Die Welt der Frequenzbereiche - Techniken der Modulation

In der Telekommunikation und Signalverarbeitung ist Frequenzmodulation (FM) die Codierung von Informationen in einer Trägerwelle durch das Variieren der momentanen Frequenz der Welle. Bei der analogen Frequenzmodulation, wie beispielsweise der FM-Rundfunkübertragung eines Audiosignals, das Sprache oder Musik darstellt, ist die momentane Frequenzabweichung, die Differenz zwischen der Frequenz des Trägers und seiner Mittenfrequenz, proportional zum Modulationssignal.

Digitale Daten können über FM codiert und übertragen werden, indem die Frequenz des Trägers unter einem vordefinierten Satz von Frequenzen verschoben wird, die bestimmte Ziffern darstellen. Beispielsweise kann eine Frequenz eine binäre 1 und eine zweite eine binäre 0 darstellen. Diese Modulationstechnik ist als Frequenzumtastung bekannt (FSK). FSK wird häufig in Modems wie Faxmodems verwendet und kann auch zum Senden von Morsecode verwendet werden. 

Einsatzgebite der Frequenzmodulation

Frequenzmodulation wird nicht nur für UKW-Radiosendungen verwendet, sondern auch in der Telemetrie, beim Radar, bei der Erdbebenerkundung, bei der EEG, in Funksprechsystemen, in Musiksynthese,  bei Magnetbandaufzeichnungssystemen und einigen Videoübertragungssystemen. Bei der Funkübertragung besteht ein Vorteil der Frequenzmodulation darin, dass sie ein größeres Signal-Rausch-Verhältnis aufweist und daher Funkfrequenzstörungen besser unterdrückt als ein AM-Signal (Equal Power Amplitude Modulation). Aus diesem Grund wird die meiste Musik über UKW-Radio gesendet.

Frequenzmodulation und Phasenmodulation sind die beiden komplementären Hauptmethoden der Winkelmodulation; Phasenmodulation wird oft als Zwischenschritt verwendet, um eine Frequenzmodulation zu erreichen. Diese Verfahren stehen im Gegensatz zur Amplitudenmodulation, bei der die Amplitude der Trägerwelle variiert, während Frequenz und Phase konstant bleiben.

Weitere Einsatzfelder

Ein weiterer Bereich in dem die Modulation von Frequenzen verwendet wird, sind die sogenannten Silent Subliminals. Hierunter versteht man das gezielte modulieren von Frequenzen, um eine Tonabgabe in einen für den Menschen nicht hörbaren Bereich zu verschieben. Mit dieser Methode wird eine Botschaft in einem Frequenzbereich transportiert, der auf verstandesebene nicht gefasst werden kann, jedoch trotzdem das Unterbewusstsein des Empfängers erreicht.

Dann gibt es noch eine weitere Modulation bei Audiofrequenzen, um den Ton zu synthetisieren. Diese als FM-Synthese bekannte Technik wurde von frühen digitalen Synthesizern populär gemacht und wurde zu einem Standardmerkmal in mehreren Generationen von Soundkarten für PCs.

Das Themenfeld der Modulation von Frequenzen ist enorm und hat im Laufe der Zeit an großer Bedeutung gewonnen. Auch in der Zukunft, wenn es beispielsweise um 5G oder das autonome Fahren geht, wird dieses Thema noch mehr an Wichtigkeit zunehmen. 

Quellen und Weiterführendes

Silent Subliminals: https://ganzheitlich-im-leben.com 

Uni Göttingen: http://user.informatik.uni-goettingen.de/~elanmk/mobkomI/material/ss09/Grundlagen.pdf

Data.gov.in: https://data.gov.in/catalog/frequency-modulation-fm-radio

 

 

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