Abiturient
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AW: Funktion eines Radios
Hier ist meine bisherige schriftliche Ausarbeitung. Bitte lest euch das durch und sagt, was besser gemacht werden kann bzw. wo ich völlig falsch liege. Danke.
Schriftliche Ausarbeitung
1. Einleitung
Begrüßung, Thema nennen: „Musik aus Wellen“, „Beschreibe die Funktion eines Radios!“
(Irgendein Ohröffner in Bezug auf das Thema)
Radio (Radiogerät) = Hörfunkempfänger
Ein Radio empfängt Rundfunksendungen. Rundfunk gibt es in Deutschland seit Anfang des 20. Jahrhunderts. Das Radiogerät hat sich oft und erheblich stark geändert und viele Wandel durchgemacht. Dazu zählen z. B. der Aufbau des Gerätes, die Schaltungsarten des Schwingungskreises (erklär ich später) und die Frequenzbereiche in denen der Rundfunk ausgestrahlt wird.
Da ich in dieser kurzen Zeit nicht so speziell werden kann, habe ich mich zuerst auf den analogen Radioempfang und innerhalb des analogen Radioempfangs auf den weitverbreiteten Überlagerungsempfänger spezialisiert.
Zu Anfang stelle ich kurz die verschieden Radioarten vor und gehe dann speziell auf den analogen Radioempfang über. Dabei zeige ich das zum Verständnis hilfreiche Verhalten von Wellen und Schwingungen auf. Danach erläutere ich die allgemeine Funktionsweise eines Radios und der einzelnen Bauteile welche in jedem Radio vorkommen.
Dann stelle ich den (veralteten [?]) Geradeausempfänger und letztendlich (zum Vergleich) den Überlagerungsempfänger vor.
2. Radioarten
Analoges Radio
Beim analogen Radio wird das zu übertragende Signal über elektromagnetische Wellen von einer Sender-Antenne ausgestrahlt und von der Empfänger-Antenne des Radiogerätes empfangen. Das empfangene Signal wird von den hochfrequenten elektromagnetischen Wellen getrennt, verstärkt und über einen Lautsprecher in Form von Schallwellen ausgegeben.
Es gibt sehr viele verschiedene Arten und Formen von analogen Radios mit sehr unterschiedlichen Techniken.
Mängel beim analogen Radio sind, dass man manchmal nicht störungsfreien Empfang hat.
[NoChWaS???]
Digitalradio
Löst in weniger als 3 Jahren in Deutschland den Analogen Rundfunk ab. Vorteile sind, dass mehr Programme, ein störungsfreien Empfang und dadurch eine bessere Tonqualität möglich sind.
Beim Digitalradio werden vor dem Senden der Wellen die analogen akustischen Signale in digitale Signale umgewandelt. Man spricht vom Codieren. Die digitalen Signale werden wie beim analogen Radio über elektromagnetische Wellen ausgestrahlt und von einer Antenne empfangen. [alles richtig so???] Die Verarbeitung des Signals erfolgt logischerweise ganz anders.
Es gibt viele Verfahren um Rundfunk digital zu senden. Sowohl terrestrische (erdgebunden) als auch über Satellit und Kabel. Dasjenige Verfahren welches den analogen Radioempfang ablöst ist terrestrisch und heißt DAB (Digital Audio Broadcasting).
DAB sendet in den Frequenzbereichen Band III (174–230 MHz) und L-Band (1452–1492 MHz).
[NoChWaS???]
Internetradio
Das Wort Internetradio (auch Webradio genannt) beschreibt eigentlich nur die Radiosendungen, die im Internet angeboten werden. Die Technik zur Übertragung ist ganz anders. Meistens erfolgt sie über Streaming Audio. Dabei wird das Radioprogramm nicht als Broadcast ausgestrahlt sondern nur bei Anfrage gesendet.
Im Vergleich zum herkömmlichen Rundfunk lässt sich Internetradio überall mit der gleichen Qualität empfangen und es können theoretisch unbegrenzt viele Programme gleichzeitig ausgesendet und empfangen werden, da man nicht an Frequenzbereiche gebunden ist.
[NoChWaS???]
3. Analoger Radioempfang
3.1. Kurze Wellenlehre
(Muss noch gemacht werden)
Wenn Eigenfrequenz = Erregerfrequenz, dann ist die Amplitude maximal. Man spricht dann von Resonanz.
-Hertzsche Wellen, verschiedene Frequenzbereiche und Eingenschaften von LW, MW, KW und UKW)
3.2. Allgemeines Funktionsprinzip
Trotz vieler verschiedener Variationen und Techniken unter analogen Radioempfängern lässt sich ein allgemeines Prinzip, wie ein Radio funktioniert, erklären.
Um besser verstehen zu können, wie ein Radio elektromagnetische Wellen in Schallwellen umwandelt, ist es hilfreich, sich zuerst das Gegenteil anzusehen: Warum und wie werden Schallwellen in elektromagnetische Wellen umgewandelt und wie werden sie transportiert, d. h. ausgestrahlt.
[BILD: Prinzip-Sender]
Schallwellen sind niederfrequent und können nicht wie Hertzsche Wellen mit so einer Reichweite ausgestrahlt werden. Um ein akustisches Signal trotzdem zu transportieren wird eine hochfrequente Welle benötigt. Man bedient sich also der Hertzschen Wellen als Träger.
Im Studio wird also die Schallschwingung mit einem Mikrofon in eine elektromagnetische Niederfrequenz-Schwingung (kurz NF-Schwingung) umgewandelt. Diese NF-Schwingung wird nun moduliert. [BILD: Amplitudenmodulation] Dies geschieht indem man die hochfrequente sowie die niederfrequente Schwingung miteinander kombiniert. Man verändert dabei die HF-Schwingung im Takt Amplitude der NF-Schwingung. Dadurch zeichnet sich die NF-Schwingung auf der Trägerwelle ab.
Neben dieser Art der Modulation, Amplitudenmodulation (AM) genannt, gibt es noch die sogenannte Frequenzmodulation (FM), welche man zum Ausstrahlen ultrakurzer Wellen verwendet. [BILD: Frequenzmodulation]
In dieser Form kann das zu übertragende Signal nun indirekt übertragen werden.
Die elektromagnetischen Wellen breiten sich nun aus.
[BILD: Prinzip-Empfänger]
Um sie wieder in Schall umzuwandeln müssen sie nun zunächst aufgefangen werden. Das geschieht mithilfe einer Empfänger-Antenne. Diese wird von den
Wellen in Schwingungen versetzt. Umso besser die Qualität der Antenne, desto besser ist der Empfang. Es gibt verschiedene Arten von Antennen. Für UKW werden meistens Stabantennen verwendet [ZEIGEN]. Für die anderen Frequenzbereiche wird z. B. eine Ferritantenne ins Radio gebaut [ZEIGEN].
Die Antenne gibt die empfangen Impulse in Form von elektrischen Schwingungen an den Schwingungskreis weiter. Jeder Körper hat, wie eben erklärt, eine bestimmte Eigenfrequenz. So hat auch dieser Schwingungskreis eine bestimmte Eigenfrequenz. Diese lässt sich jedoch einstellen. [Rad ZEIGEN] Sie wird auf die Erregerfrequenz abgestimmt, da nur in diesem Fall Resonanz vorliegt und wir eine maximale Amplitude erhalten. Eine große Amplitude ist für uns wichtig, da wir durch eine maximale Stromstärke ein ausgeprägtes Signal haben. Weil die Eigenfrequenz an die Frequenz des zu empfangenden Signals angepasst oder darauf abgestimmt wird, heißt der Schwingungskreis auch „Abstimmkreis“.
Im nächsten Schritt erfolgt die Demodulation. Im Grunde passiert dabei genau das Gegenteil wie bei der Modulation. Man gewinnt aus der HF-Schwingung die gewünschte NF-Schwingung. Dazu wird die Wechselspannung mit z. B. einer Diode gleichgerichtet. Wir erhalten einen pulsierenden Gleichstrom.
Dieser Gleichstrom ist allerdings noch zu schwach um so als Signal an den Lautsprecher weitergegeben zu werden. Bevor das geschieht, wir er noch verstärkt. [BILD: verstärken] Früher verwendete man dazu Elektronenröhren. [ZEIGEN] Vor rund 50 Jahren fing man an statt Röhren Transistoren zu verwenden. Sie waren kompakter und unempfindlicher und benötigten weniger Leistung. [BILD (& ZEIGEN): Transistor].
Die verstärkte NF-Schwingung, welche immer noch ein pulsierender Gleichstrom ist, wird nun an den Lautsprecher gegeben, wo sie letztendlich in Schall umgewandelt wird.
(Lautsprecherfunktion muss noch kurz erklärt werden)
Weitere Vorgehensweise:
3.3. Geradeausempfänger
3.4. Überlagerungsempfänger (Superhet)
(gegenüberstellen, jeweils Vor- und Nachteile)
4. Schluss
Hier ist meine bisherige schriftliche Ausarbeitung. Bitte lest euch das durch und sagt, was besser gemacht werden kann bzw. wo ich völlig falsch liege. Danke.
Schriftliche Ausarbeitung
1. Einleitung
Begrüßung, Thema nennen: „Musik aus Wellen“, „Beschreibe die Funktion eines Radios!“
(Irgendein Ohröffner in Bezug auf das Thema)
Radio (Radiogerät) = Hörfunkempfänger
Ein Radio empfängt Rundfunksendungen. Rundfunk gibt es in Deutschland seit Anfang des 20. Jahrhunderts. Das Radiogerät hat sich oft und erheblich stark geändert und viele Wandel durchgemacht. Dazu zählen z. B. der Aufbau des Gerätes, die Schaltungsarten des Schwingungskreises (erklär ich später) und die Frequenzbereiche in denen der Rundfunk ausgestrahlt wird.
Da ich in dieser kurzen Zeit nicht so speziell werden kann, habe ich mich zuerst auf den analogen Radioempfang und innerhalb des analogen Radioempfangs auf den weitverbreiteten Überlagerungsempfänger spezialisiert.
Zu Anfang stelle ich kurz die verschieden Radioarten vor und gehe dann speziell auf den analogen Radioempfang über. Dabei zeige ich das zum Verständnis hilfreiche Verhalten von Wellen und Schwingungen auf. Danach erläutere ich die allgemeine Funktionsweise eines Radios und der einzelnen Bauteile welche in jedem Radio vorkommen.
Dann stelle ich den (veralteten [?]) Geradeausempfänger und letztendlich (zum Vergleich) den Überlagerungsempfänger vor.
2. Radioarten
Analoges Radio
Beim analogen Radio wird das zu übertragende Signal über elektromagnetische Wellen von einer Sender-Antenne ausgestrahlt und von der Empfänger-Antenne des Radiogerätes empfangen. Das empfangene Signal wird von den hochfrequenten elektromagnetischen Wellen getrennt, verstärkt und über einen Lautsprecher in Form von Schallwellen ausgegeben.
Es gibt sehr viele verschiedene Arten und Formen von analogen Radios mit sehr unterschiedlichen Techniken.
Mängel beim analogen Radio sind, dass man manchmal nicht störungsfreien Empfang hat.
[NoChWaS???]
Digitalradio
Löst in weniger als 3 Jahren in Deutschland den Analogen Rundfunk ab. Vorteile sind, dass mehr Programme, ein störungsfreien Empfang und dadurch eine bessere Tonqualität möglich sind.
Beim Digitalradio werden vor dem Senden der Wellen die analogen akustischen Signale in digitale Signale umgewandelt. Man spricht vom Codieren. Die digitalen Signale werden wie beim analogen Radio über elektromagnetische Wellen ausgestrahlt und von einer Antenne empfangen. [alles richtig so???] Die Verarbeitung des Signals erfolgt logischerweise ganz anders.
Es gibt viele Verfahren um Rundfunk digital zu senden. Sowohl terrestrische (erdgebunden) als auch über Satellit und Kabel. Dasjenige Verfahren welches den analogen Radioempfang ablöst ist terrestrisch und heißt DAB (Digital Audio Broadcasting).
DAB sendet in den Frequenzbereichen Band III (174–230 MHz) und L-Band (1452–1492 MHz).
[NoChWaS???]
Internetradio
Das Wort Internetradio (auch Webradio genannt) beschreibt eigentlich nur die Radiosendungen, die im Internet angeboten werden. Die Technik zur Übertragung ist ganz anders. Meistens erfolgt sie über Streaming Audio. Dabei wird das Radioprogramm nicht als Broadcast ausgestrahlt sondern nur bei Anfrage gesendet.
Im Vergleich zum herkömmlichen Rundfunk lässt sich Internetradio überall mit der gleichen Qualität empfangen und es können theoretisch unbegrenzt viele Programme gleichzeitig ausgesendet und empfangen werden, da man nicht an Frequenzbereiche gebunden ist.
[NoChWaS???]
3. Analoger Radioempfang
3.1. Kurze Wellenlehre
(Muss noch gemacht werden)
Wenn Eigenfrequenz = Erregerfrequenz, dann ist die Amplitude maximal. Man spricht dann von Resonanz.
-Hertzsche Wellen, verschiedene Frequenzbereiche und Eingenschaften von LW, MW, KW und UKW)
3.2. Allgemeines Funktionsprinzip
Trotz vieler verschiedener Variationen und Techniken unter analogen Radioempfängern lässt sich ein allgemeines Prinzip, wie ein Radio funktioniert, erklären.
Um besser verstehen zu können, wie ein Radio elektromagnetische Wellen in Schallwellen umwandelt, ist es hilfreich, sich zuerst das Gegenteil anzusehen: Warum und wie werden Schallwellen in elektromagnetische Wellen umgewandelt und wie werden sie transportiert, d. h. ausgestrahlt.
[BILD: Prinzip-Sender]
Schallwellen sind niederfrequent und können nicht wie Hertzsche Wellen mit so einer Reichweite ausgestrahlt werden. Um ein akustisches Signal trotzdem zu transportieren wird eine hochfrequente Welle benötigt. Man bedient sich also der Hertzschen Wellen als Träger.
Im Studio wird also die Schallschwingung mit einem Mikrofon in eine elektromagnetische Niederfrequenz-Schwingung (kurz NF-Schwingung) umgewandelt. Diese NF-Schwingung wird nun moduliert. [BILD: Amplitudenmodulation] Dies geschieht indem man die hochfrequente sowie die niederfrequente Schwingung miteinander kombiniert. Man verändert dabei die HF-Schwingung im Takt Amplitude der NF-Schwingung. Dadurch zeichnet sich die NF-Schwingung auf der Trägerwelle ab.
Neben dieser Art der Modulation, Amplitudenmodulation (AM) genannt, gibt es noch die sogenannte Frequenzmodulation (FM), welche man zum Ausstrahlen ultrakurzer Wellen verwendet. [BILD: Frequenzmodulation]
In dieser Form kann das zu übertragende Signal nun indirekt übertragen werden.
Die elektromagnetischen Wellen breiten sich nun aus.
[BILD: Prinzip-Empfänger]
Um sie wieder in Schall umzuwandeln müssen sie nun zunächst aufgefangen werden. Das geschieht mithilfe einer Empfänger-Antenne. Diese wird von den
Wellen in Schwingungen versetzt. Umso besser die Qualität der Antenne, desto besser ist der Empfang. Es gibt verschiedene Arten von Antennen. Für UKW werden meistens Stabantennen verwendet [ZEIGEN]. Für die anderen Frequenzbereiche wird z. B. eine Ferritantenne ins Radio gebaut [ZEIGEN].
Die Antenne gibt die empfangen Impulse in Form von elektrischen Schwingungen an den Schwingungskreis weiter. Jeder Körper hat, wie eben erklärt, eine bestimmte Eigenfrequenz. So hat auch dieser Schwingungskreis eine bestimmte Eigenfrequenz. Diese lässt sich jedoch einstellen. [Rad ZEIGEN] Sie wird auf die Erregerfrequenz abgestimmt, da nur in diesem Fall Resonanz vorliegt und wir eine maximale Amplitude erhalten. Eine große Amplitude ist für uns wichtig, da wir durch eine maximale Stromstärke ein ausgeprägtes Signal haben. Weil die Eigenfrequenz an die Frequenz des zu empfangenden Signals angepasst oder darauf abgestimmt wird, heißt der Schwingungskreis auch „Abstimmkreis“.
Im nächsten Schritt erfolgt die Demodulation. Im Grunde passiert dabei genau das Gegenteil wie bei der Modulation. Man gewinnt aus der HF-Schwingung die gewünschte NF-Schwingung. Dazu wird die Wechselspannung mit z. B. einer Diode gleichgerichtet. Wir erhalten einen pulsierenden Gleichstrom.
Dieser Gleichstrom ist allerdings noch zu schwach um so als Signal an den Lautsprecher weitergegeben zu werden. Bevor das geschieht, wir er noch verstärkt. [BILD: verstärken] Früher verwendete man dazu Elektronenröhren. [ZEIGEN] Vor rund 50 Jahren fing man an statt Röhren Transistoren zu verwenden. Sie waren kompakter und unempfindlicher und benötigten weniger Leistung. [BILD (& ZEIGEN): Transistor].
Die verstärkte NF-Schwingung, welche immer noch ein pulsierender Gleichstrom ist, wird nun an den Lautsprecher gegeben, wo sie letztendlich in Schall umgewandelt wird.
(Lautsprecherfunktion muss noch kurz erklärt werden)
Weitere Vorgehensweise:
3.3. Geradeausempfänger
3.4. Überlagerungsempfänger (Superhet)
(gegenüberstellen, jeweils Vor- und Nachteile)
4. Schluss
