.

Bei SSB richtet sich die Sendeleistung nach der Lautstärke. Ein Kompressor hebt die leisen Stellen an, ohne die Spitzen weiter zu treiben — die MITTLERE Leistung steigt, die Spitzenleistung bleibt gleich.

Kniff: Nicht die Spitzenleistung wächst, sondern der Durchschnitt. Genau darin liegt der Gewinn an Reichweite — und der gilt nur für Sprache, nicht für CW.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Die Reichweite in CW wird erhöht. – Ein CW-Signal hat gar keine Dynamik — es ist an oder aus. Ein NF-Kompressor bewirkt dort nichts.
• Die mittlere Sendeleistung wird abgesenkt. – Genau das Gegenteil ist der Zweck.
• Der Dynamikbereich des Modulationssignals wird erhöht. – Das ist der Expander. Der Kompressor verringert die Dynamik.

Je stärker komprimiert wird, desto mehr nähert sich das Signal einem gleichmäßigen Pegel an. Die natürlichen Lautstärkeunterschiede der Sprache verschwinden, und mit ihnen ein Teil der Verständlichkeit.

Kniff: Zu viel Kompression klingt lauter und ist trotzdem schlechter zu verstehen. Dazu kommen Verzerrungen, die das Signal verbreitern — der Gewinn kehrt sich um.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Die Trägerunterdrückung nimmt ab. – Die hängt vom Abgleich des Balancemischers ab. Mit dem NF-Pegel davor hat sie nichts zu tun.
• Das Signal kann im Empfänger nicht demoduliert werden. – Demodulieren lässt es sich weiterhin. Es klingt nur schlecht.
• Die Modulation des Senders führt zur Zerstörung der Endstufe. – Der Kompressor arbeitet auf der Niederfrequenzseite und erhöht die Spitzenleistung nicht. Die Endstufe merkt davon nichts.

Ein Equalizer hebt oder senkt einzelne Frequenzbereiche der Niederfrequenz. Damit lässt sich das Mikrofon an die Stimme des Bedieners anpassen.

Kniff: Jede Stimme klingt anders, und jedes Mikrofon auch. Der Equalizer gleicht beides aneinander an — mit dem Hochfrequenzteil des Senders hat er nichts zu tun.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Er dient zur Unterdrückung von Oberschwingungen im Sendesignal. – Das erledigt das Tiefpassfilter hinter der Endstufe.
• Er dient zur Erzeugung des SSB-Signals. – Dafür sind Balancemischer und Seitenbandfilter zuständig.
• Er dient zur Erhöhung der Trägerunterdrückung. – Die hängt vom Abgleich des Balancemischers ab, nicht vom Frequenzgang der Niederfrequenz.

Richtig ist B:

Bei Amplitudenmodulation entstehen neben dem Träger zwei Seitenbänder, die belegte Bandbreite ist doppelt so groß wie die höchste im Modulationssignal vorkommende Frequenz. Im Zeitbild liest man diese Frequenz an der Hüllkurve ab: je mehr Hüllkurvenperioden in dieselbe Zeit passen, desto höher die Modulationsfrequenz und desto breiter das Signal. Auch die Form zählt. Eine sinusförmige Hüllkurve enthält nur eine einzige Frequenz, eine eckige mit senkrechten Flanken enthält zusätzlich viele Oberwellen und braucht deshalb viel mehr Platz. Am schmalsten ist also die langsamste und weichste Modulation.

Kniff: Zähle zuerst die Wellen der Hüllkurve, wenige Wellen heißen niedrige Modulationsfrequenz und damit wenig Bandbreite. Sieh dann auf die Flanken: senkrechte Sprünge scheiden aus, denn Ecken im Zeitbild bedeuten Oberwellen und damit Breite. Die Falle ist das langsame Rechteck, das genauso träge aussieht wie die richtige Antwort, wegen seiner steilen Kanten aber trotz gleicher Umtastrate deutlich mehr Platz belegt.