Grundlagen der Telekommunikation: Wellen, Kanäle & Systeme
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1. Der Kommunikationsprozess
Was ist ein Zeichen?
Ein Zeichen wird vom Sender erzeugt und dient der Übertragung einer Nachricht.
Welche Art von Wellen übertragen Zeichen?
In der Regel akustische oder elektromagnetische Wellen.
Was ist der Kanal?
Der Kanal ist das physikalische Medium, das die Übermittlung von Informationen unterstützt.
Kabelgebundene und drahtlose Medien
Diese Begriffe beschreiben die Art der Übertragungsmedien:
Kabelgebundene Medien
Durch kabelgebundene Medien werden elektromagnetische Wellen übertragen. Auch Schall kann über bestimmte Kabel übertragen werden, jedoch liegt der Fokus auf elektromagnetischen Wellen für die Datenübertragung. Es wird jede Art von Kabel verwendet, wie z. B. herkömmliche Metalldrähte.
Drahtlose Medien
Ermöglichen die Übertragung von elektromagnetischen Wellen ohne physische Kabel.
2. Definitionen zu Wellen
Wellenlänge
Die Wellenlänge ist der räumliche Abstand, den eine Welle während einer vollständigen Schwingung zurücklegt.
Periode (Schwingungsdauer)
Die Periode ist die Zeit, die eine Welle benötigt, um einen vollständigen Schwingungszyklus zu durchlaufen.
Frequenz
Die Frequenz ist die Anzahl der Schwingungen, die pro Zeiteinheit auftreten.
Amplitude
Die Amplitude ist die maximale Auslenkung oder Variation des Signals vom Ruhezustand (Null).
Ausbreitungsgeschwindigkeit
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist der Weg, den eine Welle in einem bestimmten Zeitintervall zurücklegt.
3. Eigenschaften verschiedener Wellentypen
Ordnen Sie die folgenden Aussagen den entsprechenden Wellentypen zu:
Sie können sich im Vakuum ausbreiten.
Elektromagnetische Wellen
Sie werden durch Störungen in einem elektromagnetischen Feld erzeugt.
Elektromagnetische Wellen
Sie werden durch mechanische Schwingungen eines materiellen Elements verursacht.
Schallwellen
Sie zeichnen sich durch verschiedene Eigenschaften wie Intensität aus.
Schallwellen
Sie werden in der Regel in modernen Telekommunikationssystemen verwendet.
Elektromagnetische Wellen
4. Telekommunikationsgeräte und -systeme
Was sind Repeater?
Repeater verstärken Signale und stellen sicher, dass die ursprüngliche Nachricht auch an weit vom Sender entfernten Punkten ankommt.
Welcher Antennentyp wird bei drahtloser Übertragung verwendet?
Antennen für drahtlose Übertragung.
Welche Rolle spielen Telekommunikationssatelliten?
Sie verteilen empfangene Signale effizienter und über größere Entfernungen als bodengestützte Systeme. Sie ermöglichen die Übertragung desselben Signals zwischen zwei Punkten auf dem Globus.
5. Vor- und Nachteile der Übertragungsarten
Vorteile der kabelgebundenen Übertragung
Ihre Stabilität und Zuverlässigkeit durch die Verwendung von physischen Medien, die vor externen Störungen geschützt sind und für die Signalübertragung optimiert wurden.
Nachteile der kabelgebundenen Übertragung
Sie ist aufwendiger als die drahtlose Übertragung, da sie umfangreiche Kabelnetze, teure Infrastrukturen und komplexe Installationen erfordert.
6. Funktionsweise von Telefonen
Grundprinzip der Telefonie
Die Funktionsweise basiert auf der Umwandlung von Schallwellen in elektromagnetische Signale. Diese werden übertragen und beim Empfänger wieder in den ursprünglichen Klang umgewandelt.
Was sind Mikrofone?
Mikrofone sind Geräte, die Schallwellen in elektrische Signale unterschiedlicher Intensität umwandeln.
Was sind Kopfhörer?
Kopfhörer wandeln empfangene elektrische Signale wieder in Schallwellen um.
Wie wird das Signal bei Festnetztelefonen übertragen?
Die Signale werden direkt über Kabel an eine automatische Vermittlungsstelle übertragen.
Wie ist es bei Mobiltelefonen?
Bei Mobiltelefonen sind abgestrahlte elektromagnetische Wellen für die Übertragung des Signals zur Antenne des Empfangsgeräts verantwortlich.
7. Radio und Telefonie: Ähnlichkeiten & Unterschiede
Der Hauptunterschied zwischen Radio (Rundfunk) und Telefonie liegt in der Kommunikationsrichtung:
Radio (Rundfunk)
Hier erfolgt eine drahtlose Übertragung von einem Sender an eine unbestimmte Anzahl von Empfängern, ohne dass eine direkte Rückmeldung über denselben Kanal erfolgt (Einwegkommunikation).
Telefonie
Die Telefonie ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen zwei oder mehr Teilnehmern (Zweiwegkommunikation).
8. Beschreibung der Fernsehübertragung
Obwohl kein Diagramm gezeichnet werden kann, wird hier der Prozess der Fernsehübertragung beschrieben:
In Fernsehkameras trifft das Licht vom Motiv auf einen lichtempfindlichen Bildschirm, der elektrische Ladungen erzeugt.
Ein Abtastsystem erfasst die Intensität dieser elektrischen Ladungen.
Aus diesen Informationen wird eine elektromagnetische Welle erzeugt, die sich über Antennensysteme und Repeater verbreitet.
Auf der Empfängerseite wird das Signal dekodiert.
Die Originalbilder werden auf einem Display (Bildschirm) reproduziert.