Signalempfang

Signalempfang ist der Prozess des Empfangs von Signalen über ein Übertragungsmedium und deren Umwandlung in nutzbare Informationen durch einen Empfänger. Typisch handelt es sich um elektromagnetische Signale, die über Antennen eingefangen werden, beispielsweise für Rundfunk, Mobilfunk, Satellitenkommunikation, WLAN oder Navigation. Der Empfang umfasst die Antenneninrichtung, Vorverstärkung, Filterung, Demodulation und Dekodierung der Signale.

Physikalisch basiert der Empfang auf dem Umwandeln elektromagnetischer Wellen in elektrische Signale durch eine Antenne, deren Impedanz auf das Empfangssystem abgestimmt ist. Das empfangene Signal ist in der Regel schwach und verrauscht; wesentliche Größen sind Empfindlichkeit des Empfängers, Signal-Rausch-Verhältnis und Dynamikbereich. Ausbreitungsphänomene wie Freiraumverlust, Mehrwegeausbreitung, Interferenz und atmosphärische Bedingungen beeinflussen die Empfangsqualität.

Aufbau und Funktionsweise: Antenne; Front-End mit Empfängerschaltungen; Mischstufe mit Lokaloszillator; Filterbänke; Verstärkerstufen; Demodulator und Decoder. In modernen Systemen erfolgt oft eine Analog-zu-Digital-Wandlung und digitale Signalverarbeitung zur weiteren Trennung, Fehlerkorrektur und Dekodierung.

Signalarten und Modulation: Empfangen werden analoge Signale (AM, FM) und digitale Signale (QAM, PSK, OFDM) je nach Anwendung. Für optische oder akustische Systeme kommen entsprechende Detektoren (Photodioden, Mikrofone) zum Einsatz. Typisch werden Signale nachträglich digitalisiert und mit Algorithmen wie Filtering, Synchronisation und Fehlerkorrektur bearbeitet.

Anwendungen und Herausforderungen: Signalempfang ist Kernbestandteil von Rundfunk, Mobilfunk, Satellitenkommunikation, Navigation, IoT und Messinstrumenten. Herausforderungen umfassen Störungen, Interferenzen, Mehrwegeausbreitung, Regulierung, Sicherheit und Energieeffizienz. Leistungskennzahlen umfassen Empfindlichkeit, Selektivität, Dynamikbereich, Intermodulationsabstand und Störunterdrückung.