In den Anfängen unserer aktiven Zeit haben wir gerne die Frequenz- und Phasenmodulation verwendet, weil die Funkverbindung HiFi Qualität hatte, mit dem Nachteil auf der Empfängerseite, dass der Ratio-Detektor oder Rieger Kreis zur Demodulation des NF-Signales einen Schwellwert von rund 10 dB hatte, d.h. Signale unterhalb des Schwellwertes verschwanden im Störnebel oder im Rauschen.
Deshalb wurden später adaptive FM Systeme mit Rückführung von Michael Hoffmann entwickelt, die bei geringem Störabstand automatisch die Bandbreite reduzierten und dadurch immer noch – trotz des Schwellwertes – eine einwandfreie Übertragung möglich machten – allerdings unter erheblichen Qualitätsverlust. Dafür wurde aber die Nachricht übertragen, was ja im Bereich der Behörden von großer Wichtigkeit ist.
Frequenz- und die Phasenmodulation sind Arten der Winkelmodulation.
Bei der Frequenzmodulation – FM – wird die Trägerfrequenz durch das NF – Modulationssignal verändert. Der Frequenzhub ist dabei proportional zur Amplitude des Modulationssignals und unabhängig von der NF- Signalfrequenz.
FM hat den Vorteil, daß Amplituden Störungen – wie Blitze – keine Rolle spielen und die Qualität der Übertragung störungsfrei ist und der Dynamikbereich steigt.
FM ist heute in der rückläufigen analogen Rundfunktechnik noch Standard. Der Nachteil des abnehmenden Phasenhubes zu höheren Modulationsfrequenzen hin wird durch eine Preemphasis – Differentiation – ausgeglichen, wodurch das FM-Signal sowohl frequenz- als auch phasenmodulierte Eigenschaften aufweist.
Bei der Phasenmodulation – PM – wird die Phase der Trägerfrequenz entsprechend der momentanen Amplitude des Modulationssignals verändert, wobei die Frequenz und die Amplitude konstant bleiben, d.h. die Frequenz bleibt konstant.
Insgesamt sind FM und PM ähnlich, ihre unterschiedlichen Abhängigkeiten und HF technischen Übertragungs-Eigenschaften führen allerdings zu den diversen Unterscheidungen zwischen beiden Modulationsarten.
Bei der FM unterscheidet man noch Breitband und Schmalband FM, die im Spektralbild ähnlich aussieht wie AM, jedoch sind die auftretenden Seitenbänder in der Phase um 180 Grad verschoben.
Bei der Breitband FM spielen die Bessel Funktion die entscheidende Rolle und können zur Identifikation, ob FM oder PM verwendet wird, genutzt werden. Wird nur eine einzige Modulationsfrequenz als Testfrequenz benutzt, dann tanzen bei FM die Seitenlinien – bei Ansicht mit einem Spektrum Analyser – auf und ab, während bei PM die Amplituden der Seitenlinien unverändert bleiben. Ansonsten kann man im Spektrum nicht unterscheiden ob FM oder PM verwendet wird.
Abgeleitete Modulationsarten von FM und PM sind QAM und Phasenwinkel Modulation, worauf die modernen digitalen Modulationsarten beruhen.
Wer mehr wissen möchte, schaue in die funktechnischen Arbeitsblätter, in den auch die Bessel Funktionen genau erklärt und berechnet werden.
Dr. Walter Schau, DL3LH
In the early days of our radio activities, we often favored frequency and phase modulation due to the superior hi-fi quality of the audio. However, this came with a significant drawback: the receiver side required a ratio detector or Rieger circuit for demodulation, which had a threshold of around 10 dB. Signals below this threshold would simply vanish into the noise or interference.
To address this issue, adaptive FM systems with recirculation were later developed by Michael Hoffmann. These systems automatically reduced the bandwidth when the signal-to-noise ratio dropped, allowing for a clear transmission even when the signal fell below the threshold. Although this method led to a noticeable loss in audio quality, the essential message was still conveyed, which is critical in communication for authorities and emergency services.
Hallo Ganga Thapa,
alles richtig erkannt mit dem Schwellwert von etwa 10 dB beim Ratio-Detektor und Rieger-Kreis zur Demodulation bei FM.
Deshalb haben wir damals am Institut für Mikrowellentechnik der Uni Saarbrücken unter der Leitung von Michael Hoffmann, Lösungen gesucht um diesen Schwellwert zu umgehen.
Das Ergebnis war dann die Demodulation von Schmal- und Breitband-FM durch eine PLL, die synchron mit der Momentan Frequenz des FM Signales mitläuft.
Durch eine Rückkopplungsschleife wurde aus diesem System auch noch ein adaptives System, das bei schwachen HF-Signal immer noch eine Verständigung ermöglichte durch Reduzierung der Bandbreite.
Die Grenze war etwa ein S/N von 0 dB und wurde sofort in BOS eingesetzt, weil es in Grenzfällen hier weniger auf die Sprachqualität, sondern nur auf den Inhalt der Nachricht an kam.
Der Schwellwerte von 0 dB hatte den Vorteil einer enormen Erhöhung der Reichweite des Funkverkehrs zwischen BOS-Fahrzeugen.
Erstmals wurde das System bei der Pol in Hannover unter der Obhut von PD August Unterwallney, DJ3XD, erfolgreich eingesetzt, ebenso bei der FW – Feuerwehr Hannover unter der Leitung von DL8OL, Klaus Bethge und hatte lange Bestand, bis die Digitaltechnik die Oberhand gewann – alles Schnee von gestern.
Die anspruchsvolle mathematische Behandlung des PLL führte bei Michael zu seiner Promotion und war die Grundlage für seine Ernennung zum Prof. an der Uni Ulm.
Michael hat dann noch ein Lehrbuch über ochfrequenztechnik: „Ein systemtheoretischer Zugang“ verfasst. Dieses leicht verständliche Werk bietet eine Einführung in die Hochfrequenztechnik mit einem systemtheoretischen Ansatz und ist besonders geeignet für Studierende der ersten Semester HF-Technik, sowie auch für interessierte Funkamateure, da er auf komplexe feldtheoretische Grundlagen verzichtet hat.
Michael hat später an der Uni Ulm unter anderem zu Themen wie – Phasenrauschen in Oszillatoren – geforscht und bahnbrechende Erkenntnisse ins Leben gerufen.
Gruß Dr. Walter Schau, DL3LH
Ich hätte gern viel genauere Informationen über den Unterschied Phasen- und Frequenzmodulation. Gibt es vielleicht ein Bild vom Spektrum oder kurzes Video/GIF?
Und gemäß verschiedener Internetquellen ist Phasenmodulation nicht P sondern G, siehe eine Seite im Feld Webseite.