Eduqaleeromgeving
5 havoLeeromgeving Natuurkunde · 5 havo H9 Golven
0%
Leeromgeving›Natuurkunde›5 havo›H9 Golven›9.3a
Hoofdstuk 9 · Les 4 van 7

Informatie versturen met een draaggolf

Je telefoon praat via radiogolven met een zendmast, en een radio pakt uit honderden zenders precies die ene. Hoe zit er muziek of spraak in een radiogolf?

25 min

Na deze les kun je

  • uitleggen wat een draaggolf, moduleren en demoduleren is
  • het verschil tussen AM en FM beschrijven
  • rekenen met bandbreedte en frequentiebanden

Dit weet je al

Golven en v = f · λ (les 9.1a); het elektromagnetisch spectrum (Binas 19B).

Draaggolf en modulatie

Geluid zelf kan niet ver reizen. Daarom gebruikt een zender een draaggolf: een elektromagnetische golf met een vaste, hoge frequentie (de zenderfrequentie).

  • Het bronsignaal (spraak, muziek, data) verandert een eigenschap van de draaggolf: moduleren.
  • De ontvanger stemt af op de zenderfrequentie en haalt het bronsignaal eruit: demoduleren.
Links amplitudemodulatie: de amplitude van de draaggolf volgt het bronsignaal. Rechts frequentiemodulatie: de frequentie van de draaggolf volgt het bronsignaal; de amplitude blijft gelijk.
Links amplitudemodulatie: de amplitude van de draaggolf volgt het bronsignaal. Rechts frequentiemodulatie: de frequentie van de draaggolf volgt het bronsignaal; de amplitude blijft gelijk.
AM (amplitudemodulatie) FM (frequentiemodulatie)
wat verandert? de amplitude de frequentie
voordeel eenvoudig, komt ver minder gevoelig voor storing
bandbreedte per zender ongeveer 9 kHz ongeveer 15 kHz of meer

Elektromagnetische golven gaan met de lichtsnelheid, dus voor een draaggolf geldt c=f⋅λc = f \cdot \lambda.

Bandbreedte en frequentiebanden

Door de modulatie gebruikt een zender niet één frequentie, maar een strookje frequenties rond de zenderfrequentie: de bandbreedte.

  • Hoe meer informatie per seconde, hoe groter de bandbreedte die nodig is.
  • Zenders mogen elkaars frequentieband niet overlappen, anders storen ze elkaar.
  • Een mobiele telefoon gebruikt een frequentieband om te zenden (uplink) en een andere om te ontvangen (downlink). Het verschil tussen de twee heet de kanaalscheiding.
✎Voorbeeld 1: golflengte van een FM-zender

Een zender heeft een zenderfrequentie van 100,0 MHz. Bereken de golflengte van de draaggolf.

λ=cf=3,00⋅108100,0⋅106=3,00 m\begin{aligned} \lambda &= \frac{c}{f} \\ &= \frac{3{,}00 \cdot 10^8}{100{,}0 \cdot 10^6} \\ &= 3{,}00\ \text{m} \end{aligned}
✎Voorbeeld 2: hoeveel zenders passen er?

Een AM-band loopt van 531 kHz tot 1602 kHz. Elke zender heeft 9 kHz nodig. Hoeveel zenders passen er maximaal in?

Δf=1602−531=1071 kHz\begin{aligned} \Delta f &= 1602 - 531 \\ &= 1071\ \text{kHz} \end{aligned}
n=10719=119\begin{aligned} n &= \frac{1071}{9} \\ &= 119 \end{aligned}
  1. Er passen maximaal 119 zenders in.
✎Voorbeeld 3: kanaalscheiding

Een telefoon zendt in de band 2,09–2,13 GHz en ontvangt in de band 2,27–2,31 GHz. Bereken de kanaalscheiding.

Δf=2,27−2,09=0,18 GHz=180 MHz\begin{aligned} \Delta f &= 2{,}27 - 2{,}09 \\ &= 0{,}18\ \text{GHz} \\ &= 180\ \text{MHz} \end{aligned}
!Zenderfrequentie of geluidsfrequentie

De zenderfrequentie (MHz) is die van de draaggolf. De frequentie van de muziek (Hz tot kHz) zit in de modulatie. Die twee zijn niet gelijk.

Even controleren

Snap je het?

Bij welke modulatie blijft de amplitude van de draaggolf gelijk?

Waarom kunnen twee zenders niet dezelfde frequentieband gebruiken?

↗Hoe hangt dit samen?

In paragraaf 9.4 lopen golven heen en weer en ontstaan staande golven.

Klaar met deze les? Zet hem op gelezen; je voortgang staat rechtsboven.