Modulatie

Modulatie is het proces waarbij spraak e.d wordt toegevoegd aan radiogolven,die worden gemaakt door een zender.
De verschillende soorten van modulatie worden ook wel modes genoemd.
Een ongemoduleerde radio signaal is beter bekend als een draaggolf .
De verschillende soorten modulatie hebben elk hun eigen voor en nadelen.
Hieronder een samenvatting.

Continuous Wave (CW)

CW is de meest simpele vorm van modulatie.
De output van de zender wordt aan en uitgezet om de karakters van het morse alfabet uit te zenden.
CW zenders zijn erg goedkoop en simpel te maken, en het signaal gebruikt niet veel frequentie ruimte (vaak minder dan 500Hz).
Op een gewone ontvanger is het signaal moeilijk te horen, daarom zijn kortegolf radio`s uitgerust met een BFO (Beat Frequency Oscillator).
Het BFO circuit maakt een intern gegenereerde tweede draaggolf die “Beats” tegen het ontvangen CW signaal en produceert daarbij een toon die aan en uit gaat gelijk met het ontvangen CW signaal.

Amplitude Modulatie (AM)

In amplitude modulatie, de sterkte (amplitude) van de draaggolf varieert naar gelang de modulatie varieert van de zender.
Als je in de microfoon spreekt van een AM zender,dan veranderd de microfoon je stem in een variërende spanning.
Deze spanning wordt versterkt en dan gebruikt om de output sterkte te regelen.
fmamgolf
Amplitude modulatie voegt power toe aan de draaggolf, met een hoeveelheid die afhangt van de sterkte van de modulatie spanning.
Amplitude modulatie gebruikt drie verschillende frequenties bij het zenden: de draaggolf frequentie, een lower sideband (LSB) onder de draaggolf frequentie, en een upper sideband (USB) boven de draaggolf frequentie.
De sidebands zijn “spiegelbeelden” van elkaar en bevatten de zelfde informatie. Bij ontvangst worden deze gecombineerd en dat hoor je dan.
Elke sideband gebruikt zoveel frequentie ruimte als de hoogste audio frequentie die wordt uitgezonden.
Als de hoogste audio frequentie 5 KHz is dan zal het AM signaal 10 KHz nodig hebben (de draaggolf gebruikt een te verwaarlozen frequentie ruimte).
AM heeft als voordeel dat het makkelijk te produceren is in een zender,en de zenders zijn eenvoudig in het ontwerp.
Het nadeel is zijn inefficiëntie, ongeveer tweederde van power van het AM signaal zit in de draaggolf, wat dus niet hoorbaar is.
Een derde bevat de sidebands die de eigenlijke uitzending (spraak etc) bevatten.
Omdat de sidebands elk de zelfde informatie bevatten wordt er een eigenlijk verspild.
Van de totale output van een AM zender is ongeveer een zesde productieve bruikbare output!.
Een ander nadeel van AM is dat het relatief veel frequentie ruimte gebruikt, en gevoelig is voor statische en andere vormen van elektrische storing.
Ondanks dit alles wordt het veel gebruikt voor kortegolf uitzendingen, omdat het makkelijk te tunen is met een eenvoudige ontvanger.

Single Sideband (SSB)

Omdat er in AM zoveel vermogen verspild werd ontwikkelde technici een methode om één sideband uit te zenden, en daar al het vermogen in te stoppen.
Deze methode heet single sideband (SSB).
In SSB zenders wordt één sideband en de draaggolf verwijderd voor het signaal wordt versterkt.
Zowel de upper sideband (USB) als de lower sideband (LSB) van het originele AM signaal kan uitgezonden worden.
SSB is veel efficiënter dan AM omdat al het zendvermogen in de uitzending zelf gestoken wordt (spraak,data).
Het signaal heeft ook maar ongeveer de helft van de frequentie ruimte nodig dan van een vergelijkbaar AM signaal.
SSB zenders en ontvangers zijn echter wel moeilijker van opzet dan AM zenders-ontvangers.
Een SSB signaal kan niet normaal worden ontvangen op een AM ontvanger, het klinkt dan als een soort Donald Duck stem.
Dit komt omdat de draaggolf van een AM signaal een belangrijke rol speelt in de demodulatie van het AM signaal.
Om een SSB signaal succesvol te demoduleren heb je een hulp draaggolf nodig.
Een hulp draaggolf kan toegevoegd worden door het BFO (beat frequentie oscillator) circuit dat gebruikt wordt voor het ontvangen van CW signalen.
Dit houd in dat een SSB signaal precies getuned moet worden tegen de vervangende draaggolf van het BFO.
Een SSB ontvanger heeft een veel fijnere afstemming en stabiliteit nodig dan een AM ontvanger.
De audio kwaliteit van een SSB signaal is altijd minder dan dat van een AM signaal.

Frequentie Modulatie (FM)

In CW, AM, and SSB, zal de draaggolf van een signaal normaal niet veranderen.
hoewel het mogelijk is een signaal te produceren door de frequentie te veranderen, in overeenkomst met het gemoduleerde signaal.
Dit is het idee achter Frequentie Modulatie (FM).
De ongemoduleerde frequentie van een FM signaal wordt de center frequentie genoemd, als een gemoduleerd signaal wordt toegevoegd dan zal de zenderfrequentie naar boven en onder bewegen in verhouding tot het gemoduleerde signaal.
De hoeveelheid beweging in de zenderfrequentie, boven of onder de centerfrequentie wordt deviatie genoemd .
De totale frequentie ruimte die een FM signaal nodig heeft is twee maal de deviatie.
Het grote voordeel van FM is zijn audio kwaliteit, en ongevoeligheid voor statische ruis.
De meeste soorten statische en elektrische ruis is van oorsprong AM, en een FM ontvanger zal hier dus niet op reageren.