From 02d8886237222a39b909508a0fbb06c128394695 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Matthias Jung Date: Thu, 23 Jul 2026 13:53:45 +0200 Subject: [PATCH] feature: polarmodulation --- contents/drawings/1117.svg | 163 +++++++++++++++++++++++++++ contents/drawings/1117.tex | 16 +++ contents/sections/polarmodulation.md | 19 ++++ contents/slides/polarmodulation.md | 23 ++++ toc/A.json | 7 ++ toc/EA.json | 7 ++ toc/NEA.json | 7 ++ 7 files changed, 242 insertions(+) create mode 100644 contents/drawings/1117.svg create mode 100644 contents/drawings/1117.tex create mode 100644 contents/sections/polarmodulation.md create mode 100644 contents/slides/polarmodulation.md diff --git a/contents/drawings/1117.svg b/contents/drawings/1117.svg new file mode 100644 index 0000000..aa2d3d3 --- /dev/null +++ b/contents/drawings/1117.svg @@ -0,0 +1,163 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + diff --git a/contents/drawings/1117.tex b/contents/drawings/1117.tex new file mode 100644 index 0000000..504e4d4 --- /dev/null +++ b/contents/drawings/1117.tex @@ -0,0 +1,16 @@ +% 2026, Prof. Dr. Matthias Jung (DL9MJ) +\begin{tikzpicture} + \draw(0,0) node[qgeneratorshape, t={G}](gen){}; + \draw(gen.east) to [phaseshifter,> ,name={phase}] ++(2,0) + node [inputarrow](){} + node [ampshape, boxed, anchor=west](amp){}; + \draw(amp.east) to [short] ++(1,0) node[inputarrow](){}; + \draw(phase.north) node[above](){Phasenmodulator}; + \draw(gen.south) ++(0,-0.5) node[twoportshape, anchor=north](fp){}; + \draw(fp.right up) -| (phase.south) node[inputarrow, rotate={90}](){}; + \draw(fp.right down) -| (amp.south) node[inputarrow, rotate={90}](){}; + \draw(fp.right up) node[left](){$\varphi$}; + \draw(fp.right down) node[left](){$A$}; + \draw(fp.left up) -- ++(-0.25,0) node[left](){$I(t)$}; + \draw(fp.left down) -- ++(-0.25,0) node[left](){$Q(t)$}; +\end{tikzpicture} \ No newline at end of file diff --git a/contents/sections/polarmodulation.md b/contents/sections/polarmodulation.md new file mode 100644 index 0000000..2396867 --- /dev/null +++ b/contents/sections/polarmodulation.md @@ -0,0 +1,19 @@ +Ein bereits seit Jahrzehnten bekanntes Verfahren findet seit einiger Zeit verstärkt Anwendung im Amateurfunk: die *Polarmodulation*. Abbildung [ref:polar_modulator] zeigt das Blochschaltbild des Verfahrens. Dabei werden die beiden Signalkomponenten $I(t)$ und $Q(t)$, wie im vorherigen Kapitel beschrieben, in die momentane Amplitude $A(t)$ und die Phase $\varphi(t)$ umgerechnet: + +$A(t)=\sqrt{I^2(t)+Q^2(t)}$ + +$\varphi(t)=\operatorname{atan2}\left(Q(t),I(t)\right)$ + +Die Phaseninformation $\varphi(t)$ moduliert anschließend einen HF-Träger mit konstanter Amplitude. Das entstehende Signal enthält damit bereits die vollständige Phaseninformation, besitzt jedoch weiterhin eine konstante Hüllkurve. Deshalb muss es nicht mit einer linearen Endstufe verstärkt werden. Stattdessen kann eine besonders effiziente Schaltendstufe, beispielsweise ein Klasse-E-Verstärker, eingesetzt werden. Solche Endstufen erreichen in der Praxis häufig Wirkungsgrade von mehr als $\qtyrange{80}{90}{\percent}$. + +Die Amplitudeninformation $A(t)$ wird über einen schnellen Hüllkurvenverstärker auf die Versorgungsspannung der Endstufe aufgeprägt. Dadurch verändert sich die Ausgangsamplitude entsprechend der gewünschten Hüllkurve. Am Ausgang entsteht wieder das vollständige amplituden- und phasenmodulierte Signal: + +$s(t)=A(t)\cos\left(\omega_\mathrm{T}t+\varphi(t)\right)$ + +Damit das Signal möglichst unverzerrt bleibt, müssen der Amplituden- und der Phasenpfad zeitlich sehr genau aufeinander abgestimmt sein. + +Durch den hohen Wirkungsgrad der Endstufe wird weniger elektrische Leistung in Wärme umgesetzt. Das spart Strom, verringert den Kühlbedarf und ermöglicht kleinere und leichtere Funkgeräte ohne große Metallkühlkörper. Polarmodulation eignet sich daher besonders für batteriebetriebene QRP-Funkgeräte, wird inzwischen aber auch in leistungsfähigeren kommerziellen Transceivern eingesetzt. Zu diesem Thema gibt es keine direkte Prüfungsfrage aber ist ein spannendes Verfahren was in Zukunft immer stärker in Amateurfunkgeräten eingesetzt werden wird. + + +[picture:1117:polar_modulator:Polar Modulator] + \ No newline at end of file diff --git a/contents/slides/polarmodulation.md b/contents/slides/polarmodulation.md new file mode 100644 index 0000000..d76ccaa --- /dev/null +++ b/contents/slides/polarmodulation.md @@ -0,0 +1,23 @@ +## Polarmodulation: Grundidee + +- $I(t)$ und $Q(t)$ werden in Amplitude $A(t)$ und Phase $\varphi(t)$ umgerechnet. +- Die Phase moduliert einen HF-Träger mit konstanter Hüllkurve. +- Die Amplitude wird getrennt über die Versorgung der Endstufe aufgeprägt. + +[picture:1117:polar_modulator:Blockschaltbild eines Polarmodulators] + +--- + +## Warum ist das nützlich? + +- Das HF-Signal im Phasenpfad hat konstante Amplitude. +- Dadurch ist keine lineare Endstufe nötig. +- Es können effiziente Schaltendstufen verwendet werden, z. B. Klasse E mit $\eta \approx \qtyrange{80}{90}{\percent}$. + +--- + +## Vorteil im Funkgerät + +- Weniger Verlustleistung bedeutet weniger Wärme und weniger Stromverbrauch. +- Kühlung und Kühlkörper können kleiner ausfallen das spart Gewicht. +- Besonders attraktiv für QRP-Geräte, aber zunehmend auch für kommerzielle Transceiver. \ No newline at end of file diff --git a/toc/A.json b/toc/A.json index a45eb82..ec4295e 100644 --- a/toc/A.json +++ b/toc/A.json @@ -907,6 +907,13 @@ "class": "A", "video_url": null }, + { + "title": "Polarmodulation", + "ident": "polarmodulation", + "status": "alpha", + "class": "A", + "video_url": null + }, { "title": "Latenz", "ident": "latenz", diff --git a/toc/EA.json b/toc/EA.json index d724411..487ad7a 100644 --- a/toc/EA.json +++ b/toc/EA.json @@ -1455,6 +1455,13 @@ "class": "A", "video_url": null }, + { + "title": "Polarmodulation", + "ident": "polarmodulation", + "status": "alpha", + "class": "A", + "video_url": null + }, { "title": "Latenz", "ident": "latenz", diff --git a/toc/NEA.json b/toc/NEA.json index eaf70b1..47daa08 100644 --- a/toc/NEA.json +++ b/toc/NEA.json @@ -2096,6 +2096,13 @@ "class": "A", "video_url": null }, + { + "title": "Polarmodulation", + "ident": "polarmodulation", + "status": "alpha", + "class": "A", + "video_url": null + }, { "title": "Latenz", "ident": "latenz",