Wellenausbreitung
Einführung
Das Zustandekommen einer Funkverbindung sowie die Qualität der Übertragung ist von der richtigen Wahl der Sendefrequenz und der Antennenform abhängig. Wir unterscheiden grob zwischen Bodenwellenverbindungen und Raumwellenverbindungen. Die Bodenwellenverbindung spielt beim UKW (UltraKurzWellen) Rundfunknetz und bei Mittel- und Langwellenrundfunksendungen eine Rolle. Interkontinentale Verbindungen mit Reichweiten von einigen hundert Kilometern sind jedoch nur mit der Raumwelle möglich. Die Faktoren und der Mechanismus ,der diese Ausbreitung ermöglicht und beeinflusst sind bekannt. Man kennt deshalb für Raumwellenverbindungen eine Frequenzprognose ähnlich der Wettervorhersage ,allerdings mit den Unterschied ,dass die Frequenzprognose sehr viel zuverlässiger ist.
Die Ausbreitung der Raumwellen werden von drei Faktoren beeinflusst : Die verschiedenen Sonnenaktivitäten, der Sonnenstand und dadurch bedingt die Jahres- und Tageszeiten bestimmen ebenfalls die Frequenzbereiche, die sich für eine Raumwellenverbindung eignen.
Deutlich wird das Ganze z.B. bei Mittelwellen- bzw. Langwellensendern. Jemand der regelmäßig solche Sender hört, wird merken, dass diese am Abend und in der Nacht besser zu empfangen sind als am Tag.
Weiter wird der Raumwellenempfang oft durch eine unangenehme Begleiterscheinung gestört. Es handelt sich dabei um Fading oder Schwund. Er hat seine Ursache im Mehrfachempfang, der dann auftritt, wenn das Signal den Empfänger auf zwei verschieden langen Ausbreitungswegen erreicht. Am Empfangsort entstehen dabei Differenzen, die in ungünstigsten Fall bis zur Auslöschung der empfangenen Signale führen können.
Zusammenfassend nennt man also die Wellen, die sich an der Erdoberfläche fortbewegen Bodenwellen und alle übrigen, die an athmosphärischen Schichten reflektiert werden, Raumwellen.
Raum- und Bodenwellen
Die Ausbreitung der Bodenwellen und der Raumwellen ist verschieden. (Bild.1)
Die Bodenwellen können sich im Langwellenbereich bis zu Entfernungen von 1000 km ausbreiten. Die Verluste an der Erdoberfläche werden mit zunehmender Frequenz immer größer. Dadurch sinken die Reichweiten der Bodenwellen im Mittelwellenbereich auf etwas 300 km und im Kurzwellenbereich auf etwa 100 km. Raumwellen breiten sich geradlinig aus. Raumwellen müssten demnach also geradlinig den Bereich unserer Erde verlassen. In bestimmten Frequenzbereichen kehren einige der Raumwellen wieder zur Erdoberfläche zurück. Sie werden von leitenden Schichten in der oberen Atmosphäre in 50 km bis 300 km Höhe wieder reflektiert (Bild.2). Die Struktur dieser Schichten wird durch die Ultraviolette Strahlung der Sonne ionisiert dadurch leitend. Eine besonders stark ionisierte Gasschicht trägt den Namen Heavyside-Schicht. Wie schon unter 1.1 bemerkt ,ist das Reflexionsvermögen der Heavyside-Schicht abhängig von der Wellenlänge und der Tageszeit.
Die verschiedenen Schichten
Die D-Schicht ist die unterste Schicht. Sie ist nur am Tag wirksam uns wirkt absorbierend auf Signale mit Frequenzen unter einigen Megahertz. Signale mit höheren Frequenzen durchstoßen die D-Schicht und werden von dieser lediglich gedämpft.
Die E-Schicht liegt über der D-Schicht. Sie reflektiert die längeren Kurzwellen. Sie ist ebenfalls nur am Tag wirksam und ihre Intensität ist von Sonnenstand abhängig. Sie erreicht ihren höchsten Wert um die Mittagszeit.
Die F1-Schicht ist nur tagsüber und im Sommer wirksam. Ihr Verhalten ist ähnlich der E-Schicht ,allerdings liegen ihre Grenzfrequenzen noch etwa 50% höher.
Die F2-Schicht ist eigentlich die wichtigste Schicht. Dank ihrem Verhalten ist ein interkontinentaler Funkverkehr über 24 Stunden möglich ,da sie auch Nachts wirksam ist. Sie ist die unregelmäßigste Schicht. Die Grenzfrequenzen sind abhängig von der Sonnenaktivität und von Sonnenstand.
Die Aktivität der Sonne schwankt in einem elfjährigen Rhythmus. Dieser Rhythmus nennt man auch Sonnenfleckenzyklus. Aus dem berechenbaren Sonnestand und der vorhergesagten Sonnenfleckenzahl lässt sich der Zustand der Ionosphäre voraussagen.
