Page 1

Ralf Rudersdorfer

Funkempfängerkompendium

Funkempfängerkompendium

Wollten Sie schon immer wissen, wie sich die klassische Funkempfängertechnik fortentwickelt hat? Wie funktionieren professionelle Funkempfänger heute und was können sie leisten? Wie ist es der modernen Funküberwachung und den Nachrichtendiensten möglich, gleich ganze Frequenzbänder in kürzester Zeit auszuforschen? Welche Empfangssysteme und Techniken stehen heute zur Verfügung? Möchten Sie auch ausgefallene Anwendungen von Empfängern kennenlernen und wissen, wie ein Software Defined Radio (Digitalempfänger) nun wirklich funktioniert und was der letzte Stand der entsprechenden Technik kann?

Funkempfängerkompendium

Ralf Rudersdorfer

• • • •

Fragen über Fragen – im vorliegenden Buch findet man die Antworten! Ausführlich und mit Details. Mit vielen extra dafür erdachten Zeichnungen zur visuellen Erläuterung der Zusammenhänge. Mit durchgerechneten Fallbeispielen und dem stetigen Bezug zur Empfangspraxis. Großer Wert wurde bei den Darstellungen auf einheitliche Betrachtungsweise und durchgehende Systematik gelegt. Das erhöht die Übersichtlichkeit und erleichtert den Vergleich einzelner Vorgänge, Konzepte und Anlagen. Um den tatsächlichen Stand der Technik gut zu erfassen, wurden dutzende Patentschriften recherchiert und die Industrie mit eingebunden. Durch das sorgfältig aufbereitete Stichwortverzeichnis mit über 1200 Einträgen lassen sich die entsprechenden Stellen mit den Erklärungen rasch und punktgenau auffinden. Auch über die Thematik von Funkempfängern hinaus, wird beim Studium der Lektüre vieles klar! Denn auch Messgeräte der Hochfrequenztechnik funktionieren vielmals nach ähnlichen Prinzipien. Wer den Inhalt durcharbeitet, kann wichtige Eigenschaften verstehen, beispielsweise von Spektrumanalysatoren und bei der Arbeit damit professionell vorgehen. Diese überarbeitete und erweiterte Neuauflage vertieft spezielle Themenschwerpunkte und bietet zusätzliche Fach- und Detailinformationen.

Funktionsweise verstehen Kenngrößen interpretieren Empfangssysteme optimieren Einsatzgebiete und internationale Frequenzzuweisungen

Ralf Rudersdorfer

Wodurch unterscheiden sich Kreuzmodulation und Intermodulation und worauf ist bei der messtechnischen Bestimmung und Datenblattvergleichen unbedingt zu achten? Warum folgen Intermodulationsprodukte nicht immer den Darstellungen von Lehrbüchern? Welche Auswirkungen haben derartige Kenngrößen tatsächlich auf die Empfangspraxis und warum kommt es nicht nur auf den IP3 an? Wie hängt beispielsweise die Grenzempfindlichkeit mit der Empfangsbandbreite zusammen? Was unterscheidet einen Signal/Rauschabstand nach der Beurteilung durch SINAD und (S+N)/N? Wie ist ein Empfangssystem zur Aufnahme kleinster Signalpegel zu optimieren?

Überarbeitete und erweiterte Neuauflage

ISBN 978-3-89576-276-5

Elektor-Verlag GmbH 52072 Aachen www.elektor.de Funkempfaengerkompendium_2013-RZ.indd 1

25.09.13 16:22


Funkempfängerkompendium Ralf Rudersdorfer

unter Mitarbeit von Ulrich Graf (in I.1, I.2, II.8.1, III.9, IV.5, V.2.3, V.3) Hans Zahnd (in I.2.3, I.3, III.6.1, III.9.5)

Ăœberarbeitete und erweiterte Neuauflage ISBN 978-3-89576-276-5 Mit 25 Tabellen und 216 Abbildungen. Elektor-Verlag, Aachen


Elektor-Verlag GmbH, Aachen (D) © 2010, 1. Auflage © 2013, 2. überarbeitete und erweiterte Neuauflage Als internationale Edition in englischer Sprache bei John Wiley & Sons, Chichester (UK), unter dem Titel „Radio Receiver Technology“, ISBN 978-1-1185-0320-1, © 2013.

Alle Rechte vorbehalten. Die in diesem Buch veröffentlichten Beiträge, insbesondere alle Aufsätze und Artikel sowie alle Entwürfe, Pläne, Zeichnungen und Illustrationen sind urheberrechtlich geschützt. Ihre auch auszugsweise Vervielfältigung und Verbreitung ist grundsätzlich nur mit vorheriger schriftlicher Zustimmung des Herausgebers gestattet. Die Informationen im vorliegenden Buch werden ohne Rücksicht auf einen eventuellen Patentschutz veröffentlicht. Bei der Erarbeitung von Texten und Abbildungen wurde mit größter Sorgfalt vorgegangen. Trotzdem können Fehler nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag, Herausgeber und Autor können für fehlerhafte Angaben und deren Folgen weder eine juristische Verantwortung noch irgendeine Haftung übernehmen. Für die Mitteilung eventueller Fehler sind Verlag und Autor dankbar. Umschlaggestaltung: etcetera, Aachen (D) Fotografien Titel: iStockphoto, Calgary (CA) Zeichnungen: Ralf Rudersdorfer, Ennsdorf (A) Druck: WILCO, Amersfoort (NL) Printed in the Netherlands ISBN 978-3-89576-276-5 Elektor-Verlag GmbH, Aachen www.elektor.de 139005-1/D

2


Funkempfängerkompendium

Funktionsweise verstehen KenngrĂśĂ&#x;en ermitteln und interpretieren Empfangssysteme optimieren Einsatzgebiete und internationale Frequenzzuweisungen

3


Ralf Rudersdorfer, Jahrgang 1979, führte sein Weg über das Institut für Angewandte Physik an das Institut für Nachrichtentechnik und Hochfrequenzsysteme (vormals Nachrichten- und Informationstechnik) an der Johannes-Kepler-Universität Linz, wo er Leiter der Fachgruppe Technik ist und unter anderem die Errichtung der reflexionsgedämpften Messumgebung/Antennenmesslabor sowie die neue Grundausstaffierung der Elektroniklabore des Fachbereichs Mechatronik auf ihn zurückgehen. Fachpublizistische Tätigkeit seit dem 21. Lebensjahr, im August 2002 Konsulententätigkeiten im Bereich Hochfrequenztechnik und Laborausstattung sowie Durchführung der Praktikumslehrveranstaltung „Schaltungstechnik“ am Lehrstuhl für Technische Elektronik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Ende 2006 folgte eine Patentanmeldung zur Nutzung einer speziellen Antennenart in zwei deutlich unterschiedlichen Betriebsfrequenzbereichen, zu der in nur 14 Monaten, ohne vorherige Einwände, der Erteilungsbeschluss zum Patent verfügt wurde. In den Wintersemestern 2008 bis 2011 wurde ihm ein Lehrauftrag für das Praktikum „Angewandte Elektrotechnik“ an der Johannes-Kepler-Universität Linz erteilt. Rudersdorfer ist Autor zahlreicher Veröffentlichungen auf den Gebieten der Funksender- und Funkempfänger-, der Hochfrequenztechnik und der allgemeinen Elektronik. Weiterhin zeichnet er für über 55 ausgefertigte und publizierte Messprotokolle zu umfangreichen Gerätetests an Sendern und Empfängern, unterschiedlicher Konzeption und Funkstandards, für ein Fachmagazin verantwortlich. Allein im Rahmen dieser Arbeiten wurden beispielsweise rund 550 Interceptpunkte an Empfängern von ihm bestimmt. Er wurde mehrfach als Referent von Vorträgen zu Tagungen und Fachmessen geladen. En passant laufende Beratung von externen Kooperationspartnern des universitären Instituts, von Behörden, Unternehmen, Verbänden und Redaktionen in den Bereichen drahtloses Fernmeldewesen, Funk-, Antennen- und elektronische Messtechnik. Während der UKW-Tagung-Weinheim 2003 wurde ihm im Selbstbauwettbewerb der Jugendnachwuchs-Sonderpreis in der Sektion „Funktechnik“ zuerkannt. Bei der Kurzwellen-/VHF-/UHFTagung 2006 an der Fachhochschule München (heute Hochschule München) zeichnete man ihn mit dem ersten Platz in der Sektion „Messtechnik“ aus. Die Begründung des vorliegenden Werks in der Urfassung zog die Distinktion mit dem EEEfCOM Innovationspreis 2011, Sonderpreis (Electrical and Electronic Engineering for Communication), nach sich. Bereits im Alter von 17 Jahren betätigte sich Ralf Rudersdorfer als lizenzierter Funkamateur, wo zweifelsohne auch der Grundstein zu seinem heutigen Interesse gelegt wurde.

Dem Autor sind durch die Zusammenarbeit mit der Industrie und typischen Nutzern hoch qualitativer Funkempfänger sowie durch die Arbeit mit Studenten gegenwärtige technische Problemstellungen bestens bekannt. Seine anschaulichen Darstellungen von Zusammenhängen sind geprägt durch Erfahrung auf experimentellem Gebiet.

4


Vorwort

Vorwort Der Wunsch zum Empfang elektromagnetischer Wellen und die Wiedergewinnung des aufgeprägten Nachrichteninhalts sind so alt wie die Funktechnik selbst. Die Fortschritte in der Entwicklung und der Schaltungsintegration, am Gebiet der Empfängertechnik und von Empfangssystemen erlauben heute die Erfüllung von Empfangsaufgaben mit höchster Flexibilität. Ein zusätzlicher Innovationsschub geht von der zunehmenden Digitalisierung aus, wobei die Schnittstelle der Analog/Digital-Wandlung immer näher zur Empfangsantenne hin verschoben wird. Es ist daher an der Zeit, der professionellen und semiprofessionellen Empfangstechnik eine aktuelle Zusammenfassung zu widmen. Zweck ist es, den Nutzern von Funkempfängern die grundlegenden Mechanismen und Zusammenhänge zeitgemäßer Empfangstechnik zu vermitteln. Ganz auf die unterschiedlichen Anwender zugeschnitten, finden daher die möglichen Realisierungskonzepte auf Systemebene (Blockschaltbilder) im ersten Teil Darstellung. Auf die Beschreibung von Schaltungsdetails wird nur dort eingegangen, wo dies fürs Verständnis erforderlich ist. Eine Ausnahme erfolgt dabei für den letzten Stand der Technik, den (voll-)digitalen Funkempfänger. Er wird auch in Details näher erläutert, da die deutschsprachige Fachliteratur bislang noch wenig über dessen praktische Realisierung, in zusammengefasster Form, preisgibt. In den folgenden Buchteilen findet der Funkempfänger selbst vorwiegend als Zweitor Betrachtung. Es werden die Einsatzgebiete und ihre jeweiligen Besonderheiten aufgezeigt, um dann auf jene Bereiche der Funkempfängertechnik tiefgreifend einzugehen, die zwar stetig mit großer Anstrengung weiterentwickelt und perfektioniert wurden, worüber sich die Fachliteratur aber kaum näher auslässt. Dies sind zugleich jene Einsatzgebiete, in denen besonders hoch qualitative Funkempfänger Verwendung finden. Wie aus der Fülle der aufgezeigten terrestrischen Anwendungen in Teil II zu erkennen ist, sind dies typischerweise die hoheitliche Funküberwachung, die nachrichtendienstliche Funkaufklärung, aber auch die moderne Funkpeiltechnik und die klassischen Funkdienste. Die systematische Darstellung sämtlicher Einzelheiten, um die Eigenschaften und das Verhalten derartiger Geräte sicher erfassen, verstehen und beurteilen zu können, stellte sich als besondere Herausforderung beim Aufarbeiten dar. Die dafür erarbeiteten Teile III und IV zeigen nach derzeitigen Kenntnissen erstmals in dieser umfassenden und trotzdem besonders nachvollziehbaren Art sämtliche Empfängerkenngrößen auf. – Stets in der Reihenfolge vom physikalischen Effekt bzw. der Erklärung der einzelnen Kenngröße, über die konkrete messtechnische Erfassung bis zu den dabei auftretenden Problemen. Gefolgt von Erläuterungen hinsichtlich der tatsächlichen Praxisrelevanz. Die dargestellten

5


Vorwort

Messverfahren resultieren aus vielfältigen Erfahrungen, aus der Arbeit im Labor und praktischen Versuchen. Mit dem in Teil IV aufgezeigten Modell der betriebspraktischen Bewertung und den damit verbundenen geringen Interpretationsspielräumen wird in der Fachliteratur schließlich völliges Neuland betreten. Der Anhang gibt wertvolle Hinweise über die Auslegung von Empfangssystemen und die mathematische Herleitung von nichtlinearen Effekten sowie zu Mischung und Nebenempfang. Zusätzlich zeigt er eine nützliche Methodik zum wechselseitigen Überleiten unterschiedlicher Pegelangaben, so wie sie bei der professionellen Arbeit mit Funkempfängern anfallen. Bei der gesamten Aufarbeitung wurde besonders auf Nachvollziehbarkeit geachtet. Viele bildliche Darstellungen wurden erdacht und die angeführten Gleichungen um praktisch durchgerechnete Fallbeispiele erweitert. Über die mehrjährige Entstehungsdauer hinweg entstand so ein Buch, das den Interessenten, mit nachrichtentechnischen Grundkenntnissen, an die komplexen Zusammenhänge heranführt. Dazu werden stets die verwendeten Fachausdrücke erklärt und fachliteraturgerechte Synonyme aufgeführt. Bei mehrmaliger Verwendung von speziellen Begriffen in den unterschiedlichen Buchteilen wird auf das erklärende Kapitel verwiesen. Aufgrund der Fülle von Details, auf die es sich nicht scheut einzugehen, dient das Buch aber ebenso dem Fachmann als Nachschlagewerk. Das Stichwortverzeichnis mit über 1.200 Einträgen schafft dafür die besten Voraussetzungen; frei nach dem Motto: Zeigt sich selbst dem Könner (Entwickler) eine Lösung vor, hebt das die Stimmung im Labor, und man schlägt sich so die Nacht ums Ohr!

Danksagung Zur fachlich fundierten Aufarbeitung bedarf es immer möglichst vieler Erfahrungswerte und des Wissens aus vielen verschiedenen Blickwinkeln. Hier sind Hinweise von Fachleuten mit langjähriger Praxis auf einschlägigen Fachgebieten besonders wertvoll. Mein besonderer Dank gilt daher Herrn Dipl.-Ing. Ulrich Graf, ehemals Thales Electron Devices Ulm, Herrn Dipl.-Ing. Harald Wickenhäuser, Rohde&Schwarz München, sowie Herrn El.-Ing. (HTL) Hans Zahnd, Ingenieurbüro Hans Zahnd Emmenmatt, für die Mitteilung vieler Erkenntnisse, die umfassenden konstruktiven Diskussionen und die Durchsicht von Manuskriptteilen aus der jeweiligen fachlichen Perspektive. Herrn Dr. Markus Pichler, LCM Linz an der Donau, für seine Hinweise bei mathematischen Ausführungen sowie zu diversen Schreibweisen – in Verbindung mit seiner akribischen Genauigkeit und dem stets wertvollen Meinungsaustausch. Herrn Erwin Schimbäck, LCM Linz an der

6


Vorwort

Donau, für Enträtselungen rund um Tücken der EDV. Herrn Hofrat i. R. Mag. Hans-Otto Modler, ehemals Bundespolizeidirektion Wien, für das Gegenlesen des Manuskripts. Meinen fachlichen Mentoren der ersten Stunden, Herrn Amtsrat Ing. Alfred Nimmervoll und Herrn em. o. Universitätsprofessor Dr. Dr. h.c. Dieter Bäuerle, beide J.-K.-Universität Linz an der Donau, sowie Herrn Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. habil. Robert Weigel, F.-A.-Universität Erlangen-Nürnberg, für ihre stetige Förderung, ihr Vertrauen und die von ihnen mitgeschaffene Grundlage für meine Motivation und Hinneigung zur (Funk-)Technik. Besonders danken will ich aber auch allen Geschöpfen in meinem Umfeld, denen ich über die Zeitdauer der Entstehung hinweg oft (zu?) wenig Zeit widmen konnte. Den jeweiligen Industrieunternehmen, Institutionen und Personen seien die zur Verfügung gestellten Bildaufnahmen vergolten. Den Benutzern des Buchs darf ich den erhofften Nutzen und Erfolg in ihrer fachlichen Arbeit wünschen, verbunden mit möglichst vielen neuen Erkenntnissen und „AhaEffekten“ beim Lesen und Nachschlagen. Im Voraus bereits auch an sie meinen Dank für Anregungen und konstruktive Angaben/Rückmeldungen.

Ennsdorf, im Herbst 2013

Ralf Rudersdorfer

7


Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

FUNKEMPFÄNGERKOMPENDIUM

1

VORWORT

5

Danksagung

6

INHALTSVERZEICHNIS I

FUNKTIONSWEISE VON FUNKEMPFÄNGERN

I.1

Zur Einleitung etwas Historie

9 17 17

I.1.1

Resonanzempfänger, Fritter, Kohärer und quadratischer Detektor(-Empfänger)

17

I.1.2

Der Schritt zum Audion

18

Gegenwärtige Konzeptionen

21

I.2 I.2.1

Einfachsuperhet

21

I.2.2

Mehrfachsuperhet

26

I.2.3

Direktmischer

33

I.2.4

Digitalempfänger

37

I.2.5

Klassifikationsübersicht

43

I.3

Ausführungsbeispiel (voll-)digitaler Funkempfänger

45

I.3.1

Funktionsblöcke der digitalen Signalverarbeitung

47

I.3.2

Der A/D-Wandler als Schlüsselelement

47

I.3.3

Umsetzung auf Frequenz Null

56

I.3.4

Präzision und Reproduzierbarkeit

59

I.3.5

VFO zur Frequenzabstimmung

60

I.3.6

Weitere erforderliche Hardware

63

I.3.7

Empfangsfrequenzexpansion durch Unterabtastung

67

9


Inhaltsverzeichnis

I.4

Ausführungsbeispiel portabler, breitbandiger Funkempfänger

69

I.4.1

Analoges HF-Frontend für breiten Empfangsfrequenzbereich

70

I.4.2

Anschließende digitale Signalverarbeitung

71

I.4.3

Demodulation mit Empfangspegelmessung

73

I.4.4

Spektrale Auflösung der Frequenzbelegung

74

Literatur

II

77

FUNKEMPFÄNGER: EINSATZGEBIETE & ANWENDUNGEN

81

II.1

Prolog

81

II.2

Drahtloses Fernwirken

84

Funk-Rundsteuerung

86

II.2.1 II.3

Nichtöffentliche Funkdienste

88

II.3.1

Flugfunk

88

II.3.2

Seefunk

90

II.3.3

Landfunk

93

II.3.4

Amateurfunk

95

II.3.5

Mobilfunk

98

II.4

Funkaufklärung, Funküberwachung

99

II.4.1

Vielschichtige Signalarten

102

II.4.2

Suchen und aufspüren

105

II.4.3

Aussendungen überwachen

112

II.4.4

Funkszenarien klassifizieren und auswerten

115

II.4.5

Empfänger wider Spektrumanalysator

119

II.5

Richtungsbestimmung und Standortbestimmung

123

II.5.1

Grundlegende Prinzipien der Funkpeilung

123

II.5.2

In Funkaufklärung und Funküberwachung

135

II.5.3

In Flugnavigation und Flugsicherung

139

II.5.4

In Schiffsnavigation und Schifffahrt

141

Terrestrischer Hörrundfunkempfang

143

II.6

10


Inhaltsverzeichnis

II.7

Zeitzeichenempfang

148

II.8

Moderne Funkfrequenznutzung und Frequenzökonomie

151

II.8.1

Bündelfunknetze

151

II.8.2

Cognitive Radio

151

Literatur

III

153

EMPFÄNGEREIGENSCHAFTEN UND DEREN MESSTECHNISCHE ERMITTLUNG 157

III.1

Zweck und Nutzen

157

III.2

Vorbereitungen zur messtechnischen Untersuchung

159

III.2.1

Sonderfall korrelative Rauschunterdrückung

161

III.2.2

Sonderfall digitale Funkstandards

161

III.3

Empfängereingangsanpassung/-impedanz

164

III.3.1

Messtechnische Erfassung

166

III.3.2

Problematiken bei der Bestimmung

167

III.4

Empfindlichkeit

168

III.4.1

Physikalische Grenzen

168

III.4.2

Rauschzahl und Rauschmaß

169

III.4.3

Messtechnische Erfassung

172

III.4.4

Äquivalente Rauschbandbreite

174

III.4.5

Grenzempfindlichkeit

177

III.4.6

Messtechnische Erfassung

179

III.4.7

Eingangsrauschspannung

180

III.4.8

Signal/Störabstand und Betriebsempfindlichkeit – S/N, (S+N)/N, SINAD

181

III.4.9

Deemphasis

186

III.4.10 Nutzbare und zweckmäßige Empfindlichkeit

188

III.4.11 Maximaler Signal/Störabstand

196

III.4.12 Messtechnische Erfassung

198

III.4.13 Problematiken bei der Bestimmung

199

11


Inhaltsverzeichnis

III.5

Störstellenempfang

201

III.5.1

Entstehung von Eigenempfangsstellen

201

III.5.2

Messtechnische Erfassung

201

III.5.3

Spiegelfrequenzempfang und -unterdrückung

202

III.5.4

ZF-Durchschlag und -Durchschlagsdämpfung

206

III.5.5

Zusätzliche Empfangsstörstellen

207

III.5.6

Messtechnische Erfassung

208

III.5.7

Sonderfall des linearen Nebensprechens

208

III.5.8

Messtechnische Erfassung

209

III.5.9

Problematiken bei der Bestimmung

210

III.6

Nahselektivität

212

III.6.1

Empfangsbandbreite und Formfaktor (Shape-Faktor)

213

III.6.2

Messtechnische Erfassung

215

III.6.3

Nachbarkanalunterdrückung

217

III.6.4

Messtechnische Erfassung

217

III.6.5

Problematiken bei der Bestimmung

218

III.7

Reziprokes Mischen

220

III.7.1

ESB-Rauschen

220

III.7.2

Nichtharmonische (trägernahe) Verzerrungen

223

III.7.3

Empfindlichkeitsminderung durch reziprokes Mischen

224

III.7.4

Messtechnische Erfassung

227

III.7.5

Problematiken bei der Bestimmung

229

III.8

Blocking

230

III.8.1

Kompression im HF-Frontend oder ZF-Teil

230

III.8.2

Ansprechen der AGC auf Störsignale

230

III.8.3

Störabstandsreduzierung durch Blocking

231

III.8.4

Messtechnische Erfassung

231

III.8.5

Problematiken bei der Bestimmung

232

III.9

Intermodulation

III.9.1

12

Entstehung

234 234


Inhaltsverzeichnis

III.9.2

Intermodulation zweiter und dritter Ordnung

234

III.9.3

Intermodulation höherer Ordnung

241

III.9.4

Sonderfall elektromechanische und keramische Filter sowie Quarzfilter

243

III.9.5

Sonderfall A/D-gewandelte und digital verarbeitete Signale

245

III.9.6

Intermodulationsfestigkeit

246

III.9.7

Maximaler intermodulationsfreier Dynamikbereich

246

III.9.8

Interceptpunkt

247

III.9.9

Effektiver Interceptpunkt (auch Empfängerfaktor oder …)

248

III.9.10 Messtechnische Erfassung

250

III.9.11 Problematiken bei der Bestimmung

253

III.9.12 Inbandintermodulation und nichtlineares Übersprechen

259

III.9.13 Messtechnische Erfassung

261

III.10

Kreuzmodulation

264

III.10.1 Entstehung

264

III.10.2 Ionosphärische Kreuzmodulation

267

III.10.3 Messtechnische Erfassung

268

III.10.4 Problematiken bei der Bestimmung

269

III.11

Betriebsgüte selektiver HF-Preselektoren

270

III.11.1 Dynamikzugewinn durch Vorselektion hoher Güte

271

III.11.2 Messtechnische Erfassung

272

III.12

Großsignalverhalten allgemein

276

III.12.1 Konkretes Exempel

277

III.12.2 Der IP3-Interpretationsirrtum

280

III.13

NF-Wiedergabeeigenschaften

282

III.13.1 NF-Frequenzgang

282

III.13.2 Messtechnische Erfassung

283

III.13.3 Wiedergabequalität und Verzerrungen

284

III.13.4 Messtechnische Erfassung

285

III.13.5 Problematiken bei der Bestimmung

286

13


Inhaltsverzeichnis

III.14

Regelverhalten der automatischen Verstärkungsregelung (AGC)

287

III.14.1 Statisches Regelverhalten

287

III.14.2 Messtechnische Erfassung

289

III.14.3 Zeitdynamisches Regelverhalten

290

III.14.4 Messtechnische Erfassung

293

III.15

Frequenzstabilität

295

III.15.1 Messtechnische Erfassung

296

III.15.2 Problematiken bei der Bestimmung

297

III.16

Charakteristiken der Rauschsperre

III.16.1 Messtechnische Erfassung III.17

Empfängerstörstrahlung

298 299 300

III.17.1 Messtechnische Erfassung

302

III.17.2 Problematiken bei der Bestimmung

302

III.18

(Relative) Empfangssignalstärke und S-Werte

303

III.18.1 Definition und festgesetzte Pegel für S-Werte

306

III.18.2 Messtechnische Erfassung

308

III.18.3 Problematiken bei der Bestimmung

308

III.19

AM-Unterdrückung des F3E-Empfangszugs

III.19.1 Messtechnische Erfassung III.20

Suchgeschwindigkeit des Scan-Betriebsmodus

III.20.1 Messtechnische Erfassung Literatur

IV

311 312 314 315 317

(MODELL FÜR DIE) BETRIEBSPRAKTISCHE BEWERTUNG VON FUNKEMPFÄNGERN 321

IV.1

Sachlage

321

IV.2

Objektive Bewertung betriebspraktischer Eigenschaften

323

IV.2.1

14

Kaum gleiche Bedingungen anzutreffen

323


Inhaltsverzeichnis

IV.2.2 IV.3

Approximation nicht möglich

Betriebspraxis kann Aufschluss geben

325 327

IV.3.1

Vergleichsgerät hilft

329

IV.3.2

Feine Unterscheidung kaum möglich und nötig

330

IV.4

Interpretation (und Zusammensetzung der Tabelle der BetriebsPRAXIS)

IV.4.1 IV.5

Der Zugewinn an Information

Individuelle Gerätedetails

Literatur

V

331 332 334 335

ANHANG

337

V.1

Kaskade rauschender Zweitore (Gesamtrauschverhalten)

337

V.2

Kaskade intermodulierender Zweitore (Gesamtintermodulationsverhalten)

342

V.2.1

Gesamtinterceptpunkt dritter Ordnung

342

V.2.2

Gesamtinterceptpunkt zweiter Ordnung

344

V.2.3

Rechnergestützte Berechnungen

345

V.3

Mathematischer Entstehungsprozess von Intermodulation

347

V.3.1

Intermodulation zweiter Ordnung

348

V.3.2

Intermodulation dritter Ordnung

348

V.3.3

Weitere Terme im Übertragungskennlinienpolynom

350

V.4

Mischung und Ableitung von Nebenempfang

354

V.4.1

Mischung = Multiplikation

354

V.4.2

Mehrdeutiger Mischvorgang

356

V.5

Geografische Aufteilung der Erde in Regionen gemäß ITU RR

359

V.6

Merkmale der Sendearten gemäß ITU RR

360

V.7

dB?-Konvertierungspraxis

368

V.7.1

Spannungs-, Strom- und Leistungspegel

368

V.7.2

Elektrische und magnetische Feldstärke-, (Leistungs-)Flussdichtepegel

370

15


Inhaltsverzeichnis

Literatur

372

TABELLENVERZEICHNIS

375

STICHWORTVERZEICHNIS

377

16


I.1 Zur Einleitung etwas Historie

I

Funktionsweise von Funkempfängern

I.1

Zur Einleitung etwas Historie

Um 1888 gelang es dem Physiker Heinrich Hertz, die Maxwellschen Wellengesetze experimentell zu bestätigen und elektromagnetische Wellen nachzuweisen. Seine Sendeeinrichtung bestand damals aus einem Funkenoszillator als Hochfrequenzgenerator, der einen resonanten Dipol aus Metallplatten speiste. Die vom Dipol abgestrahlte Energie konnte Hertz als Funken an einer kleinen Funkenstrecke erkennen, die mit einem in einiger Entfernung angebrachten kreisförmigen Empfangsresonator verbunden war. Diese einfachste Empfangseinrichtung ließ sich jedoch noch nicht kommerziell nutzen.

I.1.1

Resonanzempfänger, Fritter, Kohärer und quadratischer Detektor(-Empfänger)

Erst als es dem Franzosen Branly gelang, mittels eines Kohärers, auch Fritter genannt, die empfangene Hochfrequenz zu detektieren, war der Weg zur wirtschaftlichen Anwendung geebnet. Der Kohärer bestand aus einer Röhre mit zwei Elektroden, gefüllt mit feinen Eisenfeilspänen. Deren Übergangswiderstand verringerte sich bei Eintreffen eines hochfrequenten Pulses, wodurch im Hörer ein Knacken zu empfangen war. Anschließend waren die Eisenspäne jedoch niederohmig geordnet und unempfindlich für eine erneute Anregung. Daher mussten sie durch leichte Schüttelbewegung ständig aktiv und hochohmig gehalten werden. Das mechanische Schütteln übernahm ein Wagner`scher Hammer, Klopfer genannt. Eine Empfangseinrichtung, bestehend aus Dipolantenne, Kohärer als Detektor, Wagner`schem Hammer mit Gleichspannungsquelle und Telefonhörer bildete die Grundlage, auf der Marconi in den 90er-Jahren des vorletzten Jahrhunderts der Funktechnik zum weltweiten Erfolg verhalf. Die Bestandteile dieser Empfangseinrichtung mussten den steigenden Anforderungen an verbesserter Reichweite und sicherer Übertragung angepasst werden. Zur Steigerung der Reichweite wurde der einfache Resonator oder Dipol durch die Marconi-Antenne ersetzt. Diese bestand aus einem hohen, isoliert aufgebauten Vertikalstrahler oder ausgedehnten

17


I Funktionsweise von Funkempfängern

Bild 1: Funktionsblöcke des Detektorempfängers. Die gesondert aufgezeigte schaltungstechnische Realisierung des Demodulators entspricht gleichsam dem eigentlichen Detektor. Bei den üblichen kleinen Empfangssignalen ist der Kennlinienknick der Demodulatordiode im Vergleich zur Signalamplitude nicht scharf genug. Er arbeitet daher unlinear und wird auch als quadratischer Detektor bezeichnet. (Die Drossel blockt HF-Restspannungen, in einfachsten Ausführungen entfällt sie teilweise ersatzlos.)

Fächern oder Reusen aus Einzeldrähten und einem Erdanschluss. Der Anschluss der Erde hatte sich bereits zu Zeiten der drahtgebundenen Telegrafie als „Rückleiter“ bewährt. Die bisher lediglich aus der resonanten Länge der Antenne bestehende Selektion, also Trennschärfe der Empfangseinrichtung, wurde durch Schwingkreise optimiert, die entweder durch variable Spulen oder Drehkondensatoren abgestimmt werden konnten. Anfang des vergangenen Jahrhunderts entdeckte man die Gleichrichterwirkung durch Abtasten der Oberfläche bestimmter Mineralien mit einer Metallspitze. Solche meist mit einem Bleiglanzkristall bestückte Detektoren ersetzten den Kohärer und waren fester Bestandteil der von unseren Urgroßeltern über lange Zeit benutzten Detektor-Rundfunkempfänger (Bild 1).

Die sich rasant ausbreitende drahtlose Nachrichtenübermittelung förderte die ständige Weiterentwicklung der Empfangseinrichtungen. Vor allem das Problem der zunehmenden Stationsdichte verlangte effizientere Selektionseigenschaften. Das führte zu ausgeklügelten Schaltungen, die die Trennschärfe nicht nur durch eine bedämfungsarme Anpassung der Schaltung an die Antenne, sondern auch durch mehrkreisige Bandfilteranordnungen der frequenzbestimmenden Kreise bestimmte. Mit Seide umsponnene Drähte auf Wabenkörpern entsprechender Größe und Drehkondensatoren passenden Blechschnitts und hoher Spannungsfestigkeit garantierten hohe Kreisgüten. Sie steigerten zusätzlich die Trennschärfe sowie die Treffsicherheit bei der Frequenzabstimmung während des Suchempfangs.

I.1.2

Der Schritt zum Audion

Besonders bei Militär, Luftfahrt und Seeschifffahrt fand die drahtlose Telegrafie schnelle Verbreitung. Nach der Erfindung der Elektronenröhre und ihrem ersten Einsatz als Gleichrichter und HF-Verstärker markiert die Entdeckung des Rückkopplungsprinzips 1913 einen weiteren Meilenstein in der Empfängertechnik. Die als Audion bekannte Anwendung von Triode oder Mehrgitterröhre bot ein Schaltungsprinzip, das alle wichtigen

18


I.1 Zur Einleitung etwas Historie

Anforderungen an damalige Empfänger erfüllte. Erstmalig war es möglich, die von der Antenne gelieferte Hochfrequenz-Empfangsspannung um einen Faktor von mehreren hundert zu verstärken. Gleichzeitig erfolgte die Gleichrichtung der HF. Das Besondere Bild 2: Aufbau des Geradeausempfängers. Hier wird aber bestand in der zusätzlibereits eine Linearisierung vom Demodulationsvorchen Anwendung der Rückgang durch die HF-Vorverstärkung des Empfangssignals erreicht. Das verstärkte Empfangssignal erkopplung, die es erlaubte, einen scheint so groß gegenüber der Schwellspannung der Anteil der verstärkten HochDemodulatordiode (vergleiche Bild 1). frequenz von der Anode der Röhre phasenrichtig auf das Gitter zurückzuführen. Die Rückführung wurde einstellbar gestaltet und gestattete bei sorgfältiger Justierung eine drastische Entdämpfung des frequenzbestimmenden Gitterkreises und somit eine signifikante Verringerung der Empfangsbandbreite (III.6.1) bzw. eine Verbesserung der Trennschärfe. Erhöhte man die Rückkopplung bis zum Schwingungseinsatz, dann gelang es, getastete HF-Spannung als Schwebungston hörbar zu machen. Als 1926 in Deutschland etwa eine Million Empfangsgeräte gezählt wurden, arbeitete die überwiegende Zahl nach dem Audionsprinzip; die restlichen Geräte waren einfache Detektorschaltungen. Aus der Bezeichnung „valve“ für Röhre leitet sich die Nomenklatur für Audiongeräte ab: Ein 0-v-0 ist ein Audionempfänger ohne HF-Verstärker und ohne NF-Verstärker; ein 1-v-2 ein Audion mit einer HF-Verstärkerstufe und zwei NF-Verstärkerstufen. Die Verbesserung der Selektionseigenschaften, der Frequenzeinstellung, der Einbau von Gleichspannungsversorgung oder Wechselspannungsnetzteil führte zu einer nahezu unüberschaubaren Fülle an Schaltungsvarianten und industriellen Empfängerprodukten. Da das Interesse an der neuen Technik enorm war, gab es außerdem eine große Anzahl an Funkinteressierten und Empfangsamateuren, die ihre Geräte selbst bauten. Allen diesen Empfangsgeräten war ein Merkmal gemeinsam: Sie verstärkten, selektierten und demodulierten die Nutzsignale immer in derselben Frequenzlage. Daher werden sie auch als Geradeausempfänger bezeichnet (Bild 2). Der Geradeausempfänger bot durch seine Einfachheit den Vorteil der preiswerten kommerziellen Herstellung und damit der Verbreitung des Mediums Rundfunkempfang. (Die wohl bekannteste industrielle Ausführung ist der Volksempfänger.) Er ließ sich ebenso einfach selbst bauen; die dazu erforderlichen Bauteile fanden bereits große Verbreitung und waren finanziell erschwinglich. Allerdings weist der Geradeausempfänger zugleich prinzipielle technische Defizite auf. Hohe Eingangsspannungen führen beim Audion zu

19


I Funktionsweise von Funkempfängern

Bild 3: Mehrkreis-Geradeausempfänger mit synchroner Abstimmung der HF-Selektionskreise. Die Literatur kennt die Schaltungsvariante ferner unter der Bezeichnung Zweikreiser.

Verzerrungen, mehrere kaskadierte HF-Stufen hoher Verstärkung neigen zu Selbsterregung. Mehrkreisige Abstimmung stellt aus Gründen des elektrischen Gleichlaufs hohe mechanische und abgleichtechnische Anforderungen, und die durch die Kreise erzielbare Trennschärfe ist stark frequenzabhängig (Bild 3). Besonders das Trennschärfeproblem förderte ab etwa 1920 zuerst in den USA, etwa zehn Jahre später in Europa, die Verbreitung des Superhet-Prinzips. Der Superheterodyn-Empfänger löste dieses Problem auf folgende Weise: Das Empfangssignal wurde vorselektiert, verstärkt und einer Mischstufe zugeführt. In diese Mischstufe wurde ebenfalls ein abstimmbares, im Gerät lokal erzeugtes Oszillatorsignal (das LO-Injektionssignal) eingespeist. Dieses Signal aus dem Lokaloszillator wird auch Überlagerersignal genannt, denn aus der Mischung bzw. Überlagerung (V.4.1) beider Signale ergibt sich durch Subtraktion ein sogenanntes Zwischenfrequenzsignal (engl. Intermediate Frequency, IF). Dieses befand sich in einer konstanten, fest definierten HF-Lage, die aus konstruktiven und HFtechnischen Gründen anfangs deutlich tiefer als die Empfangsfrequenz gelegt wurde. Auf dieser niedrigen Frequenz ließ sich das umgesetzte Signal nun nicht nur weitgehend selbsterregungsfrei verstärken, sondern auch durch mehrkreisige Bandfilter hoher Güte schmalbandig filtern. Auf dieser Zwischenfrequenz (ZF) wurde schließlich nach hinreichender Verstärkung demoduliert. Das Problem des Gleichlaufs der abstimmbaren Oszillator- und HF-Kreise wurde wegen der Vorteile des Überlagerungsprinzips gern in Kauf genommen. Die bereits recht hohe Zahl an empfangbaren Stationen machte zudem das Problem der sehr unterschiedlichen Empfangsfeldstärken (III.18) bewusst. Ein Geradeausempfänger konnte den Pegelunterschieden nur durch variable Antennenkopplung oder Stufenkopplung mit entsprechend hohem Bedienaufwand begegnen; im Superhet war die Anwendung einer automatischen Verstärkungsregelung (III.14) dagegen kein großes Problem.

20


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

I.2 I.2.1

Gegenwärtige Konzeptionen Einfachsuperhet

Der Superheterodyn-Empfänger besteht im Wesentlichen aus den Baugruppen HFVorverstärker, Mischstufe, Zwischenfrequenzverstärker (ZF-Verstärker), Demodulator mit NF-Verstärkung und abstimmbarem Oszillator (Bild 4). Im Vorverstärker wird die von der Empfangsantenne gelieferte Hochfrequenz so weit verstärkt, dass die nachfolgenden Schaltungseinheiten das erzielte Signal/Rauschverhältnis nicht mehr wesentlich verschlechtern können. Im Sinne einer guten Verträglichkeit von starken Signalen neben schwachen Nutzsignalen muss allerdings zwischen maximaler Verstärkung und bestem erzielbaren Signal/Rauschabstand (III.4.8) ein sinnvoller Kompromiss geschlossen werden. Moderne Systeme verwenden für den Empfangsfrequenzbereich <30 MHz, durch den Einsatz verlustarmer Selektionsmittel und Mischstufen geringer Umsetzverluste, überwiegend keinen oder allenfalls einen zuschaltbaren HF-Vorverstärker (Bild 5). Die notwendige Vorselektion übernimmt ein abstimmbarer Preselektor, oder es kommen schaltbare Bandpässe zum Einsatz. Diese sind entweder spulenarme Konstruktionen oder Kombinationen aus Hoch- und Tiefpässen. Für Empfangsfrequenzen >30 MHz ist jedoch ein rauscharmer HF-Vorverstärker oder möglicherweise auch eine aktive, verstärkende Mischstufe obligat, um hinlängliche Empfängerempfindlichkeit (III.4) sicherzustellen. Die Mischstufe (V.4) wurde früher als additive Mischstufe mit einer Röhrentriode realisiert, später multiplikativ durch Röhren-Mehrgittersysteme beispielsweise in Form einer Hexode. (Zum Steigern der Großsignalfestigkeit setzten vereinzelte Entwicklungen sogar

Bild 4: Funktionsblöcke des Einfachsuperhets. Das Abstimmen der Empfangsfrequenz erfolgt durch verändern der Frequenz des LO-Injektionssignals. Nur jener Teil des umgesetzten Signalspektrums, der danach in die Durchlasskurve (Bild 134) des (hochwertigen) ZF-Filters fällt, wird weiterverarbeitet.

21


I Funktionsweise von Funkempfängern

Strahlablenkröhren als Mischstufen ein.) In der Zeit der fortgeschrittenen Halbleiterentwicklung wurden Feldeffekttransistoren als additive Mischer verwendet: Sie weisen eine ausgeprägt quadratische Kennlinie auf und waren den ersten Halbleitermischstufen mit bipolaren Transistoren weit überlegen. Die weitere Entwicklung führte zum Einsatz von Metalloxid-Feldeffekttransistoren in Mischstufen. Solche mit zwei Steuerelektroden entsprechen elektrisch einem Kaskodesystem und ermögliBild 5: Aussteuerfester HF-Vorverstärker mit chen eine verbesserte multiplikative verlustarmen Breitbandübertragern zur ImpeMischung. Ein hoher Oszillatorpegel danzanpassung (III.3). Dieser lässt sich abhänführt zu akzeptablen Großsignaleigig vom Empfangssignalszenario (IV.2) im Siggenschaften (III.12). Der Einsatz nalpfad einschleifen oder wegschalten. Dafür dienen HF-Relais, welche am Ein- und Ausgang symmetrischer Schaltstrukturen, die der Stufe angeordnet sind. (Werkbild Yaesu) das Überlagerersignal am HF-Tor oder ZF-Tor unterdrücken, werden sowohl in einfach als auch doppelt balancierter Ausführung mit Junction-FETs bis heute eingesetzt (Bild 6). Erst der Einsatz von Schottkydioden als Schalter führte zu einfachen, rauscharmen Mischern mit geringer Umsetzdämpfung, die man als Module mit definierten Schnittstellenimpedanzen in Großserienstückzahlen fertigen konnte. Maßnahmen zum Erhöhen der Überlagererleistung wie die Serienschaltung von Dioden im jeweiligen Schaltzweig ergeben vergleichsweise einfach herstellbare Hochleistungsmischer hoher bis höchster Aussteuerfähigkeit. Sie werden heute nur von Schaltmischern übertroffen, die wiederum MOSFETs als Umpolschalter verwenden und die entweder mit Überlagerersignalen sehr hoher Amplitude oder mit solchen extrem steiler Schaltflanken aus schnellen Schalttreibern angesteuert werden [ 2 ]. Besondere Bedeutung gewinnt bei der Verwendung moderner Schaltmischer der impedanzkorrekte Abschluss an allen Toren und die hochpegelige und klirrarme Weiterverarbeitung in der ZF. Die ersten ZF-Verstärker arbeiteten in einer Frequenzlage zwischen etwa 300 kHz und 2 MHz. Hier ließen sich ohne großes Risiko der Selbsterregung mehrere Verstärkerstufen so kaskadieren, dass sich eine für die Demodulation hinreichende Signalspannung auch für Signale an der Empfindlichkeitsgrenze (III.4) des Empfängers gewinnen ließ. Die notwendige Selektion wurde zuerst mit mehrkreisigen Spulenfiltern erzielt. Dann entdeckte man den Einsatz von hochselektiven Quarzschwingern anstelle der LC-Filter.

22


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Mehrfach seriell geschaltete Quarzbrücken gestatteten eine den Erfordernissen der Bandbelegung und der jeweiligen Modulationsart angepasste Bandbreite. Da Schwingquarze teuer waren, wurden mehrere Brückenglieder mit schaltbarer oder variabler Kopplung eingesetzt. So ließ sich die Bandbreite je nach Signalaufkommen, Telegrafieeinsatz oder Sprechfunkbetrieb manuell anpassen. Später boten mehrere Quarzfilter (Bild 13) mit den an die jeweiligen Modulationsarten Bild 6: Hochlineare (erste) Mischstufe in doppelt balancierter Schaltungstechnik – lokalisiert im auf der angepassten Bandbreiten optiLeiterplatte aufgesetzten Weißblechgehäuse zur elekmalen Empfangskomfort. Eine tromagnetischen Schirmung. Im mittig platzierten preiswerte Alternative entstand Schaltkreis integriert, befinden sich sämtliche Umpolin der Anwendung von Keraschalter. Deutlich zu erkennen sind die voluminösen, aussteuer- bzw. sättigungsfesten Breitband-Ferritmikschwingern anstelle von übertrager. (Werkbild Yaesu) Quarzen. Die Eigenschaften schwingfähiger, mechanischer Resonatoren wurden ebenfalls für hochwertige ZF-Filter ausgearbeitet. Elektromechanische Wandler, mehrgliedrige mechanische Resonatoren und sogenannte Rückwandlerspulen ließen sich in immer kleiner werdende Gehäuse so integrieren, dass der Einsatz in Funkempfängern möglich wurde. Hohe Filterpolzahl und präzise Verarbeitung forderten zwar ihren Preis, aber die Filtereigenschaften waren durch kein anderes analoges, elektromechanisches System zu übertreffen. Die Weiterentwicklung von schmalbandigen Quarzfiltern für die Nahselektion (III.6) erlaubte später die Erweiterung des Frequenzbereichs von Zwischenfrequenzen bis etwa 45 MHz. Die steilflankigsten Filter ließen sich allerdings aufgrund der Kristalleigenschaften im Bereich um 5 MHz konstruieren. Tiefere Frequenzen erforderten sehr große Quarzscheiben, bei höheren litt die Flankensteilheit der Filter bei gleicher Polzahl. In modernen Empfängern wird heute bereits auf einer Zwischenfrequenz das HF-Signal digitalisiert, um es mittels eines leistungsfähigen digitalen Signalprozessors (DSP) zu bearbeiten. Der Funktionsumfang des Prozessors ist dann nur noch von der Betriebssoftware abhängig. Er kann nicht nur die „Berechnung“ der Selektion umfassen, sondern auch die Demodulation und nützliche Zusatzaufgaben erledigen wie Kerbfilterung oder Rauschunterdrückung.

23


I Funktionsweise von Funkempfängern

Die Maximalverstärkung vor allem des ZF-Verstärkers richtete sich nach der Aufnahmefähigkeit schwächster Signale. Diese war dann beim Auftreffen starker Signale um Zehnerpotenzen zu hoch und führte ohne Gegenmaßnahme zu völliger Übersteuerung des Systems. Zur Anpassung der Verstärkung an den Pegel des Nutzsignals und vor allem zur Ausregelung von Fadingschwankungen führte man die automatische Verstärkungsregelung (AVR, III.14) ein. Hierzu leitet man aus dem ZF-Signal vor der Demodulation durch Gleichrichtung und Siebung eine dem Empfangspegel proportionale Gleichspannung ab. Diese führt man den Verstärkerstufen so zu, dass sie bei höchster Empfangsspannung ein gerade noch unverzerrtes Signal an den Demodulator lieferten. Dabei ist die Gesamtverstärkung am geringsten; bei fallendem Eingangspegel wird die Verstärkung durch die nun fallende AVR-Spannung (auch AGCSpannung) so lange erhöht, bis sich wieder ein Regelgleichgewicht einstellt. Die Verstärkerstufen müssen natürlich so konstruiert sein, dass sich ihre Verstärkung mittels einer Gleichspannung einstellen lässt. Kleinste Eingangssignale erzeugen keine Regelspannung; dann ist die ZFVerstärkung maximal. Die ersten Superhets für Kurzwellenempfang waren mit Röhren konstruiert, deren Rauschmaße (III.4.2) so Bild 7: Prinzipielle Wirkung der unterhoch waren, dass man für eine hinreichende schiedlichen RX-Regelarten. Empfängerempfindlichkeit nicht ohne HFBei der Handregelung wird eine eingeVorverstärker auskam. Um die kritische stellte Verstärkung konstant gehalten, die NF-Ausgangsspannung folgt proportional Mischstufe vor Übersteuerung zu schützen, der HF-Empfangsspannung. Durch veränwurde üblicherweise der HF-Vorverstärker dern der MGC-Spannung kann die Kennin die AGC mit einbezogen. linie parallel verschoben werden. (Diese erforderliche Regelspannung wird aus einer einstellbaren Konstantspannungsquelle entnommen.) Eine richtig dimensionierte Automatic Gain Control (AGC) hält die NF-Ausgangsspannung selbsttätig über einen weiten Eingangsspannungsbereich konstant. Die verzögerte AGC wirkt für geringe Empfangssignalstärken nicht, erst bei Signalen über einer bestimmten eingestellten Schwelle wird automatisch die NF-Ausgangsspannung konstant gehalten – weshalb sie mit „verzögert“ bezeichnet wird.

24

Damit Signale geringer Empfangsfeldstärke und Rauschen absichtlich nicht in voller Intensität hörbar wurden, führte man bei hochwertigen Funkempfängern teilweise eine Vereinigung von Handregelung (engl. Manual Gain Control, MGC) und AGC, die sogenannte verzögerte Regelung bzw. verzögerten AGC, ein (Bild 7). Dabei wird bewusst erst über einer bestimmten Empfangssignalstärke automatisch geregelt, bei kleinen HF-Eingangssignalen dagegen die Verstärkung konstant gehalten. Bis zu einer


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

einstellbaren Schwelle steigen also Eingangssignal und Ausgangssignal proportional. Schwache Eingangssignale und Rauschen sind so in gleichem Maße nur geschwächt hörbar [ 1 ]. Der Empfänger klingt dadurch ruhig(er). Zusätzlich kann dem oft lästigen Agieren der AGC mit Störsignalen neben der Empfangsfrequenz (III.8.2), beim Empfang schwacher Nutzsignale, entgegengetreten werden. Zu der Zeit als Funksignale in tönender Telegrafie oder Amplitudenmodulation übertragen wurden, genügte als Demodulator ein einfacher Diodendetektor. Ihm folgte ein mehrstufiger regelbarer NF-Verstärker für Kopfhörer oder Lautsprecherwiedergabe. Um einfache Telegrafiesignale durch getasteten Träger hörbar zu machen, wurde in die letzte ZF-Stufe ein Oszillatorsignal derart eingekoppelt, dass im Demodulator die Schwebung aus diesem Signal und dem Empfangssignal entstand. Lag das Empfangssignal in der Mitte des ZF-Durchlassbereichs (Bild 134) und die Frequenz des Überlagerungsoszillators beispielsweise 1 kHz daneben, so konnte man einen getasteten Träger als pulsierenden 1-kHz-Ton wahrnehmen. Den Überlagerungsoszillator nennt man BFO (BeatFrequency Oscillator). Bei starken Eingangssignalen funktioniert der Mechanismus der Schwebungsbildung nicht mehr zufriedenstellend; daher wurde die lose Einkopplung bald durch eine separate Mischstufe ersetzt. Sie bezeichnet man als Produktdetektor, da ihr Ausgangssignal durch multiplikative Mischung entsteht. Mit Hilfe dieses Produktdetektors war es später auch möglich, die mit einem AM-Detektor nicht entzifferbare Einseitenbandmodulation (engl. Single-Side-Band, SSB) zu demodulieren. Außer der Entwicklung eines großsignalfesten Mischers, steilflankiger, symmetrischer Quarzfilter oder einer gut funktionierenden, also an die Modulationsarten angepassten AGC, stellt vor allem die Konstruktion des variablen Lokaloszillators für den Superhet eine enorme Herausforderung für den Empfängerentwickler dar. Die ersten Überlagerungsoszillatoren wurden als frei schwingende Oszillatoren realisiert. Sie waren entweder kapazitiv mit einem Drehkondensator oder, nachdem Ferrite zur Verfügung standen, auch induktiv abgestimmt. Der Oszillatorresonanzkreis wurde in den ersten professionellen Gerätegenerationen im Gleichlauf mit den Vorkreisen der HFVerstärkerstufen variiert. Dazu waren Drehkondensatoren mit einer solchen Zahl an Plattenpaketen vorgesehen, wie Kreise abzustimmen waren. Vor allem in Amateurfunkgeräten wurde aus konstruktiven Gründen die Abstimmung der Vorkreise separat vom Oszillator vorgesehen. Für jede größere Verstimmung des Oszillators musste daher die mit Preselektor bezeichnete Vorselektion neu nachgezogen werden. Die frei schwingenden Oszillatoren lagen in der Frequenz unterhalb der Empfangsfrequenz. Ihre Stabilität gegenüber Versorgungsspannungsvariationen und vor allem Temperaturänderungen war umso geringer, je höher die Abstimmfrequenz lag. Zum Stabilisieren der Frequenz kam daher nur höchste mechanische Stabilität des Oszillatoraufbaus in Betracht, der Einbau in einen Kaltthermostaten und der Einsatz von Bauteilen mit definierten Temperaturkoeffizienten. Diese wurden so sinnreich kombiniert, dass ein über einen weiten Temperaturbe-

25


I Funktionsweise von Funkempfängern

reich bestmöglicher Ausgleich stattfinden konnte. Durch unvermeidliche Bauteiletoleranzen war der Aufbau eines frequenzstabilen Abstimmoszillators dennoch auch in industrieller Produktion mit hohem messtechnischen Aufwand verbunden. Um Frequenzschwankungen durch Versorgungsspannungsvariationen oder Belastung zu vermeiden, werden Oszillatoren grundsätzlich aus elektronisch geregelten Spannungsquellen versorgt. Belastungsänderungen durch die Mischstufe oder nachfolgende Verstärker oder Taststufen im Sendebetrieb begegnet man durch Einfügen wenigstens einer zusätzlichen Trennstufe, Buffer genannt. Ihre Aufgabe besteht ausschließlich in der elektrischen Isolation des Oszillators von der nachfolgenden Schaltung. Die Anzeige der Empfangsfrequenz geschah anfangs analog mittels einer Skalenscheibe auf der Achse des Abstimmelements für den Oszillator. Sie wurde direkt in Empfangsfrequenzen oder Wellenlängen, bei Rundfunkempfängern mit der Angabe der empfangbaren Sendestationen, dargestellt. (Einige wenige Geräte zeigten die Frequenz mechanisch digital an. Dazu gehörten beispielsweise der Sende-Empfänger NCX-5 von National oder der professionelle Collins-Empfänger 51S-1. Sie ließen eine Abstimmung auf 1 kHz genau zu.) Erst die Anzeige der Betriebsfrequenz mit einem digitalen Frequenzzähler ermöglichte eine präzise Wiederkehrgenauigkeit der Frequenzeinstellung. Die Anzeige wurde mit Nixieröhren, später mit LED-Punktmatrizen oder Siebensegment-Bausteinen und gegenwärtig oft mit einem LC-Display realisiert. Die ausgezählte Frequenz des Abstimmoszillators muss zur Anzeige der Empfangsfrequenz entweder durch direkte Verrechnung mit der ebenfalls gezählten Frequenz des BFOs oder durch Einprogrammieren ihres Komplements bei der Zählerrücksetzung korrigiert werden.

I.2.2

Mehrfachsuperhet

Die Mischstufe eines Superhetempfängers erfüllt die mathematische Bedingung für die Entstehung einer Zwischenfrequenz mittels eines Überlagerersignals für jeweils zwei Empfangsfrequenzen (III.5.3). Sowohl die Differenz aus einer Empfangsfrequenz (fE) und dem Überlagerer (fLO) als auch die Differenz aus dem Überlagerer und einer zweiten Empfangsfrequenz liefern dieselbe Zwischenfrequenz (fZF). Beide Empfangsfrequenzen liegen spiegelbildlich zur Frequenz des Überlagerers; jeweils im Abstand der ZF. Die unerwünschte Empfangsfrequenz nennt man daher die Spiegelfrequenz zur gewünschten Empfangsfrequenz. Da dort auftretende Signale ebenfalls auf die ZF fallen und dort unmittelbar das gewünschte Nutzsignal störend beeinflussen bzw. im Extremfall überdecken können, muss die Spiegelfrequenz weitgehend unterdrückt werden. Dazu dient üblicherweise die Vorselektion, also die Resonanzkreise der HF-Vorverstärker bzw. der Preselektor. Die Nahselektion (III.6) – sie bewirkt die Trennschärfe zur Ausfilterung eines gwünschten Nutzsignals aus den Nachbarsignalen – konnte in den Anfängen des Superheterodyn-Zeitalters nur mit mehrkreisigen Bandfiltern entsprechend hoher Kreisgüte auf einer niedrigen Frequenz erfolgen. Aus der Lage der Spiegelfrequenz erkennt man je-

26


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Bild 8: Funktionsweise des Mehrfach-Superheterodyn-Empfängers, der, wie hier ausgeführt, auch als Doppelsuper bezeichnet wird. Die erste ZF liegt frequenzmäßig hoch und dient hauptsächlich dazu, Spiegelfrequenzempfang weitgehend zu vermeiden. Im zweiten Mischer wird auf eine niedrigere ZF umgesetzt, wo dann die Hauptselektion erfolgt.

doch, dass diese bei niedriger ZF nur durch erheblichen Filteraufwand zu unterdrücken ist. Vor allem in Empfängern für mehrere Frequenzbereiche litt der Empfang der höherfrequenten Bereiche erheblich unter mangelnder Spiegelfrequenzunterdrückung (III.5.3). Daher waren die Konstrukteure gezwungen, einen Kompromiss zwischen Spiegelunterdrückung und Selektionsqualität, abhängig von der Höhe der ZF, zu schließen. Diesem Problem kam man nur durch eine doppelte Überlagerung bei. Aus Gründen der Spiegelselektion wurde die erste ZF so hoch wie möglich angesetzt; je höher sie lag, umso geringer musste der Selektionsaufwand sein um die Spiegelfrequenzen zu unterdrücken (Bild 128). Dann wurde in einer zweiten Mischstufe auf eine zweite ZF umgesetzt, die so niedrig gelegt war, dass mit sinnvollem Aufwand eine möglichst gute Nahselektion gelang (Bild 8 und Bild 13). Für die zweite Mischung ergeben sich dabei aber wiederum eine Nutzfrequenz und eine Spiegelfrequenz. Diese zweite Spiegelfrequenz muss durch ein Filter auf der ersten ZF ebenfalls weitgehend unterdrückt werden. Im Zeitalter der Spulenfilter setzte dies eine äußerst sorgfältige Planung der Frequenzlagen voraus. Je höher die erste ZF beim Doppelsuper zu liegen kam, desto schwieriger wurde es, einen abstimmbaren, frei schwingenden Oszillator – den ersten Lokaloszillator – zu bauen,

27


I Funktionsweise von Funkempfängern

dessen Frequenz niedrig genug war, um zum Beispiel für langfristig stabilen Telegrafieempfang mit kleiner Bandbreite eine hinreichend geringe Frequenzdrift (III.15) aufzuweisen. Lag für einen Frequenzbereich der Überlagerer oberhalb einer niedrigen Empfangsfrequenz und für einen anderen, höheren Bereich unterhalb, so mussten die analogen Frequenzskalen gegenläufig gezeichnet werden – eine betriebstechnisch unergonomische Lösung. Aus diesem Grund versuchte man, den ersten Oszillator möglichst schaltungstechnisch zu stabilisieren. Das geschah zuerst nach der Konvertermethode. Dabei blieb der erste Oszillator unabgeBild 9: Architektur einer Premixer-Baugruppe, stimmt und quarzstabilisiert, und die welche ihrerseits als LO-Injektionssignal den erAbstimmung erfolgte mit dem zweisten Mischer von Mehrfach-Überlagerungsempten Überlagerer. Das setzte aber fängern frequenzstabil speiste. Die gesondert aufgezeigte schaltungstechnische Realisierung voraus, dass das Filter auf der ersten der umschaltbaren Bandquarze ist in der realen ZF so breit ausgelegt war wie der Ausführung natürlich Teil eines Oszillators. gesamte Abstimmbereich. Fast alle frühen Gerätegenerationen für den semiprofessionellen Bereich (und auch den Amateurfunkdienst) von zum Beispiel Heathkit oder Collins waren in dieser Weise aufgebaut. Um Übersteuerungen durch eine hohe Zahl an Empfangstationen innerhalb eines Bandes zu minimieren, reduzierte man den Abstimmbereich auf wenige hundert Kilohertz; in den Collins-Röhrengeräten war beispielsweise die erste ZF nur 200 kHz breit. Mit einem abstimmbaren zweiten Überlagerungsoszillator, in tieferer Frequenzlage, war dann ein Umsetzen auf eine niedrigere, schmale zweite ZF einfach und frequenzstabil möglich. Dennoch blieb das Problem der Großsignalfestigkeit (III.12) bestehen, und man versuchte, durch die Realisierung eines ersten hochfrequenten, abstimmbaren Lokaloszillators wieder die Bandbreite der ersten ZF auf die unbedingt erforderliche Maximalbandbreite, abhängig von der breitesten zu demodulierenden Modulationsart, zu reduzieren. Dazu bediente man sich zuerst des Premix-Systems. Es bestand aus einem niederfrequenten Abstimmoszillator hinreichender Frequenzstabilität und einem Mischer, der dieses Signal in die notwendige Frequenzlage mittels der schaltbaren Signale aus Quarzoszillatoren umsetzte. Da die Mischung Nebenwellen erzeugte, war eine anschließende, ebenfalls

28


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Bild 10: VCO mit Phasenregelschleife. Die Gleichspannung UDiff zur automatischen Frequenznachführung wird im sogenannten Schleifenfilter geglättet, um Nebenwellen und Seitenbandrauschen zu vermeiden. Durch die anschließende Verstärkung um den Faktor V wird UDiff an den erforderlichen Spannungshub des spannungsgesteuerten Oszillators angeglichen. Es ergibt sich die konstante Ausgangsfrequenz fLO = n · fRef / N.

bandweise umzuschaltende Nachfilterung unumgänglich. Dieses Verfahren ist aufwendig, aber ohne die zuvor geschilderten Mängelfolgen; es hat sich zum Beispiel im semiprofessionellen Bereich bei Drake und TenTec durchgesetzt (Bild 9). Ist der erste Überlagerungsoszillator abstimmbar, genügt es, als zweiten einen einfachen Quarzoszillator mit Fixfrequenz einzusetzen. Solange sich die benötigten Frequenzbänder zum Empfang auf eine nicht zu hohe Zahl (zum Beispiel die KW-Rundfunkbänder oder die klassischen fünf Bänder des Amateurfunkdienstes) beschränkte, ließ dieses Prinzip keine Wünsche offen. Der Bedarf an Empfängern aber, die alle Frequenzbereiche von <1 MHz bis 30 MHz überstrichen, erhöhte zwangsweise die Zahl der teuren Quarze und steigerte die Anforderungen an die Nachselektion des Premixers. Dies änderte sich erst mit der Verfügbarkeit preiswerter, digitaler, integrierter Halbleiterschaltungen. Sie erlaubten eine einfache Teilung von Frequenzen. Teilt man die Ausgangsfrequenz eines Oszillators auf eine niedrige Frequenz und vergleicht sie dort mit der geteilten Frequenz einer quarzstabilen Referenz, dann kann der Oszillator mittels eines spannungsabhängigen Bauteils (zum Beispiel einer Kapazitätsdiode) synchronisiert werden, indem man aus der Phasenlage der beiden zu vergleichenden Signale eine Gleichspannung gewinnt und mit dieser den Oszillator nachstimmt (Bild 10). Das war die Geburtsstunde der Phasenregelschleife (engl. Phase-Locked Loop, PLL) und spannungsgesteuerter Oszillatoren (engl. Voltage-Controlled Oscillator, VCO). Insbesondere PLL-Schaltungen haben einen ungeheuren Entwicklungsschub in der Frequenzabstimmung der Empfänger eingeleitet. Heute bieten hoch integrierte Schaltungen die Möglichkeit, komplexe, leistungsfähige abstimmbare Oszillatorsysteme für alle Frequenzbereiche aufzubauen. Durch Mehrfach-Regelschleifen gestatten sie höchste

29


I Funktionsweise von Funkempfängern

Auflösung mit kleinsten Abstimmschritten [ 3 ], kurze Einschwingzeiten (III.15) selbst bei weiten Frequenzsprüngen und geringes Seitenbandrauschen (III.7.1). Diese Generatoren zum Erzeugen der Überlagerersignale werden Synthesizer genannt. Allerdings ist es nicht zu umgehen, solche Schaltungen mittels eines Prozessors ergonomisch und in ihren vielen Möglichkeiten übersichtlich bedienbar zu machen. Dann lässt sich die Betriebsfrequenz über einen optischen Drehimpulsgeber quasi kontinuierlich einstellen oder direkt als Zahlenwert über eine Tastatur aktivieren, wobei sich zahlreiche Frequenzen in Speichern ablegen lassen. Neueste Entwicklungen ersetzen die Schleife zur Feinabstufung der Abstimmung durch direkte Signalsynthese (engl. Direct Digital Synthesis, DDS). Sie erzeugt gemäß einer digitalen Eingangsinformation ein künstliches Sinussignal, das sich in Schritten von <<1 Hz abstimmen lässt. Seine Ansteuerung erfolgt aus einem ohnehin erforderlichen Bedienprozessor. Je nach Auflösung des D/A-Wandlers im DDS-Baustein ist das erzeugte Ausgangssignal nicht nur sehr arm an Phasenrauschen (Bild 142), sondern auch an unerwünschten Nebenwellen (Bild 143). Die rasanten Fortschritte in dieser Technologie erlauben heute den Einsatz von DDS-Generatoren in fast allen Funkempfängern. Gegenwärtig sind voll integrierte Schaltkreise verfügbar, die Ausgangssignale bis über 500 MHz erzeugen können. (Der AD9912 von Analog Devices ist ein Vertreter davon; er erreicht beispielsweise bei Bild 11: Kompletter DDS, der Ausgangssignale bis 400 MHz 150 MHz Ausgangsfrequenz ein Phasenrauschen von mit 14 Bit Auflösung zu gene−131 dBc/Hz @ 10 kHz Abstand. Die Ausgangsfrerieren vermag. Lediglich ein quenz kann in kleinsten Schritten zu 3,6 µHz variiert Referenztakt und ein Tiefpass werden [ 4 ]. Die tatsächlich auftretenden Nebenwelwerden noch extern benötigt. (Werkbild Analog Devices) len hängen stark von der Art der Programmierung ab.) Bereits sehr früh wurde erkannt, dass Großsignalprobleme nur dann zu beherrschen sind, wenn eine erste schmalbandige Signalselektion möglichst weit vorn im Empfangszug stattfindet. Daher wurden bei mehrfach überlagernden Systemen schon in der ersten Zwischenfrequenz Quarzfilter eingesetzt. Deren Frequenz lag im Bereich von etwa 5 MHz bis 130 MHz. Die Verstärkung in der ersten ZF wird dabei nur gerade so hoch gewählt, dass nachfolgende Stufen die Gesamtrauschzahl (V.1) nicht mehr merklich beeinflussen können; auf eine Verstärkung vor dem ersten Mischer wird bei hochlinearen HF-Frontends oft ganz verzichtet. Je geringer die Bandbreite in der ersten ZF, desto mehr entlastet sie den zweiten Mischer. Seine Schaltung fällt daher üblicherweise sehr viel spartanischer aus als die des ersten Mischers. Mittlerweile wird bei neuesten hoch qualitativen Funkempfängern selbst in der ersten ZF die Selektionsbandbreite an die entsprechende Sendeart – durch schaltbare Roofing-Filter (Bild 12) – ange-

30


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

passt. (In der Regel finden Quarzfilter Verwendung. Die dafür geläufige Bezeichnung Roofing-Filter soll auf den „Schutz“ aller folgenden Stufen deuten; ähnlich der Bedachung eines Hauses, die sämtliche darunter liegende Räumlichkeiten von oben her vor Witterungseinflüssen schützt.) Dadurch wird der Forderung nach modulationsangepasster Selektion zur bestmöglichen Großsignaverträglichkeit, bzw. der Verarbeitung von Nutzsignalen mit geringem Frequenzabstand zu starken Störsignalen, Rechnung getragen. In fast allen professionellen Empfängern wählte man für die zweite ZF eine Frequenz, für die handelsübliche Selektionsfilter auf dem Markt zu finden waren. Dies war meist die Frequenz 455 kHz; Telefunken setzte selbst entwickelte mechanische Filter auf 200 kHz und 500 kHz ein; vor allem japanische Entwickler schufen wohl aus Konkurrenzgründen eigene Frequenzlagen. Die Verstärkung wurde in professionellen Systemen so hoch angesetzt, dass bereits schwächste Signale ein Regelkriterium für die AGC erzeugten. Dadurch waren sie kräftig genug, um angezeigt (III.14) werden zu können und bereits einen konstanten NF-Ausgangspegel zu liefern. Bei hoher ZF-Verstärkung waren mehr als 110 dB Regelumfang keine Seltenheit. (In Amateurgeräten hat sich diese Philosophie nicht durchgesetzt. Viele Funkama-

Bild 12: Umschaltbare Roofing-Filter mit 15 kHz/ 6 kHz/3 kHz Bandbreite – angepasst an die Erfordernisse der Sendearten F3E/A3E/J3E – in der ersten ZF-Stufe (Frequenzlage 64,455 MHz) des Empfangsteils eines zeitgemäßen HF-Funktransceivers. Neben dem eigentlichen Filter ist jeweils das Anpassnetzwerk zu erkennen. (Werkbild ICOM)

Bild 13: ZF-Filterkassette mit acht umschaltbaren Quarzfiltern zur Nahselektion – einschließlich der Signalaufbereitung – einer nachgeordneten ZFStufe (Frequenzlage 1,4 MHz) in einem Betriebsempfänger (II.3.3) mit durchgehend analoger Signalverarbeitung.

31


I Funktionsweise von Funkempfängern

teure der älteren Generationen waren die ruhige Geräuschkulisse ihrer gering verstärkenden Röhrengeräte gewohnt, die zur Wiedergabe schwacher Signale „Nachhilfe“ durch den NF-Verstärker benötigten. Um diesen ruhigen Hintergrund wiedergeben zu können, sind die modernen Amateurempfänger zwar rauscharm und daher ausreichend empfindlich, die ZF-Verstärkung ist aber so „knapp“ ausgelegt, dass erst Signale mit etlichen Mikrovolt Eingangsspannung zu einer Anzeige und damit konstanter Ausgangsspannung führen. Mit dem mit MGC beschrifteten Bedienelement wird hier in der Tat häufig die Einsatzschwelle einer verzögerten AGC verschoben; Bild 7.) Die Demodulation und der NF-Zug eines Doppelsupers unterscheiden sich nicht von dem eines Einfachsupers. Im Gegensatz zu kommerziellen Funkdiensten (II.3), die üblicherweise auf fest zugewiesenen und daher auf wenigen, eher gering belegten Frequenzen arbeiten, sind Suchempfänger (II.4.2) im Bereich der Funküberwachung, der nachrichtendienstlichen Funkaufklärung und im Amateurfunkdienst besonders auf den Empfang schwacher Signale in gestörter Umgebung ausgelegt. Deshalb waren solche Geräte bereits sehr früh mit Zusatzeinrichtungen ausgestattet, die eine Unterdrückung von Störungen ermöglichten. Zum Ausblenden von konstanten Pfeiftönen oder Telegrafiesignalen im Sprachband dient das Kerbfilter oder auch Notch-Filter. Störungen am Rand des Nutzkanals können hingegen durch paralleles Verschieben der Filterdurchlasskurve – ohne Veränderung Bild 14: Prinzip des Passbandtunings, welches ferner der Empfangsfrequenz – unals ZF-Mittenfrequenzverschiebung bekannt ist. Dies terdrückt werden. Das nennt ermöglicht den Durchlassbereich der ZF-Stufe zu verschieben, ohne die Empfangsfrequenz zu ändern. man Passbandtuning (Bild Wird der Stufe noch zusätzlich ein weiteres ZF-Filter 14). Schließlich entwickelte hinterher geschaltet, kann die ZF-Bandbreite kontinuierman ZF-Systeme, die es lich verändert und so dem Empfangssignal angepasst erlauben, die Filterflanken werden [ 5 ]. Bei dieser einfachen Art einer kontinuierlich variablen ZF-Bandbreite wird allerdings lediglich (Bild 134) der Selektionsfilter eine Filterflanke verschoben; der Durchlassbereich erunabhängig voneinander zu scheint dann unsymmetrisch zur Mittenfrequenz. Der variieren um individuell auf Formfaktor (III.6.1) der ZF-Durchlasskurve verschlechStöreinflüsse reagieren zu tert sich aufgrund der fixen Flankensteilheit der beiden ZF-Filter bei schmälerem Durchlassbereich. können. Ein einfaches Pass-

32


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

band-Tuningsystem lässt sich in einem Einfachsuperhet realisieren; die sogenannte ZF-Shift zur unabhängigen Filterflankeneinstellung nur in einem doppelt überlagernden System. Fügt man einem solchen System noch die Empfangsmöglichkeit für Frequenzmodulation (F3E) mit eigenem, niedrigfrequentem, begrenzendem ZF-Zug hinzu, lassen sich alle Funktionen nur in mehrfach, meist drei- oder gar vierfach überlagernden Empfängern realisieren. In manchen Geräten wurde eine tieffrequente ZF erzeugt, nur um dort ein effizientes Notch-Filter einsetzen zu können. Um zu vermeiden, dass sich die für die Mehrfachüberlagerung erforderlichen Oszillatorsignale und die entstehenden Mischprodukte gegenseitig beeinflussen, ist nicht nur eine äußerst sorgfältige Frequenzplanung, sondern ebenfalls ein mit großer Sorgfalt entkoppelter elektronischer und geschirmter mechanischer Aufbau zwingende Notwendigkeit.

I.2.3

Direktmischer

Lässt man die Frequenz des Oszillators eines überlagernden Empfängers immer weiter zur Empfangsfrequenz wandern, so erniedrigt sich die Zwischenfrequenz bis auf den Wert null. Dann wird der Modulationsinhalt eines Nutzsignals unmittelbar in den Niederfrequenzbereich umgesetzt. Dieses Empfängerschema nennt man Direktmischer, DC-Empfänger oder Null-ZF-Prinzip (engl. Direct Conversion Receiver oder Zero-IF Receiver). Es umgeht die Nutzung einer Zwischenfrequenz und erlaubt daher, die Funktionen Verstärkung, Selektion und AGC schaltungstechnisch im NF-Bereich durchzuführen (Bild 15). Mit Hilfe von Operationsverstärkern als aktive Filter, Verstärker und Regeleinheiten ist dies ohne großen Aufwand machbar.

Bild 15: Grundstruktur des Direktmischempfängers. Hier fällt die Spiegelfrequenz (III.5.3) mit der Empfangsfrequenz fE zusammen. Der Spiegelfrequenzempfang liefert zwar die gleiche abgestimmte Frequenz, das demodulierte Signalspektrum erscheint aber durch die Frequenzumsetzung in Kehrlage und somit als Störung.

33


I Funktionsweise von Funkempfängern

Längere Zeit führte der Direktmischempfänger ein Schattendasein. Die Rückmischung des über den Mischer abgestrahlten Oszillators (III.17) mit dem Nutzsignal führt insbesondere bei Netzbetrieb zu Brummstörungen; mit ein Grund für vorzugsweise batteriebetriebene Anwendungen. Bei „einfacher“ Überlagerung fällt der unmittelbar neben der Empfangsfrequenz liegende Spiegel ebenfalls in das Basisband. (Das Basisband ist jener Frequenzbereich, in dem die Nutzinformation – der Nachrichteninhalt – natürlicherweise vorliegt. In der Funktechnik ist demnach vor der Modulation und nach der Demodulation der zu übertragene Nachrichteninhalt „im Basisband“.) Direkt benachbarte Signale auf der Spiegelfrequenz lassen sich somit nicht unterdrücken. Das wurde lange Zeit als so gravierender Nachteil empfunden, dass eine Weiterentwicklung zum leistungsfähigen „Stationsempfänger“ nicht Erfolg versprechend schien. Bei konsequenter HF-/NFtechnischer Umsetzung bietet der Direktmischer jedoch eine recht ordentliche Empfangsleistung. Teilt man das Empfangssignal nach der HF-Vorverstärkung phasengleich auf zwei Mischstufen auf und setzt es dort mit demselben Oszillatorsignal in zwei Basisbänder um, stehen diese Basisbandsignale vektoriell orthogonal, also als Wechselspannungszeiger senkrecht zueinander; vorausgesetzt, das ebenfalls für beide Mischer aufgezweigte Oszillatorsignal wird einem der beiden Mischer um 90° phasenverschoben eingespeist (Bild 16). Aus diesen beiden orthogonalen Basisbändern lassen sich alle Modulationsarten schaltungstechnisch demodulieren! Eines beschreibt dabei den Realteil und das zweite den Imaginärteil des komplexen Signals (siehe auch I.3.3). Andere gebräuchliche Bezeichnungen dieser sogenannten Quadratursignale sind: -

Für den Realteil auch I-Komponente oder In-Phase-Komponente.

-

Für den Imaginärteil auch Q-Komponente oder Quadratur-Phase-Komponente.

Durch die Tatsache, dass sich sowohl HF-Verstärker, Mischstufen und beide Basisbandzweige integrieren lassen und sich die Basisbandsignale nach der Digitalisierung in einem ebenfalls hoch integrierten digitalen Signalprozessor (DSP) nicht nur selektieren, sondern auch demodulieren lassen, hat dazu geführt, dass dieses Prinzip rasch Einzug in die moderne GSM-Technik gefunden hat. Es bildet heute praktisch in jedem Mobilfunktelefon die Basis des HF-Empfängers. In der Mobilfunktechnik (II.3.5) wird das System mehrheitlich als Homodyn-Empfänger bezeichnet. Quadraturempfänger ist ein weiterer Ausdruck für diese Variante des Direktmischers. Durch die fehlende Synchronisation zwischen der Empfangsfrequenz und der des LO-Injektionssignals verbleibt wegen der nur endlichen Genauigkeit selbst beim Abstimmen auf nominelle Gleichheit ein Frequenzfehler. Der muss zur korrekten Funktion [ 1 ] klein gegenüber der Empfangsbandbreite (III.6.1) sein. Geringe Abweichungen führen zu keinerlei Interferenzstörungen, wie für AM-Empfang mathematisch bewiesen werden kann:

34


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Bild 16: Struktur des Quadraturempfängers, die Hauptselektion wird durch NF-Tiefpässe im I-Pfad und Q-Pfad erzielt. Insbesondere bei der Realisierung von volldigitalen Empfangszügen (I.2.4) lässt sich aufgrund exaktester Signalverarbeitungsmöglichkeiten mit diesem Prinzip hohe Performance erzielen.

S (t ) = = =

( A(t ) ⋅ sin (ω ⋅ t ))2 + ( A(t ) ⋅ cos(ω ⋅ t ))2 A(t ) ⋅ sin 2 (ω ⋅ t ) + cos 2 (ω ⋅ t ) A(t ) (Gl. 1) mit S(t) = demoduliertes NF-Signal zum Zeitpunkt (t), in V A(t) = AM-Signal zum Zeitpunkt (t), in V ω t = Differenz zwischen Trägerfrequenz und LO-Frequenz, in rad t = Betrachtungszeitpunkt, in s

Der Term ω erscheint im Resultat nicht mehr, wodurch der Beweis erbracht ist, dass die Frequenzabweichung vom LO-Injektionssignal unbedeutend ist. Allerdings wird voraus-

35


I Funktionsweise von Funkempfängern

Bild 17: Der Quadraturempfänger mit Seitenbandunterdrückung erfordert einen zusätzlichen 90°-Phasenschieber. Bei vollständig digitaler Realisation (Bild 30) ist eine Seitenbandunterdrückung von über 100 dB ohne Schwierigkeiten erreichbar.

gesetzt, dass die beiden heruntergemischten Spektren bezüglich der LO-Frequenz symmetrisch sind. Dies ist bei selektivem Fading nicht gegeben. In diesem Punkt ist dieser Demodulator dem im Anschluss beschriebenen Synchronempfänger unterlegen. Für SSBEmpfang ist im Quadraturempfänger ein weiterer Phasenschieber von 90° notwendig, damit das unerwünschte Seitenband unterdrückt werden kann (Bild 17). Die Realisierung einer konstanten Phasendrehung im NF-Bereich über mehrere Oktaven hinweg stellte in der Analogtechnik eine große Herausforderung dar – ein weiterer Grund, weshalb dieser Empfängertyp früher nur selten anzutreffen war. Über eine Synchronisation des LO-Injektionssignals mit der Empfangsfrequenz durch eine Phasenregelschleife lässt sich für die Demodulation von FM/PM und AM der Demodulator einsparen. Er wird zum Synchronempfänger (Bild 18), der sich ansonsten nicht weiter vom Quadraturempfänger unterscheidet. Infolge der streng trägergleichen Lage von Signal und Spiegel nach der Mischung fallen die geraden AM-Seitenbänder passend aufeinander, bei um 90° versetzter Mischung im zweiten Zweig die ungeraden

36


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Bild 18: Der Synchronempfänger ist die zweite Möglichkeit des spiegelfrei empfangenden Direktmischers. Ist das Empfangssignal phasenmoduliert, mit einer oberhalb der Grenzfrequenz des Schleifenfilters der PLL liegenden Modulationsfrequenz, so lässt sich der Modulationsinhalt am oberen Zweig abgreifen. Demodulierte AM-Signale stehen am Ende des unteren Zweigs an.

FM/PM-Seitenbänder. Die jeweils andere Komponente hebt sich auf. Es wird dadurch bereits durch den Mischprozess demoduliert [ 1 ].

I.2.4

Digitalempfänger

Alle Funktionsblöcke der bisher dargestellten Empfängerkonzepte lassen sich (in ihrem Übertragungsverhalten im Zeitbereich und Frequenzbereich) mathematisch beschreiben. Somit könn(t)en prinzipiell sämtliche Stufen durch algorithmische Abarbeitung in einem schnellen digitalen Signalprozessor nachgebildet werden. Eine qualitativ ausreichende A/D-Wandlung (I.3.2) entsprechender Geschwindigkeit, um einmal die Signale in die sie weiter zu verarbeitende und beschreibende Form – also die Bit-Folge – zu bringen, vorausgesetzt. Es gelten dementsprechend die gleichen Überlegungen wie auch bei den in herkömmlicher Art gelösten Empfängerstrukturen. Die Unvollkommenheit digitaler Architekturen, die ja vom Prinzip her ideal sind, liegt dabei in den Quantisierungseffekten.

37


I Funktionsweise von Funkempfängern

Bild 19: Digital-RX der 2. Generation nach dem Superhet-Prinzip. Je nach konzeptioneller Auslegung erfolgt die A/D-Wandlung entweder durch gezielte Unterabtastung (I.3.7). Das letzte ZF-Filter mit einer Bandbreite von der breitesten zu demodulierenden Sendeart gewährleistet dabei die Einschränkung der an den A/D-Wandler kommenden Signalfrequenzen. Nur dadurch können Phantomsignale (durch Aliasing) unterbunden werden. Bei der gesondert aufgezeigten anderen Ausführung wird zusätzlich hardwaremäßig auf eine tiefe 3. ZF gemischt (üblich ist hier eine Frequenzlage von 12 kHz bis zu 48 kHz). Nach dem folgenden Tiefpass mit einer Grenzfrequenz etwas unterhalb der halben Abtastrate erfolgt im Anschluss die A/D-Wandlung. Das Signal hat dann bereits drei Mischer und einige (für schmale Sendearten oftmals zu breite) Filter passiert. (Nach diesem Prinzip arbeiten viele Funkempfänger für semiprofessionelle Anwendungen aber auch zum Beispiel der VLF/HF-Empfänger EK896 von Rohde&Schwarz.)

38


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Bild 20: Digital-RX der 2. Generation nach dem Quadraturprinzip. Bei einem derart konstruierten Direktmischer (I.2.3) erfolgt ein separates A/D-Wandeln der Basisbänder (also des Realteils und Imaginärteils), um sie dann über die Signalverarbeitung zusammenzuführen und zu demodulieren. Bei der gesondert aufgezeigten anderen Art der Ausführung wird zusätzlich das Empfangsspektrum zuvor mit einem großsignalfesten Mischer auf eine 1. ZF umgesetzt und durch das ZF-Filter schmalbandig selektiert. Hierdurch wird der folgende IQ-Mischer von Summensignalen entlastet. (Nach diesem Prinzip arbeitete beispielsweise bereits der 95S-1A von Rockwell-Collins Mitte der 90er-Jahre des abgelaufenen Jahrhunderts. Er überstrich einen Empfangsfrequenzbereich von 500 kHz bis 2 GHz.)

39


I Funktionsweise von Funkempfängern

Ab etwa 1980 realisierte Ansätze vermochten noch lediglich die Komponenten der Steuerung und vor allem die Audioverarbeitung in digitaler Form zu realisieren. Sie waren die Digitalempfänger erster Generation. Der Einsatz eines digitalen Signalprozessors auf einer niedrigen Zwischenfrequenzlage zur „rechnerischen“ BeBild 21: Beim idealen volldigitalen Empfänger arbeitung eines empfangenen Nutzerfolgt die A/D-Wandlung unmittelbar an der signals ist nun seit einigen Jahren beAntennenbuchse und die gesamte Signalverreits Stand anspruchsvoller Technik. arbeitung durch mathematische Algorithmen im DSP. Aufgrund der nur endlichen AbtastgeModerne Empfänger selektieren mit schwindigkeit von A/D-Wandlern ist aus heuHilfe des DSPs das Nutzsignal aus tiger Sicht mindestens ein Tiefpass zwischen dem vom Mischer in die ZF-Lage Antenne und A/D-Wandler erforderlich, um die umgesetzten Signalspektrums des Nyquist-Frequenz nicht zu überschreiten und somit Aliasing zu vermeiden. Eingangsbandpasses. Der DSP demoduliert rechnerisch und befreit das Nutzsignal von Störungen wie Dauerträger-Pfeifen, Rauschen oder Prasseln. Dann bewertet er das Signal und liefert ein entsprechendes AGC-Kriterium zur Regelung der Gesamtverstärkung [ 7 ]. Die hierfür erforderliche Rechenleistung erbringt ein moderner DSP bereits in „Echtzeit“, also mit subjektiv nicht mehr feststellbarer Zeitverzögerung. Aus heutiger Sicht spricht man hier vom Digitalempfänger der zweiten Generation (Bild 19 und Bild 20). Der bedeutende Vorteil dieser Technik liegt trotz der gemäß analoger Sichtweise ungewohnten mathematischen Behandlung eines Signals in der Kosteneinsparung vor allem bei teuren Quarzfiltern (Bild 13) und in der enormen Flexibilität der Charakterisierung ausschließlich durch Software. Die analog ausgeführten Baugruppen einschließlich des HF-Frontends müssen jedoch HF-technisch hohen Ansprüchen genügen – sie bestimmen die Empfängereigenschaften (III) weiterhin ganz wesentlich. Eine alleinige, gut funktionierende digitale Signalverarbeitung von Wellenformen reicht für einen praxistauglichen Funkempfänger noch längst nicht aus. Fast alle namhaften Hersteller von Funktechnik [ 8 ] setzen mittlerweile auf diese fortschrittliche Technologie. (Bild 23 gibt einen Überblick, wie die einzelnen Ausführungsarten von Digitalempfängern, aufgrund der konstruktionsgemäßen Anordnung des A/D-Wandlers innerhalb der Empfängerstruktur, einzuordnen sind.) Die DSP-Technologie hat in den vergangenen Jahren hinsichtlich digitaler Auflösung und Taktgeschwindigkeit einen enormen Entwicklungsschub erfahren. Da liegt es nahe, Empfänger zu konzipieren, deren Signalverarbeitung im Idealfall ausschließlich digital arbei-

40


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Bild 22: Struktur des Digitalempfängers der Generation 2,5, so wie zum gegenwärtigen Zeitpunkt bereits erste Geräte für den Empfangsfrequenzbereich bis etwa 30 MHz verfügbar sind. Je nach qualitativen Erfordernissen sind Ausführungen möglich, die anstatt mit einer spezifischen Selektion des jeweiligen Empfangsbands lediglich mit einem Tiefpass hinter dem Antenneneingang konzipiert sind. Der D/A-Wandler am Ende hat nur Bedeutung, sofern die demodulierten Signale wieder analog, also zum Beispiel für Lautsprecherwiedergabe, zur Verfügung stehen sollen.

tet (Bild 21). Nach einer Bandselektion und analogen HF-Vorverstärkung – diese ist aus Gründen hinreichenden Signal/Rauschabstands noch erforderlich – wird das HF-Signal sofort einem schnellen A/D-Wandler hoher Signaldynamik zugeführt. Der anschließende digitale Signalprozessor übernimmt sämtliche Funktionen, die bisher weitgehend nur analog beherrscht wurden: Verstärkung, Selektion, Störbefreiung und Demodulation. Nach der Bearbeitung wird gegebenenfalls wieder digital/analog-gewandelt und nur noch die gewonnene NF verstärkt und zum Beispiel dem Hörer/Lautsprecher zugeführt (Bild 22). Für die weitere Verarbeitung auf digitaler Basis, etwa in Decodern oder zur Anzeige der Information am Bildschirm, entfällt diese letzte Stufe (der D/A-Wandler) gänzlich. Derartige Empfängerarchitekturen eröffnen eine Reihe von Vorteilen [ 10 ]: -

Digitale Signalverarbeitung ist vollständig frei von Verzerrungen; die Signalkonditionierung im Vorfeld verlangt allerdings nach entsprechend hoher Sorgfalt.

-

Die bei analogen Schaltungen auftretenden Probleme wie unerwünschte Kopplungen, Pfeifstellen und Schwingneigung, existieren nicht.

-

Mit ein und derselben Hardware werden praktisch alle Modulationsarten unterstützt, von AM bis zu komplexen Verfahren wie Quadraturamplitudenmodulation (QAM) oder Spreizbandverfahren (engl. Code-Division-Multiple-Access, CDMA, II.4.1). Durch entsprechende Software besteht so die Möglichkeit, einen Empfänger bis hin zur Multistandard-Plattform auszuführen.

-

Neue Funktionen, Erweiterungen und Änderungen an Funkstandards sowie konzeptionelle Verbesserungen können durch einfaches Laden einer verbesserten Version der Betriebssoftware (Firmware) hinzugefügt werden.

41


I Funktionsweise von Funkempfängern

-

Der Hardware-Aufwand und demzufolge die effektiven Bauteilkosten sind gegenüber analogen Varianten bedeutend geringer.

-

Die Genauigkeit ist skalierbar; so kann eine Anzeige der relativen Empfangssignalstärke (III.18) beispielsweise durch entsprechende Software und geringen Aufwand mit einer Genauigkeit von unter ±1 dB über einen Bereich von 120 dB realisiert werden.

-

Die Reproduzierbarkeit ist vollkommen; so hat ein Filter, welches beispielsweise auf einen bestimmten Formfaktor (III.6.1) getrimmt wurde, in jedem Gerät exakt dieselben Eigenschaften.

-

Filtereigenschaften können in weiten Bereichen frei definiert werden, so wie sie bei analogen Filtern bislang wünschenswert, aber aus physikalischen Gründen nicht realisierbar waren.

Außer einigen ersten, extrem aufwendigen professionellen Lösungen gibt es derzeit zwar interessante Forschungsergebnisse (I.3) und im Experimentalbereich des Amateurfunkdienstes entstandene Versuchsmuster, die technischen Daten der analogen Spitzenempfänger werden aber bislang mit diesen Konzepten gerade einmal in Ansätzen im Empfangsfrequenzbereich bis 50 MHz erreicht. Bedingt durch neue und stetig besser geeignete Komponenten, wird der mögliche Empfangsfrequenzbereich jedoch immer weiter zu höheren Frequenzen hin verschoben. Besonders der störungsfreie Dynamikbereich (I.3.2) der A/D-Wandler reicht momentan noch schwerlich an den von Hochleistungsmischern in Verbindung mit schmalbandiger analoger Signalverarbeitung heran. Die Anforderungen an die A/D-Wandlung hinsichtlich höherer Bandbreite und nach höherem Dynamikbereich (um auf aufwendige analoge Vorfilterung verzichten zu können) sind diametral zueinander [ 8 ]: Beides ist gleichzeitig nur schwer zu erreichen. Daher stellen Hybrid-Konzepte (in analog ausgeführter Schaltungstechnik bis zu einer ZF und weitgehend digitaler Verarbeitung nach entsprechender Vorselektion mittels Quarzfilter) heute das Empfangssystem höchster Leistungsfähigkeit dar (Bild 19 und Bild 20). Software Radio & Software-Defined Radio: In diesem Zusammenhang wird, angelehnt an den angelsächsischen Sprachgebrauch, in der fachlichen Begriffswelt zuweilen zwischen Software Radio und Software-Defined Radio (SDR) unterschieden [ 12 ]. Der erste Begriff meint das ideale Software Radio und somit einen volldigitalen Empfänger (Bild 21). (Wie bereits dargestellt, läuft die Software auf einer allgemein gültigen Hardware ab. Weil die Funktionalität des Geräts hier wesentlich durch Software definiert wird, spricht man ebenso von einem idealen Software Radio.)

42


I.2 Gegenwärtige Konzeptionen

Unter dem Sammelbegriff des Software-Defined Radio werden alle Techniken verstanden, die zwar das Ideal an einer oder an mehreren Stellen kompromittieren, jedoch dafür sorgen, dass die Grundideen und Vorteile von Software Radio auf verfügbarer Hardware technisch anwendbar und wirtschaftlich sinnvoll nutzbar werden [ 13 ]. Die A/D-Wandlung erfolgt dabei so nah an der Antenne wie möglich.

I.2.5

Klassifikationsübersicht

Bild 23: Überblick der möglichen Empfängerarchitekturen – die einzelnen Konzeptionen unterscheiden sich grundlegend im Aufwand und den erreichbaren Eigenschaften (III).

43


I Funktionsweise von Funkempfängern Tabelle 1: Prinzipielle Vor- und Nachteile gegenwärtiger Empfängerkonzepte gemäß [ 14 ]

Vorteile

Nachteile

Einfachsuperhet + verbreitetste Empfängerarchitektur - prinzipbedingte Spiegelempfangsstellen + gute Selektionseigenschaften - Nebenempfangsstellen + durch Einfachüberlagerung höchste - ZF-Filter meist nicht integrierbar Verzerrungsfreiheit und Dynamik erreichbar

+ monolithisch integrierbar

Niedrig-ZF-Superhet - sehr toleranzempfindliche Spiegelfrequenzunterdrückung - Abstrahlung des LOInjektionssignals

Mehrfachsuperhet + ausgezeichnete Empfangseigen- sehr hoher Entwurfs-, Energie- und schaften Komponentenaufwand + als teildigitalisiertes System aktuell - ZF-Filter meist nicht integrierbar bestes Empfangskonzept Direktmischer + verhältnismäßig wenig benötigte - Abstrahlung des LOKomponenten Injektionssignals + monolithisch vollständig integrier- - Limitationen durch innere parasitäre bares Empfängerkonzept Kopplungen und nichtideale Bauelemente + potenziell geringer Energiebedarf - sehr geringe Dynamik Digitalempfänger >2. Generation + auch monolithisch integrierbar - sehr energieaufwändig + flexibel an wechselnde Empfang- extrem schnelle, lineare A/Dsaufgaben anpassbar Wandler erforderlich - hohe Rechenleistung für Empfangsalgorithmen - begrenzte Dynamik

44


Stichwortverzeichnis

Stichwortverzeichnis

1 1-dB-Kompressionspunkt 230, 242

3 –3-dB-Bandbreite 213, 271

5 50-Ohm-System 165, 304, 368

6 –60-dB-Bandbreite 214 –6-dB-Bandbreite 176, 213

8 –80-dB-Bandbreite 214

A A/D-Wandler 38, 41, 47, 48, 50, 52, 53, 54, 56, 68, 71, 245, 375 Abfrageempfänger 112 Abhängeempfang 100, 113 Abhängeempfänger 99, 112, 113 Absolutpegel 161 Absorptionsvermögen (größtmögliches) 188 Abstimmoszillator 28, 314 Abstimmschritt 30, 314

Abstimmung (synchrone) 20 Abstrahlung 300 Abtastfrequenz 56, 67 Abtastgeschwindigkeit 40 Abtastrate 38, 47, 50, 51, 59, 74, 75, 111, 114 Abtastratenreduktion 49, 114 Abtasttheorem 67 Abtastunsicherheit 49 Abtastwerte 49, 114, 123, 132 Abwärtskonverter (digitaler) 54, 61, 73 Abwärtstastung 115 Adcock-Peiler 124 Adcock-Prinzip 124 AGC (verzögerte) 24, 32 AGC-Kriterium 40 AGC-Regelbereich (nomineller) 287, 290 AGC-Regelumfang 31, 288 AGC-Spannung 24, 303 AGC-Zeitkonstante 291 Airway-Marker 90 Akkulaufzeit 334 Aliasing 38, 40, 56, 67 All-Digital Receiver, ADR 45 All-Digital Transceiver, ADT 46 Allwellenempfänger 83, 91, 92, 95, 96, 113, 144, 303, 307 Alterungserscheinung 295

377


Stichwortverzeichnis

Amateurempfänger 32, 96 Amateurfunk 95, 97, 375 Amateurfunk-Frequenzbänder 97, 375 AM-Detektor 25 Amplitudengleichlauf 135 Amplitudeninstabilität 222 Amplitudenmodulation, A3E 25, 88, 267 Amplitudenrauschen 222, 223 Amplitudentastung 148 AM-Unterdrückung 311, 312, 313 Analyseempfänger 99, 101, 118, 334 Analysekanal (zusätzlicher) 111 Analyse-Software 113, 316 Anpassglied 159 Anpassung 18, 22, 24, 53, 55, 159, 160, 164, 165, 166, 167, 337, 344, 346 Ansprechschwelle (Rauschsperre) 298, 299 Antenne (aktive) 137 Antennenfaktor 74, 304 Antennenkreisbahn 126, 127 Antennenrauschmaß 191 Antennenumlauffrequenz 126, 127 Antennenwirkfläche 164 Anzeigedynamik (S-Meter) 293, 304 Anzeigefehler (S-Meter) 304 Apertur-Jitter 48, 49, 67 Attack-Time (automatische Verstärkungsregelung) 292 Audio Frequency Shift Keying, AFSK 96, 282 Audion 18, 19 Audionsprinzip 19 Audio-Wiedergabequalität 143 Aufbau (elektromechanischer) 33, 81, 83, 91 Aufklärungsempfänger 106, 298

378

Aufklärungswahrscheinlichkeit 103 Auflösebandbreite (FFT-Analyse) 73, 74, 75, 106, 108 Auflösebandbreite (Spektrumanalysator) 302 Auflösung (digitale) 30, 40, 47, 48, 56, 59, 60 Auflösung (spektrale) 74, 76 Aufspüren (Ausstrahlungen) 105, 138, 338 Aufwärmphase 295, 297 Ausbreitungsbedingungen 297, 323, 326, 330 Ausgangsanpassung (Messsender) 308, 309 Ausgangsinterceptpunkt, OPIP 248 Ausgangsspannungsanzeige (Messsender) 160 Aussendung 82, 102, 117, 297, 361, 363 Außenrauschen 188, 189, 191 Außenrauschmaß 190, 191, 193, 194, 195 Außenrausch-Störfeldstärkepegel 193 Außenrauschtemperatur 191 Außenrauschzahl 190, 191 Aussteuerbereich (linearer) 70, 276, 279 Aussteuerfähigkeit (Mischer) 22, 230, 244 Aussteuerung (A/D-Wandler) 245 Aussteuerungsgrenze 230 Ausstrahlung 82, 137, 189, 194, 196, 314 Auswerten (Funkszenarien) 115 Automatic Direction Finder, ADF 140 Automatic Frequency Control, AFC 295 Automatic Gain Control, AGC 24, 287 Automatic Level Control, ALC 257 automatische Verstärkungsregelung, AVR 20, 24, 64, 230, 287, 289, 291, 293 AVR-Spannung 24 Azimut 123, 130


Stichwortverzeichnis

B Ballempfänger 146, 147 Bandbelegung 23, 323 Bandbreitenreduzierung (automatische) 161 Bandfilter (mehrkreisig) 18, 20, 26 Bandfilter (suboktaver Bandbreite) 55, 205, 236, 272, 348 Bandpassunterabtastung 68 Bandquarz 28 Base Transceiver-Station, BTS 132 Basisband 34, 85, 115 Basisbandzweig 34 Bauteiletoleranz 26 Beat-Frequency Oscillator, BFO 25, 296 Bedienbarkeit 331 Bedienfunktion 328 Bedienknopfgröße 334 Bedienkonzept 119, 143, 328, 334 Bedienmöglichkeit 96, 161, 328 Bedienprozessor 30 Befehlstelegramm (drahtlose Rundsteuersysteme) 86 Begrenzer 311 Begrenzung 234, 238, 247, 349, 352 Begrenzungsbereich (automatische Verstärkungsregelung) 288 Begrenzungspunkt (automatische Verstärkungsregelung) 288 Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben, BOS 95, 298 Beobachtung (frequenzmäßig lückenlose) 106, 132 Betrieb (unbemannter) 119 Betriebsempfänger 31, 91, 94, 144, 270 Betriebsempfindlichkeit 181, 185, 198, 199, 208, 210, 315, 375

Betriebsempfindlichkeit (Definition) 183 Betriebsfunk 95, 151 Betriebsgüte (HF-Vorkreis) 90, 270, 271, 273, 276 Betriebspraxis 323, 327, 328, 332 Betriebsspannung (spezifizierte) 159 Betriebstemperatur 295 Bewertung (betriebspraktische) 321, 323, 325 Bewertungsfilter 185, 186 Bezugsausgangsleistung 159 Bezugsempfindlichkeit 183 Bezugsrichtung (Peiler) 126, 127, 141 binär codierter Dezimalcode, BCD-Code 148, 149 Bin-Breite 74, 76 Bit Error Probability, BEP 169 Bit Error Rate, BER 168 Bitfehlerrate 162, 168, 212, 296 Bitfehlerwahrscheinlichkeit 169 Bitstrom 46, 49 Black-Box-Geräte 119 Blindanteil (reaktiver) 165 Blocking 146, 219, 228, 229, 230, 231, 232, 252, 267, 271, 321 Blocking (Definition) 231 Blocking-Abstand 146, 232, 278 Blocking-Dynamikbereich 228 Bodenrauschen 188 BOS-Dienste 95 Botschaftsfunk 94 Breitbandempfänger 105, 229 Breitbandmischer 240 Breitband-Überwachungsempfänger 101 Brummstörung 34 Buffer 26

379


Stichwortverzeichnis

Bündelfunknetz 151 Bündelfunksystem 151, 161 Bündelgewinn 151 Burst (Kurzzeitübertragung) 104, 116, 119, 132

C Cascaded Integrator Comb, CIC 59 CCITT-Filter 185 Chipset 45, 65, 66 Chirp-Aussendung 109 Chirp-Sounder 109 Chirp-Übertragung 103 Clock-Frequenz 49, 245 Code Division Multiple Access, CDMA 41, 103, 105, 131 Codemultiplex 105 Codierung 162, 163 Codierverfahren 115, 117 Cognitive Radio, CR 151, 152 Collins-Filter 243 CR-System 152 CR-Technologie 152 CW-Pitchfilter 282

D D/A-Wandler 41, 61 DAB-Empfänger 145 DAB-Radio 145 Darstellungsart (Speicheroszillograf) 294 Darstellungsart (Spektrumanalysator) 76 Darstellungsbreite (spektrale) 74, 137, 138 Datenempfänger 84 Datengenerator 162 Datenpaket 162, 163

380

dB?-Konvertierung 368 DC-Empfänger 33 DCF77 148, 149, 297 DDS-Baustein 30, 60 DDS-Generator 30, 60 Decay-Time (automatische Verstärkungsregelung) 292 Dechiffrieren 118 Deemphasis 186, 187, 188, 282 Demodulationseigenschaften 200, 286 Demodulationsklirrfaktor 143, 269, 284, 286, 289 Demodulator 18, 21, 24, 25, 36, 113, 114, 115, 173, 209 Demodulatordiode 18, 19 Desensibilisierung 227, 259, 281 Despreading-Code 105 Detektor (quadratischer) 17, 18 Detektor-Rundfunkempfänger 18 Dezimationsfilter 114 Dezimationsstufe 50 Dezimierung 45, 49, 50, 59, 63, 114 DF-Converter 134 Differential Quadrature Phase Shift Keying, D-QPSK 145 differenzielle Nichtlinearitäten, DNL 48, 49, 246 Digital Audio Broadcasting, DAB 145 Digital Down-Converter, DDC 61, 73, 74 Digital Enhanced Cordless Telecommunication, DECT 132 Digital Radio Mondiale, DRM 46, 145, 146 Digitalempfänger 37, 40, 41, 53, 71, 102, 114, 119, 146 digitaler Signalprozessor, DSP 23, 34, 37, 40, 59, 64, 212, 214, 331 Digitalradio 144


Stichwortverzeichnis

Digital-Video-Broadcasting (terrestrisches), DVB-T 145 Diodendetektor 25 Diplexer 96, 244 Direct Conversion Receiver 33 Direct Digital Synthesis, DDS 30, 60, 221 Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS 104 Direction-Finding Converter, DF-Converter 134 Direktempfänger 47, 70 Direktmischempfänger 33, 34, 47, 301 Direktmischer 33, 34, 37, 39, 56, 57, 59 Distance-Measuring Equipment, DME 90 Dithering 66, 246 Doppelsuper 27, 32 Doppler-Peiler 127, 140 Doppler-Prinzip 126 Doppler-Shift 126 Doppler-Verschiebung 126, 127 Down-Converter 64 Downsampling 115 Drehfunkfeuer 89 Drehpeiler 124 Drehwinkel (Peiler) 123 Drei-Sender-Methode 251 DRM-Empfänger 146 DSSS-Aussendung 104 Durchlassbereich (Empfangsbandbreite) 213 Durchlassbereich (ZF-Stufe) 25, 32, 215, 272, 299, 308 Durchlassdämpfungsmaß (Empfangsbandbreite) 213 DVB-T-Hörfunkprogramme 145 Dwell-Time 109

Dynamik 111, 245, 279, 304 Dynamikbereich (intermodulationsfreier) 246, 247, 249, 279, 281 Dynamikbereich (nebenwellenfreier) 56 Dynamikzugewinn (Vorselektion) 271, 272

E Echtzeit-Bandbreite 101, 102, 108, 110, 111, 114 Echtzeitfähigkeit 119 Echtzeit-Spektrumanalysator 119 Echtzeitverarbeitung 59 Eichleitung (Spektrumanalysator) 302 Eigenbauempfänger 96 Eigenempfangsstelle 201, 202 Eigennavigation 140, 141 Eigenortung 140 Eigenschaften (dynamische) 281 Einbaulage (Lautsprecher) 323, 331 Einfachsuperhet 21, 33, 96 Einfallspolarisationswinkel 124 Einfallsrichtungsanzeige (elektromagnetischer Wellen) 124 Einfallsrichtungsbestimmung (elektromagnetischer Wellen) 118, 123, 128, 130, 133, 134, 135, 140, 141 Einfallsrichtungseindeutigkeit (elektromagnetischer Wellen) 129 Eingangsabschwächer 276, 328 Eingangsbandfilter 205, 236, 272, 348 Eingangsbandpass 167 Eingangsinterceptpunkt, IPIP 248, 342, 344 Eingangsrauschleistung (äquivalente) 177 Einkanaligkeit 114 Einlaufverhalten 297 Einlaufzeit 295

381


Stichwortverzeichnis

Einsatzerfordernisse 328 Einschwingzeit 109, 314 Einseitenbandmodulation, J3E 25, 88, 160, 277 Einseitenband-Phasenrauschen 223 Einseitenbandrauschen, ESB-Rauschen 196, 211, 218, 219, 220, 221, 222, 224, 225, 227, 228, 229, 233, 253, 259, 269, 277 Einseitenbandrauschen, ESB-Rauschen (Definition) 220 Einstrahlung 300, 302 Einton-Messverfahren 161 Electromotive Force, EMF 180 elektromotorische Kraft, EMK 51, 180, 181, 270, 279 Elevation 123, 130, 192, 195 Emergency Locator Transmitter, ELT 140 Emissionsgrad 189 Empfänger (digitaler) 45, 65 Empfänger (volldigitaler) 40, 42, 66 Empfängerarchitekturen (mögliche) 43 Empfängereigenschaften 47, 81, 91, 98, 135, 144, 157, 321 Empfängereingangsanpassung 164, 258, 309 Empfängereingangsimpedanz 143, 164, 165, 166 Empfängereingangswiderstand 164, 165 Empfängerempfindlichkeit 24, 157, 162, 180, 183, 185, 192, 213, 249, 279, 289 Empfängerempfindlichkeit (Definition) 168 Empfängerempfindlichkeit (nutzbare) 188 Empfängerfaktor 248, 249 Empfängerkenngröße 157 Empfängerkennwert 95, 157, 158, 321 Empfängerrauschmaß 51, 76, 161, 172, 173, 174, 177, 180, 191, 225, 226, 227, 249, 250, 277

382

Empfängerrauschmaß (Definition) 171 Empfängerrauschmaß (unzweckmäßig geringes) 192 Empfängerstörstrahlung 63, 167, 300, 301, 302 Empfangsantenne 21, 126, 129, 144, 164, 165, 196, 304, 305, 331, 338, 340 Empfangsbandbreite 193, 213, 228 Empfangsbereich 65, 91, 326 Empfangsbetrieb 94, 305, 314, 323 Empfangseinrichtung (einfachste) 17 Empfangsergebnis 144, 150, 276 Empfangsfeldstärke 20, 24, 86, 128, 137, 138, 276, 309 Empfangsfrequenzbereich 39, 41, 42, 67, 69, 70, 71, 83, 91, 94, 96, 101, 102, 112, 113, 137, 138, 166, 196, 201, 204, 206, 208, 271, 281, 300, 338 Empfangsfrequenzexpansion 67, 338 Empfangskonverter 338, 339, 340, 342, 344 Empfangsleistung 34, 164, 270 Empfangsmodul 113 Empfangspegelmessung 73, 74, 166 Empfangsresonator (kreisförmiger) 17 Empfangssignalstärke (relative) 42, 55, 202, 293, 303, 307, 308, 309, 314 Empfangssignalstärke-Anzeige 253, 304 Empfangssituation 73, 195, 267, 276, 279, 282, 298, 321, 325, 328, 329, 331 Empfangssystem (grenzempfindliches) 192 Empfangssystem (rauschoptimiertes) 192, 340, 342, 344 Empfangsszenario 276 Empfangsverbesserung 195, 231, 327, 328, 331, 376 Empfangsversuche (praktische) 321 Empfangsvorverstärker 165 Empfangswellenfeld 130


Stichwortverzeichnis

Empfindlichkeitsgrenze 22 Empfindlichkeitsminderung 224, 225, 226 Empfindlichkeitssteigerung 339 EMV-Norm 301 Energiedetektion 152 Entdämpfung 19 Entdeckungswahrscheinlichkeit 103, 168 Erdrauschen 188 Erdungskonzept 300 Erfassung (breitbandige) 107, 109, 110, 111 Erfassungsempfänger 105, 110 Erfassungsfenster 111 Erfassungslücke (zeitliche) 110, 111, 314 Erfassungswahrscheinlichkeit 109, 314, 315, 316 Error Vector Magnitude, EVM 122 ESB-Rauschabstand 218, 221, 222, 223, 228, 278 External Noise 188

F Fading 36, 292 Fast Fourier-Transformation, FFT 74, 107, 215 Fehlanpassung 164, 165, 308, 309 Fehlerkorrektur 162 Fehlmessung 137, 161, 167, 183 Fehlsignal 111 Feldstärke (relative) 303 Feldstärkemessung 74, 118 Feldstärkepegel 370 Feldstärkeschwankung 292 Feldverteilung (räumliche) 123 Feldwellenwiderstand 371 Fernbedienung 84, 136

Fernparametrierung (FunkRundsteuerempfänger) 86 Fernsteuerung (drahtlose) 84 Fernwirken (drahtloses) 84 Ferrittopfkern 96 Festfrequenzaussendung 104 Festfrequenzempfänger 86 FFT-Analyse 75, 107, 110, 111, 263, 313 FFT-Linien 74, 75, 110, 111 FFT-Vielkanalempfänger 107, 110, 115, 119, 131 Figure of Merit, FOM 249 Filter (elektromechanische) 212, 213, 243 Filter (keramische) 243 Filter Group Delay 212 Filterbank (digitale) 107, 114 Filterbankempfänger 107 Filterdurchlasskurve 32 Filterflanke 32, 135, 214, 218, 244 Filterflankeneinstellung (unabhängige) 33 Finite Impulse Response, FIR 60, 212 Flankensteilheit 23, 32, 204, 213, 214, 240 Fließkommaprozessor 59 Flugfunk 88, 89, 93, 316, 375 Flugfunk-Frequenzbänder 89, 375 Flugnavigation 90, 139 Flugsicherung 139, 140 FM-Schwelle 173 FM-Sprechfunk 160 FM-Umsetzer 147 Formfaktor 32, 174, 176, 213, 214 Freiraumausbreitung 370, 376 Freiraum-Wellenausbreitung 196 Fremdsignale (stochastische) 66 Fremdspannungsabstand 185

383


Stichwortverzeichnis

Frequency Division Multiple Access, FDMA 102, 103, 132 Frequency Shift Keying, FSK 86, 96, 282 Frequency-Hopping 103 Frequency-Stepped Continuous Wave, FSCW 103 Frequenzaufbereitung 146, 221, 229, 295, 301 Frequenzauflösung (erzielbare) 62 Frequenzbereich 285 Frequenzdrift 28, 295, 296 Frequenzgenauigkeit 295 Frequenzhub 118, 126 Frequenzinstabilität 223, 295 Frequenzkombination 241, 255, 256, 326, 344, 352, 357, 375 Frequenzmessung 118 Frequenzmodulation, F3E 33, 84, 160, 186, 223 Frequenzmultiplex 102, 145 Frequenznachführung (automatische) 29, 295 Frequenznormal 297 Frequenzökonomie 151 Frequenzplanung 33, 357 Frequenzschwankung 26, 295, 296 Frequenzsprünge 30, 63 Frequenzsprungsignal 110 Frequenzsprungverfahren 103, 108 Frequenzstabilität 28, 220, 295, 296 Frequenzverdopplung 222 Fritter 17 Frontend-Selektion 70, 348 FSCW-Aussendung 103 Full Cognitive Radio 152 Funk (kognitiver) 152

384

Funkaufklärung 32, 99, 119, 130, 135, 168, 321 Funkaufklärungsstelle 101 Funkaufklärungssystem 99 Funkdienste (nichtöffentliche) 88 Funkdienste (standardisierte) 321 Funkempfänger (digitaler) 45, 65 Funkempfänger (Sammelbegriff) 81 Funkempfänger (volldigitaler) 40, 42, 66 Funkenoszillator 17 Funkenstrecke 17 Funkentstörung (unzureichende) 190 Funkerfassung 46 Funkfernschalter 84 Funkfernsteuerung 84 Funkfeuer 89, 140 Funkfrequenzressourcen 151 Funkkopfhörer 84 Funklautsprecher 84 Funkmethode 116 Funknavigation 92 Funknetz 112 Funkortung 136, 137 Funkortungsempfänger 92 Funkortungsverfahren (mehrkanalige) 135 Funkpeilung 123, 142 Funkpeilverfahren 123 Funk-Rundsteuerempfänger 86 Funkszenario 99 Funküberwachung 32, 99, 118, 119, 135, 168, 255 Funküberwachungssysteme 136 Funkuhr 148, 149


Stichwortverzeichnis

G Geistersignal 111, 328 Geradeausempfänger 19, 150, 206 Gerätedokumentation 334 Geräuschspannungsabstand 185 Gesamtfehler 130, 309 Gesamtinterceptpunkt 51, 255, 342, 344 Gesamtintermodulationsverhalten 246, 342 Gesamtklirrfaktor 284 Gesamtrauschmaß 338, 339, 340, 343 Gesamtrauschverhalten 337, 345 Gitterkreis (frequenzbestimmender) 19 Gleichkanalstörung 118, 131 Gleichlauf (elektrischer) 20, 25 Gleichlauf (Empfangszüge) 135 gleichlauffehlerfrei 135 Gleichlaufunterschiede (Empfangszüge) 135 Gleichtakt-Störspannung 196 Gleitwegsender 89 Global Positioning System, GPS 103, 152 Global System for Mobile Communications, GSM 132 Goniometer 124 Grenzempfindlichkeit 177, 181 Grenzwerte 301 Großsignalverhalten 96, 135, 249, 270, 276, 321, 327 Großsignalverhalten (Definition) 276 Grundschwingung 284 Grundwellenmischung 357 Gruppenlaufzeit 212, 214 GSM-Technik 34

H Haltezeit (automatische Verstärkungsregelung) 291, 292 Handpeilantenne 138 Handpeiler 137 Handregelung 24, 231 Handsprech-Funkgerät 95 Hauptselektion 27, 35, 46 HF-Frontend 30, 53, 70, 72, 119, 167, 210, 230, 239, 244, 249, 270, 276, 351 HF-Preselektor 96, 205, 236, 239, 270, 271, 272, 273, 274, 275, 276 HF-Schnittstelle 159 HF-Selektionskreis 20 HF-Vorkreis 270, 271, 275 HF-Vorverstärker 21, 22, 24, 26, 70, 166, 249, 302, 304 Hilfsantenne 124, 130, 140, 141 Hintergrundstrahlung (kosmische) 188, 191, 195 Histogramm 107 Hochleistungsmischer 22, 42 Hochleistungs-Signalprozessor 45 Hochregelzeit (automatische Verstärkungsregelung) 292 Hold-Time (automatische Verstärkungsregelung) 292 Homodyn-Empfänger 34, 46 Hopper 108, 109 Horchfunkstelle 327 Hörfunkprogramm 146 Hörfunk-Sendestelle 146 Hörrundfunk-Frequenzbänder 144, 375 Hybrid-Konzept 42 Hysterese (Rauschsperre) 298, 299

385


Stichwortverzeichnis

I I-Kanal 56 I-Komponente 34 ILS-Marker 90 Imagin채rteil 34, 56, 57, 58 Impedanz (nominelle) 166 Inbandintermodulation 254, 259, 260, 262 Industrial Scientific Medical Band, ISM 84 Informationsgewinnung (nachrichtendienstliche) 330 Informationsr체ckgewinnung 82 Injektionsoszillator 106, 227 Inkrement 61, 62, 63 Inkrementalgeber 65 Innerband-Intermodulation 260 In-Phase-Komponente 34 Input Interceptpunkt, IPIP 248, 342 Instrument Landing System, ILS 89 Instrumentenlandesystem 89 Intelligence 99 Interception 99 Interceptpunkt (Definition), IP 247 Interceptpunkt (dritter Ordnung), IP3 51, 246, 247, 249, 264, 267, 279, 281, 333 Interceptpunkt (effektiver), IP3eff 249, 279, 280 Interceptpunkt (zweiter Ordnung), IP2 247, 248, 279, 325, 376 Interferometerprinzip 128, 132, 134 Interferometersystem 128 Interkreuzmodulation 264 Intermediate Frequency Rejection, IFRejection 206 Intermediate Frequency, IF 20, 206 Intermodulation (nat체rliche) 267 Intermodulation (passive) 243, 272, 342

386

Intermodulation (Zusammenhang IM2 und IM3) 240 Intermodulation-Limited Dynamic Range, ILDR 246 Intermodulationsabstand, IMA 235, 242, 247, 248, 251, 253, 257, 278, 279, 281 Intermodulationsentstehung 237, 238, 255, 257, 347 Intermodulationsfestigkeit 51, 66, 192, 244, 246, 250, 253, 254, 255, 256, 266, 342, 375 intermodulationsfreier Dynamikbereich 246, 247, 249, 279, 281 Intermodulationsprodukte (dritter Ordnung), IM3 66, 236, 237, 239, 240, 241, 242, 243, 244, 245, 253, 254, 256, 259, 260, 262, 349, 350, 351, 352, 353 Intermodulationsprodukte (zweiter Ordnung), IM2 234, 236, 279, 348, 352 International Telecommunication Union, ITU 118, 255 Interrogator 90 Intrakanal-Intermodulation 260 inverse diskrete Fourier-Transformation, IDFT 114 IP3-Interpretationsirrtum 280 I-Pfad 35, 57, 58 IQ-Daten 74 IQ-Demodulation 65, 101, 113, 115, 138 IQ-Mischer 39 ISM-Frequenzb채nder 84, 85, 375 ITU-Recommendations 118, 255

J Jitter 48, 49, 67, 223 Johnson-Rauschen 189


Stichwortverzeichnis

K Kaltthermostat 25 Kanalcodierung 162 Kanalgleichlauffehler 135 Kanalkapazität 162 Kanalraster 88, 90, 96, 113, 114, 160, 219, 229, 314, 321 Keramikschwinger 23 Kerbfilter 23, 32, 183, 283 Kettenschaltung 337, 339, 342, 343, 345 K-Faktor 304, 368 Klangbild 214, 215, 282, 283, 291 Klassifikationsempfänger 115 Klassifizieren (Funkszenarien) 115 Klirrfaktor 269, 284, 288 Klopfer 17 Koaxialleitung (Dämpfungsmaß) 340 Kohärer 17, 18 Kollokation 276 Kommunikationsempfänger 112, 113 Kommutator 126 Konsumerelektronik 81 Kontrollempfänger 102, 146, 147 Konvertermethode 28 Korrelationsverfahren (Peiler) 130 Kreuzmodulation 234, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 271, 281 Kreuzmodulation (ionosphärische) 267 Kreuzmodulationsfestigkeit 268 Kreuzmodulationsgrad 266 Kreuzpeilung 123 Krisengebiet (Funkversorgung) 94, 144 Kurzwellenempfänger 83, 252 Kurzzeit-Frequenzinstabilität 222 Kurzzeitpeiler 126

Kurzzeitstabilität 220, 224 Kurzzeitübertragung 104 KW-Rundfunkbänder 29, 143, 145, 239, 264, 326 KW-Überwachungsempfänger 102

L Landekurssender 89 Landfunk 93 Langzeit-Frequenzstabiliät 296 Langzeit-Frequenzstabilität 296 Latenzzeit 163 Laufzeit (Filter) 212, 214 Laufzeitglied 148 Laufzeitverzerrung 212 Lautsprecher (Einbaulage) 323, 331 Lautsprechertype 323 Least Significant Bit, LSB 49 Leerlaufspannung 180 Leistungsanpassung 164, 168, 342 Leistungsfähigkeit (Empfänger) 42, 157, 158, 214, 281, 323, 325 Leistungsflussdichtepegel 370 Leistungspegel 368 Leistungssummierer (Brückenschaltung) 258 Leistungsverstärkungsmaß (verfügbares) 337, 338 Leistungsverträglichkeit 159 Leitungsdämpfung 338 LO/HF-Isolation (unzureichende) 300 Localizer 89 LO-Injektionssignal 20, 226, 240, 249, 253, 300, 301 Lokaloszillator 20, 25, 27, 28, 56, 59, 203, 224

387


Stichwortverzeichnis

Long-Term Stability 295 Low Noise Amplifier, LNA 340 Low Probability of Intercept, LPI 103, 108, 118 Low Probability to Detection, LPD 103 LPD-Signal 103 LPI-Sendung 108 LPI-Signal 103 Luftschnittstelle 118, 119, 163, 190, 277, 278, 297 Luxemburgeffekt 267 LW-Zeitzeichenempfänger 149

M Man-Made Noise 190 Manual Gain Control, MGC 24, 32, 73, 74 Marconi-Antenne 17 Marker (Flugnavigation) 90 Maximalbandbreite (erforderliche) 28 Maximalverstärkung (ZF-Verstärker) 24 Maximumpeilung 123 Mega-Samples pro Sekunde, MSps 47 Mehrbandgerät 96 Mehrdeutigkeit (Mischung) 357 Mehrdeutigkeit (Peilung) 124, 130 Mehrfach-Regelschleife 29 Mehrfachsuperhet 26, 69, 91 Mehrfach-Superheterodyn-Empfänger 27, 119 Mehrfach-Überlagerungsempfänger 28, 45, 47, 226 Mehrfach-Überlagerungsempfängers 70 Mehrkreis-Geradeausempfänger 20 Mehrsignalmessung 161 Mehrträgerverfahren 144 Mehrwegeausbreitung 119, 128

388

Mehrwelleneinfall 128, 131 Merkmaldetektion 152 Messbedingungen (gleiche) 157 Messdetektor (Spektrumanalysator) 74 Messempfänger 81, 82, 99, 102, 147, 206 Messgenauigkeit 82 Messkabel (gleicher Länge) 161 Messobjekte (selektive) 259 Messunsicherheit 166, 248, 308, 309 Messverfahren (identische) 157 MGC-Spannung 24 Middle-Marker 90 Minimum Discernible Signal, MDS 177 Minimumpeilung 123 Mischerabschluss 96, 255 Mischprodukte 33, 56, 127, 201, 328, 356 Mischstufe 20, 21, 23, 24, 25, 26, 27, 34, 226, 253, 277, 356, 357 Mischung 354 Mitola-Radio 152 Mittenfrequenz 32, 102, 104, 118, 126, 127, 183, 208, 216, 271, 273, 316, 354 Mobilfunk 94, 98 Mobilfunkgerät 95 Mobiltelefon 98 Modulationsartenerkennung 151 Modulationsfrequenzgang 187 Modulationsrhythmus 292 Monitoring 102 Monitoring Receiver 102 Morsetelegrafie, A1A 160 Multistandard-Plattform 41 Musterdaten (Korrelationsverfahren) 130 Mustererkennungsprogramm 115 Mutteroszillator 295


Stichwortverzeichnis

MW-Rundfunkband 143, 326

N Nachbarkanalselektivität 217 Nachbarkanalunterdrückung 212, 214, 217, 218, 219 Nachfilterung 29 Nachrichtenempfänger 81, 82 Nahfelder (quasi statische) 196 Nahselektion 23, 26, 27, 31, 64, 206, 212, 213, 226, 299 Nahselektivität 135, 146, 177, 212, 216 Navigationsempfänger 88, 140 Navigationsfunk 88, 91, 141 NCO-Ausgangsfrequenz 61 Nebenaussendung 118 Nebenempfang 256, 354, 357 Nebenempfangsfrequenz 207, 357, 358 Nebenempfangsstelle 199, 207, 208, 209, 210 Nebenkeule (Antennendiagramm) 124 Nebensprechen (lineares) 209, 211 Nebensprechen (nichtlineares) 260 Nebenwellen 28, 29, 30, 56, 60, 62, 201, 210, 223 Nebenwellenabstand 61, 229 Nennbedingungen 159 Nennbelastung 159, 282, 285 Nennhub 160 Nennmodulation 160 NF-AGC 293 NF-Frequenzgang 176, 185, 199, 282, 283, 286, 323 NF-Weg 298 NF-Wiedergabeeigenschaft 282 Nichtlinearität 48, 49, 236, 245, 246, 348

Noise Factor 169 Noise Figure 171 Noise Shaping 56 Non-Directional Beacon, NDB 89, 140 Normbezugsfrequenz 160 Notch-Filter 32, 33, 183, 283, 286 Notfrequenz 140, 141 Nulllage 57 Null-ZF-Prinzip 33 Numerically-Controlled Oscillator, NCO 60, 61, 62, 63 Nutzfrequenzband 279, 309, 348 Nutzsignal/Rauschabstand (Definition) 186 Nutzsignal/Störabstand (Definition) 186 Nutzwellenanteil (Gleichkanalstörungen) 131 Nyquist-Bandbreite 45, 49 Nyquist-Fenster 67 Nyquist-Frequenz 40 Nyquist-Rauschen 189

O Oberschwingung 284 Oberschwingungs-Mischprodukt 207, 356, 357, 358 Oberwellenanteil 284 öffentlicher beweglicher Landfunkdienst, öbL 98 Ordnung (Oberschwingungs-Mischprodukt) 356 Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM 145 Ortungsergebnis 137 Oszillator (numerisch gesteuerter) 60, 61, 62, 63 Oszillator (spannungsgesteuerter) 29 Oszillatorrauschen 220, 223, 228

389


Stichwortverzeichnis

Oszillatorsignal 20, 25, 33, 34, 240 Outer-Marker 90 Output Interceptpunkt, OPIP 248

P Panorama (spektrales) 73, 76, 106 Panorama-Scan 76, 111 Passbandtuning 32 Pegelangaben (unterschiedliche) 368 Pegeldämpfungsglied (umschaltbares) 53 Pegeldetektor (logarithmischer) 304 Pegelfehler 309 Pegelmessunsicherheit 309 Pegeltoleranz 309 Peilbasis 127, 129, 131 Peilempfänger 99, 124, 125, 126, 128, 129, 132, 134, 135, 141 Peilempfindlichkeit 128, 140 peilen 141 Peiler 69, 99, 101, 116, 118, 127, 131, 133, 136, 139, 140, 142 Peilerkommandierung 137 Peilfehler 125, 128, 130, 131, 140, 141 Peilnetz 136 Peilprozessor 134, 141 Peilstelle 123, 136, 141 Peiltechnik 118, 131 Peiltrübung 125 Peilung 125, 130, 134, 137, 139, 140, 141, 142 Peilverfahren 130, 131, 134 Peilverfahren (hochauflösende) 131 Peilvorsatz 134 Peilwertbildung 135 Peilwerte (gesicherte) 132 Peilwinkel 130, 132, 133, 134

390

Pfadverlust 306 Pfeiferscheinung 226 Pfeifstelle 41, 201 Phantomsignal 38 Phase-Locked Loop, PLL 29, 37, 221 Phasenakkumulator 61, 62, 63 Phasenauflösung (erzielbare) 62 Phasenauflösung (mögliche) 62 Phasengleichlauf 135 Phaseninstabilität 222 Phasen-Jitter 223 Phasenlage (zweier Signale) 29 Phasenlinearität 212 Phasenmethode 57 Phasenmodulation, G3E 104, 186 Phasenrauschen 30, 67, 222, 223 Phasenregelschleife 29, 36 Phasenschieber (Q-Pfad) 57, 59 Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB 149 Pitchfilter 282 PLL-Schaltung 29 Polarisationsverwerfung 124, 125 Polynomterme 350 Polyphase 115 Polyphasenfilterbank 114 Power Spectral Density, PSD 169 Praxistest 325 Preemphasis 186, 187, 282 Preis-Leistungsverhältnis 333 Premixer-Baugruppe 28 Premix-System 28 Preselektor 21, 25, 26, 70, 90, 96, 102, 239, 270, 272, 350 Principal Component Analysis, PCA 131


Stichwortverzeichnis Problemstellen 326 Produktdetektor 25 Produktion (Funkaufklärung) 117 Prozessgewinn (Dezimierung) 50 Pseudozufall (LPI-Signale) 103 Pulsdauermodulation 149

Q Q-Kanal 56 Q-Komponente 34 Q-Pfad 35, 56, 58 Quadraturamplitudenmodulation, QAM 41, 145 Quadrature Phase Shift Keying, QPSK 145 Quadraturempfänger 34, 35, 36 Quadratur-LO-Signal 56 Quadraturmischung 57 Quadratur-Phase-Komponente 34 Quadraturprinzip 39 Quadratursignal 34 Quantisierungseffekt 37 Quantisierungsrauschen 47, 49, 50, 56 Quarzbrücke 23 Quarzfilter 23, 25, 30, 31, 42, 212, 243, 244 Quarzschwinger 22 Quasi-Empfangskanäle 74, 107 Quasi-Referenz 329, 331 Quellencodierung 162 Quellimpedanz 51, 55, 159, 160 Quellspannung 180, 181, 337

R Radio Monitoring 99 Rahmentakt (TDMA) 131, 132, 133 Rahmentaktzeit (TDMA) 104

Rauschbandbreite (äquivalente) 75, 162, 168, 176, 177, 178, 180, 190, 191, 193, 195, 228, 229, 278 Rauschbefreiung 161 Rauschen (atmosphärisches) 188, 192, 193 Rauschen (externes) 188 Rauschen (galaktisches) 188 Rauschen (industrielles) 190, 195, 196 Rauschen (kosmisches) 188 Rauschen (technisches) 190 Rauschen (thermisches) 169, 170, 189, 190, 191 Rauschfaktor 169 Rauschflur 50, 75 Rauschformung 56 Rauschfrequenzspektrum 169 Rauschgenerator 173, 174, 177, 180 Rauschglocke 225 Rauschleistungsdichte (spektrale) 169, 220 Rauschmaß (Definition) 171, 190 Rauschmaß (externes) 191 Rauschminderung 159 Rauschseitenbänder 220, 221, 223, 224, 225, 226 Rauschspannungsabstand 185 Rauschsperre 298, 299 Rauschsperreneinsatz 298, 299 Rauschtemperatur 171, 190 Rauschunterdrückung 23, 66 Rauschunterdrückung (korrelative) 161 Rauschzahl 55, 169, 170, 171, 190 Read-Only Memory, ROM 62 Realteil 34, 56, 57, 58 Real-Time Spectrum Analyzer 119 Referenz (Vergleichsgerät) 329 Referenzantenne 128, 129

391


Stichwortverzeichnis

Referenzempfänger (drahtlose Rundsteuersysteme) 86 Referenzphase 126, 128 Referenztakt 30 Referenztemperatur 169, 190, 191 Reflexionen 131, 164, 166 Regelgleichgewicht (automatische Verstärkungsregelung) 24 Regelkriterium (automatische Verstärkungsregelung) 31 Regelspannung (automatische Verstärkungsregelung) 24, 230, 293, 303 Regelumfang (automatische Verstärkungsregelung) 31, 288 Regelung (verzögerte) 24, 32 Regelverhalten (statisches) 287, 289 Regelverhalten (zeitdynamisches) 290, 292, 293 Regionen (ITU) 359 Reinheit (spektrale) 200, 210, 211 Relaisstelle 146 Resonanzempfänger 17 Resonator (mechanischer) 23 Rest-FM, Residual-FM 223 reziprokes Mischen 63, 146, 186, 211, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 232, 252, 253, 267, 269, 271, 277 reziprokes Mischen (Definition) 225 Richtcharakteristik (Antenne) 123, 130, 192 Richtungsbestimmung 123, 124, 129 Roofing-Filter 30, 31 Rotationsgeschwindigkeit (Peiler) 124, 126, 128 Rotationspeiler 123 Rückkopplungsprinzip 18 Rückmischung 34 Rückwärtsisolation 300

392

Rundempfangs-Hilfsantenne 124, 130 Rundfunkempfang 19, 185, 291 Rundfunkempfänger 26, 143, 146 Rundfunktechnik 143, 181, 313 Rundsteuerempfänger (drahtlose Rundsteuersysteme) 86 Rundstrahlcharakteristik (Antenne) 192

S S2-Methode 252 Samples 49 Sampling-Jitter 49 Sampling-Rate 47 Scan-Betriebsmodus 314, 315 Scan-Geschwindigkeit 106 Scanner-Empfänger 106, 109, 229, 314 Scanning-Speed 314 Scan-Parameter 315 Scan-Verfahren 106, 109, 314 Schaltmischer 22, 96, 242, 353 Schaltpunkt (Rauschsperre) 298 Schiffsidentifikation 142 Schiffsnavigation 141 Schirmdämpfung 302 Schirmmaßnahme 300, 302 Schirmzelle 302 Schleifenfilter 29 Schnittpeilung 123 Schnittstelle 69, 135, 159, 316 Schwebung 25, 237 Schwebungston 19 Schwingungseinsatz 19 Schwund 119, 311, 331 Schwungrad 91, 94, 96 Seefunk 90, 92, 93, 98, 375


Stichwortverzeichnis

Seefunk-Frequenzbänder 92, 375 Seitenband 36, 56, 57, 74, 88, 96, 113, 144, 161, 179, 208, 210, 262 Seitenbänder 36, 56, 57, 291 Selbsterregung 20, 22 Selektion 18, 212, 213, 218 Selektionseinbrüche 61, 213 Selektionsfilter 31, 32, 314 Selektionsfilterbank (digitale) 114 Selektionspunkt 215, 216 Sendearten (gemäß ITU) 360, 366 Sendeartenbezeichnung (Zusammensetzung) 360, 376 Sende-Empfänger 26, 88, 91, 94, 95 Senderidentifikation 117 Senderklassifikation 117 Senderverbände 117 Sendesignalüberwachung 146 Sendeverfahren (digitale) 144 Sendung (frequenzagile) 104 Settling-Time 314 Shape-Faktor 213, 214 Short-Range Devices, SRD 84 Sichtgerät 123, 135, 136, 140, 142 Sichtpeiler 125 Siebaufwand 300 Sigma-Delta-A/D-Wandler 56, 68 Signal Intelligence 99 Signal plus Noise to Noise, (S+N)/N 162, 181 Signal to Noise (A/D-Wandler), S/Neff 48, 49, 50 Signal to Noise Ratio, SNR 181 Signal to Noise, S/N 47, 49, 181 Signal, Noise and Distortion to Noise and Distortion, SINAD 182

Signal/Geräuschabstand 47 Signal/Rauschabstand 169, 181, 186 Signal/Störabstand 186, 196, 198, 199, 200, 284 Signalanalyse (automatische) 112 Signalanalysefunktion 122 Signalarten 102, 103 Signale (A/D-gewandelte) 245 Signale (digital verarbeitete) 245 Signale (frequenzagile) 108 Signalentdeckung 105, 112 Signalerfassung 105, 107 Signalkonditionierung 41, 53 Signalqualität 102, 147, 284 Signalrückgewinnung 105 Signalsynthese 30 Signalszenario 22, 57, 157, 183, 219, 224, 270, 278, 323, 325, 330 Signalverarbeitung (analoge) 42, 58, 74, 213 Signalverarbeitung (digitale) 46, 47, 69, 71, 114, 129, 135, 246, 331 Signalverfolgung 137 Signalwiedergabe 331 SINAD 182 SINAD-Meter 161, 183 Single-Chip-Empfänger 84, 85 Single-Side-Band Noise, SSB-Noise 220 Single-Side-Band, SSB 25, 220 Sinusprüfton 230 Sinussignal (künstliches) 30 Skalenscheibe 26 S-Meter 64, 216, 272, 303, 305 Software Radio 42, 43 Software-Defined Radio, SDR 42, 43 Software-Demodulator 113

393


Stichwortverzeichnis

Soll-Anzeigewert 308 Soll-Empfangsfrequenz 296, 357 Soll-Frequenz 295 Sonnenrauschen 188 Span (Darstellungsbreite) 74, 111, 125, 137, 138 Spannungshub (spannungsgesteuerter Oszillator) 29 Spannungspegel 368 Spectrum-Sensing Cognitive Radio 152 Speicher (nichtflüchtiger) 62 Speiseleitung 164, 165, 192, 338, 339, 340 Spektrumabtasttechnik 152 Spektrumanalysator 119, 120, 137, 138, 166, 167, 220, 221, 258, 302, 375 Spektrumdarstellung 119 Spektrumeffizienz 151 Spektrumressourcen-Management (dynamisches) 152 Sperrdämpfung 212 Sperrtiefe (Notch-Filter) 283 Spezifikationsangabe 157, 166, 202, 260, 281, 314 Spiegelfrequenz 26, 27, 33, 34, 68, 203, 204, 207, 208, 300, 327 Spiegelfrequenzempfang 27, 33, 202, 357 Spiegelfrequenz-Tiefpass 207, 300 Spitzenhub 160 Sprachfrequenzanteile 282 Spread Spectrum Emission 103 Sprechfunk 88, 91, 95, 215, 282, 288, 291 Spurious 56, 66, 223, 226, 229 Spurious-Free Dynamic Range, SFDR 56 S-Stufe 305, 306 Standard-/Zeitzeichenfrequenzen 150, 375 Standortbestimmung 95, 123, 152

394

Stationsempfänger 34, 94 Stehwellen 164 Stehwellenverhältnis, SWR 165, 166, 308, 309 Steuerwort 63 Störausbreitung 196 Stör-Ausgangssignalkomponente (anharmonische) 260 Störbefreiung 41 Störfeld (elektrisches) 196 Störfeldstärke (Aussenrauschen) 193 Störhub 223 Störimmunität 241, 350 Störmodulationsgrad 264, 265, 266, 267 Störmodulationsgrad (scheinbarer) 266 Störprodukte 235, 236, 258, 348, 350 Störstellenempfang 201 Störton (diskreter) 283 Störwellenanteil (Gleichkanalstörungen) 131 Strahlung (thermische) 188 Strahlungskeule (Richtantenne) 123 Strahlungsquellen (elektromagnetische) 188 Strompegel 369 Subjektivität (betriebspraktische Bewertung) 330 Suboktavfilter 55 Substitutionsmethode 201 Suchbereich 110 Suche (bereichsweise simultane) 107 Suche (sequenzielle) 106, 109, 314 Suchempfang (manueller) 91, 94, 96 Suchempfänger 32, 99, 101, 105, 106, 113, 137, 168, 298, 314, 316, 321 Suchgeschwindigkeit 106, 108, 112, 168, 314, 315, 316


Stichwortverzeichnis

Suchspule 124 Summenregister 61, 62, 63 Summensignal 46, 54, 70, 230, 270, 291 Superhet 20, 25, 38 Superheterodyn-Empfänger 20, 21 Superhet-Prinzip 20, 38 Surveillance 99 Sweep-Speed 314 S-Wert 253, 266, 303, 304, 305, 306, 307, 376 Symbolstromklassifikation 115 Synchronempfänger 36, 37, 56 Synthesizer 30, 221 Systembandbreite 104, 105 Systemcharakteristika (rechnergestützte Berechnung) 345 Systemdesign 119, 345

T Tabelle der BetriebsPRAXIS 323, 328, 329, 330, 331 Taktfrequenz 49, 61, 62, 245 Taktgenerator 293 Taktgeschwindigkeit 40 Tastpause 292 TDMA-Netz 104, 131, 132 Temperaturänderung 60, 296 Temperaturkoeffizient 25 terrestrische Hörrundfunk-Frequenzbänder 144, 375 terrestrische Standard/Zeitzeichenfrequenzen 150, 375 terrestrisches Digital-Video-Broadcasting, DVB-T 145 Testbericht 158, 323 Testgerät 325, 331

Testperiode 330 Testreihe 329, 331 Time Division Multiple Access, TDMA 104, 105, 131, 132, 133, 134 Toleranzgrenze 295 Total Harmonic Distortion, THD 284 Totalreflexion 164, 165 trägernah 218, 219, 222, 223 Trennschärfe (dynamische) 217 Trennstufe 26 Triangulation (Peilung) 123 Trunked Radio 151

U Überabtastung 56 Überlagerersignal 20, 22, 357 Überlagerung (Mischung) 20, 354 Überlagerungsempfänger 202, 300, 304, 338 Überlagerungsoszillator 25, 28, 29 Übersteuerung 24, 230 Übertragungsbereich (linearer) 230 Übertragungsfehler 162 Übertragungsgeschwindigkeit 162 Übertragungskapazität 162 Übertragungskennlinie 230, 234, 236, 347, 348 Übertragungskennlinienpolynom 350, 351 Übertragungstechnik 81 Überwachungsempfänger 99, 102, 138 UKW-FM-Rundfunk (analoger) 143, 145 UKW-Radio 143 UKW-Rundfunkband 194, 204, 239, 300 UKW-Rundfunkempfänger 203, 204 Umpolschalter 22, 23 Umsetzdämpfung (geringe) 22

395


Stichwortverzeichnis

Undersampling 67 Unterabtastung 38, 65, 67, 68 Urspannung, EMK 180

V Variable-Frequency Oscillator, VFO 60 Verarbeitungsstufen (A/D-Wandler) 245 Verfahrenserkennung (automatische) 115 Verfahrensklassifikation 115 Vergleichbarkeit (praxisnahe) 323, 325 Vergleichsgerät 329, 331 Verifizierung (Aussendungen) 115 Verkehrsleitzentrale (maritime) 142 Verkehrslenkung (aeronautische) 141 Verkehrslenkung (maritime) 141 Verkürzungsfaktor 164 Versorgungsspannungsvariation 25 Verständlichkeit (Qualität) 215 Verstärkungsregelung 20, 24, 64, 230, 287, 289, 291, 293 Versuchssituation 330 Verweilzeit (Frequenzsprungsignal) 109 Very High Frequency Omnidirectional Radio Range, VOR 89 Verzerrung (nichtlineare) 260, 345 Vielfachzugriff (unkoordinierter) 97, 321 Vielfach-Zugriffsverfahren 103 Vielkanaldemodulation 113 Vielkanalempfänger 107, 110, 114, 115, 119, 131 Vielkanalpeiler 131 Volksempfänger 19 volldigitaler Empfänger 40, 42, 66 Voltage-Controlled Oscillator, VCO 29 Vorselektion 21, 25, 26, 42, 224, 239, 249, 255, 271, 314, 326, 350, 357

396

Vorverstärker 21, 51, 53, 165, 236, 327, 340, 348

W Wagner`scher Hammer 17 Wandlerkaskade 245 Wandlungsmaß 304, 305 Wasserfalldarstellung 107, 108 Watson-Watt-Prinzip 125, 134, 135 Weitabselektion 96, 176, 213 Weitverkehrskommunikation (drahtlose) 95 Weitverkehrsverbindung 88 Welle (stehende) 164 Wellenwiderstand 160, 164, 165, 337 Wellenwiderstandssystem 160 Welligkeitsfaktor 165 Weltempfänger 143 Widerstandsrauschen 189 Widerstandsstern 256, 258 Wiedergabequalität 269, 284, 323, 329 Wiederkehrgenauigkeit 26 Wireless Local Area Network, WLAN 103 Wirkanteil (ohmscher) 165 Wirkfläche (Antenne) 164 WWV-Signal 297

Z Zeichenfehlerrate 168 Zeitbasisablenkung 294 Zeitbereich 285 Zeit-Frequenz-Ebene 104, 111, 116, 118 Zeitinformation (codierte) 148, 149 Zeitmultiplex 104, 114, 115, 131 Zeitrahmen (Zeitzeichensender) 149 Zeitschlitz 132, 133, 134


Stichwortverzeichnis

Zeitschlitztakt (TDMA) 131, 132, 133 Zeitsignal 148 Zeitzeichenempfang 148, 150 Zeitzeichenempfänger 148, 149, 150 Zeitzeichenfrequenzen 150, 375 Zeitzeichentelegramm 148, 149 Zellularsysteme 103 Zero-IF Receiver 33 ZF-Bandbreite (variable) 32 ZF-Durchlasskurve 32 ZF-Durchschlag 199, 206 ZF-Durchschlagsdämpfung 199 ZF-Festigkeit 206 ZF-Filter 30, 31, 32, 175, 206, 212, 213, 216, 244 ZF-Mittenfrequenzverschiebung 32 ZF-Nullabmischung 59 ZF-Selektor 243, 277 ZF-Shift 33, 328

ZF-Spektrum 76 ZF-Teil 230 ZF-Unterdrückung 206 Zielfahrtfähigkeit (Schifffahrt) 141 Zirp-Geräusch 201 Zuführungsleitung (Messaufbau) 161 Zustopfeffekt 281 Zweikreiser 20 Zweiseitenband-Amplitudenmodulation, A3E 25, 88, 160, 267 Zwei-Signal-Selektivität 217 Zweiton-Messverfahren 66 Zweitonschwebung 237 Zwischenfrequenz, ZF 20, 23, 26, 30, 33, 68, 69, 70, 74, 75, 201, 202, 203, 204, 205, 207, 225, 338, 356, 357, 358 Zwischenfrequenzsignal, ZF-Signal 20, 24, 68, 354 Zwischenfrequenzverstärker, ZF-Verstärker 21, 22, 24, 292, 298

397


Ralf Rudersdorfer

Funkempfängerkompendium

Funkempfängerkompendium

Wollten Sie schon immer wissen, wie sich die klassische Funkempfängertechnik fortentwickelt hat? Wie funktionieren professionelle Funkempfänger heute und was können sie leisten? Wie ist es der modernen Funküberwachung und den Nachrichtendiensten möglich, gleich ganze Frequenzbänder in kürzester Zeit auszuforschen? Welche Empfangssysteme und Techniken stehen heute zur Verfügung? Möchten Sie auch ausgefallene Anwendungen von Empfängern kennenlernen und wissen, wie ein Software Defined Radio (Digitalempfänger) nun wirklich funktioniert und was der letzte Stand der entsprechenden Technik kann?

Funkempfängerkompendium

Ralf Rudersdorfer

• • • •

Fragen über Fragen – im vorliegenden Buch findet man die Antworten! Ausführlich und mit Details. Mit vielen extra dafür erdachten Zeichnungen zur visuellen Erläuterung der Zusammenhänge. Mit durchgerechneten Fallbeispielen und dem stetigen Bezug zur Empfangspraxis. Großer Wert wurde bei den Darstellungen auf einheitliche Betrachtungsweise und durchgehende Systematik gelegt. Das erhöht die Übersichtlichkeit und erleichtert den Vergleich einzelner Vorgänge, Konzepte und Anlagen. Um den tatsächlichen Stand der Technik gut zu erfassen, wurden dutzende Patentschriften recherchiert und die Industrie mit eingebunden. Durch das sorgfältig aufbereitete Stichwortverzeichnis mit über 1200 Einträgen lassen sich die entsprechenden Stellen mit den Erklärungen rasch und punktgenau auffinden. Auch über die Thematik von Funkempfängern hinaus, wird beim Studium der Lektüre vieles klar! Denn auch Messgeräte der Hochfrequenztechnik funktionieren vielmals nach ähnlichen Prinzipien. Wer den Inhalt durcharbeitet, kann wichtige Eigenschaften verstehen, beispielsweise von Spektrumanalysatoren und bei der Arbeit damit professionell vorgehen. Diese überarbeitete und erweiterte Neuauflage vertieft spezielle Themenschwerpunkte und bietet zusätzliche Fach- und Detailinformationen.

Funktionsweise verstehen Kenngrößen interpretieren Empfangssysteme optimieren Einsatzgebiete und internationale Frequenzzuweisungen

Ralf Rudersdorfer

Wodurch unterscheiden sich Kreuzmodulation und Intermodulation und worauf ist bei der messtechnischen Bestimmung und Datenblattvergleichen unbedingt zu achten? Warum folgen Intermodulationsprodukte nicht immer den Darstellungen von Lehrbüchern? Welche Auswirkungen haben derartige Kenngrößen tatsächlich auf die Empfangspraxis und warum kommt es nicht nur auf den IP3 an? Wie hängt beispielsweise die Grenzempfindlichkeit mit der Empfangsbandbreite zusammen? Was unterscheidet einen Signal/Rauschabstand nach der Beurteilung durch SINAD und (S+N)/N? Wie ist ein Empfangssystem zur Aufnahme kleinster Signalpegel zu optimieren?

Überarbeitete und erweiterte Neuauflage

ISBN 978-3-89576-276-5

Elektor-Verlag GmbH 52072 Aachen www.elektor.de Funkempfaengerkompendium_2013-RZ.indd 1

25.09.13 16:22

Leseprobe Funkempfängerkompendium