AM

Amplitudenmodulation — die älteste Modulationsart der Funkgeschichte, im Amateurfunk meist als Einseitenbandmodulation (SSB) verwendet.

Bei der Amplitudenmodulation (AM) schwankt die Amplitude einer hochfrequenten Trägerschwingung im Takt eines niederfrequenten Nutzsignals (Sprache, Musik). Niederfrequente Nutzsignale können nicht direkt über einen Funkkanal übertragen werden — sie müssen erst in einen anderen Frequenzbereich verschoben werden. Genau das leistet AM. Durch das Verschieben können auch mehrere Nutzsignale gleichzeitig und ohne gegenseitige Störung gesendet werden.

Historisches

In der Anfangszeit des Rundfunks war die Amplitudenmodulation das wichtigste Verfahren zur Signalübertragung. Es gab gute Gründe für die Wahl von AM:

• Mit einfachen Mitteln wie Kristalldetektoren liessen sich primitive Empfänger nach dem Prinzip des Hüllkurvendemodulators bauen, mit nur wenigen Bauelementen.
• Es gab noch kein Verfahren, mit dem man im Mittelwellenbereich ein frequenzmoduliertes Signal hätte erzeugen oder demodulieren können.

Dabei wurde in Kauf genommen, dass bei AM viel Energie in die Aussendung des Trägers fliesst — nur maximal 18 % der Sendeleistung stecken in den informationstragenden Seitenbändern. Im Lauf der Jahre, als Anzahl der Sendeanlagen und Empfindlichkeit der Empfänger stiegen, wurden einige nachteilige Eigenschaften offensichtlich:

• Die Bandbreite ist doppelt so gross wie die maximale Modulationsfrequenz. Auf Mittelwelle wurde ausserhalb Amerikas ein 9-kHz-Kanalraster eingeführt — die NF-Bandbreite ist dadurch auf 4,5 kHz (in der Praxis 2–3 kHz) begrenzt.
• Leicht versetzte Störsender erzeugen ein lästiges Interferenzpfeifen, das auf Kurzwelle über tausende Kilometer wirksam stört.
• Bei selektivem Trägerschwund wird das Signal über grosse Distanzen unbrauchbar — der Hüllkurvendemodulator braucht den vom Sender gelieferten Träger phasenrichtig.
• Atmosphärische Störungen (Gewitter, Zündfunken vorbeifahrender Fahrzeuge) stören AM-Empfang stärker als jede andere Modulationsart.

Vom heutigen Stand der Technik betrachtet ist klassische AM überholt — die Qualitätsansprüche sind gestiegen, und mit modernen Bauelementen lassen sich FM- oder digitale Geräte einfacher, billiger und energiesparender bauen. Aus Kompatibilitätsgründen wird AM im Mittelwellenbereich aber wohl noch lange nicht ganz verschwinden.

Spektrale Darstellung

Durch das Modulationssignal entstehen symmetrisch zur Trägerfrequenz zwei zusätzliche Frequenzen, deren Abstand zum Träger der momentanen Modulationsfrequenz entspricht. Schwankt die Modulationsfrequenz beispielsweise zwischen 300 Hz und 4’000 Hz, wird ein Frequenzband von 8’000 Hz Gesamtbreite überstrichen — mit einer 600-Hz-Lücke um den Träger. Den oberen Bereich nennt man oberes Seitenband (USB — Upper Side Band), den unteren das untere Seitenband (LSB — Lower Side Band).

Bei Sprache oder Musik sind die Seitenbänder von Augenblick zu Augenblick anders geformt — sie spiegeln das Frequenzspektrum des Modulationssignals. Wichtig: Die Lautstärke des Modulationssignals beeinflusst nicht die Trägeramplitude, sondern nur die Amplitude der Seitenfrequenzen. Der Träger selbst überträgt also gar keine Information — die steckt vollständig in den beiden Seitenbändern. Aus dieser Beobachtung sind zwei wichtige Verfahren entstanden:

• Dynamische AM — die Trägerstärke wird bei schwacher Modulation vorübergehend abgesenkt.
• Einseitenbandmodulation (SSB) — Träger und ein Seitenband werden ganz unterdrückt; nur das informationstragende Seitenband wird gesendet. Diese Variante hat sich im Amateurfunk durchgesetzt.

Anwendungen

• Rundfunk auf Lang-, Mittel- und Kurzwelle
• FM-Stereo (Differenzkanal mit unterdrücktem Träger)
• Klassische Fernsehnormen (Bildträger)
• CB-Funk
• Amateurfunk — meist in Form der Einseitenbandmodulation (SSB)
• Flugnavigation (ADF und VOR)
• Flugfunk — zivil 117,975–137 MHz, militärisch im UHF-Bereich

Quelle / weiterführende Lektüre: Wikipedia — Amplitudenmodulation (CC BY-SA).