Die COM4LAB Kurse der Sende- und Empfangstechnik erläutern schrittweise den Aufbau klassischer und moderner Funkanlagen sowie Modulation und Demodulation der Signale. Die Eigenschaften der Signale werden im Zeitbereich und im Frequenzbereich genauer untersucht. Dazu befindet sich auf dem Board jeweils eine komplette Sende- und eine Empfangsanlage. Komponenten können einzeln analysiert werden.
Der erste Kurs „Analoge Übertragungstechniken AM, DSB, ESB und FM“ behandelt die Superheterodyn-Architektur von Sendern und Empfängern sowie die grundlegenden analogen Modulationsarten Amplitudenmodulation (AM), Doppelseitenbandmodulation (DSB), Einseitenbandmodulation (ESB/SSB) und Frequenz-/Phasenmodulation (FM/PM).
Gesamtdauer: Bis zu 8 Stunden.
Zielgruppen
Der Kurs kann u. a. im Ausbildungsprozess für die folgenden Berufe unterstützend eingesetzt werden:
- Elektroberufe in der Industrie:
Elektroniker/-in für Betriebstechnik
Elektroniker/-in für Automatisierungstechnik
Elektroniker/-in für Geräte und Systeme
Elektroniker/-in für Informations- und Systemtechnik
Fluggerätelektroniker/-in
Mechatroniker/-in
- Elektroberufe im Handwerk:
Elektroniker/-in Fachrichtung Automatisierungs- und Systemtechnik
Elektroniker/-in für Gebäudesystemintegration
Informationselektroniker/-in
- IT-Berufe:
IT-System-Elektroniker/-in
Fachinformatiker/-in Fachrichtung Digitale Vernetzung
Fachinformatiker/in Fachrichtung Systemintegration
Lernziele
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- Radiosignale im UKW-Rundfunkbereich empfangen können,
- Radiosignale mit sehr kleiner Leistung im UKW-Bereich senden können,
- die Komponenten einer Sendeanlage und einer Empfangsanlage identifizieren können,
- verstehen, wie Signale im Basisband in den Zwischenfrequenz- und in den Hochfrequenzbereich durch Mischung umgesetzt werden,
- die Größen Bandbreite, Trennschärfe, Weitabselektion und Nahselektion messen und verstehen können,
- erleben, welche Einflüsse auf die Qualität einer Funkstrecke Wirkung haben, und wie diese zu erkennen sind,
- durch Messung verstehen können, wie amplitudenmodulierte Signale erzeugt und demoduliert werden,
- durch Messung verstehen können, wie DSB- und SSB-Signale erzeugt und demoduliert werden,
- durch Messung verstehen, wie FM- und PM-Signale erzeugt und demoduliert werden,
- grundsätzlich verstehen können, was bei einer FFT (Fast Fourier Transform) passiert,
- verstehen können, warum Fensterung bei der AD-Umsetzung und nachfolgender FFT erforderlich ist und
- durch Messung unterschiedliche Fenstertypen unterscheiden können.
Themen
Im Kurs werden die folgenden Themen behandelt:
- Empfangen und Senden von Radiosignalen im UKW-Bereich
- Arbeitsweise und Funktion von Sendern nach dem Superheterodyn-Prinzip
- Arbeitsweise und Funktion von Empfängern nach dem Superheterodyn-Prinzip
- Funktionsweise von Mischern im Zusammenwirken mit Lokaloszillatoren (LO)
- Filterstrukturen
- Amplitudenmodulation (AM)
- Modulationsgrad und Bandbreite bei AM
- Doppelseitenbandmodulation (DSB)
- Einseitenbandmodulation (ESB/SSB)
- Erzeugung von oberem Seitenband (USB) und unterem Seitenband (LSB)
- Frequenzmodulation (FM) und Phasenmodulation (PM)
- Modulationsindex und Bandbreite bei FM
- Bandbreitenvergleich zwischen den untersuchten Modulationsarten
- Demodulation von AM-, DSB-, SSB- und FM-Signalen
- Aufgabe von Verstärkern und Filtern
- Funktionsweise eines Bandscanners als Spektrum-Analysator
- Vergleich verschiedener Fensterungen bei der FFT
Vorkenntnisse
- Die Schülerinnen und Schüler benötigen Kenntnisse im Aufbau von elektronischen Schaltungen, um den Kurs erfolgreich bearbeiten zu können.
- Der Umgang mit Formeln wird vorausgesetzt.
- Grundlagen der Nachrichtentechnik müssen bekannt sein. Die Bedeutung der Begriffe Amplitude, Frequenz und Phase wird vorausgesetzt.
- Wichtig ist die Unterscheidung zwischen dem Frequenzbereich und dem Zeitbereich eines Signals. Die mathematischen Grundlagen der kontinuierlichen Fourier-Transformation und der schnellen Fourier-Transformation (FFT) werden nicht vorausgesetzt, Grundlagen der FFT werden im Kurs vermittelt.
- Kenntnisse der Exponential- und Logarithmusgesetze sind bei der Umrechnung von Leistungen zwischen Watt und dBm/dB von Vorteil.
