From 85bb27464c5a38b76305a2d50ceacc68eef50097 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20Kr=C3=BCger?= Date: Sat, 15 Aug 2026 12:40:56 +0200 Subject: [PATCH 1/3] Vorschlag didaktisch niedrigschwelligerer Vorstellung Polarmodulation. --- contents/sections/polarmodulation.md | 26 ++++++++++++++++++++------ 1 file changed, 20 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/contents/sections/polarmodulation.md b/contents/sections/polarmodulation.md index 2396867..3536c3b 100644 --- a/contents/sections/polarmodulation.md +++ b/contents/sections/polarmodulation.md @@ -1,19 +1,33 @@ -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: +Ein bereits seit Jahrzehnten bekanntes Verfahren findet seit einiger Zeit verstärkt Anwendung im Amateurfunk: die *Polarmodulation*. + +Zu diesem Thema gibt es keine Prüfungsfrage. Aber die Polarmodulation ist ein spannendes Verfahren, das in Zukunft immer stärker in Amateurfunkgeräten eingesetzt werden wird. Daher sei sie hier kurz vorgestellt: + +Sie basiert auf der Beobachtung, was passiert, wenn ich in ein beliebiges Signal einigermaßen schmaler Bandbreite zeitlich hinein zoome: Der einzelne Wellenzug so aus wie eine Sinuswelle. + +Diese Sinuswelle ist definiert durch wenige Zahlen: Frequenz, Phase und Amplitude. Wobei Frequenz und Phase miteinander verkoppelt sind: Wer mit einer bestimmten Grundfrequenz anfängt, aber dann bei jedem Wellenzug immer wieder dieselbe Phasenänderung vornimmt, landet bei einer anderen, versetzten Frequenz. + +Aus diesen Überlegungen ergibt sich das Verfahren der *Polarmodulation*. Mit ihm können beliebige Signale einigermaßen schmaler Bandbreite erzeugt werden, zum Beispiel SSB-Signale. Dazu müssen nur, ausgehend von einer Grundfrequenz, Phase und Amplitude des Signals gleichzeitig kontrollierbar sein. + +Abbildung [ref:polar_modulator] zeigt das Blochschaltbild des Verfahrens. Dabei werden die beiden Signalkomponenten $I(t)$ und $Q(t)$ (wie sie im vorherigen Kapitel beschrieben wurden) in die momentane Amplitude $A(t)$ und die momentane 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 Phaseninformation $\varphi(t)$ moduliert anschließend einen HF-Träger mit zunächst konstanter Amplitude. Das entstehende Signal immer noch konstanter Amplitude enthält damit bereits die vollständige Phaseninformation. Es kann von einer besonders effiziente Schaltendstufe verstärkt werden, beispielsweise einem Klasse-E-Verstärker. 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: +Aber wie kommt die Amplitudenmodulation ins Bild? Dazu wird einfach die Versorgungsspannung der Endstufe entsprechend manipuliert. Ihr wird die Amplitudeninformation $A(t)$ über einen Hüllkurvenverstärker aufgeprägt. Dadurch verändert sich die Ausgangsamplitude entsprechend der gerade nötigen Amplitude, es ergibt sich die 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. +Damit das Signal möglichst unverzerrt bleibt, müssen der Amplituden- und der Phasenpfad zeitlich 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. +Für den Hüllkurvenverstärker genügt ein relativ langsamer NF-Verstärker. Welchen Frequenzbereich er abdecken muss, hängt von der Bandbreite des zu erzeugenden Signals ab. Um den Wirkungsgrad hoch zu halten, wird hier gewöhnlich Schaltnetzteil-Technologie eingesetzt ("Klasse D"-NF-Verstärker). + +Durch den hohen Wirkungsgrad wird wenig elektrische Leistung in Wärme umgesetzt. Das spart Energie, verringert den Kühlbedarf und ermöglicht kleinere und leichtere Funkgeräte ohne große Metallkühlkörper und mit billigeren Endstufentransistoren. Polarmodulation eignet sich besonders für batteriebetriebene QRP-Funkgeräte, wird aber auch in leistungsfähigeren kommerziellen Transceivern eingesetzt. + +Das Verfahren wurde in den 1970er Jahren unter dem Namen "HELAPS" erstmals beim Satelliten AO-7 eingesetzt. Damals wurde die nötige Extraktion von Phase und Amplitude mit analogen Mitteln bewerkstelligt. Inzwischen sind potente CPUs, die diese Aufgaben problemlos digital übernehmen können, billiger geworden als eine Pizza. [picture:1117:polar_modulator:Polar Modulator] - \ No newline at end of file + From 15075c7fdeb5602626cc980cef9f1931c32a2c36 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20Kr=C3=BCger?= Date: Sat, 15 Aug 2026 17:07:10 +0200 Subject: [PATCH 2/3] Reaktionen auf Review von Lars. --- contents/sections/polarmodulation.md | 8 ++++---- 1 file changed, 4 insertions(+), 4 deletions(-) diff --git a/contents/sections/polarmodulation.md b/contents/sections/polarmodulation.md index 3536c3b..243b801 100644 --- a/contents/sections/polarmodulation.md +++ b/contents/sections/polarmodulation.md @@ -4,17 +4,17 @@ Zu diesem Thema gibt es keine Prüfungsfrage. Aber die Polarmodulation ist ein s Sie basiert auf der Beobachtung, was passiert, wenn ich in ein beliebiges Signal einigermaßen schmaler Bandbreite zeitlich hinein zoome: Der einzelne Wellenzug so aus wie eine Sinuswelle. -Diese Sinuswelle ist definiert durch wenige Zahlen: Frequenz, Phase und Amplitude. Wobei Frequenz und Phase miteinander verkoppelt sind: Wer mit einer bestimmten Grundfrequenz anfängt, aber dann bei jedem Wellenzug immer wieder dieselbe Phasenänderung vornimmt, landet bei einer anderen, versetzten Frequenz. +Diese Sinuswelle ist definiert durch wenige Zahlen, nämlich Frequenz, Phase und Amplitude. Wobei Frequenz und Phase miteinander verkoppelt sind: Wer mit einer bestimmten Grundfrequenz anfängt, aber dann bei jedem Wellenzug immer wieder dieselbe Phasenänderung vornimmt, landet bei einer anderen, versetzten Frequenz. -Aus diesen Überlegungen ergibt sich das Verfahren der *Polarmodulation*. Mit ihm können beliebige Signale einigermaßen schmaler Bandbreite erzeugt werden, zum Beispiel SSB-Signale. Dazu müssen nur, ausgehend von einer Grundfrequenz, Phase und Amplitude des Signals gleichzeitig kontrollierbar sein. +Aus diesen Überlegungen ergibt sich das Verfahren der *Polarmodulation*. Damit können beliebige Signale einigermaßen schmaler Bandbreite erzeugt werden, zum Beispiel SSB-Signale. Dazu müssen nur, ausgehend von einer Grundfrequenz, Phase und Amplitude des Signals gleichzeitig kontrollierbar sein. -Abbildung [ref:polar_modulator] zeigt das Blochschaltbild des Verfahrens. Dabei werden die beiden Signalkomponenten $I(t)$ und $Q(t)$ (wie sie im vorherigen Kapitel beschrieben wurden) in die momentane Amplitude $A(t)$ und die momentane Phase $\varphi(t)$ umgerechnet: +Abbildung [ref:polar_modulator] zeigt das Blockschaltbild des Verfahrens. Dabei werden die beiden Signalkomponenten $I(t)$ und $Q(t)$ (wie sie im vorherigen Kapitel beschrieben wurden) in die momentane Amplitude $A(t)$ und die momentane 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 zunächst konstanter Amplitude. Das entstehende Signal immer noch konstanter Amplitude enthält damit bereits die vollständige Phaseninformation. Es kann von einer besonders effiziente Schaltendstufe verstärkt werden, beispielsweise einem Klasse-E-Verstärker. Solche Endstufen erreichen in der Praxis häufig Wirkungsgrade von mehr als $\qtyrange{80}{90}{\percent}$. +Die Phaseninformation $\varphi(t)$ moduliert anschließend einen HF-Träger mit zunächst konstanter Amplitude. Das entstehende Signal immer noch konstanter Amplitude enthält damit bereits die vollständige Phaseninformation. Es kann von einer besonders effizienten Schaltendstufe verstärkt werden, beispielsweise einem Klasse-E-Verstärker. Solche Endstufen erreichen in der Praxis häufig Wirkungsgrade von mehr als $\qtyrange{80}{90}{\percent}$. Aber wie kommt die Amplitudenmodulation ins Bild? Dazu wird einfach die Versorgungsspannung der Endstufe entsprechend manipuliert. Ihr wird die Amplitudeninformation $A(t)$ über einen Hüllkurvenverstärker aufgeprägt. Dadurch verändert sich die Ausgangsamplitude entsprechend der gerade nötigen Amplitude, es ergibt sich die gewünschten Hüllkurve. Am Ausgang entsteht wieder das vollständige amplituden- und phasenmodulierte Signal: From de6e0380a82b472b094808394fbc2f1545692493 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?Andreas=20Kr=C3=BCger?= Date: Sun, 16 Aug 2026 15:50:38 +0200 Subject: [PATCH 3/3] =?UTF-8?q?Weitere=20Verbesserungen,=20teilweise=20dur?= =?UTF-8?q?ch=20Matthias=20Review=20getriggert,=20teilweise=20selbst=20?= =?UTF-8?q?=C3=BCberlegt.?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- contents/sections/polarmodulation.md | 10 ++++++---- 1 file changed, 6 insertions(+), 4 deletions(-) diff --git a/contents/sections/polarmodulation.md b/contents/sections/polarmodulation.md index 243b801..c37dc8b 100644 --- a/contents/sections/polarmodulation.md +++ b/contents/sections/polarmodulation.md @@ -1,14 +1,14 @@ Ein bereits seit Jahrzehnten bekanntes Verfahren findet seit einiger Zeit verstärkt Anwendung im Amateurfunk: die *Polarmodulation*. -Zu diesem Thema gibt es keine Prüfungsfrage. Aber die Polarmodulation ist ein spannendes Verfahren, das in Zukunft immer stärker in Amateurfunkgeräten eingesetzt werden wird. Daher sei sie hier kurz vorgestellt: +Zu diesem Thema gibt es keine Prüfungsfrage. Aber die Polarmodulation ist ein spannendes Verfahren, das in Zukunft immer stärker in Amateurfunkgeräten eingesetzt werden wird. Daher sei sie hier kurz vorgestellt, als Blick über den Tellerrand. Wer zielgerichtet nur den Prüfungsstoff lernen will, kann das Thema getrost überschlagen. -Sie basiert auf der Beobachtung, was passiert, wenn ich in ein beliebiges Signal einigermaßen schmaler Bandbreite zeitlich hinein zoome: Der einzelne Wellenzug so aus wie eine Sinuswelle. +Die Polarmodulation basiert auf der Beobachtung, was passiert, wenn ich in ein beliebiges Signal einigermaßen schmaler Bandbreite zeitlich hinein zoome: Der einzelne Wellenzug sieht so aus wie eine Sinuswelle. Diese Sinuswelle ist definiert durch wenige Zahlen, nämlich Frequenz, Phase und Amplitude. Wobei Frequenz und Phase miteinander verkoppelt sind: Wer mit einer bestimmten Grundfrequenz anfängt, aber dann bei jedem Wellenzug immer wieder dieselbe Phasenänderung vornimmt, landet bei einer anderen, versetzten Frequenz. Aus diesen Überlegungen ergibt sich das Verfahren der *Polarmodulation*. Damit können beliebige Signale einigermaßen schmaler Bandbreite erzeugt werden, zum Beispiel SSB-Signale. Dazu müssen nur, ausgehend von einer Grundfrequenz, Phase und Amplitude des Signals gleichzeitig kontrollierbar sein. -Abbildung [ref:polar_modulator] zeigt das Blockschaltbild des Verfahrens. Dabei werden die beiden Signalkomponenten $I(t)$ und $Q(t)$ (wie sie im vorherigen Kapitel beschrieben wurden) in die momentane Amplitude $A(t)$ und die momentane Phase $\varphi(t)$ umgerechnet: +Abbildung [ref:polar_modulator] zeigt das Blockschaltbild, mit dem diese Idee heutzutage normalerweise umgesetzt wird. Dabei werden die beiden Signalkomponenten $I(t)$ und $Q(t)$ (wie sie im vorherigen Kapitel beschrieben wurden) in die momentane Amplitude $A(t)$ und die momentane Phase $\varphi(t)$ umgerechnet: $A(t)=\sqrt{I^2(t)+Q^2(t)}$ @@ -26,7 +26,9 @@ Für den Hüllkurvenverstärker genügt ein relativ langsamer NF-Verstärker. We Durch den hohen Wirkungsgrad wird wenig elektrische Leistung in Wärme umgesetzt. Das spart Energie, verringert den Kühlbedarf und ermöglicht kleinere und leichtere Funkgeräte ohne große Metallkühlkörper und mit billigeren Endstufentransistoren. Polarmodulation eignet sich besonders für batteriebetriebene QRP-Funkgeräte, wird aber auch in leistungsfähigeren kommerziellen Transceivern eingesetzt. -Das Verfahren wurde in den 1970er Jahren unter dem Namen "HELAPS" erstmals beim Satelliten AO-7 eingesetzt. Damals wurde die nötige Extraktion von Phase und Amplitude mit analogen Mitteln bewerkstelligt. Inzwischen sind potente CPUs, die diese Aufgaben problemlos digital übernehmen können, billiger geworden als eine Pizza. + +Im Amateurfunk wurde das Verfahren in den 1970er Jahren unter dem Namen "HELAPS" beim Satelliten AO-7 erstmals eingesetzt. Damals wurde alles mit analogen Mitteln bewerkstelligt. Heutzutage sind Hüllkurvenverstärker und Endstufe noch klassisch analog, den Rest der Arbeit übernehmen SDR-Algorithmen. Potente CPUs, die die anfallenden Aufgaben problemlos abarbeiten, sind heutzutage billiger als eine Pizza. + [picture:1117:polar_modulator:Polar Modulator]