Digitale Signalverarbeitung Klasse E

Auf dieser Seite stehen alle 3 Prüfungsfragen zum Thema Digitale Signalverarbeitung (Kapitel „Sender und Empfänger“). Überlege erst selbst und klappe dann die Lösung auf: Dort steht der Lösungsweg und bei jeder falschen Antwort, welcher Denkfehler dahintersteckt.

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Der Überlagerungsempfänger und seine Baugruppen

Ein Filter, das zwei dicht benachbarte Signale sauber voneinander trennt, lässt sich nur auf EINER festen Frequenz gut bauen. Ein gleich schmales Filter, das über das ganze Band mitwandert, gibt es praktisch nicht. Der Überlagerungsempfänger dreht deshalb die Aufgabe um: nicht das Filter wandert zum Signal, sondern das Signal kommt zum Filter. Ein Oszillator und ein Mischer setzen jede Empfangsfrequenz auf eine immer gleiche Zwischenfrequenz um, und dort sitzt das eine gute, schmale Filter. Daraus folgt sein Vorteil gegenüber dem Geradeausempfänger, der auf der Empfangsfrequenz selbst filtern muss: die bessere TRENNSCHÄRFE. Einfacher gebaut ist er dadurch nicht, und geringere Ansprüche an die Stabilität des Oszillators stellt er erst recht nicht — er hat einen Oszillator mehr, von dem die Genauigkeit abhängt. Aus demselben Zusammenhang folgt, wie Bandbreite und Trennschärfe zusammengehören: je schmaler das Filter, desto weniger kommt neben dem gewünschten Signal noch mit durch, also bedeutet eine schmale Bandbreite HOHE Trennschärfe. Mit der Spiegelfrequenz hat die Bandbreite des Filters nichts zu tun; die ist eine Sache des Mischers und der Stufen vor ihm. Beim Direktüberlagerungsempfänger fällt die Zwischenfrequenz weg: der Oszillator läuft dicht bei der Empfangsfrequenz, sodass beim Mischen unmittelbar die Niederfrequenz entsteht. Der Rest des Empfängers ist eine Sammlung von Baugruppen, und jede ist gegen GENAU EIN Problem gebaut. Die Prüfung tauscht sie gegeneinander aus, deshalb merkt man sie sich am Problem und nicht am Namen: schwankende Pegel — automatische Verstärkungsregelung; gleichmäßiges Rauschen über dem ganzen Signal — Rauschunterdrückung; kurze Knackimpulse — Störaustaster; ein einzelner schmaler Störträger — Notchfilter; ein zu starkes Signal am Eingang — Dämpfungsglied. Auch der Einbauort folgt aus dem Problem: ein Vorverstärker verstärkt das Rauschen mit, das vor ihm dazugekommen ist, also gehört er VOR das Kabel, direkt an die Antenne. Hinter dem Kabel ist das Signal schon geschwächt, und der Abstand zum Rauschen lässt sich dort nicht mehr zurückholen. Und rechnen kann nur, was als Zahlenfolge vorliegt: ein digitales Filter braucht ein digitalisiertes Eingangssignal, und SDR heißt, dass ein Teil der Signalaufbereitung in Software steckt statt in Bauteilen.

Merken: Ein gutes schmales Filter gibt es nur für eine feste Frequenz — darum mischt der Überlagerungsempfänger jedes Signal auf die Zwischenfrequenz herunter und hat dadurch die bessere Trennschärfe. Daraus folgt auch: schmale Bandbreite heißt hohe Trennschärfe. Jede Baugruppe gehört zu genau einem Problem — AGC gegen Pegelschwankungen, Noise Reduction gegen Rauschen, Noise Blanker gegen Impulse, Notchfilter gegen einen schmalen Störer, Dämpfungsglied gegen Übersteuerung. Der Vorverstärker gehört an die Antenne, nicht an den Empfänger. Und digital filtern kann man erst, wenn das Signal digitalisiert ist.

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Die 3 Fragen

EF601Folgendes Blockschaltbild stellt das Prinzip einer digitalen Signalverarbeitung dar. Welche Aufgaben haben die beiden Blöcke 1 und 2?ab Klasse E

1. 1: A/D-Umsetzer, 2: D/A-Umsetzer
2. 1: D/A-Umsetzer, 2: A/D-Umsetzer
3. beides D/A-Umsetzer
4. beides A/D-Umsetzer

Lösung und Erklärung zeigen

Richtig ist A: 1: A/D-Umsetzer, 2: D/A-Umsetzer

Kniff: Die beiden Blöcke sind im Bild völlig gleich gezeichnet — das Symbol sagt also nichts. Was entscheidet, ist die Pfeilrichtung: das Signal läuft von links nach rechts, und in der Mitte steht ein Block, der nur mit Zahlen arbeiten kann. Vor ihm muss das analoge Signal in Zahlen umgesetzt werden (A/D), hinter ihm müssen die Zahlen wieder ein analoges Signal werden (D/A). Aus der Reihenfolge folgt die Antwort, nicht aus dem Aussehen der Kästchen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 1: D/A-Umsetzer, 2: A/D-Umsetzer – Genau vertauscht. Das würde bedeuten, dass am Eingang links bereits ein digitales Signal ankommt und die Signalverarbeitung in der Mitte ein analoges Signal bekommt — womit sie nichts anfangen kann.
• beides A/D-Umsetzer – Dann wäre das Signal hinter Block 2 noch digital und bliebe eine Zahlenfolge. Am Ausgang rechts soll aber wieder ein analoges Signal herauskommen, sonst könnte es niemand hören oder aussenden.
• beides D/A-Umsetzer – Dann würde das Signal nie in Zahlen umgesetzt, und die digitale Signalverarbeitung in der Mitte bekäme ein analoges Signal. Mindestens einer der beiden Blöcke muss ein A/D-Umsetzer sein, und zwar der vor der Verarbeitung.

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Fragen und Abbildungen: Prüfungsfragenkatalog der Bundesnetzagentur, 3. Auflage (gültig seit 24. Juni 2024), Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – 2.0. Die Antworten sind gemischt. Erklärungen, Lösungswege und Begriffsblätter: Amateurfunk-Trainer.