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.

 

Bei der Amplitudenmodulation steckt die Information in der Amplitude der elektromagnetischen Welle. Nehmen wir an, unsere Information ist ein Morsesignal, das durch ein Brummen mit einer Frequenz von 50 Hz dargestellt wird. Gefunkt wird auf dem 2m Band mit einer Frequenz von 150 MHz. Diese elektromagnetische Welle, die zwei Antennen miteinander verbindet, nennt man auch Trägerwelle, da sie die Informationen „trägt“. Das Morsesignal liegt dem Funkgerät als elektrische Sinuswelle vor. Ein sog. im Funkgerät vorhandener Modulator (siehe Abb. 9) „packt“ das Morsesignal auf die Trägerwelle. Anders gesagt berechnet der Modulator aus der Trägerwellenfunktion und der Mosesignal-wellenfunktion eine neue Wellenfunktion, die in einer Endstufe verstärkt wird, und das Funkgerät über die Antenne als elektromagnetische Welle verläßt. Bei dieser neuen Wellenfunktion erkennen wir immer noch die Trägerwelle, jedoch schwankt die Amplitude der Trägerwelle im Takt der Morsesignalwellenfunktion. Folgende Abbildung zeigt die Synthese von Morsesignal und Trägerwelle zu einer resultierenden Wellenfunktion.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 9   Amplitudenmodulation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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?

 

Bisher haben wir den Idealfall betrachtet, bei dem sich eine Welle gradlinig mit dem aufmodulierten Nutzsignal von Station A nach Station B bewegt. Genauso, wie die Brieftaube auf ihrem Weg von A nach B durch Greifvögel, Flugzeuge, Gebäude, etc. gefährdet wird, unterliegen elektromagnetische Wellen äußeren Einflüssen, die ihren Empfang gefährden. Im Folgendem werden 6 Erscheinungen erklärt, aus denen wir bestimmte Konsequenzen ziehen müssen, wenn es zu Empfangsstörungen kommt: Dämpfung, Brechung, Beugung, Reflexion, Interferenz und Polarisation.

 

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.

 

 

 

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