Frequenz und Wellenausbreitung

Gesamtkurs N

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Gleich- und Wechselspannung

1) Kurzbeschreibung: Grafik mit 12 orangefarbenen Kreisen mit „+“-Zeichen und 12 blauen Kreisen mit „–“-Zeichen, unregelmäßig über die Fläche verteilt. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Grafik zeigt 12 orangefarbene Kreise mit „+“-Zeichen und 12 blaue Kreise mit „–“-Zeichen, die unregelmäßig über die gesamte Fläche verteilt sind.">
    Abbildung N-2.1.1: Positiv und negativ geladene Teilchen gleichverteilt in einem Gegenstand.
    • * Alle Stoffe bestehen aus winzigen Teilchen, die elektrisch geladen sind * Manche sind "positiv" (Plus) geladen * Manche sind "negativ" (Minus) geladen
    1) Kurzbeschreibung: Grafik mit drei horizontalen Reihen aus farbigen Kreisen mit Plus- oder Minuszeichen und schwarzen Pfeilen, getrennt durch zwei dünne graue Linien. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Grafik ist in drei Reihen mit jeweils zwei farbigen Kreisen und schwarzer Beschriftung angeordnet. Von diesen Kreisen gehen jeweils schwarze Pfeile ab. Obere Reihe: links ein orangefarbener Kreis mit „+“, von dessen rechter Seite ein Pfeil nach rechts zeigt; rechts ein blauer Kreis mit „−“, von dessen linker Seite ein Pfeil nach links zeigt. Mittlere Reihe: links ein orangefarbener Kreis mit „+“, von dessen linker Seite ein Pfeil nach links zeigt; rechts ein orangefarbener Kreis mit „+“, von dessen rechter Seite ein Pfeil nach rechts zeigt. Untere Reihe: links ein blauer Kreis mit „−“, von dessen linker Seite ein Pfeil nach links zeigt; rechts ein blauer Kreis mit „−“, von dessen rechter Seite ein Pfeil nach rechts zeigt.">
    Abbildung N-2.1.1: Anziehung und Abstoßung von Ladungen
    • * Gleich geladene Teilchen stoßen sich ab * Unterschiedliche Ladungen ziehen sich an * Die meisten Gegenstände sind elektrisch ausgeglichen
    • Ladungen lassen sich gezielt trennen
    • In einer Batterie, Solarzelle oder einem Windkraftwerk
    • Ladungen versuchen wieder zusammenzukommen
    • Es liegt eine elektrische Spannung vor
    • Geräte zur Trennung von Ladungen heißen Spannungsquelle
    • Der positiv geladene Anschluss heißt Pluspol
    • Der negativ geladene Anschluss heißt Minuspol
    • Die Spannung kann unterschiedlich groß sein
    • Spannungsquellen, bei denen die Pole ständig zwischen positiver und negativer Spannung schwingen, erzeugen Wechselspannung
    Die elektrische Spannung wird in der Einheit Volt mit der Abkürzung $V$ gemessen.
    1) Kurzbeschreibung: Grafik mit zwei Rechtecken, rechts davon und mit beiden Rechtecken verbunden ein stilisiert dargestelltes Funkgerät; im oberen Rechteck (mit „+“ beschriftet) 12 orangefarbene Kreise mit „+“-Zeichen und 7 blaue Kreise mit „–“-Zeichen; im unteren Rechteck (mit „–“ beschriftet) 12 orangefarbene Kreise mit „+“-Zeichen und 17 blaue Kreise mit „–“-Zeichen. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Grafik zeigt übereinander zwei Rechtecke. Im oberen Rechteck (mit „+“ beschriftet) befinden sich 12 orangefarbene Kreise mit „+“-Zeichen und 7 blaue Kreise mit „–“-Zeichen. Im unteren Rechteck (mit „–“ beschriftet) sind 12 orangefarbene Kreise mit „+“-Zeichen und 17 blaue Kreise mit „–“-Zeichen enthalten. Rechts von den Rechtecken ist ein stilisiertes Funkgerät zu sehen, das mit beiden Rechtecken verbunden ist.">
    Abbildung N-2.1.1: Die Pole einer Batterie, am Minus-Pol befindet sich ein Überschuss an negativen Ladungen und am Plus-Pol ein Überschuss an positiven Ladungen, die Pole der Batterie sind verbunden, daher kann der Strom durch den Verbraucher fließen.
    • * Wird ein elektrischer Verbraucher zwischen beiden Polen angeschlossen, bewegen sich die Ladungen * Es fließt ein elektrischer Strom * Die Ladungsbewegung endet bei einem Ausgleich der Ladungsträger an den Polen

    Frequenz

    • Die Wechselspannung im Stromnetz schwingt 50 mal in der Sekunde
    • Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde nennt man Frequenz
    • Die Einheit ist Hertz mit der Abkürzung $Hz$
    • $1 Hz\rightarrow$ 1 Schwingung pro Sekunde
    • Das Stromnetz hat eine Frequenz von $50 Hz$
    • Misst die Frequenz
    • $1 Hz\rightarrow$ 1 Schwingung pro Sekunde
    • Benannt nach dem deutschen Physiker Heinrich Rudolf Hertz
    • Erzeugte im Jahr 1886 als erster Mensch elektromagnetische Wellen und konnte sie nachweisen
    $$1 Hz = \frac{1}{s}$$
    • Im Funk wird mit viel höheren Schwingungen gearbeitet
    • z.B. $144000000 Hz$
    • Abkürzung: $144 MHz$ (Megahertz)
    • Einheitenvorzeichen "$M,$" vor "$Hz$" gesetzt
    • Der Wert wird mit einer Million multipliziert
    1 Kilohertz$1 kHz$$1000 Hz$
    1 Megahertz$1 MHz$$1000000 Hz$
    1 Gigahertz$1 GHz$$1000000000 Hz$
    Tabelle N-2.2.1: Kurzschreibweise für große Frequenzen

    In der Klasse N dürfen drei Frequenzbereiche verwendet werden

    • $28 MHz$ bis $29,7 MHz$
    • $144 MHz$ bis $146 MHz$
    • $430 MHz$ bis $440 MHz$
    In der Klasse E und A kommen weitere Frequenzbereiche hinzu
    • Ein Oszillator erzeugt elektrische Schwingungen in einem Funkgerät
    • Beim Senden werden die Schwingungen auf die Antenne geleitet und als Funkwellen abgestrahlt
    1) Kurzbeschreibung: Frontansicht eines Frequenzzählers mit leuchtend grünem 7‑Segment‑Display und der Anzeige „029.6000“, mehreren Drehknöpfen, Tastern und BNC‑Anschlüssen. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Das Foto zeigt die Frontansicht eines Frequenzzählers mit Metallgehäuse mit Lüftungsschlitzen oben. Die Frontplatte ist schwarz mit weißer Beschriftung und rundum von einem grünen Rahmen eingefasst. Es gibt mehrere Drucktasten und Drehknöpfe. Oben rechts gibt es ein grünes 7-Segment-Display mit der Anzeige „029.6000“.">
    Abbildung N-2.2.1: Frequenzzähler, der $29,6 MHz$ misst
    • * Beim Senden soll eine genaue Frequenz verwendet werden * Die Messung erfolgt mit einem Frequenzzähler * Beim Bau zum Abgleich der Anzeige am Funkgerät

    Sinusschwingung

    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse „U“; Skalenmarkierungen auf der horizontalen Achse bei „0.02 s“, „0.04 s“, „0.06 s“, „0.08 s“ und „0.1 s“, auf der vertikalen Achse bei „+325 V“ und „–325 V“; graue, vertikale und horizontale Linien, von den Skalenmarkierungen ausgehend; gestrichelte horizontale Linie bei „230 V“; sinusförmige Kurve um die Nulllinie. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „U“. Auf der horizontalen Achse befinden sich Skalenmarkierungen bei „0.02 s“, „0.04 s“, „0.06 s“, „0.08 s“ und „0.1 s“, auf der vertikalen Achse bei „+325 V“ und „–325 V“. Das Koordinatensystem ist von grauen, vertikalen und horizontalen Linien durchzogen, die jeweils von den Skalenmarkierungen ausgehen. Eine gestrichelte, horizontale gelbe Linie gibt es bei „230 V“. Eine sinusförmige Kurve um die Nulllinie beginnt im Nullpunkt, führt zu einem Maximum bei „+325 V“, danach zu einem Minimum bei „–325 V“ und erreicht die Nulllinie nach „0.02 s“. Dies wiederholt sich noch viermal. Eine Weiterführung der Kurve ist rechts der Markierung von „0.1 s“ in gestrichelter Form angedeutet, ebenso links des Nullpunktes.">
    Abbildung N-2.3.1: Die Spannung des Stromnetzes im zeitlichen Verlauf. Da die Spannung nicht die ganze Zeit den Höchstwert von $325 V$ aufweist, wirkt sie effektiv übrigens nur mit $230 V$.
    • * Die Wechselspannung aus dem Stromnetz schwingt nicht direkt zurück * Es gibt einen sanften Übergang über 0 * Wie bei einem Pendel * Diese Art der Schwingung ist eine Sinusschwingung

    Weitere bekannte Schwingungsarten

    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer vertikalen Achse („U“) und einer horizontalen Achse („t“) sowie einer Kurve aus vertikalen und horizontalen Linien um die Nulllinie. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Rechtwinkliges Koordinatensystem mit einer vertikalen Achse (Beschriftung „U“) und einer horizontalen Achse (Beschriftung „t“). Die Kurve beginnt links an der Nulllinie, steigt zunächst als vertikale Linie in den positiven Bereich zu einem Maximum, verläuft horizontal weiter. In der Bildmitte fällt sie vertikal durch die Nulllinie zu einem Minimum im negativen Bereich. Anschließend verläuft sie horizontal und steigt dann wieder vertikal bis zur Nulllinie. Es gibt keine Skalenmarken, Zahlen oder weiteren Beschriftungen.">
    Abbildung N-2.3.1: Rechteckförmige Schwingung
    • 1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer vertikalen Achse („U“) und einer horizontalen Achse („t“) sowie einer Kurve aus geraden Linien um die Nulllinie. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Rechtwinkliges Koordinatensystem mit einer vertikalen Achse (Beschriftung „U“) und einer horizontalen Achse (Beschriftung „t“). Die Kurve beginnt links an der Nulllinie, steigt zunächst als gerade Linie in den positiven Bereich zu einem spitzen Maximum, fällt dann geradlinig ab, schneidet die Nulllinie und erreicht in der rechten Bildhälfte ein spitzes Minimum im negativen Bereich. Anschließend steigt sie wieder geradlinig an und endet kurz vor dem rechten Bildrand an der Nulllinie. Es gibt keine Skalenmarken, Zahlen oder weiteren Beschriftungen.">
    Abbildung N-2.3.2: Dreieckförmige Schwingung
    • 1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer vertikalen Achse („U“) und einer horizontalen Achse („t“) sowie einer Kurve aus diagonalen und verikalen Linien um die Nulllinie. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Rechtwinkliges Koordinatensystem mit einer vertikalen Achse (Beschriftung „U“) und einer horizontalen Achse (Beschriftung „t“). Die Kurve beginnt links an der Nulllinie, steigt zunächst als gerade diagonale Linie in den positiven Bereich zu einem Maximum. In der Bildmitte fällt sie vertikal zur Nulllinie zurück. Anschließend verläuft sie diagonal bis zum Maximum und fällt dann vertikal bis zur Nulllinie zurück. Es gibt keine Skalenmarken, Zahlen oder weiteren Beschriftungen.">
    Abbildung N-2.3.3: Sägezahnförmige Schwingung

    • Amplitude und Periode

    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse beschriftet mit „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse; sinusförmige Kurve um die Nulllinie; blauer vertikaler Doppelpfeil „Amplitude“ von der Nulllinie zum Scheitelpunkt einer Schwingung. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse. Eine Sinuskurve verläuft von links nach rechts um die Nulllinie: Sie startet am linken Rand am Nullpunkt, steigt zu einem Maximum, fällt zu einem Minimum, steigt wieder zu einem Maximum, fällt zu einem Minimum und endet am rechten Rand auf der Nulllinie. Rechts des ersten Maximums ist ein vertikaler blauer Doppelpfeil eingezeichnet, der von der Nulllinie zum Scheitelpunkt führt. Oberhalb des Scheitelpunktes steht in blauer Schrift „Amplitude“.">
    Abbildung N-2.4.1: Amplitude einer Sinusschwingung
    • Der maximale Abstand von der Nulllinie zum höchsten oder tiefsten Punkt heißt *Amplitude*
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse beschriftet mit „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse; sinusförmige Kurve um die Nulllinie; positive Anteile in Rot, negative Anteile in Blau; im oberen Bereich mit „Positive Halbwelle“ in Rot beschriftet, im unteren Bereich mit „Negative Halbwelle“ in Blau beschriftet. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse. Eine Sinuskurve verläuft von links nach rechts um die Nulllinie: Sie startet am linken Rand am Nullpunkt, steigt zu einem Maximum, fällt zu einem Minimum, steigt wieder zu einem Maximum, fällt zu einem Minimum und endet am rechten Rand auf der Nulllinie. Die positiven Anteile der Kurve sind in Rot, die negativen Anteile in Blau eingezeichnet. Im oberen Bereich steht „Positive Halbwelle“ in roter Schrift, im unteren Bereich „Negative Halbwelle“ in blauer Schrift.">
    Abbildung N-2.4.1: Positive und negative Halbwellen einer Sinusschwingung
    • Bei einer Sinusschwingung gibt es positive und negative *Halbwellen*
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „t“ und einer vertikalen Achse beschriftet mit „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse; sinusförmige Kurve um die Nulllinie; im oberen Bereich nebeneinander zwei blaue Doppelpfeile, beide beschriftet mit „Periode“. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „t“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „0“ in Höhe der horizontalen Achse sowie „+“ oberhalb und „–“ unterhalb der horizontalen Achse. Eine Sinuskurve verläuft von links nach rechts um die Nulllinie: Sie startet am linken Rand am Nullpunkt, steigt zu einem Maximum, fällt zu einem Minimum, steigt wieder zu einem Maximum, fällt zu einem Minimum und endet am rechten Rand auf der Nulllinie. Im oberen Bereich sind nebeneinander zwei blaue Doppelpfeile eingezeichnet und jeweils mit „Periode“ in Blau beschriftet. Die Pfeile enden jeweils in Höhe des Übergangs vom negativen zum positiven Bereich.">
    Abbildung N-2.4.1: Perioden einer Sinusschwingung
    • Die Zeit ($t$) vom Beginn einer positiven Halbwelle bis zum Ende der darauf folgenden negativen Halbwelle heißt *Periode* oder *Periodendauer*
    <script src="/lernen/jquery/3.7.1/jquery.min.js"></script> <script src="/lernen/chartjs/4.4.1/chart.min.js"></script>

    Hier gibt es die Möglichkeit das Ganze nochmal auszuprobieren. An den Reglern kann man die Amplitude $a$ und die Periode $T$ einer Sinusschwingung einstellen.

    Amplitude: $a$=
    50%
    Periode: $T$=
    1s
    und $f$=
    1Hz
    		 

    <script>
    // Script by DL9MJ, 2024
    var a = 50;
    var p = 1;
    var max = 2*Math.PI*1/p*4;
    var steps = Math.PI/128;

    sine = new Chart("Sine", {
        type: 'scatter',
        data: {
            labels: [],
            datasets: [
                {
                    fill: false,
                    pointRadius: 0,
                    lineTension: 0.8,
                    showLine: true,
                    borderColor: "#00AEDF",
                    data: [],
                },
            ]
        },    
        options: {
            responsive:true,
            plugins: {
                legend: {
                    display: false,
                }
            },
            scales: {
                y: {
                    min: -100,
                    max: +100,
                    ticks: {
                        callback: function(value, index, ticks) {
                            return value + "%";
                        }
                    }
                },
                x: {
                    min: 0,
                    max: 24,
                    title: {
                        display: true,
                        text: 'Zeit'
                    },
                    ticks: {
                        stepSize: 1,
                        callback: function(val, index) {
                            return val+"s";
                        },
                    }
                }
            },
        }
    });

    generateValues(0, max, steps);

    $("#amplitude").on("change", function() {
        a = $(this).val();
        generateValues(0, max, steps);
    });

    $("#period").on("change", function() {
        p = $(this).val();
        generateValues(0, max, steps);
    });

    function generateValues(i1, i2, step = 1) {
        // Reset all values:
        sine.data.datasets[0].data = [];
        sine.data.labels = [];

        // Generate new Data:
        for (let x = i1; x <= i2; x += step) {
            // Set I:
            sine.data.datasets[0].data.push(a*Math.sin(2*Math.PI*1/p*x));
            sine.data.labels.push(x);
        }

        // Update Graphs
        sine.update();

        // Set Text:
        $('#tamplitude').html(a+"%"); 
        $('#tperiod').html(p+"s"); 
        $('#tfrequency').html((1/p).toFixed(2)+" Hz"); 
    }
</script>
    • 1 Periode = 1 Schwingung
    • 1 Schwingung pro Sekunde = $1 Hz$

    Funkwellen

    • Eine elektrische Schwingung an einer Antenne wird als Funkwelle abgestrahlt
    • Funkwellen sind elektromagnetische Wellen
    • Sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus
    • Lichtgeschwindigkeit im Freiraum: etwa 300.000 Kilometer pro Sekunde
    • Bestehen aus Wellenbergen und Wellentälern
    • Stellen die Stärke des Funksignals dar
    • Das entspricht der Feldstärke
    • Auch hier heißt die Höhe der Wellenberge und -täler Amplitude

    Wellenlänge

    • Der Abstand zwischen zwei gleichen Durchläufen einer Welle heißt Wellenlänge
    • Je größer die Frequenz, desto kleiner die Wellenlänge
    Die Wellenlänge wird mit dem griechischen Buchstaben $\lambda$ (Lambda) angegeben und in Meter ($m$) gemessen.
    • Über die Lichtgeschwindigkeit
    • Eine Welle mit einer Frequenz von $1 Hz$ breitet sich $300000 km$ aus bevor der nächste Durchlauf beginnt
    • Bei $1000 Hz$ sind es nur $300 km$
    • Bei $1 MHz$ sind es $300 m$

    Wellenlänge der Frequenz $145,3 MHz$

    $\lambda[m] = \dfrac{300}{f[MHz]} = \dfrac{300}{145,3 MHz} \approx 2,06 m$

    Frequenz der Wellenlänge $2,06 m$

    $f[MHz] = \dfrac{300}{\lambda[m]} = \dfrac{300}{2,06 m} \approx 145,3 MHz$

    Band

    Statt der Frequenz wird häufig das gerundete Band angegeben

    FrequenzWellenlängeBand
    $\qtyrange{28}{29,7}{\mega\hertz}$$\qtyrange{10,7}{10,1}{\meter}$$10 m$-Band
    $\qtyrange{144}{146}{\mega\hertz}$$\qtyrange{2,08}{2,05}{\meter}$$2 m$-Band
    $\qtyrange{430}{440}{\mega\hertz}$$\qtyrange{68}{70}{\centi\meter}$$70 \centim$-Band
    Tabelle N-2.6.1: Die drei Amateurfunkbänder, die für alle Klassen freigegeben sind

    Wasserfalldiagramm

    • Frequenz wird am Funkgerät über Drehknopf oder Tasten eingestellt
    • Es können nur Stationen auf der eingestellten Frequenz gehört werden
    • Langsam "über das Band drehen", um andere Stationen zu hören
    1) Kurzbeschreibung: Display eines Funkgerätes mit Frequenzanzeige „144.315.00“, Spektrums- und Wasserfalldarstellung eines starken Signals in der Mitte. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt das Display eines Funkgerätes auf schwarzem Untergrund. Neben weiteren Beschriftungen steht in der Mitte in großen, weißen Ziffern die Frequenz „144.315.00“. Darunter ist in blauer Farbe die Anzeige des Spektrums um die eingestellte Frequenz zu sehen, die von den Angaben „–50k“ (links) und „+50k“ (rechts) begrenzt wird. In der Mitte gibt es einen schmalen, hohen Peak mit kleineren Flanken. Darunter befindet sich ein Wasserfalldiagramm auf dunkelblauem Hintergrund mit einer hellblau-weißen vertikalen Spur unterhalb des Peaks.">
    Abbildung N-2.7.1: Display eines ICOM IC-9700 mit Frequenzanzeige, Amplitudenspektrum und Wasserfalldiagramm. Eine starke Station wird empfangen.
    • * Moderne Funkgeräte * Anzeige weiterer sendender Stationen ober- und unterhalb der eingestellten Frequenz
    1) Kurzbeschreibung: Display eines Funkgerätes mit Frequenzanzeige „144.315.00“, Spektrums- und hervorgehobene Wasserfalldarstellung eines starken Signals in der Mitte. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt das Display eines Funkgerätes auf schwarzem Untergrund. Neben weiteren Beschriftungen steht in der Mitte in großen, weißen Ziffern die Frequenz „144.315.00“. Darunter ist in blauer Farbe die Anzeige des Spektrums um die eingestellte Frequenz zu sehen, die von den Angaben „–50k“ (links) und „+50k“ (rechts) begrenzt wird. In der Mitte gibt es einen schmalen, hohen Peak mit kleineren Flanken. Darunter befindet sich ein Wasserfalldiagramm auf dunkelblauem Hintergrund mit einer hellblau-weißen vertikalen Spur unterhalb des Peaks. Die Darstellung des Spektrums ist hervorgehoben, der Rest der Abbildung ist abgeblendet.">
    Abbildung N-2.7.1: Display eines ICOM IC-9700. Hervorgehoben ist das Amplitudenspektrum
    • * Amplitude umso höher je stärker das Signal ist * Weitere Stationen sind im Amplitudenspektrum sichtbar
    1) Kurzbeschreibung: Display eines Funkgerätes mit Frequenzanzeige „144.315.00“, Spektrums- und hervorgehobene Wasserfalldarstellung eines starken Signals in der Mitte. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Abbildung zeigt das Display eines Funkgerätes auf schwarzem Untergrund. Neben weiteren Beschriftungen steht in der Mitte in großen, weißen Ziffern die Frequenz „144.315.00“. Darunter ist in blauer Farbe die Anzeige des Spektrums um die eingestellte Frequenz zu sehen, die von den Angaben „–50k“ (links) und „+50k“ (rechts) begrenzt wird. In der Mitte gibt es einen schmalen, hohen Peak mit kleineren Flanken. Darunter befindet sich ein Wasserfalldiagramm auf dunkelblauem Hintergrund mit einer hellblau-weißen vertikalen Spur unterhalb des Peaks. Das Wasserfalldiagramm ist hervorgehoben, der Rest der Abbildung ist abgeblendet.">
    Abbildung N-2.7.1: Display eines ICOM IC-9700. Hervorgehoben ist der Wasserfall
    • * Zeitlicher Verlauf auf senkrechter Achse * Farbton oder Helligkeit zeigt die Stärke des Signals * Läuft von oben nach unten durch * Beginn und Ende einer Aussendung erkennbar
    • Amplitudenspektrum zeigt horizontal Amplituden für verschiedene Frequenzen an
    • Oszillogramm zeigt horizontal Amplituden zu verschiedenen Zeitpunkten an

    Frequenzspektrum

    • Funkwellen nutzen nur ein Teil dieses Spektrums
    • Überlicherweise zwischen $30 kHz$ und $300 GHz$
    • Für Prüfung $3 MHz$-$3 GHz$ mit Bezeichnungen wichtig
    $30 kHz$-$300 kHz$Low FrequencyLF
    (Langwelle)(LW)
    $300 kHz$-$3000 kHz$Medium FrequencyMF
    (Mittelwelle)(MW)
    $3 MHz$-$30 MHz$*High Frequency**HF*
    Short WaveSW
    (Kurzwelle)(KW)
    $30 MHz$-$300 MHz$*Very High Frequency**VHF*
    (Ultrakurzwelle)(UKW)
    $300 MHz$-$3000 MHz$*Ultra High Frequency**UHF*
    (Dezimeterwelle)
    $3 GHz$-$30 GHz$Super High FrequencySHF
    $30 GHz$-$300 GHz$Extemely High FrequencyEHF
    Tabelle N-2.8.1: Die Frequenzbereiche von $30 kHz$ bis $300 GHz$ und ihre üblichen Bezeichnungen.

    Frequenzzuteilung

    • Verankert im Telekommunikationsgesetz (TKG)
    • Einzelzuteilung
      • Einem Unternehmen, z.B. Betriebsfunk
    • Allgemeinzuteilung
      • Allgemeinheit, z.B. Amateurfunk
    • Frequenzbereiche sind zwar international vereinbart
    • Aber die nationalen Bestimmungen sind maßgebend
    • Sind in Deutschland in der Anlage 1 der Verordnung über den Amateurfunk (AFuV) geregelt
    • Senden nur auf den der Zeugnisklasse zugewiesenen Frequenzen
    • Weitere einzuhaltende Nutzungsbestimmungen
    • Es gibt ergänzende bindende Verfügungen und Mitteilungen
    • Werden im Amtsblatt und auf der Webseite der Bundesnetzagentur (BNetzA) veröffentlicht

    Amateurfunkbänder

    • Lässt sich aus Anlage 1 AfuV ablesen
    • Die Anlage 1 liegt in der Prüfung als Hilfsmittel bereit
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Ein Diagramm mit einer Frequenzskala von 30 kHz bis 300 MHz. Die Skala ist vertikal geteilt in Abschnitte mit Bezeichnungen: LW, MF, HF (KW), VHF (UKW). Rote Marker zeigen Wellenlängen in Metern: 2,2 km, 630 m, 160 m, bis zu 2 m. Frequenzen in kHz oder MHz sind neben den Markern aufgeführt."> <figcaption>Abbildung N-2.10.1: Frequenzbereiche im Amateurfunk unter $300 MHz$</figcaption></p> </figure> </section> <section><figure class= Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Ein Diagramm zeigt einen Frequenzbereich von 300 MHz bis 3 THz, unterteilt in UHF, SHF, EHF und THF. Auf der x-Achse sind verschiedene Frequenzen markiert, darunter 433.000 MHz, 1.240 GHz, 2.300 GHz, 5.650 GHz, und weitere bis 955.000 GHz. Oberhalb der x-Achse sind korrespondierende Wellenlängen in Zentimetern und Millimetern angegeben, wie 70 cm, 23 cm, 3 cm bis 1,2 mm. Die Beschriftungen sind in schwarzer und roter Schrift gehalten."> <figcaption>Abbildung N-2.10.1: Frequenzbereiche im Amateurfunk über $300 MHz$</figcaption></p> </figure> </section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> <section></section> </section> <section> <section data-background-color=

    Primärer und sekundärer Funkdienst

    • Primär bedeutet, dass wir vor anderen Funkdiensten Vorrang haben und von diesen keine Störungen hinnehmen müssen
    • Sekundär bedeutet, dass wir als Funkamateure andere Funkdienste nicht stören dürfen und Störungen durch diese hinnehmen müssen
    • Der Status ist in Spalte 3 der Anlage 1 der AFuV mit P und S gekennzeichnet
    • Die primären und sekundären Zuweisungen können in anderen Ländern abweichen
    • Vor der Betriebsaufnahme über die Bestimmungen im Gastland informieren!
    • Das $80 m$-Band ist dem Amateurfunk primär zugeordnet
    • Küstenfunkstellen des Seefunkdienstes haben dennoch Vorrang
    • Grund: Feste Frequenz zugeteilt
    * "*I*ndustrial, *S*cientific and *M*edical Band" * Teilbereich des $70 \centim$-Amateurfunkbandes * Viele Haushaltsgeräte nutzen dieses * Störungen im Amateurfunk müssen trotz primärer Zuweisung hingenommen werden
    * Garagentoröffner * Funkwetterstationen * Autoschlüssel * Wegfahrsperren * Reifendrucksensoren * …

    IARU-Bandpläne

    • Zusammenschluss nationaler Amateurfunkverbände
    • Weltweit geordnetes Nebeneinander der verschiedenen Betriebsarten auf den Amateurfunkbändern
    • Geben einen IARU-Bandplan heraus
    • Funkamateure sollen diesen einhalten
    • Für Morsetelegrafie (CW) ist der empfohlene Bereich am Bandanfang

    IARU-Bandplan für 2 m

    • Bevorzugte Übertragungsverfahren und Nutzung

    Um schnell Funkpartner zu finden

    • FM-Sprechfunk ("FM calling")
    • Digitale Telefonie ("digital voice calling")
    • Anruffrequenzen für Anrufe freihalten
    • Nach Verbindungsaufbau auf eine andere Frequenz verständigen
    • Nützliche Frequenz aus dem Bandplan entnehmen
    • Frequenz wechseln
    • Es gibt keine Anruffrequenz
    • Stattdessen ein Aktivitätszentrum bzw. center of activity
    • Anrufe sollen im Umfeld dieser Frequenz stattfinden
    • Es kann aber der ganze "SSB"-Bereich genutzt werden
    • Satelliten-Up- und Downlink ("satellite uplink", "satellite downlink")
    • Baken ("beacons")
    • Relaisfunkstellen, Eingabe und Ausgabe ("repeater input", "repeater output")
    • Weltraumkommunikation ("space communication")
    • Morsetelegrafie ("CW")

    IARU-Bandplan für 70 cm

    Wellenausbreitung

    Je nach Frequenz breitet sich eine Funkwelle anders über unseren Planeten aus.

    1) Kurzbeschreibung: Halbkreisförmige, mehrfarbige Grafik der Schichten der Ionosphäre über der Erde; links Kennzeichnung der „Höhe [km]“ mit den Markierungen „bis 10“, „50-90“, „90-130“ und „130-400“; rechts Kennzeichnung der Schichten „Troposphäre“, „D-Region“, „E-Region“ und „F_1 + F_2-Regionen“; vertikaler Doppelpfeil „Ionosphäre“ von der unteren Grenze der D-Region bis zur oberen Grenze der F_1 + F_2-Regionen; innerhalb der E-Region ellipsenförmige Figur mit der Beschriftung „Sporadic-E“. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die halbkreisförmige, mehrfarbige Grafik zeigt die konzentrisch angeordneten, bogenförmigen Schichten der Ionosphäre über der Erde, die unten blau eingezeichnet ist. Am linken Ende der Schichten gibt es die Kennzeichnung der „Höhe [km]“ mit den Markierungen „bis 10“, „50-90“, „90-130“ und „130-400“. Am rechten Ende stehen die Bezeichnungen der Schichten „Troposphäre“, „D-Region“, „E-Region“ und „F_1 + F_2-Regionen“. Ein vertikaler Doppelpfeil mit der Beschriftung „Ionosphäre“ reicht von der unteren Grenze der D-Region bis zur oberen Grenze der F_1 + F_2-Regionen. Innerhalb der E-Region gibt es eine ellipsenförmige Figur mit der Beschriftung „Sporadic-E“.">
    Abbildung N-2.15.1: Ionosphäre, Troposphäre und Sporadic-E
    • * Der Funkhorizont, der etwas weiter geht als der sichtbare Horizont (VHF, UHF und höher) * Überreichweiten durch Wetterereignisse in der Troposphäre (VHF, UHF und höher) * Besondere Überreichweiten durch Sporadic-E (VHF, UHF) * Die Raumwelle durch Brechung an der Ionosphäre (Kurzwelle)

    Funkhorizont

    1) Kurzbeschreibung: Schematische Zeichnung einer Bergkette mit fünf markierten Punkten entlang der Bergkette und den zugeodneten Beschriftungen „S“ sowie „E_1“, „E_2“, „E_3“ und „E_4“. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Eine dicke, schwarze Linie stellt stilisiert eine Bergkette mit Hügeln und Tälern dar. Auf der ersten Bergspitze von links gibt es eine Markierung, beschriftet mit „S“. Im Tal rechts der zweiten Bergspitze gibt es zwei Markierungen, beschriftet mit „E_1“ und „E_2“. Auf der dritten Bergspitze ist eine weitere Markierung eingezeichnet, beschriftet mit „E_3“. Im Tal rechts davon steht eine weitere Markierung „E_4“. Von S aus gehen gerade, rote Linien zu den anderen vier Markierungen ab.">
    Abbildung N-2.16.1: Ausbreitung
    • * Funkwellen im VHF- und UHF-Bereich verhalten sich ähnlich wie Licht * Licht reicht maximal bis zum geografischen (sichtbaren) Horizont * Funkwellen schaffen ca. 15% mehr Reichweite * Folgen ein wenig der Erdkrümmung
    • Hohe Gebäude oder Berge stören
    • Je höher die Antenne, umso größer die Reichweite
    • Weite Verbindungen von Bergen statt aus dem Tal

    Troposphärische Inversionsbildung

    1) Kurzbeschreibung: Schematische Darstellung von übereinander liegenden Luftschichten mit den Beschriftungen „Kalte Luft“ (unten, mit einer blauen Wellenlinie), „Warme Luft“ und „Sehr kalte Luft“ über einer Stadtsilhouette; vier weiße Pfeile von der sehr kalten Luft in die warme Luft. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die Grafik zeigt eine schwarze Stadtsilhouette mit verschieden hohen Gebäuden und Türmen vor einem hellblauen Hintergrund. Darüber befinden sich verschiedene Luftschichten mit den Beschriftungen „Kalte Luft“ (mit einer blauen Wellenlinie links und rechts der Beschriftung), darüber „Warme Luft“ (in einer gelblichen, nach oben ausgedünnten Schicht) und darüber „Sehr kalte Luft“. An der Grenze zwischen der warmen Luft und der sehr kalten Luft gibt es zwei horizontale weiße Streifen. Vier weiße, geschwungene Pfeile zeigen aus der Schicht der sehr kalten Luft in den unteren Teil der warmen Luft.">
    Abbildung N-2.17.1: Troposphärische Inversionsbildung, Schichten unterschiedlicher Temperatur liegen aufeinander, an der Grenze der Schichten werden Funkwellen im VHF-Bereich reflektiert
    • * Besonderer Effekt in der Troposphäre (ca. $15 km$) * *Troposphärische Inversionsschichten* zwischen warmen und kalten Luftschichten * Führt zu erheblich größeren Reichweiten im VHF-Bereich ($\qtyrange{800}{1000}{\kilo\meter}$) * Tritt hauptsächlich im Frühjahr und Herbst auf

    Sporadic-E

    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=
  • Ausführliche Beschreibung: Die halbkreisförmige Grafik zeigt die Lage der Ionosphäre mit zwei konzentrisch angeordneten, bogenförmigen Schichten über der Erde, die unten blau eingezeichnet ist, sowie den Verlauf von VHF-Signalen. Auf der Erde steht links und rechts jeweils ein kleines schwarzes Antennensymbol, beschriftet mit „Sender“ (links) und „Empfänger“ (rechts). Vom Sender führen zwei gestrichelt eingezeichnete, rote Linien in verschiedenen Winkeln zunächst durch eine schmale gelbe Schicht und dann eine breite rosafarbene Schicht hindurch und endet am oberen Bildrand. Eine durchgehende rote Linie führt vom Sender hinauf zu einer ellipsenförmigen Figur in der gelben Schicht und hinunter zum Empfänger. Die ellipsenförmige Figur ist mit „Sporadic-E“ beschriftet.">
    Abbildung N-2.18.1: Refraktion (Brechung) von Funkwellen an stark ionisierten Bereichen der E-Schicht
    • * Im Sommer mit größeren Reichweiten ($\qtyrange{1000}{2000}{\kilo\meter}$) * Refraktionen (Brechungen) an ionisierten Bereichen * Treten in $\qtyrange{100}{110}{\kilo\meter}$ in der E-Schicht auf * Tritt zufällig und schwer vorhersagbar auf * Sehr kleine Bereiche

    Ionosphäre

    1) Kurzbeschreibung: Halbkreisförmige Grafik mit Sender links und Empfänger rechts, die eine rosafarbene Schicht über der blau markierten Erde sowie eine grüne „Bodenwelle“ und eine rote „Raumwelle“ zeigt. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Die halbkreisförmige Grafik zeigt die Lage der Ionosphäre über der Erde, die unten blau eingezeichnet ist. Auf der Erde steht links und rechts jeweils ein kleines, schwarzes Antennensymbol, beschriftet mit „Sender“ (links) und „Empfänger“ (rechts). Vom Sender zeigt eine kurze, gerade grüne Linie in Richtung Mitte, beschriftet mit „Bodenwelle“. Eine rote Linie, beschriftet mit „Raumwelle“, beginnt nahe dem Sender, steigt steil auf, trifft auf eine rosafarbene, bogenförmige Schicht im oberen Bildbereich, läuft schräg nach unten zur Mitte und berührt dort die Oberfläche der Erde, steigt dann erneut schräg nach oben zur rosafarbenen Schicht und fällt anschließend schräg nach unten in Richtung des Empfängers. Die rosafarbene Schicht erstreckt sich breit über die gesamte Grafik und ist unbeschriftet.">
    Abbildung N-2.19.1: Brechung an der Ionosphäre
    • * Im oberen Teil der Erdatmosphäre * Hat großen Einfluss im Kurzwellenbereich * Sonnenstrahlung erzeugt elektrisch geladene Teilchen * Funkwellen werden daran gebrochen (refraktiert) $\rightarrow$ Raumwelle * Weltweite Funkverbindungen möglich
    1) Kurzbeschreibung: Diagramm mit einer horizontalen Achse „Jahre“ und einer vertikalen Achse „Sonnenflecken im Mittel pro Monat“; Skalenmarkierungen auf der horizontalen Achse bei „1750“ (Nullpunkt), „1800“, „1850“, „1900“, „1950“ und „2000“, auf der vertikalen Achse bei „0“ (oberhalb des Nullpunktes), „50“, „100“, „150“, „200“, „250“ und „300“; durchgehende, wellenförmige blaue Linie mit spitzen Maxima und tiefen Minima im Abstand von etwa 1 Jahr; Höhe der Maxima variiert stark. <ol start=
  • Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „Jahre“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „Sonnenflecken im Mittel pro Monat“. Es gibt Skalenmarkierungen bei „1750“ (Nullpunkt), „1800“, „1850“, „1900“, „1950“ und „2000“ auf der horizontalen Achse und bei „0“ (oberhalb des Nullpunktes), „50“, „100“, „150“, „200“, „250“ und „300“ auf der vertikalen Achse. Eine durchgehende, wellenförmige blaue Linie mit spitzen Maxima und tiefen Minima im Abstand von etwa 1 Jahr verläuft von links nach rechts. Die Höhe der Maxima variiert untereinander sehr stark.">
    Abbildung N-2.19.1: Die Anzahl der Sonnenflecken, die über den elfjährige Sonnenzyklus schwankt
    • * Ausbreitungsbedingungen wechseln täglich und nach Jahreszeit * Sonnenflecken haben einen großen Einfluss * Alle 11 Jahre treten starke Sonnenflecken auf * Mehr elektromagnetische Strahlung und Materie in der Ionosphäre
    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=
  • Ausführliche Beschreibung: Die halbkreisförmige Grafik zeigt die Lage der Ionosphäre über der Erde, die unten blau eingezeichnet ist. Auf der Erde steht links und rechts jeweils ein kleines, schwarzes Antennensymbol, beschriftet mit „Sender“ (links) und „Empfänger“ (rechts). Vom Sender zeigt eine kurze, gerade grüne Linie in Richtung Mitte, beschriftet mit „Bodenwelle“. Eine rote Linie, beschriftet mit „Raumwelle“, beginnt nahe dem Sender, steigt steil auf, trifft auf eine rosafarbene, bogenförmige Schicht im oberen Bildbereich, läuft schräg nach unten zur Mitte und berührt dort die Oberfläche der Erde, steigt dann erneut schräg nach oben zur rosafarbenen Schicht und fällt anschließend schräg nach unten in Richtung des Empfängers. Die rosafarbene Schicht erstreckt sich breit über die gesamte Grafik und ist unbeschriftet. Zwischen dem Ende der Bodenwelle und dem ersten Auftreffen der Raumwelle ist eine „Tote Zone“ in Form eines Bogens entlang der Erdoberfläche eingezeichnet.">
    Abbildung N-2.19.1: Die Tote Zone, die für die Bodenwelle zu nah und für die Raumwelle zu weit weg ist.
    • * Auf Kurzwelle kann es zu einer *Toten Zone* kommen * Für die Bodenwelle zu weit – für die Raumwelle zu nah * Nur eine Seite einer Funkverbindung hörbar

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