Montag, 30. Mai 2011

Ausbreitungsbedingungen

Wir fragen uns manchmal zurecht, warum erreicht der eine den anderen nicht, obwohl das vom eigentlichen Standpunkt aus gehen müßte.
Um diese Frage zu klären, betrachten wir einfach mal die uns bekannten,typischen Ausbreitungsbedingungen auf den einzelnen Bändern.
Da fängt man am besten mit dem UKW-Funk an, hier spricht man von der "Quasi optischen" Ausbreitung, also alles, was ich sehen kann, erreiche ich normalerweise auch.
Vereinfacht geht man davon aus, daß auf UKW die Welle sich geradlinig ausbreitet, aber dem ist nicht immer so!


Auch bei Frequenzen über 30 MHz ist eine Beugung und Reflexion an der sogenannten Troposphäre möglich, welche bis zu einer Höhe von 18 km reichen kann.
Hier kommen auch einige Ausnahmen ins Spiel, wo UKW weiter als nur "Sichtweite" reichen kann, z.B. Sporadic E, Troposcatter, Meteorscatter, Inversionswetterlagen und Regenscatter.
Aber der Regelfall ist eine gerade Ausbreitung, die mit steigender Frequenz sinkt.
Natürlich ist das Ganze auch abhängig von der Funkausstattung, die man nutzt, ebenso gilt hier, je besser die Antenne und das Funkgerät, desto eher besteht die Chance auf größere Reichweiten.
Dann natürlich noch der Unterschied zwischen FM- und SSB-Betrieb, bei dieser Modulationsart fängt UKW eigentlich erst richtig an.
Es wird mit Richtantennen gearbeitet, höheren Leistungen u.s.w., so daß man im Mittel bei 2 m mit ca. 500 km und bei 70 cm mit 350 km Entfernung rechnen kann.
Auch das Umfeld ist sehr entscheidend bei UKW, sitze ich in der Nähe von Wasser und keine störenden Erhebungen um mich herum, trägt das auch dazu bei, bin ich aber von Hochhäusern umgeben, Stahlbetonbauten und Bergen, kann dieses genau zum Gegenteil führen.
Jedoch gibt es wiederum in dieser Situation die Möglichkeiten von Reflexionen z.B., die das Signal auch wieder weiter tragen können.
Im Grunde ist gar nichts sicher, jeder Standort, jeder Tag, selbst jede Frequenz ist anders und wirkt sich auf die Ausbreitung aus!
Ich für mich kann sagen, weil mein QTH (Standort) in den Bergen sich befindet, erreiche im Normalfall eine Entfernung von 100 km auf 2 m und 60 km auf 70 cm.
Allerdings arbeite ich nur FM und mit Vertikalstrahlern (Rundstrahlcharakteristik), weil in FM die beste Sprachqualität zu erreichen ist.

Deshalb arbeiten viele Funkamateure auch FM über sogenannte Relaisfunkstellen, also Umsetzer an erhöhten Standorten, die das empfangene Signal aufnehmen und wieder abgeben, so daß sich dadurch die Reichweite erhöht.
Über diese Relais haben auch Mobilisten und Portabelstationen (Handfunkgeräte u.a.) die Chance, ihre Reichweite um ein Vielfaches auszuweiten.
Wenn ich somit ein QSO von Punkt A zum evtl. 70 km entfernten Punkt B führen möchte, aktiviere ich das Relais und überbrücke so fast mühelos diese Reichweite.
Möchte ich aber ein QSO nach München z.B. führen, was von mir ca. 110 km entfernt ist, geht das damit auch nicht mehr!
Dann müßte ich doch auf große und gewinnträchtige Richtantennen umsteigen, um vielleicht meinen Gesprächspartner direkt oder ein in seiner Nähe befindliches Relais zu erreichen.
Es würde mir natürlich entgegenkommen, wenn mein Gesprächspartner auch eine bessere Antennensituation hat.


Bilder sind von Wikipedia.
Im Gegensatz dazu haben wir auf der anderen Seite die Kurzwelle, sie unterliegt zwar ähnlichen Bedingungen, hat aber den Vorteil, daß sie zwei Wellenausbreitungen hat.
Einmal die bekannte Bodenwelle, die ohne Weiteres von 30 - 100 km reichen kann und mit sinkender Frequenz noch weiter trägt.
Aber das Interessante für uns Funkamateure ist die sogenannte Raumwelle, hier werden die Funkwellen an der Ionosphäre reflektiert und wieder zur Erde geschickt, was mehrmals passieren kann.
Dadurch kann ein KW-Signal per Raumwelle um den ganzen Erdball wandern, wobei ein Gesetz der Optik hier zumeist Anwendung findet, nämlich "Einfallwinkel gleich Ausfallwinkel".




Aus diesem Grunde kann man mit Kurzwelle um die ganze Erde funken, kein Frequenzbereich überbrückt größere Reichweiten auf der Erde.
Darum ist auch die Antennenform wichtig, Vertikalstrahler sind Flachstrahler, überbrücken damit sehr weite Entfernungen, sind z.B. nicht so gut im Europaverkehr, weil der auftreffende Winkel an der Ionosphäre sehr flach ist und dadurch der abgehende Winkel auch flach wieder abgeht.
Also nimmt man für den Europaverkehr lieber einen Steilstrahler wie z.B. den Dipol.
Aber genau das ist u.a. ein Grund dafür, warum man in unmittelbarer Umgebung nicht gehört wird, aber dafür vielleicht in Spanien oder gar weiter weg mit gutem Signalwert ankommt.
Es gibt somit tote Zonen, wo die Bodenwelle nicht mehr hinkommt, die Raumwelle aber noch gar nicht da ist !
Man springt über diese Bereiche hinweg.
Deshalb findet der meiste Deutschland- und Europaverkehr auch auf 40 bzw. 80 m statt, hier wird logischerweise fast ausschließlich mit Steilstrahlern gearbeitet, oder eben Kompromißantennen, die dafür sorgen, daß die Raumwellen steil zurückkommen und die Bodenwelle auch weiter reicht.

Hinzu kommt noch der Unterschied zwischen Tag und Nacht, da geht es um mehrere Schichten, die noch vor der Ionosphäre liegen und eine starke Dämpfung auf die Funkwellen ausüben.
Die Ionosphäre wird durch die Sonneneinstrahlung aufrecht erhalten, nachts entfällt diese Aktivität (Ionisierung), die Dämpfung durch die darunter liegenden Schichten sinkt.
Die Reflexion wird zum Teil umgekehrt, es entsteht auch ein steilerer Winkel und mit sinkender Frequenz gewinnt nachts die Reflexion an Stärke.
Das sind alles Erklärungen, warum nachts das 40 und 80 m - Band die eigentlichen Verbindungsorgane sind und 10 - 17 m fast völlig "Tot" sind.
Einfach erklärt, niedrige Frequenzen können eher reflektiert werden als hohe, nur erleiden sie tagsüber eine hohe Dämpfung in den unteren Schichten.

Um eben genau diese Physik beeinflussen und doch überall hinfunken zu können, hat der Mensch die Sateliten und Relais erfunden, die Kurzwelle ist zumeist dem Radio, dem Amateurfunk und zum Teil noch dem Militär dienlich.
Aber auch das steigt mehr und mehr in die sicheren Kommunikationswege um, selbst die entfernt kämpfenden Truppen telefonieren Heute mit dem Satelitentelefon !
Aber eben genau diese Ausbreitungsproblematik ist eines der interessantesten Gebiete des Amateurfunks, wie mit bescheidenen Mitteln doch versucht wird, eine bestimmte Station zu erreichen, wie am besten Antennen gebaut und modifiziert werden und und und...

Die Kurzwelle ist der Teil des Amateurfunks, der den größten Aufwand erfordert, aber auch sehr viel Spass macht.
Experimentieren kann man auf UKW und auf KW, aber das Prickeln beim Versuch der Kontaktierung einer Station ist mit nichts vergleichbar.
So ein wenig Anfangsenthusiasmus entsteht bei UKW auf SSB, deshalb erwähnte ich vorhin, daß damit der Funk erst anfängt.
Relaisverbindungen und Echolink sind relativ sichere Wege, den Kontakt herzustellen und dienen mehr der reinen Kommunikation.

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