Grundlagen der Kommunikationstechnik: Elemente & Konzepte

Grundlagen der Kommunikationstechnik

Elemente eines Kommunikationssystems

• Nachricht: Dies sind Informationen, die für jeden, der sie sendet und empfängt (Sender, Kanal und Empfänger), sinnvoll sind.
• Bandbreite eines Kanals: Ein Indikator für die maximale Datenmenge, die über einen Kommunikationsweg zu einer bestimmten Zeit übertragen werden kann.

Übertragungsmedien

Kabelgebundene Medien

• Twisted-Pair-Kabel: Besteht aus zwei verdrillten Drahtpaaren.
• Koaxialkabel: Ein Kupferdraht, der von einer Schicht aus isolierendem Material umgeben ist.
• Lichtwellenleiter (LWL): Besteht aus einem Kern und einem Mantel, meist aus Glas oder Kunststoff, die unterschiedliche optische Eigenschaften haben.

Drahtlose Medien

• Atmosphäre: Anfällig für Störungen und unerwünschtes Abhören.
• Wasser: Medium, durch das Ultraschallwellen übertragen werden.
• Weltraum: Medium für die Übertragung von Funksignalen und den Empfang von Satellitensignalen.

Wellen und ihre Eigenschaften

• Welle: Eine Störung, die sich durch den Raum ausbreitet und Energie transportiert.
• Mechanische Wellen: Wellen, die ein festes, flüssiges oder gasförmiges Medium zur Ausbreitung benötigen.
• Elektromagnetische Wellen: Wellen, die sich auch im Vakuum ausbreiten können. Sie sind eine sich ausbreitende Störung in einem elektromagnetischen Feld, die Energie transportiert und sich geradlinig ausbreitet.

Wellenparameter

• Periode (T): Die Zeit, die eine Welle für eine vollständige Schwingung benötigt.
• Wellenlänge (λ): Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden, identischen Punkten einer Welle.
• Frequenz (f): Die Anzahl der Schwingungen pro Zeiteinheit.
• Ausbreitungsgeschwindigkeit (v): Die Geschwindigkeit, mit der sich eine Welle ausbreitet (v = λ * f).

Akustik

• Schall: Entsteht, wenn ein Körper in Luft, Wasser oder einer anderen natürlichen Umgebung schwingt.

Kommunikationsgeräte

• Telefon: Ein Gerät, das aus zwei Energieumwandlern besteht: einem Mikrofon, das Schallwellen in elektrische Signale umwandelt, und einem Hörer, der elektrische Signale zurück in Schallwellen umwandelt.
• Schnurloses Telefon: Besteht aus einer Basiseinheit und einem mobilen Handgerät.
  • Basiseinheit: Wird an den herkömmlichen Telefonanschluss und eine externe Stromversorgung angeschlossen.
  • Mobiles Handgerät: Das eigentliche Telefon, das keine Kabel benötigt und der wichtigste Teil des schnurlosen Telefons ist, ausgestattet mit einem Akku.
• Mobiltelefon (Handy): Ein Funkgerät, das die Kommunikation mit anderen Telefonen ermöglicht. Es verwendet zwei unterschiedliche Funkfrequenzen: eine zum Sprechen und eine zum Hören. Es besteht aus: Mikrofon, Hörer, Display, Tastatur, Antenne und Stromkreis. Umgangssprachlich oft einfach 'Handy' genannt.

Modulationstechniken

• Modulation: Der Prozess, bei dem ein Signal in ein anderes, komplexeres Signal umgewandelt wird, um es für die Übertragung anzupassen. Es gibt einfache und komplexere Modulationsverfahren.
• Modulierendes Signal: Das Signal, das die zu übertragenden Informationen enthält.
• Trägersignal: Ein elektromagnetisches Signal, das entsprechend dem modulierenden Signal verändert wird.
• Amplitudenmodulation (AM): Eine Modulationsart, bei der die Amplitude des Trägersignals verändert wird.
• Frequenzmodulation (FM): Eine Modulationsart, bei der die Frequenz des Trägersignals verändert wird.

Signalübertragung und -empfang

Allgemeiner Prozess der Funkübertragung

Die von einer Sendeantenne in den Weltraum abgestrahlten Wellen werden von der Antenne eines Funkempfängers empfangen. Diese Antenne ist mit einem Schwingkreis gekoppelt. Von dort gelangt das Signal zu einem Detektor, der die Welle demoduliert, woraufhin das Signal über einen Lautsprecher wiedergegeben wird.

Beispiele für Rundfunkdienste

• Radiosender: Eine Sendestation, die optimiert ist, um einen bestimmten Frequenzbereich zu belegen.

TV- und Internet-Signalübertragung

• Terrestrisches Fernsehen (Antennenfernsehen): Sendet TV-Signale über Funkwellen im UHF- oder VHF-Frequenzbereich.
• Kabelfernsehen: TV-Signale werden über ein Koaxialkabel übertragen.
• Satelliten-TV: Benötigt eine Satellitenschüssel und einen Signalmodulator.
• Satelliten-Internet: Das Signal wird über Satellit empfangen und ist interaktiv.