Exercise 1.1Z: VHF II Broadcasting

Modell eines UKW–Rundfunksenders

Man bezeichnet elektromagnetische Wellen in einem Frequenzbereich von $\rm 30$ bis $\text{300 MHz}$ – entsprechend Wellenlängen zwischen zehn und einem Meter – als Ultrakurzwelle (UKW).

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird unter UKW auch das Frequenzband VHF II (Very High Frequency) von $\text{87.5}$ bis $\text{108 MHz}$ verstanden, das in Mitteleuropa auch heute noch vorwiegend zur Übertragung von frequenzmodulierten Hörfunkprogrammen in analoger Technik genutzt wird.

Das gesamte Frequenzband ist in mehrere Kanäle mit einem Kanalraster von jeweils $\text{300 kHz}$ aufgeteilt.

In der Grafik sehen Sie das Prinzipschaltbild:

Insgesamt $K$ Signale $q_k(t)$ werden mit verschiedenen Trägerfrequenzen $f_1$, $f_2$, ... , $f_K$ moduliert und addiert.
Das Summensignal wird dann nach Leistungsverstärkung von einem Sender abgestrahlt.
Dieses abgehende Signal bezeichnen wir als das Sendesignal $s(t)$.

Hinweise:

Die Aufgabe gehört zum Kapitel Zielsetzung von Modulation und Demodulation.
Bezug genommen wird insbesondere auf die Seite Bündelung von Kanälen – Frequenzmultiplex.

Fragebogen

	Es handelt sich um FDM.
	Es handelt sich um TDM.

$K \ = \ $

	Die UKW–Kanäle sind breitbandiger als diejenigen beim Lang–, Mittel– und Kurzwellenrundfunk.
	Die Reichweite der UKW–Radiowellen ist größer als beim Lang–, Mittel– und Kurzwellenrundfunk.
	Das bei einem Empfänger ankommende Signal $r(t)$ unterscheidet sich fast nicht vom Sendesignal $s(t)$.
	Die Funktionseinheit eines Radioempfängers zur Kanalseparierung („Einstellung der Sender”) ist der Tuner.

Musterlösung

Solution

(1) Richtig ist der Lösungsvorschlag 1.

Es handelt sich um FDM (Frequency Division Multiplexing).
Das alternative Multiplexverfahren TDM (Time Division Multiplexing) ist nur bei einem digitalen Übertragungssystem einsetzbar.

(2) Aus der Gesamtbandbreite 20.5 MHz und der Kanalbandbreite 0.3 MHz erhält man $\underline{K = 68}$.

(3) Richtig sind die Lösungsvorschläge 1 und 4:

Das Kanalraster und damit die für einen Kanal zur Verfügung stehende Bandbreite 300 kHz ist im UKW–Bereich deutlich größer als bei Lang–, Mittel– und Kurzwelle. Die im UKW–Rundfunk eingesetzte Frequenzmodulation ist zwar durch eine bessere Qualität gekennzeichnet, benötigt aber auch eine größere Bandbreite.
Zum Vergleich wird im Mittelwellenbereich stets Amplitudenmodulation und (in Europa) ein Kanalraster von 9 kHz verwendet. Die NF–Bandbreite ist somit 4.5 kHz.
Die Reichweite ist bei UKW geringer als in den anderen Frequenzbereichen, da UKW–Radiowellen nicht an der Ionosphäre reflektiert werden. Daher besteht ein UKW–Sendernetz meist aus recht vielen Sendern, die in geringen Abständen – meist auf Anhöhen – aufgebaut sind ⇒ Antwort 2 ist falsch.
Das am Empfänger ankommende Signal hat auf Grund der Freiraumdämpfung, die zumindest quadratisch mit der Entfernung zunimmt, einen sehr viel kleineren Pegel als das Sendesignal $s(t)$ ⇒ Antwort 3 ist falsch.
Im Rundfunkempfänger hat tatsächlich der Tuner die Aufgabe der Kanalseparierung ⇒ Antwort 4 ist richtig.