Übungsfragen Flashcards
Wie wird Schall übertragen?
Schall wird durch eine Bewegung von Luft übertragen. Hierbei findet eine Impulsübertragung von Luftmolekülen statt.
Welche Energiespeicher werden bei Schall verwendet?
Einmal wird kinetische Energie in der Bewegung der Teilchen gespeichert. Zum anderen ergibt es lokal höheren Luftdruck, welcher ebenfalls Energie speichern kann.
Funktioniert Schallübertragung im Weltraum (leerer Raum)?
Nein, da es im leeren Raum keine Moleküle gibt, welche den Impuls weiterreichen können.
Erklären Sie das Entstehen einer Elektromagnetischen Welle.
Eine Wechselspannung mit Resonanzfrequenz wird an einen Dipol angelegt. Ladungsunterschiede an den Dipolenden erzeugen ein E-Feld in der Dipolachse. Der Strom im Dipol erzeugt ein H- bzw. B-Feld, das das E-Feld verdrängt. Diese Verdrängung erfolgt mit Lichtgeschwindigkeit im freien Raum.
Was versteht man unter den Begriff Wellenlänge?
Unter einer Wellenläng versteht man die Strecke, welches das Signal zurücklegt in einer Schwingungsperiode. Somit der Raum, welcher von einer Länge umfasst wird.
Was versteht man unter Polarisation einer Antenne?
Unter Polarisation versteht man die Ausrichtung des E-Feld im Raum (z.B. vertikal und horizontal). Stehen die Polarisationsebenen aufeinander Senkrecht, würde im Freiraum (keine Reflektionen) keine Energie übertragen. Reflektionen können die Polarisationseben drehen.
Warum gibt es bei Sattelitenempfänger eine H- und V-Kanal? Können auf der gleichen Frequenz unterschiedliche Fernsehprogame übertragen werden?
Da bei Sattelitenempfang kaum Reflektionen vorhanden sind, kann die orthogonale Polarisation gut getrennt werden und somit unabhängig verwendet werden. Somit können auf der gleichen Frequenz unterschiedliche Programme übertragen werden. Dies verdoppelt die Anzahl der Kanäle im gleichen Frequenzbereich.
Wie funktioniert ein Polarisationsfilter (klare Brille, keine Elektronik) im 3D-Kino?
2 Projektoren werfen die Bilder mit jeweils polarisierte Licht auf die Leinwand. Die Brillengläser sind Polarisationsfilter und trennen für das jeweilige Auge die Bilder wieder.
Ein Flugzeug mit einer Dipolantenne fliegt über einen Tower mit Dipolantenne? Warum kann es direkt über dem Tower zu Verbindungsproblemen kommen?
Die Abstrahlung und Empfindlichkeit einer Antenne ist unterschiedlich in den einzelnen Richtungen. Dipole strahlen bzw. empfangen in der Achse keine Energie. Somit kann trotz hoher Reichweite (bis zu 400 km) teilweise direkt über den Tower nicht übertragen werden.
Wie entsteht ein Antennengewinn und was gibt dBi an?
Ein isotroper Strahler strahlt Leistung in alle Richtungen gleichmäßig ab. Antennen können jedoch durch ihre Charakteristik die Leistung in bestimmte Richtungen konzentrieren, wodurch Empfänger in diesen Richtungen eine höhere Leistung im Vergleich zum isotropen Strahler wahrnehmen. Dieser Effekt wird als Antennengewinn bezeichnet. Die Antennencharakteristik bevorzugt bestimmte Richtungen und ermöglicht eine effizientere Umsetzung der Leistung aus diesen Richtungen im Vergleich zum isotropen Strahler.
dBi ist ein Vergleichsmaß für die konkrete Antenne bezogen auf den isotropen Strahler.
Warum wird der Übertragungskanal von DA-Wandler bis AD-Wandler definiert?
Verstärker, Kabel, Antennen haben einen großen Einfluss auf die Übertragungseigenschaften. Verstärkerrauschen, Quantisierungsrauschen und Rauschen am Kanal kann nicht getrennt werden und müssen somit gemeinsam betrachtet werden.
Erklären Sie den Unterschied zwischen Reflexion und Beugung.
Funkwellen mit niedriger Frequenz können um einen Bogen laufen. So kann bei Langwelle die Abstrahlung der Krümmung der Erdoberfläche folgen. Reflexion entsteht durch abprallen der Welle an einer meist metallischen Fläche. Der Effekt entspricht das Spiegeln von Licht
Was versteht man unter Mehrwegeempfang?
Bei Mehrwegeempfang erhält der Empfänger das Signal aus mehreren Richtungen. Z.B. einmal direkt (Line of Sight) und weitere male über Reflexionen. Da dieser Weg über die Reflexion länger ist, können die einzelnen Signale zueinander zeitlich versetzt sein
Wie entsteht short term fading?
Erreichen über Mehrwegeausbreitung zwei Signale mit annähernd gleicher Amplitude den Empfänger und entspricht der Längenunterschied der beiden Strecken λ/2 so sind die Signale zueinander invers und die Überlagerung (Addition) löscht Sie gegenseitig aus. Da diese Auslöschungen meist nur sehr kurzfristig sind, wird dieser Effekt short term fading genannt.
Bei gleichem Abstand zum Empfänger wird nun die doppelte Frequenz verwendet. Welchen Einfluss hat dies auf die empfangene Leistung?
Bei doppelter Frequenz halbiert sich die Wellenlänge λ. Somit kommt trotz gleichem Abstand nur noch ¼ der Leistung beim Empfänger an.
Wodurch kann es zwischen Sender und Empfänger zu einer Frequenzverschiebung kommen und wie wird dieser Effekt genannt.
Aufgrund der Relativbewegung zwischen Sender und Empfänger entsteht eine Doppler-Verschiebung.
Der Empfänger fährt vom ortsfesten Sender weg. Ist die empfangene Frequenz höher oder niedriger als vom Sender ausgestrahlt?
Da sich die Stecke verlängert, wird die Dauer einer Welle länger und die Frequenz so niedriger.
Der Empfänger sieht nun eine Reflexion eines ortsfesten Gegenstandes, auf den sich der Empfänger zubewegt. Ist die empfangene Frequenz für dieses Signal höher oder niedriger als vom Sender ausgestrahlt?
Da der Gegenstand der Reflexion wie auch der Sender ortsfest ist, gibt es zwischen den beiden keinen Frequenzunterschied. Da der Empfänger sich nun auf den Gegenstand der Reflexion zubewegt entsteht hier ein Doppler-Effekt, welche die Frequenz erhöht
Erklären Sie den Unterschied zwischen symmetrischen und Koaxialkabeln.
Symmetrische Kabel sind parallel verlaufende Adern (z.B.Telefonkabel).Die Energie soll durch den Stromfluß in den Adern übertragen werden. Der Skineffek vertreibt bei höheren Frequenzen den Strom an die Oberfläche der Adern.
Koaxialkabel bestehen aus einer Litze im Zentrum des Kabels, ein definiertes Dielektrikum (Nicht leitend) und umgeben von einem Schirm. Die Energie wird in einem Elektromagnetischen Feld zwischen Leiter und Schirm übertragen. Im Vergleich zu symmetrischen Kabeln haben Sie bei höheren Frequenzen deutlich weniger Verluste.
Warum werden Lichtwellenleiter für lange Strecken bevorzugt?
Im Bereich von 100 m und mehreren Kilometern sind die Verluste in Koaxialkabel für höhere Frequenzen bereits sehr hoch. Die Verluste in LWL sind dagegen immer noch gering. Strecken von mehreren 100 km ohne einen einzigen Verstärker sind durchaus üblich.
Kann ein bandbegrenztes analoges Signal durch Abtastung vollständig erfasst werden? Begründen Sie Ihre Antwort.
Abtasttheorem für Tiefpasssignale:
Jedes bandbegrenzte Signal s(t) kann aus äquidistanten Abtastwerten s[k] = s(kTabt) durch eine (ideale) Tiefpass-Filterung perfekt rekonstruiert werden, falls die Abtastrate, Rabt = 1/Tabt , mindestens doppelt so groß wie die einseitige Signalbandbreite,W, ist, d. h. falls Rabt ≥ 2W.
Was versteht man unter der Nyquistfrequenz?
Falls das Abtasttheorem mit Gleichheit erfüllt ist, d. h. für Rabt = 1/Tabt = 2W,
so erhält man die minimal mögliche Abtastrate. Diese Abtastrate wird Nyquist-Rate genannt.
Wie viele Bit Information kann mit einem 8-PSK Symbol übertragen werden.
2^3 = 8 Signalpunkte -> 3 Bit
Warum verwendet man bei 8-PSK Gray-Codes?
Bei einem Fehler ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein benachbartes Symbol erwischt wird größer als die anderen Symbole. Beim Gray-Code unterscheiden sich benachbarte Symbole nur um ein Bit. Somit entsteht eine niedrigere Fehlerrate als bei einem anderen Code.
Es sollen mit einem Symbol 8 Bit Information übertragen werden. Welche Modulation ist anzuwenden und wie würden die Signalpunkte in der komplexen Ebene liegen?
Bei 8 Bit Information muss das Symbole 28 =256 Signalpunkte haben. Dies kann nur mit einer QAM realisiert werden. Die Signalpunkte machen dann ein Quadrat mit jeweils 16 Punkten pro Achse. Somit ergeben sich 16*16 =256 Signalpunkte.
Erklären Sie den Unterschied zwischen kohärenter und nicht kohärenter Detektion.
- Bei kohärenter Detektion werden die Auswirkungen des Kanals geschätzt und dann im Empfangssignal invertiert und somit eliminiert.
- Bei nicht kohärenter Detektion werden im Sender die Symbole so differentiell vorcodiert (entspricht einer Integration), damit im Empfänger benachbarte Symbole differenziert werden können um die gewünschte Information zu erhalten.
Welche Annahme über die Kanaleigenschaft wird angenommen, damit sich die Kanaleigenschaften eliminieren bei nicht kohärenter Detektion?
h0[k] ≈ h0[k-1]
Sind die Eigenschaften des Kanals weitgehend konstant über der Zeit, eliminieren Sie sich bei der Differenzierung selbständig
Warum wird diese Verfahren meist nur für M-PSK Modulation angewendet?
Erklären Sie den Unterschied zwischen ML- und Bounded Minimum Distance Decoding.
Maximum Likelihood Dekodierung nutzt die komplette Fläche für die Entscheidung aus, während bei Bounded Minimum Distance Decoding nur Decodierkugeln ausgewertet werden.
Erklären Sie die Funktionsweise eines Blockinterleavers.
Geben Sie das Blockschaltbild der Eingangsstufe eines digitalen Empfängers an.
Beschreiben Sie ein Verfahren zur gleichzeitigen Schätzung von Zeit- und
Frequenzabweichung
Was wird bei FH-SS realisiert?
Bei frequency hopping – spread spectrum wird der Kanal sowohl in Zeitschlitze als auch Frequenzbänder eingeteilt. Von Zeitschlitz zu Zeitschlitz wird in einem vorgegeben Muster zwischen den einzelnen Frequenzbändern gesprungen.
Wie viele Antennen enthält ein 8 X 8 Antennenarray for beamforming? Wie sind diese angeordnet?
