Amateurfunklehrgang – Der Weg zur HB9-Lizenz/ Wellenausbreitung
Wellen auf Leitern
[Bearbeiten]Definition und Grundlagen
[Bearbeiten]Wenn eine Spannungsquelle an eine elektrische Leitung angeschlossen wird, breitet sich die elektrische Energie nicht sofort entlang der gesamten Leitung aus. Stattdessen bewegt sich eine Spannungswelle mit einer bestimmten Ausbreitungsgeschwindigkeit entlang des Leiters. Diese Geschwindigkeit hängt von den physikalischen Eigenschaften des Leiters und des umgebenden Mediums ab.
Zusätzlich zur Spannungswelle gibt es auch eine Stromwelle, da elektrischer Strom fliessen muss. Die Stromwelle bewegt sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Spannungswelle.
Kenntnisse über die Wellen sind erforderlich um:
- zu erkennen dass die Anpassung von Antennen an Sendegeräte erforderlich ist um Reflexionen zu vermeiden
- zu verstehen, wieso der Einsatz von Koaxialkabeln mit definiertem Wellenwiderstand (z. B. 50 Ω in der Funktechnik) wichtig ist
- die Wichtigkeit des Messen und Optimieren des SWR zur Maximierung der Übertragungsleistung zu erkennen
Elektrische und magnetische Felder auf Leitern
[Bearbeiten]- Elektrisches Feld (E-Feld): Wird durch die Spannung zwischen zwei Punkten erzeugt und beschreibt die Richtung und Stärke der elektrischen Kraft.
- Magnetisches Feld (H-Feld): Entsteht durch den fließenden Strom und beschreibt die Richtung und Stärke der magnetischen Kraft.
Beide Feldkomponenten sind vektorielle Grössen, das bedeutet:
- Die Länge des Vektors gibt die Stärke des Feldes an.
- Die Richtung des Vektors beschreibt die Kraftwirkung.
Im elektromagnetischen Feld stehen das elektrische Feld 𝐸 und das magnetische Feld 𝐻 stets senkrecht zueinander sowie zur Ausbreitungsrichtung der Welle. Diese Anordnung ist charakteristisch für eine transversale elektromagnetische Welle (TEM-Welle). Menn nennt dies die Orthogonalität des Feldes.
Die drei beteiligten Richtungen sind:
- Elektrisches Feld (E) – in einer Richtung
- Magnetisches Feld (H) – senkrecht dazu
- Ausbreitungsrichtung (k) – orthogonal zu beiden
Die Grössen der elektrischen und magnetischen Feldkomponenten ändern sich periodisch über die Zeit gemäss einer Sinusfunktion, da die Quellenspannung in Hochfrequenzsystemen typischerweise sinusförmig variiert:
Wellenfront
[Bearbeiten]Die Wellenfront beschreibt die Position, an der sich die Welle zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet. Sie trennt den bereits beeinflussten Teil der Leitung von dem noch unbeeinflussten Teil.
Hinlaufende und rücklaufende Wellen, Wellenwiderstand
[Bearbeiten]Die hinlaufende Welle ist die ursprüngliche Welle, die von der Quelle zur Last (z. B. einer Antenne) läuft. Wenn die Welle auf einen Widerstand trifft, der nicht exakt der Leitungsimpedanz entspricht, entsteht eine rücklaufende Welle, die zur Quelle zurückreflektiert wird.
Die rücklaufende Welle entsteht durch Reflexion am Leitungsende, wenn dort eine Fehlanpassung vorliegt. Dies führt zu einer Überlagerung von hin- und rücklaufender Welle, was zu stehender Welle auf dem Leiter führen kann.
E0, H0: die Amplituden der Felder
𝜔: die Kreisfrequenz
𝑡: die Zeit
Diese Schwankungen führen zur fortlaufenden Energieübertragung, die sich entlang des Leiters oder im freien Raum ausbreitet.
Das Verhältnis zwischen elektrischem und magnetischem Feld ist durch den charakteristischen Wellenwiderstand der Umgebung gegeben. Für das freie Raumfeld gilt:
Stehwellenverhältnis (SWR)
[Bearbeiten]Das Stehwellenverhältnis (Standing Wave Ratio, SWR) ist ein Maß für die Anpassung zwischen Leitung und Last. Ein SWR von 1:1 bedeutet eine perfekte Anpassung, d. h. keine rücklaufende Welle. Ein hoher SWR-Wert weist auf eine hohe Reflexion und eine schlechte Anpassung hin, was Leistungsverluste und mögliche Schäden an der Quelle verursachen kann.
Reflexionen und Impedanzanpassung
[Bearbeiten]Die Höhe der reflektierten Welle hängt von der Leitungsimpedanz und dem Widerstand am Leitungsende ab. Die Leitungsimpedanz (auch Wellenwiderstand genannt) ist eine Kenngröße der Leitung, die das Verhältnis von Spannung zu Strom in der hinlaufenden Welle beschreibt.
Um Reflexionen zu minimieren, wird versucht, die Lastimpedanz der Leitungsimpedanz anzupassen. Gelingt dies nicht, können Methoden wie Anpassnetzwerke oder Abschlusswiderstände eingesetzt werden, um die Reflexion zu verringern.
Wellen im freien Raum
[Bearbeiten]Grundlagen
[Bearbeiten]Ausbreitungsrichtung
[Bearbeiten]Ausbreitungsgeschwindigkeit
[Bearbeiten]Ausbreitungsgesetze
[Bearbeiten]Polarisation
[Bearbeiten]Einteilung des Spektrums
[Bearbeiten]Ausbreitung der Kurzwellen (HF)
[Bearbeiten]Einfluss der Ionosphäre auf die Kurzwellen-Ausbreitung
[Bearbeiten]Die Ionosphäre ist der entscheidende Faktor für die Ausbreitung von Kurzwellen. Durch Reflexion oder Brechung werden die Funkwellen über weite Strecken zwischen den atmosphärischen schichten und der Erdoberfläche hin und her reflektiert.
Beim Durchdringen der Ionosphäre werden Radiowellen von ihrer ursprünglichen Richtung abgelenkt (gebrochen oder reflektiert). Dieses Phänomen hängt ab von:
- der Frequenz der Welle
- dem Einfallswinkel, also dem Winkel, unter dem die Welle auf die ionisierte Schicht trifft
- der Elektronendichte der jeweiligen Schicht
- der Tageszeit und Sonnenaktivität
Wellen mit niedriger Frequenz werden leichter zurückgebrochen, während hohe Frequenzen durch die Schichten hindurchtreten oder nur unter flachen Winkeln reflektiert werden.
Definition und Aufbau der Ionosphäre
[Bearbeiten]Die Ionosphäre ist ein Teil der oberen Atmosphäre und beginnt in etwa 50 km Höhe und reicht bis in Höhen von über 1'000 km. Im Gegensatz zum freien Weltraum enthält sie eine hohe Konzentration an Ionen und freien Elektronen, die durch Ionisation entstehen - ein Prozess, bei dem die energiereiche Strahlung aus dem All Atome und Moleküle aufspaltet.
In elektrischer Hinsicht stellt die Ionosphäre also kein Vakuum, sondern ein leitfähiges Gas dar, das elektromagnetische Wellen beeinflussen kann. Aufgrund der unterschiedlichen Elektronendichte in verschiedenen Höhen ist die Ionosphäre in mehrere Schichten unterteilt.
Die Ionosphäre gliedert sich - je nach Tageszeit und Sonnenaktivität - typischerweise in die folgenden Hauptschichten:
D-Schicht (ca. 50–90 km): Nur tagsüber vorhanden; verursacht starke Absorption, besonders im unteren Kurzwellenbereich. Nachts verschwindet diese Schicht weitgehend.
E-Schicht (ca. 90–130 km): Tagsüber gut ausgebildet, ermöglicht Reflexion von Signalen im Mittelwellen- und unteren Kurzwellenbereich. Nachts schwächer ausgeprägt.
F-Schicht (über 130 km): Wichtigste Schicht für Kurzwelle. Besteht tagsüber aus zwei Unterschichten (F1 und F2), die sich nachts zur F-Schicht vereinigen. Die F2-Schicht bleibt auch nachts erhalten und reflektiert die meisten Kurzwellenfrequenzen.
Besondere Ausbreitungsphänomene
[Bearbeiten]Neben den regulären Reflexionen an der Ionosphäre treten gelegentlich besondere Ausbreitungsbedingungen auf, die weitreichende Verbindungen ermöglichen – oft unerwartet oder über sehr grosse Entfernungen.
- Sporadic-E (Es): Überraschende Reflexionen an stark ionisierten, punktuellen E-Schicht-Regionen. Oft im Sommerhalbjahr aktiv, vor allem auf dem 10 - und 6m Band.
- Grauzonen-Ausbreitung (Grayline-Propagation): Verbesserte Ausbreitung entlang der Tag-Nacht-Grenze der Erde. Besonders effektiv auf 40m und 80m während Sonnenauf- oder -untergang.
- Transäquatoriale Ausbreitung (TEP): Reflexion entlang des geomagnetischen Aequators bei sehr hoher Sonnenaktivität. Ermöglicht Verbindungen zwischen Stationen auf ähnlicher geographischer Breite, aber in gegenüberliegenden Hemisphaeren.
- Aurorale Ausbreitung: Entsteht durch gestörte Ionosphärenzonen in Polnähe während geomagnetischer Stürme. Betrifft vor allem das 10m- und 6m-Band, meist mit stark verzerrtem Signal.
Die besondere nicht-Ausbreitungsbedingung: der Mögel-Dellinger-Effekt
[Bearbeiten]Der Mögel-Dellinger-Effekt ist ein kurzfristiger, aber deutlicher Ausfall der Kurzwellenkommunikation, der durch plötzliche Ionisation in der D-Schicht der Ionosphäre verursacht wird. Er tritt typischerweise im Zusammenhang mit starken Sonneneruptionen (insbesondere wenn dabei starke Röntgenstrahlung emittiert wird) auf. Dabei wird die untere Ionosphäre (D-Schicht) stark ionisiert.
Als Folge daraus beginnt die D-Schicht, anstelle von Reflexion nun starke Absorption auszuüben - besonders im Kurzwellenbereich unterhalb etwa 15 MHz. Dadurch kommt es zu einem plötzlichen Totalausfall der Funkverbindung auf der Tagseite der Erde. Der ganze Spuk dauert von ein paar Minuten bis zu etwa einer Stunde. Die Dauer hängt von der Art und Stärke der Sonneneruption ab.es ist auch nur die tagseitige Erdhaelfte ist betroffen . dort, wo die Röntgenstrahlung direkt auf die Atmosphäre trifft.
Betroffen sind vor allem Frequenzen unter 20 MHz. Höhere Frequenzen werden weniger stark absorbiert oder sind gar nicht betroffen.
Einfluss der Sonnenfleckenaktivität
[Bearbeiten]Die Ausbreitungsbedingungen auf Kurzwelle sind stark abhängig von der Sonnenaktivität, insbesondere von der Sonnenflecken-Relativzahl. Diese gibt die Anzahl sichtbarer Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche an und dient als Indikator für die Intensität solarer Strahlung, insbesondere im UV- und Röntgenbereich.
Bei hoher Sonnenfleckenaktivität ist die Ionisation der höherren Ionosphärenschichten (E- und F-Schicht) besonders stark. Dadurch steigen die kritischen Frequenzen, und es sind zuverlässige Weitverbindungen auf höheren Frequenzen (z. B. 15 m oder 10 m) möglich - teilweise rund um die Uhr.
Bei niedriger Sonnenaktivitaet (z. B. während eines Sonnenfleckenminimums) sinkt die maximale nutzbare Frequenz (MUF), was insbesondere die höheren KW-Baender betrifft. Diese bleiben dann oft unbrauchbar, während sich die Aktivität auf die tieferen Bänder wie 80 m oder 40 m konzentriert.
Dämpfung
[Bearbeiten]Die Dämpfung elektromagnetischer Wellen beim Durchgang durch die Ionosphäre ist besonders in der unteren D-Schicht ausgeprägt.
Die D-Schicht wirkt absorbierend, vor allem bei tieferen Frequenzen und waehrend des Tages, wenn die Sonnenstrahlung stark ist. Dies führt zu eingeschränkter Reichweite auf 160 m und 80 m am Tag.
In der Nacht verschwindet die D-Schicht fast vollständig, wodurch deutlich geringere Dämpfung auftritt und interkontinentale Verbindungen auf tieferen Frequenzen möglich werden.
Auch atmosphärische Bedingungen (z. B. Gewitteraktivität) können zusätzliche Dämpfung oder Störungen hervorrufen.
Fading
[Bearbeiten]Als Fading bezeichnet man schwankende Feldstärken empfangener Signale. Dieses Phänomen entsteht durch Interferenz mehrerer Ausbreitungswege, auf denen das gleiche Signal mit unterschiedlicher Laufzeit am Empfaenger eintrifft.
Das führt zu Verstärkung oder Auslöschung des Signals durch konstruktive bzw. destruktive Interferenz. Fading tritt besonders haäufig bei Kurzwellen auf, wenn das Signal durch Reflexion an der Ionosphäre und am Boden mehrfach überlagert wird.
Die Fadingtiefe und -frequenz hängen von der Frequenz des Signals, der Tageszeit, dem Einfallswinkel sowie von Schwankungen der Ionosphärenschichten ab.
Beugung der Radiowellen an der Ionosphäre
[Bearbeiten]Bodenwelle
[Bearbeiten]Erdoberfläche
[Bearbeiten]Erster reflektierter Strahl, tote Zone
[Bearbeiten]MUF (Maximum Usable Frequency) und LUF (Lowest Usable Frequency)
[Bearbeiten]Ausbreitungsprognose
[Bearbeiten]Zeitliche Variationen der Ionosphäre
[Bearbeiten]Einfluss der Sonnenflecken-Relativzahl
[Bearbeiten]Dämpfung und Fading
[Bearbeiten]Atmosphärische Störungen
[Bearbeiten]Mehrsprung-Verbindungen (Multihop Transmission)
[Bearbeiten]Vergleich der Bänder
[Bearbeiten]Aufgrund der unterschiedlichen Frequenzen weisen die einzelnen Bänder stark variierende Ausbreitungsbedingungen auf. Hier ist eine Übersicht der wesentlichen Eigenschaften der gängigen Bänder kurz erläutert:
160-Meter-Band (1,8–2,0 MHz)
[Bearbeiten]Tagsüber stark eingeschränkte Reichweiten (ca. 50 km) infolge hoher Dämpfung durch die Ionosphäre (Tagesdämpfung). In Winternächten sind interkontinentale Verbindungen möglich.
In der Schweiz ist die zulässige Sendeleistung auf maximal 10 Watt beschränkt - ein Nachteil für Reichweite und Betriebsqualität.
80-Meter-Band (3,5–3,8 MHz)
[Bearbeiten]Tagsüber Reichweiten von wenigen 100 km; starke Tagesdämpfung. In der Nacht - insbesondere im Winter - sind europaweite und gelegentlich interkontinentale Verbindungen möglich. Im Sommer sind häufig hohe Störpegel durch Gewitterentladungen (atmosphärisches QRN) vorhanden.
Kommerzielle Dienste nutzen ebenfalls diesen Frequenzbereich, was zusammen mit der hohen Nutzung durch europäische Funkamateure oft zu gegenseitigen Störungen (QRM) führt.
40-Meter-Band (7,0–7,2 MHz)
[Bearbeiten]Ganzjährig ein zuverlässiges Band für DX-Verbindungen, sofern der Ausbreitungsweg sich in der Dunkelheit befindet. Auch tagsüber ist zuverlässiger Europaverkehr möglich, da die Tagesdämpfung vergleichsweise gering ist. Deutlich weniger atmosphärische Störungen als im 80-m-Band.
Zahlreiche osteuropäische Rundfunksender belegen diesen Bereich; deren starke Signale können im Nahbereich störend wirken.
20-Meter-Band (14,0–14,35 MHz)
[Bearbeiten]Das weltweit am häufigsten genutzte Band für Fernverbindungen. Während eines Sonnenfleckenmaximums ermöglicht es nahezu rund um die Uhr weltweiten Funkbetrieb. Im Sonnenfleckenminimum ist das Band nachts meist nicht nutzbar.
Typisch ist eine „tote Zone“ (Skip-Zone) mit Entfernungen von ca. 500 bis 3000 km, in der keine Signale empfangen werden.
15-Meter-Band (21,0–21,45 MHz)
[Bearbeiten]Stark abhängig vom Sonnenfleckenzyklus. Bei hoher Sonnenaktivität zuverlässiger interkontinentaler Betrieb über weite Teile des Tages. Bei Sonnenfleckenminimum oft selbst tagsüber unbrauchbar.
Die tote Zone ist stets vorhanden und größer als beim 20-m-Band.
10-Meter-Band (28,0–29,7 MHz)
[Bearbeiten]Dieses Band liegt bereits nahe am UKW-Bereich und zeigt ähnliche Ausbreitungseigenschaften. Zuverlässiger DX-Betrieb ist fast ausschließlich während Sonnenfleckenmaxima möglich. In Phasen geringer Sonnenaktivität bleibt das Band oft tagelang geschlossen -– besonders für Verbindungen außsserhalb Europas.
Wenn DX-Verkehr möglich ist, dann nur tagsüber.
Ausnahmen und besondere Ausbreitungsphänomene
[Bearbeiten]Neben den typischen Bandcharakteristika treten gelegentlich besondere Ausbreitungsbedingungen auf, die von den oben beschriebenen Mustern abweichen. Diese Phänomene - etwa sporadische E-Schichten (Sporadic-E), grauzonenbezogene Ausbreitung oder transäquatoriale Reflexion - wurden bereits behandelt.
Anwendung
[Bearbeiten]Der Abstrahlwinkel
[Bearbeiten]Der Abstrahlwinkel einer Antenne ist der Winkel zwischen dem Hauptstrahl der abgestrahlten Welle und der Erdoberfläche. Er ist massgeblich für die Reichweite, da er bestimmt, wie die Funkwelle auf die Ionosphäre trifft.
Grundregel:
- Steile Winkel (hohe Elevation) → kurze bis mittlere Reichweite (NVIS)
- Flache Winkel (niedrige Elevation) → große Reichweite (DX)
Die Höhe einer horizontalen Antenne über Grund (in Wellenlängen λ) beeinflusst den Winkel massgeblich:
| Parameter | Einfluss | Bedeutung für den Funkbetrieb |
|---|---|---|
| Frequenz | Höhere Frequenzen durchdringen tiefere Schichten leichter | Für DX hohe Frequenzen, für NVIS tiefere Bänder wählen |
| Einfallswinkel (Takeoff-Winkel) | Flache Winkel = weite Reichweiten, steile Winkel = Nahbereich | Richtige Antennenhöhe wählen für gewünschte Entfernung |
| Tageszeit | Tagsüber: D-Schicht dämpft niedrige Frequenzen; F-Schicht aktiv | Nachts: D-Schicht verschwindet, F-Schicht spaltet sich in F1/F2 |
| Jahreszeit | Sommer: mehr Dämpfung, höhere Ionisation tagsüber | Winter: bessere Bedingungen für untere Bänder |
| Sonnenflecken-Relativzahl | Hohe Zahl → höhere MUF (Maximum Usable Frequency) | Hohe Bänder (10–15 m) besser bei hohem Sonnenfleckenwert |
| Grayline-Zone (Dämmerungszone) | Ionosphärische Bedingungen günstig durch simultane Tag-/Nacht-Ionisation | DX über Terminator-Zone besonders gut möglich |
Die Höhe einer horizontalen Antenne über Grund (in Wellenlängen λ) beeinflusst den Winkel maßgeblich:
| Antennentyp | Typ | Polarisation | Typischer Winkel | Einsatzbereich |
|---|---|---|---|---|
| Inverted-V | Dipol-artig | horizontal | 45° – 90° | NVIS, mittlere Reichweiten |
| Horizontaler Dipol | λ/2 oder λ/4 hoch | horizontal | 30° – 60° (bei λ/2) | Europa, kurze DX |
| Yagi (Richtantenne) | mehrbandig | horizontal | 10° – 30° | gezielter DX-Verkehr |
| Vertikalstrahler | λ/4-Vertikal | vertikal | < 20° (omnidirektional) | DX, maritime Einsätze |
| Loop-Antenne | horizontal/vertikal | je nach Aufbau | 30° – 60° | flexibel, je nach Ausführung |
| NVIS-Antenne | flach gespannter Dipol < 0,2 λ hoch | horizontal | > 70° | Nahbereich (Notfunk, Militär) |
Der optimale Abstrahlwinkel hängt von der geplanten Reichweite, dem Frequenzband und der Ionosphärenlage ab. Ein grober Anhaltswert ergibt sich aus folgender Näherung:
- wobei
- = Höhe der reflektierenden Schicht (z. B. F2-Schicht: ca. 300 km)
- = gewünschte Funkstrecke (Entfernung)
Beispiel
[Bearbeiten]Für eine Verbindung über 3000 km zur F2-Schicht (300 km hoch):
Daraus folgt: Man benötigt also eine Antenne mit einem Abstrahlwinkel von etwa 10–15°, wie sie typischerweise bei Richtantennen (z. B. DX-Yagi) oder hoch aufgehängten Dipolen vorkommen.
Nutzung des Gray-Line-Effekt (Dämmerungszonen-Ausbreitung)
[Bearbeiten]An der sog. "Gray Line" - also der Tag-Nacht-Grenze der Erde - entstehen besonders günstige Ausbreitungsbedingungen, weil:
- Die D-Schicht verschwindet auf der Nachtseite → weniger Absorption
- Die F-Schicht bleibt ionisiert → Reflexion bleibt möglich
- Geringere Dämpfung und lange Überreichweiten treten auf
Typischerweise nutzt man tieffrequentere DX-Bänder (40 m, 20 m) in der Morgendämmerung (für Fernost) oder Abenddämmerung (für Nord-/Südamerika).
Richtantennen mit flachem Abstrahlwinkel nach Osten am Morgen und Westen am Abend ausrichten. So kann man gezielt entlang der Gray Line arbeiten.
Wellenausbreitung über 144 MHz (VHF/UHF)
[Bearbeiten]Die Ausbreitung der ultrakurzen Wellen (UKW) ist weitgehend den optischen Gesetzen unterworfen. Deshalb wird sie auch als quasioptische Ausbreitung bezeichnet. Trotzdem sind Reichweiten über den (optischen) Horizont hinaus möglich. Die Ursachen dafuer sind Brechung, Beugung und Reflexion.
Durch den mit der Hoehe abnehmenden Brechungsindex der Luft, dessen Groesse durch Temperatur, Druck und Feuchtigkeit bestimmt ist, wird eine Strahlenkruemmung hervorgerufen. Diese bedingt, da sie der Kruemmung der Erdoberflaeche folgt, groessere Reichweiten.
Naeherungsweise kann der Einfluss der Strahlenbrechung unter der Annahme eines effektiven Erdradius von bestimmt werden, wobei normale atmosphaerische Verhaeltnisse und ebener Boden zwischen Sender und Empfänger Voraussetzungen sind.
Brechung und Reichweite
[Bearbeiten]Die effektive, krummlinige gedachte, geradlinige Ausbreitung kann durch eine Ersetzung des Erdradius durch naehert werden.
Beugung an Hindernissen
[Bearbeiten]Dass dort, wo der Empfangspunkt hinter einem Gebirge oder Berg liegt, unter Umständen dennoch Empfang möglich ist, hat seine Ursache in der Beugung der Wellen. Beugung an einem Gebirge kann daher die Versorgung eines Empfangspunktes an einem Bergabhang oder in einem Tal sicherstellen.
Inversion und troposphärischer Wellenleiter
[Bearbeiten]Wechselhafte troposphärische Zustände und Vorgänge spielen bei der UKW-Ausbreitung eine bestimmte Rolle. Besondere Bedeutung kommt den Inversionen zu, die eine mehr oder minder sprunghafte Änderung des Brechungsindexes bewirken.
In Bodennähe oder in einer gewissen Höhe ist häufig eine Temperaturzunahme zu beobachten, die von einer Abnahme der spezifischen Luftfeuchte bzw. des Dampfdruckes begleitet ist. Diese Temperaturumkehr stellt dann eine Bodeninversion dar.
Falls die Inversion in einer gewissen Höhe auftritt, wird sie freie Inversion genannt. Diese kann zur Ausbildung eines sogenannten Wellenleiters (oft als duct bezeichnet) führen. Durch Inversionen, die v. a. bei Hochdruckwetterlagen auftreten, lassen sich Reichweiten über 300 km erzielen.
Inversionen sind für DX-Verbindungen auf UKW die wichtigste Ursache. In Ausnahmefällen können Distanzen bis zu 3000 km überbrückt werden.
Aurora-Ausbreitung
[Bearbeiten]Sehr hohe Sonnenaktivität kann hohe Ionisationsdichten erzeugen. In den Regionen der Pole entsteht dabei das Nordlicht. Zudem wird das Erdmagnetfeld gestört. An den sich in Polnähe befindlichen sog. Aurorazonen können Wellen hoher Frequenz (2m, 70cm) reflektiert werden.
Diese Reflexion ist allerdings sehr instabil; es ist ein für Aurora-Verbindungen typisches schnelles Fading feststellbar. Die Sprachverständlichkeit von Telefonie leidet stark, weshalb praktisch nur Telegrafie verwendet wird.
Von der Schweiz aus ergeben sich Möglichkeiten, solche Verbindungen mit Nord- und Mitteleuropa über die ionisierten Schichten der nördlichen Polarzone durchzuführen.
Scatter (Streustrahlverbindung)
[Bearbeiten]In der Atmosphäre befinden sich immer Teilchen, welche in gewissem Masse Radiowellen streuen können. Dies gilt sowohl für KW als auch UKW. Es müssen nicht unbedingt ionisierte Teilchen sein – auch Staubwolken können Beugung verursachen, wenn auch in geringerem Ausmass.
Die zurückgestreute Radiostrahlung ist immer sehr schwach und liegt einige Zehnerpotenzen unter der bei Freiraumausbreitung zu erwartenden Feldstärke. Deshalb sind hohe Antennengewinne erforderlich. Oft werden Gruppenstrahler oder Parabolantennen verwendet.
Hauptarten von Scatter
[Bearbeiten]| Typ | Streuungsregion | Reichweite | Frequenzbereich |
|---|---|---|---|
| Troposcatter | Troposphaere | bis 1000 km | 100 MHz – 10 GHz |
| Ionoscatter | Ionosphäre | bis 2500 km | 30 – 70 MHz |
| Meteorscatter | Meteor-Spuren | sporadisch bis 2000 km | v. a. 2 m-Band |
Meteorscatter liefert meist die höchsten Feldstärken und ist deshalb für Funkamateure besonders interessant. Diese Verbindungen werden meist im 2-m-Band durchgeführt.
Scatter-Verbindungen sind die zuverlässigsten Verbindungen über grosse Distanzen, ohne Relaisstationen verwenden zu müssen (z. B. wie bei Mikrowellenstrecken).
Streuung an grossen Hindernissen
[Bearbeiten]UKW-Verbindungen sind auch aus tief eingeschnittenen Bergtälern heraus möglich. Objekte, die sich in der gleichen Rassenordnung wie die Wellenlänge befinden, wirken streuend. Typische Beispiele sind Berge und Gebäude.
An Bergwänden können Radiowellen reflektiert werden, wobei die gleichen Reflexionsgesetze gelten wie in der Optik.