FM - Frequency modulation

FM, was für Frequenzmodulation steht, ist eine weit verbreitete Modulationsart im Amateurfunk, die besonders für Sprachkommunikation auf den VHF- (Very High Frequency) und UHF-Bändern (Ultra High Frequency) genutzt wird. FM ist bekannt für seine hohe Audioqualität und seine Robustheit gegenüber Störungen, was es ideal für lokale Kommunikation macht.

 

1. Grundprinzip der FM

  • Bei der Frequenzmodulation wird die Frequenz des Trägersignals entsprechend dem Modulationssignal (z.B. Sprache) variiert, während die Amplitude des Trägersignals konstant bleibt.
  • Die Frequenz ändert sich proportional zur Amplitude des Modulationssignals: Wenn die Amplitude des Sprachsignals zunimmt, erhöht sich die Trägerfrequenz, und wenn die Amplitude abnimmt, sinkt die Trägerfrequenz.
  • Diese Variation der Frequenz trägt die Informationen des Modulationssignals, ohne dass die Amplitude des Trägersignals betroffen ist.

 

2. Verwendung im Amateurfunk

  • VHF- und UHF-Bänder: FM wird hauptsächlich auf den VHF- und UHF-Bändern verwendet, insbesondere auf den 2-Meter- (144-148 MHz) und 70-Zentimeter-Bändern (430-440 MHz). Diese Frequenzbereiche sind ideal für lokale Kommunikation, wie zum Beispiel zwischen Mobilstationen oder über Relaisstationen.
  • Relaisbetrieb: FM ist die gängigste Betriebsart für Relaisstationen, die oft verwendet werden, um die Reichweite von Handfunkgeräten und Mobilgeräten zu erweitern. Relaisstationen empfangen das Signal auf einer Frequenz und senden es auf einer anderen, typischerweise höheren, Frequenz weiter.
  • Notfallkommunikation: Aufgrund ihrer Zuverlässigkeit und klaren Audioqualität wird FM oft in Notfunknetzen und bei Katastropheneinsätzen eingesetzt.

 

3. Vorteile von FM

  • Hohe Audioqualität: FM liefert eine ausgezeichnete Audioqualität, da es weniger anfällig für Amplitudenstörungen (wie Rauschen und statische Entladungen) ist.
  • Robustheit gegen Störungen: FM ist weniger anfällig für elektromagnetische Störungen und statisches Rauschen, was es ideal für den Einsatz in städtischen Gebieten und für mobile Kommunikation macht.
  • Konstante Signalstärke: Die konstante Amplitude des FM-Signals bedeutet, dass Verstärker und Empfänger einfacher gestaltet werden können und keine automatische Verstärkungsregelung (AGC) benötigen.

 

4. Nachteile von FM

  • Breitere Bandbreite: FM-Signale benötigen eine breitere Bandbreite als SSB oder AM. Ein typisches FM-Signal im Amateurfunkbereich kann eine Bandbreite von etwa 12,5 kHz (Schmalband-FM, NBFM) bis 25 kHz (Breitband-FM, WBFM) haben.
  • Reichweite: Während FM auf VHF und UHF eine ausgezeichnete Audioqualität bietet, ist die Reichweite in Bezug auf Entfernungen über den Horizont hinaus begrenzt. FM ist weniger geeignet für die Kommunikation über große Entfernungen, wie sie bei Kurzwellen-SSB-Signalen möglich ist.
  • Multipath-Effekte: In städtischen Gebieten oder bergigem Gelände können FM-Signale durch Reflexionen und Mehrwegeffekte verzerrt werden, was zu leichten Audioverzerrungen führen kann.

 

5. Technische Details

  • Hub: Der "Hub" beschreibt, wie stark die Frequenz des Trägersignals variiert wird. In der Praxis wird dies durch die Schmalband- und Breitband-FM-Techniken reguliert.
  • FM-Deviation: Die Abweichung der Frequenz von ihrem mittleren Wert ist direkt proportional zur Amplitude des Modulationssignals. Höhere Abweichungen (größerer Hub) führen zu besserer Audioqualität, erfordern jedoch mehr Bandbreite.
  • CTCSS und DCS: FM-Signale im Amateurfunk verwenden häufig Continuous Tone-Coded Squelch System (CTCSS) oder Digital Coded Squelch (DCS), um spezifische Signale zu identifizieren und Störungen durch andere Nutzer zu vermeiden. Dies ist besonders nützlich bei der Nutzung von Relaisstationen.

 

6. FM-Betrieb im Amateurfunk

  • Simplex-Betrieb: Dabei erfolgt die Kommunikation direkt zwischen zwei Stationen auf einer einzigen Frequenz, ohne dass ein Relais verwendet wird.
  • Duplex-Betrieb: Hierbei wird eine Frequenz zum Senden und eine andere zum Empfangen genutzt, häufig über ein Relais. Dies ermöglicht kontinuierliche Kommunikation, ohne dass eine Station umschalten muss.
  • FM-Repeater: Diese Relaisstationen sind auf VHF und UHF weit verbreitet und dienen dazu, die Reichweite von FM-Signalen erheblich zu erhöhen. Sie sind besonders in städtischen und dicht besiedelten Gebieten nützlich.

 

7. Geschichte und Entwicklung

  • FM wurde in den 1930er Jahren von Edwin Armstrong entwickelt und hat sich schnell als Standard für hochwertige Sprachkommunikation etabliert.
  • Im Amateurfunk wurde FM nach dem Zweiten Weltkrieg zunehmend populär, insbesondere mit der Verfügbarkeit von VHF- und UHF-Ausrüstung für den Massenmarkt.

 

Zusammenfassend ist FM eine äusserst wichtige Modulationsart im Amateurfunk, besonders für die lokale Kommunikation auf VHF- und UHF-Bändern. Ihre hohe Audioqualität, Robustheit gegen Störungen und die breite Verfügbarkeit von FM-Relaisstationen machen sie zu einer bevorzugten Wahl für viele Funkamateure, insbesondere in städtischen Gebieten und für mobile Anwendungen.