Wellenausbreitung

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Troposphäre III

Diese Schichten entstehen an Übergängen zwischen warmen und kalten Luftschichten
Funkwellen können von diesen Schichten reflektiert werden und über größere Entfernungen zurück zur Erde geleitet werden

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<p>Kurze Zusammenfassung: Schematische Grafik mit zwei blau beschrifteten „Inversionsschicht“-Bögen, dazwischen ein rot gezackter, mit „Duct“ beschrifteter Strahlweg über einer schwarzen, gebogenen Bodenlinie.</p>
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<p>Detaillierte Beschreibung: Unten verläuft eine breite, schwarze, bogenförmige Linie als Boden. Am linken und rechten Ende dieser Linie stehen kleine, schwarze, dreieckige Antennensymbole; von jedem führt eine lange, rote, schräge Linie nach oben. Oberhalb des Bodens sind zwei dicke, gebogene, cyan-blaue Linien dargestellt: die obere erstreckt sich über die gesamte Bildbreite, die untere ist kürzer. Über der oberen blauen Linie steht zentriert der Text „Inversionsschicht“, nahe der unteren blauen Linie steht erneut „Inversionsschicht“. Zwischen diesen beiden blauen Bögen verläuft ein roter, gezackter Linienzug, der die beiden Bögen mehrmals berührt; nahe seinem mittleren oberen Abschnitt steht in Rot das Wort „Duct“. Der rote Linienzug beginnt links am Boden (beim linken Antennensymbol), verläuft schräg nach oben, zickzackt zwischen den beiden blauen Bögen und endet rechts wieder schräg abwärts am Boden (beim rechten Antennensymbol). Es sind keine Achsen vorhanden."></p>
<figcaption>Abbildung A-1.1.1: Ausbreitung über Ducting</figcaption>
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Mehrwegeausbreitung

Funksignal gelangt auf mehr als einem Weg vom Sender zum Empfänger
Reflexion an Gebäude, Gelände, Flugzeuge etc.
Refraktion an Ionosphäre bei Kurzwelle
Führt zu Interferenz mit Verstärkung oder Auslöschung des Signals

TODO — Abbildung A-1.2.1: Mehrwegeausbreitung durch Reflexion

Funksignal gelangt auf mehr als einem Weg vom Sender zum Empfänger
Reflexion an Gebäude, Gelände, Flugzeuge etc.
Refraktion an Ionossphäre bei Kurzwelle
Führt zu Interferenz mit Verstärkung oder Auslöschung des Signals

Phase:

90 °

Schwankende Signalstärke $\rightarrow$ Schwund, Fading oder QSB
Verzerrungen des Signals und schlechtere Verständlichkeit

Aurora II

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<p>Zusammenfassung: Nachthimmel mit rotem, vertikal gestreiftem Leuchten über der dunklen Silhouette eines Wald- oder Baumrands, einzelne Sterne sind sichtbar.</p>
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<p>Detaillierte Beschreibung: Das Bild zeigt eine weite, horizontale Landschaft in der Nacht; unten ist eine fast schwarze Fläche, darüber eine ununterbrochene, unbeleuchtete Baumlinie mit unregelmäßigen Konturen, rechts etwas höher ansteigend. Über dem Horizont füllt ein intensives rötliches Leuchten den unteren und mittleren Teil des Himmels, mit sanftem Farbverlauf von dunklem Rot unten zu dunklem Purpur bis Schwarz nach oben. Innerhalb des roten Bereichs sind mehrere senkrechte, leicht hellere Streifen erkennbar, die wie Lichtvorhänge wirken. Im oberen Bilddrittel wird der Himmel nahezu schwarz, mit spärlich verteilten, kleinen weißen Sternpunkten. Es sind keine Personen, Gebäude, Straßenlichter oder technischen Anlagen zu sehen; die Szene wirkt natürlich und dunkel, mit starkem Kontrast zwischen der schwarzen Landschaft und dem roten Himmelsleuchten."></p>
<figcaption>Abbildung A-1.3.1: Aurora am Notfunk Ausbildungswochenende im Mai 2024</figcaption>
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0:00 / 0:00

Die Aurora ist ein stark ionisierter Bereich, die Funkwellen über $30 MHz$ reflektiert
Wird also hauptsächlich mit UHF und VHF verwendet
Sprache ist zu breitbandig, deshalb eignet sich CW am besten
Trotzdem ist das Signal "flatternd" und "verbrummt"

Sporadic-E III

1) Kurzbeschreibung: Halbkreisförmige Grafik mit Sender links und Empfänger rechts; eine gelbe und eine rosafarbene Schicht über der blau markierten Erde; ellipsenförmige Figur mit der Beschriftung „Sporadic-E“ in der gelben Schicht; zwei gestrichelt eingezeichnete Linien, die durch die Schichten hindurch nach außen führen, und eine durchgehende Linie, die vom Sender zu der ellipsenförmigen Figur und weiter zum Empfänger führt.
<ol start= — Abbildung A-1.4.1: Refraktion bei Sporadic-E

* Sporadic-E: stark ionisierte Bereiche in der E-Region * Reflexion von hohen Kurzwellenbändern und VHF

* Mit steigender Frequenz tritt Sporadic E seltener auf * Bei hoher Sonnenaktivität: F-Region-Ausbreitung (z. B. $10 m$-Band) möglich * Sporadic E kann störend wirken: Funkwellen erreichen die F-Region nicht * Sprungdistanzen auf ca. $2200 km$ begrenzt * Tote Zone kann verschwinden

Ionosphäre III

Die UV-Strahlung der Sonne ist für die Ionisierung von Molekülen in der Ionosphäre verantwortlich.

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<p>Kurzfassung: Ein Diagramm mit drei nebeneinander angeordneten Sektoren („Sommertag“, „Wintertag“, „Nacht“) zeigt farbige, gebogene Schichten über einer blauen Erdoberfläche und eine Höhen-Skala von 100 km bis 400 km.</p>
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<p>Detaillierte Beschreibung: Am unteren Rand verläuft eine blaue, bogenförmige Linie als Erdoberfläche. Drei schwarze, nach außen gespreizte Linien teilen die Grafik in die beschrifteten Abschnitte „Sommertag“, „Wintertag“ und „Nacht“. Links stehen die Höhenangaben „100 km“, „200 km“, „300 km“ und „400 km“. In jedem Abschnitt liegen bogenförmige, farbige Bänder übereinander, parallel zur Erdoberfläche, teils von grauen gestrichelten Linien begleitet. Im Abschnitt „Sommertag“ folgen von unten nach oben: ein graues Band mit dem Buchstaben „D“, darüber ein gelbes Band mit „E“, darüber zwei rötlich-orange Bänder mit den Aufschriften „F1“ (tiefer) und „F2“ (höher). Im Abschnitt „Wintertag“ stehen von unten nach oben: ein graues Band mit „D“, darüber ein gelbes Band mit „E“, darüber ein rötlich-oranges Band mit „F“. Im Abschnitt „Nacht“ ist unten ein graues Band mit dem Buchstaben „D“ blass angedeutet; weiter oben liegt ein rötlich-oranges Band mit „F“. In allen drei Abschnitten sind zusätzlich mehrere graue, gestrichelte Bögen ohne weitere Beschriftung eingezeichnet."></p>
<figcaption>Abbildung A-1.5.1: Mögliche höhen der Regionen in Abhängigkeit von der Jahres- und Tageszeit</figcaption>
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Die Abhängigkeit von der Tageszeit beeinflusst die Ausbreitung von Funkwellen
Im Sonnenfleckenmaximum funktioniert das $10 m$-Band tagsüber gut
Im Sonnenfleckenminimum ist das $10 m$-Band tagsüber kaum nutzbar
Während des Sonnenfleckenminimums wird tagsüber häufig das $20 m$-Band für Weitverbindungen verwendet

Ebenso wie das $20 m$-Band nur Klasse A vorbehalten
Das $40 m$-Band ist besonders für die Kommunikation über große Entfernungen innerhalb Deutschlands geeignet, wie z. B. von Hamburg nach München

$80 m$ und $160 m$-Bänder sind tagsüber aufgrund der D-Schicht kaum nutzbar, aber nachts zuverlässig
$40 m$-Band ermöglicht nachts größere Reichweiten, da die Ausbreitung über die F2-Schicht erfolgt
F1-Schicht: Führt aufgrund geringerer Höhe zu kürzeren Sprungdistanzen und ist meist unerwünscht

Ein Diagramm mit zwei Kurven zeigt die Entwicklung von 2005 bis 2025. Die x-Achse ist mit "Jahre" beschriftet und reicht von 2005 bis 2025. Die y-Achse ist ohne Beschriftung und reicht von 0 bis 250. Eine blaue Linie repräsentiert "Sonnenflecken" und eine rote Linie repräsentiert "Flux". Man sieht deutlich, dass im Rhythmus von 11 Jahren die Anzahl der Sonnenflecken und der Solare Flux zunehmen und dann wieder abnehmen. — Abbildung A-1.5.1: Solarer Flux und Anzahl der Sonnenflecken von 2005 bis 2025

* Strahlung der Sonne auf $2,8 GHz$ * Wird seit Mitte des 20. Jahrhunderts durchgeführt * Ist weniger sprunghaft als Zählung der Sonnenflecken * Reicht von 65 im Aktivitätsminimum und bis über 300 bei starken Maxima * Werte über 100 führen zu höherer Ionisierung und verbesserten Ausbreitungsbedingungen im KW-Bereich

Die Polarisation einer elektromagnetischen Welle ändert sich bei der Raumwellenausbreitung
Dies ist auf die Faraday-Rotation, Reflexionsphänomene in der Ionosphäre und Multipath-Effekte zurückzuführen
Die empfangene Polarisation kann nicht mehr der ursprünglich gesendeten entsprechen

Tote Zone II

* Je höher die Frequenz, desto größer ist der Radius der toten Zone * Insbesondere auf den höheren Bändern kann es zur Fehlannahme einer freien Frequenz kommen * Je flacher die Abstrahlung, desto größer ist der Radius der toten Zone

1) Kurzbeschreibung: Halbkreisförmige Grafik mit Sender links und Empfänger rechts, die eine rosafarbene Schicht über der blau merkierten Erde sowie eine grüne „Bodenwelle“ und eine rote „Raumwelle“ zeigt. Zwischen dem Ende der Bodenwelle und dem ersten Auftreffen der Raumwelle ist eine „Tote Zone“ entlang der Erdoberfläche eingezeichnet.
<ol start= — Abbildung A-1.6.1: Tote Zone

Die Abbildung zeigt ein Diagramm mit der x-Achse beschriftet Distanz [km] von 0 bis 600 und der y-Achse beschriftet Höhe [km] von 0 bis 250. Es sind drei bogenförmige Kurven eingezeichnet, die jeweils links unten bei Null beginnen, ansteigen und wieder bis zur x-Achse abfallen. Die Kurven unterscheiden sich in ihrer Höhe und Reichweite. In der Legende oben rechts sind die drei Kurven mit 3,5 MHz, 7,0 MHz und 14,0 MHz gekennzeichnet. Die Kurve bei 3,5 MHz ist am hellsten gezeichnet und erreicht die kürzeste Distanz, während die Kurve bei 14,0 MHz dunkler hervorgehoben ist und die größte Distanz überstreicht. — Abbildung A-1.6.1: Simulation der Ausdehnung der Toten Zone bei einem Abstrahlwinkel von $45 \degree$ in Abhängigkeit der Frequenz, im Januar 2025

Die Abbildung zeigt ein Diagramm mit der x-Achse beschriftet ‚Distanz [km]‘ von 0 bis 1000 und der y-Achse beschriftet ‚Höhe [km]‘ von 0 bis 200. Mehrere gebogene Kurven sind eingezeichnet, die jeweils von links unten starten, auf eine bestimmte Höhe ansteigen und dann wieder abfallen. Jede Kurve hat eine eigene Farbe bzw. Schattierung und ist mit einem Winkel von 10° bis 80° in der Legende rechts oben gekennzeichnet. Mit zunehmendem Winkel verlaufen die Kurven steiler und erreichen kleinere Distanzen. — Abbildung A-1.6.1: Simulation der Ausdehnung der Toten Zone in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel im $40 m$-Band, im Januar 2025

Sprungdistanz II

Klasse E: Sprungdistanz durch Abstrahlwinkel verändern

Auch zu beachten:
Höhe der ionisierten Region
die Tageszeit wegen der unterschiedlichen Schichten
genutzte Frequenz wegen unterschiedlicher Refraktionseigenschaften an den Schichten