3. Wie werden Informationen durch diese Verbindung geschleust ?
Nachdem wir gesehen haben, das zwei Antennen durch
elektromagnetische Wellen „verbunden“ werden, wollen wir noch ergründen, wie
man Informationen (Sprache) durch diese Wellen „schleust“. Unserer Brieftaube
hängen wir ein Täschchen um, das unsere Information beinhaltet. Bei der
elektromagnetischen Welle nennt spricht man von Modulation, wobei man zwischen Amplituden- und Frequenzmodulation
unterscheidet.
Der Modulator hängt unser Brieftaube also ihr Täschchen um. Die Frequenzmodulation (Abb. 10) funktioniert nach einem ähnlichen Verfahren, wobei der Modulator dieses Mal eine andere Rechenoperation ausführt: bei der Frequenzmodulation wird die Frequenz der Trägerwelle im Takt des Morsesignals verändert, wobei die Änderung der Frequenz nur ein kleiner Bruchteil der Trägerwellenfrequenz beträgt (bis zu maximal 20 kHz). Da sich die Frequenz des modulierten Trägersignals um 20 kHz nach oben und nach unten ändern kann, müssen die einzelnen Kanäle mindestens 40 kHz auseinander liegen, damit sich die beanspruchten Frequenzbereiche nicht überschneiden. Es stehen also nur eine begrenzte Anzahl an Kanälen auf einem bestimmten Band zur Verfügung, damit sich die Frequenzbereiche nicht überschneiden und Empfangsstörungen hervorrufen.
Abb. 10 Frequenzmodulation und Amplitudenmodulation
Welche äußeren
Einflüsse wirken auf die Verbindung?
Dämpfung: Wellen verlieren
Energie beim Durchdringen von Stoffen, wobei der Verlust von dem Material und
seiner Dicke abhängt. Organische Materialien sind eher gut durchdringbar,
während Metalle schlecht oder gar nicht durchdrungen werden. Daher kann ein
Standortwechsel nötig sein, wenn die Ausbreitung der Wellen durch Absorber wie
z.B. Häuser und Hügel gestört wird. Die Qualität einer Funkverbindung leidet,
wenn wir uns in Häusern, oder gar Tiefgaragen aufhalten, da die Wellen dann
dicke Betonwände durchdringen müssen.
Brechung: Durchdringen die Wellen eine Grenzschicht zweier
Schichten unterschiedlicher optischer Dichte (vgl. Lichtbrechung in Wasser,
können Fische in der Luft sehen?), so werden die Wellen gebrochen. Daraus
resultieren Überreichweiten bei best. Wetterlagen. Bei der Brechung vermindert
sich die Feldstärke leicht. Die stärke der Brechung ist von der Wellenlänge
abhängig.
Beugung: Treffen die Wellen auf scharfe Kanten, so werden sie abgeknickt; sie ändern ihre Richtung. Diese
Erscheinung nennt man Beugung. Je höher die Frequenz der Welle, desto schwächer
werden sie gebeugt. Außerdem verlieren die Wellen dabei an Intensität. Stellt
man sich die Erdoberfläche als rauhe, von vielen Kanten geprägte Oberfläche
vor, an denen die Wellen wieder und wieder gebeugt werden, so sind
Überreichweiten möglich, d.h. Reichweiten, die den optischen Sichtbereich
überschreiten.
Reflexion: Treffen die Wellen auf ein Material, so werden je nach Beschaffenheit
des Materials und Einfallswinkel der Welle verschieden große Anteile der Welle
durchgelassen, absorbiert (verschluckt) oder reflektiert ("Spiegel").
Wird die volle Intensität reflektiert (Grenzfall), so spricht man von
Totalreflexion.
Interferenz: Bei der Interferenz überlagern sich die Wellen. Dabei
addieren sich die Amplituden der Wellen. Von großer Bedeutung ist der Fall,
beidem sich zwei Wellen gleicher Frequenz, aber unterschiedlicher Phasenlage
überlagern. Dabei kommt es je nach Phasenlage zur Auslöschung (destruktive
Interferenz) oder zur Verstärkung (konstruktive Interferenz). Dieser Fall
entsteht im Funk leicht durch Reflexion der Wellen an Hindernissen (z.B. Bergen
und Hauswänden). Die Konsequenzen reichen von Lautstärkeschwankungen bis zur
völligen Unverständlichkeit der Nachricht. Abhilfe bei zu starker Interferenz
schafft meist ein Standortwechsel.
Polarisation: Die Wellen, die von einer Stabantenne ausgehen, schwingen
in einer bestimmten Ebene. In der Fachsprache sagt man, daß der elektrische
Feldvektor der Welle in die selbe Richtung zeigt, wie die Antenne. Diese
Erscheinung nennt man Polarisation. So wie die Ausrichtung der Sendeantenne im
Raum die Polarisationsrichtung der Welle bestimmt, so muß auch die
Empfangsantenne die selbe Richtung im Raum aufweisen, um optimal empfangen zu
können. Das heißt, daß Sende- und Empfangsantenne in dieselbe Richtung zeigen
müssen; bei der Feuerwehr senkrecht zur Erdoberfläche.
Wie
können wir eine Verbindung optimieren?
Bereits im vorherigen Kapitel haben wir gesehen, daß meist
ein Standortwechsel Abhilfe bei Funkstörungen schaffen kann. Grundsätzlich ist
es sinnvoll, einen möglichst hohen Standort aufzusuchen, da zum einen die
Wellen über niedriger gelegene Hindernisse hinweg gehen, und zum anderen der
Reichweitebegrenzenden Erdkrümmung entgegengewirkt wird.
Wichtig ist auch eine sinnvolle Wahl der Sendeleistung.
Erhöhung der Sendeleistung hat eine größere Reichweite zur folge. Gleichzeitig
bedeutet eine größere Sendeleistung auch einen höheren Stomverbrauch, der die
Funktionszeit bei akkubetriebenen Geräten erniedrigt. Daher sollte die
Sendeleistung immer nur so hoch sein, daß sie gerade gut ausreicht, um eine
Funkverbindung herzustellen. Ist unsere Sendeleistung übermäßig hoch, so leuchten
wir einen größeren Raum mit unserem Funkverkehr aus, als wir benötigen. Damit
ist der verwendete Kanal für andere Wehren, die weit genug entfernt sind, um
auf dem selben Kanal zu funken ohne uns zu stören, besetzt. Da Kanäle nicht in
unendlich großer Anzahl vorhanden sind, besetzten wir einen Kanal in einem nur
so großen Bereich, wie unsere Gegenstation entfernt ist.