Modulatie en demodulatie

redbox.gif (41 octets)

OPGEPAST: voor vt90 gebruiker, dit pagina is omvangrijk.

Dit hoofdstuk is belangrijk. Modulatie/demodulatie is zowat het centrum voor de transmissie van informatie.
Elektriciteit zien we eerder in verband met vermogen en elektronica eerder voor informatie.
We gaan op een zo eenvoudig mogelijke manier dit onderwerp, meulatie/demodulatie behandelen. Om informatie te versturen doen we beroep op een techniek van modulatie. Bij ontvangst doen we het omgekeerde en dat is demodulatie.
Hoe gebeurt het transport ?
Vooreerst moeten we over gegevens om te transporteren beschikken (iets te vertellen ?). Daarna moeten we over een transportmiddel beschikken. In onze hobbywereld gebeurt dit meestal via de ruimte. Vroeger sprak men van de "Ether". Men dacht dat de ruimte opgevuld was met een zeker iets dat zo een transport mogelijk maakte, vandaar de benaming. Merk op dat deze ether niet uniek is. Men kan allerhanden middelen gebruiken. Denk maar aan glasvezels, koperdraad, coax enz... een veelvoud dus.
Welk voertuig zullen we gebruiken om informatie te verplaatsen ?
In het geval van zenders gebruiken we als voertuig elektromagnetische golven. Het blijkt nodig te zijn dat de informatie zelf eerder van die aard is dat de frequentie als voertuig onder een directe vorm mogelijk is. We maken gebruik van hoog frequent waarop we het lagere frequentie signaal gaan plaatsen. Dit RF is de drager genaamd. Een RF oscillator zou een vertrekpunt kunnen zijn en gekenmerkt door de frequentie f, de amplitude A en de faze p om volledig te zijn.

 
De figuur links toont een RF oscillator signaal. Een oscilloscoop laat toe om dit visueel te maken. In het rood ziet U een cyclus en stel dat dit 1 Micro seconde duurt dan is de frequentie 1 MHz, maar dat wist U al lang. ( f=1/t)
Hoe plakken we dan hier een informatie op ?
Met andere woorden, op dit voertuig, 1 MHz, hoeven we een passagier te zetten, het laag frequent.
We zullen gaan moduleren. Anders uitgedrukt, het RF of drager wordt met het laag frequent gemoduleerd. We gaan de eigenschappen van het RF of drager beïnvloeden op zo een wijze dat dit met het laagfrequent overeen komt. Dit zou de frequntie, de amplitude of de faze kunnen zijn.
Onthouden we dat de modulatie kan inwerken op :
Niet noodzakelijk simultaan, maar soms wel op twee van de elementen.
  • op de frequentie f
  • op de amplitude A
  • op de faze P
Een eenvoudig voorbeeld :
Niet volledig correct maar toch, maar vooral eenvoudig om wat duidelijk te maken. Stel dat we in een oscillatorkring een we schakelaar plaatsen zodat we het RF kunnen onderbreken.
Naar wens kan dit onderbreken gebeuren. We kunnen als voorbeeld het RF gedurende 3 seconden doorlaten om dat 1 seconde te onderbreken. Dit lijkt aardig op de MORSE code vertaald naar een RF signaal waarvan we aannemen dat grote afstanden kan afleggen. We versturen INFORMATIE.

Bekijken we met een oscilloscoop (wat voorstellingsvermogen). Het RF zien we als een zeker band. Deze band wordt op rithme van de Morse code onderbroken. De figuur hierboven geeft dit duidelijkheid aan. En we zien duidelijk dat de vertaling het welbekende SOS is. Voila, U ben radio amateur.

NB: de onderbreker noemt men morsesleutel.

Wat nu om de menselijk stem over te brengen ?
Tot nu zagen we dat het steeds om ALLES of NIKS gaat? RF of geen RF. Het spreekt voor zich dat wat de stem betreft we hier nergens staan. Is dit onoverkomelijk. Neen, het probleem is oplosbaar. Als we nu eens de drager (RF) op het rithme van de stem laten in niveua varieren. De snelheid van dat veranderen in niveau is gebonden met de frequentie van het LF. De grootte van het RF volgt de grootte van dat LF. (spctrum en amplitude). Dit is nu precies de oudste modulatie methode.


Amplitude modulatie AM (amplitude modulation) 

Deze modulatie methode is U bekend vanbij het beluisteren van bv: langegolf uitzending (of doet U dat niet meer). Hoewel oud, wordt ze nog bij TV toegepast (SECAN, maar PAL is in FM of frequentie modulatie)
Het principe is eenvoudig.We zullen de omhullende van de drager (RF) op het rithme van de modulatie (LF) laten veranderen. Hieronder ziet U een basis schema.
Dank zij een Hewlett-Packard fig kan een en ander verduidelijkt worden. U kan zowel de amplitude als de frequentie verandering onder verschillende omgevingen bewonderen. Conclusies volgen.
Het principe schema :

De figuur hierboven toont de klassieke AM modulatie eindtrap. De collector zien we gevoed door twee signalen. Ten eerste is er de voeding of DC spanning zelf. Daarbij zien we het laagfrequent in serie met deze DC spanning aangelegd. Het laagfrequent werd na voldoende versterkt van de microfoon als voorbeeld hier afgeleid.

Merk de aanwezigheid van de twee transformatoren. Als eerst transfo zien we een RF transfo voor het hoogfrequent. Denk eraan dat een geschikt type transfo voor dat HF deel gebruikt wordt. De uitgang bevat het HF in AM gemoduleerd. In serie met de voeding wordt laag frequent met LF vermogen toegevoerd. Immers dat LF zal mede met de DC voeding de eindtransistor voeden. Volgens modulatiediepte wordt er meer of minder vermogen van het laag frequent gebruikt. U kan het ook zo zien: Als men in de micro spreekt wordt dat keine signaal in laagfrequent voldoende versterkt. Naargelang de hoeveelheid versterking zal minder of meer vermogen geleverd worden.

Op de figuur hieronder ziet U een en ander in zijn werk gaan. Tracht aandachtig de verschillende stadia te begrijpen. U zal het merken dat meerdere invloeden de vorm van het uitgangssignaal bepalen.
  • ωc is de pulsatie van de drager en bijgevolg hoog frequentie (op de fig Wc)
  • ωm is het modulatie signaal (het laag frequent of spraak als voorbeeld) (op de figuur Wm)
  • m is de modulatie diepte en toont hoe diep er gemoduleerd wordt.
Copyright 1996, 1997 Hewlett Packard. All rights reserved

Elk beeldje blijft een 5 tal sec op het scherm.

 

 

Modulatie diepte:

Het is nodig om de modulatie te kwatificeren. Een eenvoudige formule laat die toe (zie de figuren hieronder)

Vermenigvuldigen met 100 om de zaak in % uit te drukken.

Waarin A aan 100 en B aan 75 kan gesteld op de figuur links. Uitslag 25 %

Waarin A aan 100 en B aan 0 kan gesteld worden. Uitslag 100%

We onthouden :



ra.jpg (4535 octets)
  • Bij amplitude modulatie komt het er op aan om de amplitude van het hoog frequent te laten varieren volgens de vorm van het laag frequent (met een sinus vorm zou het HF mooi de sinus als omhullende hebben).
  • Bij modulatie ontstaan zijbanden. U merk links en recht op de figuur een kleiner pijltje. Links ziet U het LSB (lower) deel of lager in frequentie gelegen deel. Recht merkt U het USB (upper) of hoger gelegen deel. Mathematisch kan een en ander perfekt aangetoond worden maar brengt ons wat ver.
  • De energie voor moduleren wordt toegevoegd en mooi aan beide zijbanden toegevoegd. De grotere pijl is wat men de draaggolf of drager noemt.
  • USB en LSB deel bevatten elk evenveel energie EN bovendien identiek de zelfde informatie. Wat een verspilling. We zien later hoe we nuttig deze kennis kunnen gebruiken.
  • Bij 100% modulatie zit de helft van de energie in de zijbanden.

Spraak bestaat uit een veelvoud van laagfrequent componenten. De energie wordt volgens die componenten verdeeld over het volledige spectrum.

Merk de overdreven bandbreedte om een eenvoudig LF gemoduleerd te krijgen (eigenlijk meer dan 50 % te veel).

Hoe AM demoduleren of het laag frequent eruit halen (uit HF)?

Evolutie gaat van eenvoudig naar complex. Het verwondert dan niet dat AM het eerste modulatie procedee dat in gebruik werd genomen is. Niet verwonderlijk maar het demoduleren (omgekeerde van moduleren) is dan ook niet ingewikkeld.

Het volstaat het HF te verwijderen en de omhullende ( het LF of laagfrequent) aan een van beide kanten van de drager eruit te halen.

Hierboven merkt U hoe eenvoudig in principe dat ook is. De diode laat zoals we reeds lang weten de stroom in één richting door. Dat doet ze dan ook. Zonder R en C zou over een aangesloten belasting HALVE alternanties HF komen te staan. De condensator zorgt er voor dat het HF deel afgevlakt wordt (zie de voeding - filtering). Het HF wordt eruit gefilterd. De tijdconstante R en C moeten zodanig bemeten zijn dat de omhullende niet wordt uitgefilterd. Duidelijk blijkt dat de hoogste frequentie waaruit het modulerend laagfrequent bestaat de tijdconstante RC zal beperken. Indien nodig zal eventueel restanten van het HF nog verder gefilterd moeten worden. Het moet wel duidelijk zijn dat in geval van relatief laag HF (in frequentie) dit gemakkelijker zal voorkomen. On oordeelkundige keuze van deze RC zal vervorming als gevolg hebben naast eventueel restanten van HF.
Vroeger werd AM zeer veel gebruikt omdat het technisch zo eenvoudig is. Heden is dat heel wat minder het geval. De openbare omroep is er het beste voorbeeld van. Vliegtuig verbindingen is een ander voorbeeld maar daar is de rede wat anders dan de technische eenvoud.


De frequentie modulatie of FM (frequency modulation)

In tegenstelling tot AM (PO,GO et OC korte, lange of middegolf) is FM een zeer groot succes. In het geval van AM hebben we gezien dat er op de amplitude van het HF wordt ingewerkt. Bij FM is dat op de frequentie van de drager.
De drager zal nu steeds een zelfde amplitude hebben maar enkel zal de frequentie zal op het ritme van de modulerende toon rond een vast centrale frequentie verschuiven.
Als we spreken van het verschuiven van frequentie kan men ook spreken van verschuiving van de fazehoek van de drager. Het is niet erg moeilijk om dit in te zien. Ogenblikkelijke faze wijziging is eigenlijk te zien als een verandering van frequentie (de tijdspanne waarin mijn kijkt is klein). Men spreekt dan van Faze modulatie of PM.
Een paar definities :
  • Stel, we passen een laagfrequent modulerend signaal van één toon toe. Voor de positieve alternantie zal de frequentie van de HF dragen verhogen. Tijdens de negatieve alternantie zal de frequentie dalen en lager dan de theoretische drager zijn.
  • De verandering van frequentie of verschuiving is direct proportioneel met de ogenblikkelijke waarde van het laag frequent. Het gevolg, als het om een zwak laagfrequent (in amplitude) zal de verschuiving ook maar klein zijn. Omgekeerd, voor een sterk laagfrequent signaal wordt het RF naar verhouding groter in verschuiving zijn.
  • De modulatie index is de verhouding van de maximale frequentie van de drager op de maximale frequentie van het laag frequent. Een voorbeeld? Stel voor een maximum frequentie van het laagfrequent van 1000 Hz en een bepaald maximaal verschuiven van de drager (RF) van 5000 Hz bekomen we een modulatie index van :
    5000/1000 = 5.
Copyright 1996, 1997 Hewlett Packard. All rights reserved

  • Wc is de frequentie van de drager (domein van hoog frequent)
  • Wm is de frequentie van het modulerende laag frequent (domein van het laagfrequent)
  • m stelt de modulatie index voor
Bekijk toch maar aandachtig deze figuur en tracht de invloed van de verschillende parameters te doorgronden. In tegenstelling tot AM modulatie is het aantal samenstellende signalen van een gemoduleerd FM signaal niet meer in rechtsreeks verband met het aantal moduleerende componenten. Voor de bandbreedte geldt een zelfde bemerking. Tevens kan U bemerken dat de bandbreedte van het RF resultaat minstens het dubbele van een AM signaal zijn.

Kwantifiseren van de modulatie of Modulatie index:

Als U de figuur aandachtig bekijkt stelt U vast dat de samenstellende delen van het RF naargelang het laagfrequent in frequentie groter is deze delen verder uit elkaar liggen. m of modulatie index (zie wat verder) werkt fel op de bandbreedte van het RF.

Hierin zijn Fl het maximum van het laagfrequent in Hz, fo de RF draaggolf, f1 de laagste grens van het rf en f2 de hoogste frequentie van het RF.
We gebruiken hier m in plaats van β

Volgende figuren kunnen nog wat voor verduidelijking zorgen:

Hier is m= 0,23
hier is m= 2,6

Hoe komen we tot een FM gemoduleerd signaal?
Zoals veelal is het principe niet moeilijk te begrijpen. Elke RF oscillator bevat als bepalend element een condensator waaraan de frequentie verbonden is. Verandering van de waarde van de condensator zal de RF oscillator in frequentie doen verschuiven. De varicap diode is ons niet meer onbekend. De capaciteit van die diode is omgekeerd afhankelijk van de aangelegde sperspanning. Indien we ervoor zorgen dat het laagfrequent komende van bv een microfoon en aangepast versterkt deze sperspanning beïnvloed zal de frequentie van het RF op een zelfde manier als dat laagfrequent veranderen. Anders gezegd, we produceren FM. Verder versterken tot het gewenste vermogen en we beschikken over een FM ZENDER. Tof, niet?

In tegenstelling met AM moet het LF geen vermogen leveren. Het gewenste vermogen wordt enkel door versterking van het RF bekomen. Dit betekend een eenvoudiger opzet van zo een zender.

modul5.gif (1664 octets)
Hoe dit FM signaal opvangen en er terug het laagfrequent uit halen ?
Op het eerste zich zou men dat niet stellen maar ontvangen en demoduleren is complexer dan het moduleren. Hieronder ziet U een discriminator. Heden kan men deze kring onder geïntegreerd kring vorm bekomen. Dit vereenvoudigt het gebruik.

modul6.gif (1966 octets)
Aan de ingang merkt U een afgestemde kring op het RF (kan midden frequent zijn, zie later). Zoals elke transfo is er een magnetische koppeling naar de secundaire kring. Via een bias wordt RF bij middel van een condensator naar het midden van de secundaire transfo gekoppeld. Dit laatste deel staat 90 ° verschoven ten opzichte de primaire kant.

De diodes als detectie spelen een belangrijke rol. Indien het RF NIET gemoduleerd wordt zullen de gelijkrichting door de diodes elkaar op heffen. Immers over beide helften van de secundaire van de transfo staan tegengestelde signalen en zullen elkaar opheffen. Indien er gemoduleerd werd zal over één deel van de secundaire transfo meer gekoppeld worden dan over het andere deel. Het verschil zal niet meer zo zijn dat de signalen elkaar opheffen. Er ontstaat LF na gelijkrichting.

Tot zover deze wel sterk vereenvoudige uitleg. Voor dieper gaande studie wordt naar geschikte literatuur verwezen.

Detectie bij middel van PLL :
Zie hiernaast een vereenvoudigd schema. Men kan hiermee aan FM detectie doen.

 

modul7.gif (1594 octets)

De technologie maakt het ons wel gemakkelijker. PLL detectoren zijn vrij gemakkelijk beschikbaar. De technisiteit maakt het gebruik simpel. De VCO (voltage controled oscillator) werkt op de frequentie van FI (het RF). De faze detector vergelijkt beide HF signalen en zorgt voor een verschil signaal. Dit signaal is eigenlijk een foutsignaal en vertegenwoordigt het laagfrequent. Denk eraan dat FI het door een laagfrequent GEMODULEERD RF signaal is . Ander gezegd dat signaal volgt in frequentie het modulerend laagfrequent.

Het resultaat (BF) zal verder versterkt en beluisterd of verwerkt worden.

We onthouden :


ra.jpg (4535 octets)
  • FM bekomt men door op het ritme van een laagfrequent een RF bron in frequentie te laten varieren.
  • Ook hier zien we zijbanden verschijnen. Deze liggen zowel onder als boven de drager (in frequentie).
  • Bij FM is de verplaatsing in frequentie evenredig met de amplitude van het modulerend signaal (laagfrequent). Dit is niet zo voor FAZE modulatie PM waar de maximale faze verschuiving (frequentie) van het laagfrequent overeen stemt met de maximale RF frequentie.

PM: Zeer in het kort, een woordje uitleg aangaande het verschil tussen FM en PM.

Het komt erop aan duidelijkte zien dat van de golfvormen hieronder de snelheid waarbij de ogenblikkelijke faze verandering van het laagfrequentie(ook als frequentie te zien - wat is het verschil als men over een zeer korte tijdspanne de zaak bekijkt).

De figuren hieronder kunnen wat verduidelijken.

 
 Een extreme vorm van faze verandering merken als het digitaal signaal van staat (1) naar (0) of omgekeerd springt. Het RF zien we plots van één uiterste naar het andere verspringen. Dit is wel snel toch? Het is niet moeilijk om dat te inzien als een snel veranderen van de drager RF welke bij snel overgaan van het laag frequent zal voorkomen. Merk tevens dat om dit soort laagfrequent (digitaal) over te dragen er een fatsoenlijk (groot) bandbreedte nodig is.

 De modulatie van het RF gebeurt hierboven bij middel van een zuivere sinus vormig signaal. Op ogenblik T1 en T3 is de frequentie verandering van het laaffrequent het grootst. Dit vertaalt zich in een vehoging van de frequentie van de RF drager tot maximaal.

Op het ogenblik T2 gaat het laagfrequent signaal over haar maximum en we merken dat de verandering traag en door nul gaat. Op dit tijdstip is de frequentie van het RF het laagst.

FM modulatie wordt op VHF en UHF veelvuldig gebruikt. Deze methode biedt zeker voordelen maar toch ook wat nadeel. Het opzet is eerder eenvoudig en rechtaan. Eens het bekomen van de modulatie kan men naar keuze versterken en/of in frequentie vermenigvuldigen. Let, bij vermenigvuldigen zal ook de zwaai waartussen het RF verschuift eveneens vermenigvuldigd worden. Voor het eindresultaat moet men hier rekening mee houden. Bijvoorbeeld, bij een vermenigvuldiging van 10 zal een initeële zwaai van bv 1 Khz er 10 worden. Bij versterking hoeft de lieariteit niet dircet een kopzorg te zijn. Klasse C kan als men uiteindelijk ervoor zorgt dat voordat het signaal de antenne bereikt er voldoende gefilterd wordt om terug tot een fatsoenlijk zuiver RF te komen. Hierin zien we de eenvoudig van het opzet. Daartegenover staat dat een grotere bandbreedte van het RF het resultaat van FM is.

waarin Flf de frequentie van het laagfrequent en Df de zwaai van het RF is. In het geval van AM is de bandbreedte 2 * 3 Khz (het LF) of 6 Khz. Bij FM is dat 2 * (3 Khz + 3 Khz (zwaai RF) ) of 12 Khz.

Verder kan men stellen dat voor FM de amplitude geen invloed op de kwaliteit heeft. Bedenk dat een breed signaal op RF nadelig voor de ruis is. (beluister het verschil in vergelijking met een morse (CW) signaal.


Enkel zijband modulatie   (SSB single Side Band)

Deze manier van moduleren is zeer rendabel en biedt het voordeel om het beschikbare spectrum beter te gebruiken. Op de HF banden zal men vooral dit soort mudulatie tegen komen. Dus een succes story.
Waanom SSB ?
In de beginne was er CW (continiu wave) of 'DE' morse. Een continu drager werd op het ritme van de morse tekens onderbroken. Om te kunnen meespelen moest men morse kennen, en dit is wat minder eenvoudig. Men zocht en vond voor de gebruiker de vereenvoudiging door het toepassen van AM. Het was nu mogelijk om eenvoudigweg de spraak rechtstreeks op het RF te moduleren en over te brengen. Natuurlijk was er nadeel aan deze methode verbonden. Een slecht rendement valt direct op. De drager zelf bevat GEEN informatie maar wel 50 % van de energie. Dus een enorm verlies aan vermogen. Bovendien bevatten de zijbanden dezelfde informatie (men zendt eigenlijk twee maal hetzelfde uit. Verder misbruikt men bandbreedte namelijk meer dan de helft van wat strikt nodig is.
Vandaar het volgende idee :

- zich niet meer bezig houden met een nutteloze drager. Eruit die drager. We bekomen een DSB (dubbele zijband)
- Van die twee zijbanden is er één overbodig. We kiezen er één en de andere eruit! Immers beiden bevatten de zelfde informatie. De energie die we uit de voeding beschikbaar hebben gebruiken we nu optimaal. Opmerking: men zou de geëlimineerde zijband op kunnen vullen met een andere zijband van een tweede signaal (dus twee veschillende informaties op een onderdrukte zijband, mooi. Dit zijn natuurlijk speciale toepassingen en in de amateurwereld niet gebruikelijk. Dus, als we ervan uit gaan dat het laagfrequent tot 2400 Hz loopt dan is het klaar dat met de mode SSB we ons kunnen permitteren om ALLE beschikbare energie in deze smalle band kunnen steken. Bovendien en niet onbelangrijk, bij ontvangst hoeven we niet de dubbele bandbreddte van AM te onvangen. een smallere band zal minder ruis betekenen. Niet te versmaden, toch.


Bij benadering kan men stellen dat er een verbetering van beter dan 10 Db ontstaat. Anders gezegd een zender in AM van 100 W presteert even veel als een SSB van 10 W. Wat een voordeel !!
Ja het is waar, het opzet (bouw, regelen enz) is zowel bij de zender als ontvanger niet zo eenvoudig als bij gebruik van AM. U voelt het aan, ook de technische vereisten als stabiliteit van oscillatoren enz heeft het er niet gemakkelijker op gemaakt. Wat verder bespreken we de details.
Het princiep:

Er wordt gebruik gemaakt van zeer scherpe laagfrequent filters (meestal kwarts). Wat uit een AM signaal NIET gewenst is halen we er uit. In de praktijk licht dat wat moeilijker.

Wist U dat tot 10 MHz men bijna steeds LSB (lower side band) gebruiken. Erboven gebruikt men de andere band of USB (Upper side band)

Vergelijk een AM met een SSB signaal gemoduleerd met bv 1000 Hz:
Signaal AM Signaal SSB
modul8.gif (1566 octets) modul9.gif (1248 octets)
Hiezrboven ziet U een met 1000 Hz gemoduleerd signaal. Men noemt dit ook wel een enkel toon gemoduleerde draag golf. Merk het spectrum (samenstellende delen volgens de frequentie).
U merk de drager toch? Tevens kan U de lage band en de hoge band zien. De frequentie F2=Fd-Fm (Fm= frequentie van de modulatie) een de bovenste band de frequentiet F1= Fd+fm
Het spectrum van een SSB door een enkel toon LF gemoduleerd (1000 Hz). Het is logisch dat U maar een enkel streepje ziet. Immer de drager EN de andere niet gewenste zijband werden mooi uitgefilterd. Doordat men bv de bovenste frequentie behoud F= Fd+fm heeft men een USB, en andersom. (als U het nog niet gemerkt hebt Fd staat voor draag golf)
Spraak is een zeer complex signaal en bestaat uit een veelvoud van samenstellende onderdelen. Elk deelnemend signaal staat voor dubbele zijband bij de AM modulatie. Dit is grafisch moeilijk voor te stellen en we beperken er ons toe om maar twee onderdelen te tonen.

modul11.gif (1372 octets)

 

modul10.gif (1341 octets)
Dit geeft ons onderstaande tekening. We zien de dubbele werking Fd-fm1 , Fd-Fm2  en Fd+Fm1, Fd+Fm2. In het geval van SSB vinden we twee signalen in één zijband. Deze komen overeen met de in ons voorbeeld twee weerhouden signalen voor de modulatie. In functie van het soort modulatie hebben we:   Fd-fm1 , Fd-Fm2 of Fd+Fm1, Fd+Fm2.
Beide voorbeelden laten zien dat SSB in het algemeen niet erg hongerig is in frequentie gebruik.
Hoe gaan we een SSB modulatie opwekken:

Om het wat indrukwekkend uit te drukken passen we de "Balans Modulator" toe. Hieronder ziet U dat het LF toegevoerd wordt aan de diode brug. Bij afwezigheid van LF (in rust) is de brug in evenwicht en is er geen bijdrage. Het HF wordt als het waren uitgebalanseerd en er staat niks op de uitgang. Een positief deel van het LF brengt de brug uit evenwicht en aan de uitgang verschijnt HF. Dit is niet alles, er gebeurt menging van laag en hoog frequent. We zullen later zien dat indien men twee signalen met elkaar mengt, dat er naast de twee basis signalen LF en HF er ook nog som en verschil resultaten ontstaan. Op de uitgang merken we signalen met HF + LF (USB) en HF - LF (LSB). Het laag frequent is verdwenen omdat we hier met de schakeling onder HF schakelingen werken. Het HF zelf is uit gefilterd. Een SSB signaal blijft over.

De uitleg is zeker ingekort maar toch voldoende om een algemeen begrip van de werking te bekomen.

modul12.gif (3002 octets)
Zie het schema hierboven. Het "choppen" (kappen) kan U niet zien. De regelbare condensator en potentiometer dienen om de balans beter te bekomen. Een weinig uit balans en er verschijnt HF op de uitgang (draaggolf) en zal vooral te merken zijn als er geen modulatie (LF) is. Een niet correct uitgebalanceerd HF zal bij afwezigheid van LF voor de modulatie toch een fluittoon opleveren bij ontvangst.
Hoe maken we de selectie van (LSB/USB) ?

We maken meestal gebruik van kwarts filters.

De kwartsen worden bij de oscillatoren gebruikt.

Meestal zal voor amateur gebruik een bandbreedte van ongeveer 3 KHz gebruikt worden. De filters worden op de uiterste frequenties van de doorlaatband van de filters geplaatst.

modul13.gif (1456 octets)
Rekening houdend met wat hierboven opgemerkt komen we tot de voorstelling hier links.
We gebruiken een filter van 9MHz, dit is een waarde dat nogal frequent gebruikt wordt.
De quartz (LSB) staat op 9001,5 kHz
De quartz (USB) staat op 8998,5 kHz.
Het soort band (USB of LSB) wordt door de keuze van een of ander oscillator geselecteerd.

Een voorbeeld is beter dan duizend woorden.
Kiezen we een kwartz voor LSB op 9001,5. Het laagfrequent staat op 1000 Hz of 1kHz.
Gebruiken we deze cijfers bij de mening in de balansmodulator (natuurlijk een DSB of dubbele zijband met onderdrukte drager)
Fu= HF + LF = 9001,5 + 1 = 9002,5
Fl= HF - LF = 9001,5 - 1 = 9000,5
Het filter laat signalen van 8998,5 tot 9001,5 kHz door., we merken dat Fu (HF + LF) niet door het filter gaat en enkel Fl (HF - BF) zal aanwezig zijn. We bekomen een lager gelegen band of LSB.

Passen we zelfde redenering voor een kwartz van (USB) toe , en we bekomen :
Fu= HF + LF = 8998,5 + 1 = 8999,5
Fl= HF - LF = 8998,5 - 1 = 8997,5
In dit geval is Fl (HF - LF) die niet doorgaat en Fu (HF + LF) zal dit wel doen met als resultaat USB.

Hoe demoduleren we een SSB signaal ?
Eigenlijk op een gelijkaardige wijze als voor de zender.
We vertrekken weer van een voorbeeld:

modul9.gif (1248 octets)
Stel rechts het spectrum van een enkel toon gemoduleerd LSB signaal. De modulatie is nog steeds 1000 Hz. Stel de operator leest de frequentie 70075 kHz af (40 meter band). Indien de aflezing 70075 kHz is betekend het spectraal streepje 7074 kHz.
Wat we wensen te horen in de luidspreker is die 1000Hz, maar deze werd op 7074 kHz uitgezonden. Is dit nu een probleem?
Niet echt. Onze ontvanger zal bij middel van mengen dit 7074 kHz om tot een vaste 9 MHz te komen .Dit signaal van 9 MHz is rigoureus aan dat van 7074 kHz gelijk en wordt vervolgens naar een gelijkaardige schakeling als hieronder gestuurd.

modul14.gif (1648 octets)
De mode van ontvangst staat op LSB en het is dus de kwartz van 9001,5 dat door de oscillator gebruikt wordt. Het ontvangst signaal werd naar 9 MHz (plus minus de bandbreedte van het filter) omgezet. Door de afstemming van de ontvangst gaan we die zo veranderen dat 9001,5 samen met 9000,5 de 1000 kHz geeft. (9001,5-9000,5 = 1 kHz).
Toch blijft er nog een probleempje. Bij gebruik van een enkel toon kunnen we niet vooraf weten of dat nu om 1000 Hz of 1500 Hz (als voorbeeld) gaat. Geen nood, dat hoeft ook niet daar als het om spraak overdracht gaat we wel direct de juiste correctie zullen doen opdat de stem natuurgetrouw zou klinken. (tenzij je liever die "Donald Duck stem hoort). Eigenlijk gebeurt in CW het zelfde. Hier gebeurt de modulatie en demoulatie op een zelfde manier. Bij ontvangst ga je "tunen" naar eigen comfort.

Meestal zal men bij anduiding van de frequentie deze van de onderdrukte dragen opgeven en nietdit van het signaal zelf

Wij amateurs houden eraan om aan de knopjes te draaien, toch? Het herinvoeren van de drager moet voor ons niet zo precies zijn. De frequentie op de zend/ontvanger aangeduid moet niet zeer precies zijn daar wij wel de tijd hebben om "bij te trekken". Het licht wel anders bij professioneel gebruik waar de gebruiker meestal geen bijzondere specifiek technische kennis maar vooral niet de tijd heeft om wat te prullen. Die man MOET op de ingestelde frequentie EN mode direct een telefoon kwaliteit communicatie met het andere station hebben. Zeker als meerdere correspondenten in het net zitten is dit van groot belang. Het correct herinvoeren van de draaggolf is hier wat anders. We spreken nog niet van data transmissie waar ook de faze tussen de onderdrukte drager en de heringevoerde ook zijn invloed heeft. Wij amateurs corrigeren steeds correct of we houden ons met wat anders bezig.
We onthouden :
ra.jpg (4535 octets)
  • In SSB, wordt een zijband uitgezonden.
  • De zijband wordt door keuze van de frequentie van een kwartz van de oscillator voor het mengen gekozen. (herinvoer van de drager)
  • De detectie is niet de omhullende zoals bij AM maar het mengproduct tussen ontvangen HF en de opgewekte drager.
  • Bij afwezigheid van modulatie wordt er GEEN drager uitgezonden.
  • SSB vereist grote precisie en stabiliteit van het uitgezonden EN bij ontvangst gebruikte oscillatoren. Een verandering van bv 20 Hz is reeds zeer merkbaar voor spraak en uit den boze voor data.

Hebt U ook gemerkt dat de frequenties van de gebruikte Xtallen voor ontvangst en zenden dezelfde zijn?

Uitzendings klassen :
Orde op zaken en om te vermijden dat werkmodes niet door iedereen anders worden geïnterpreteerd is men internatinaal overeen gekomen om bij middel van letters en cijfers de modulatie types aan te duiden.

1ste character 2de character 3de character
A Dubbele zijband 1 Zonder gebruik van modulerende drager A Telegrafie (CW)
C Verminderde draaggolf , drager in amplitude verlaagd 2 Met drager B Automatische telegrafie
F Frequentie modulatie 3 Een kanaal C Facsimile
G faze modulatie 7 Twee of meer kanalen D Data transmissie
J Enkele zijband
Drager onderdrukt
E Telefonie
R Enkele zijband
Drager verlaagd
F Televisie
Als voorbeeldA CW (telegrafie) de code is A1A, voor gewoon spraak in FM F3E, voor SSB (draaggolf volledig weg) J3E, en AM A3E

Oef, wel een grote boterham. Via dit middel (internet) is men genoodzaakt om zo kort mogelijk met de uitleg te zijn. Laat dit dan maar als een inleiding tot ernstig werk door naslag van geschikte litteratuur zijn.