Die MUF (maximum usable frequency ), also die höchste Frequenz, die die Ionosphäre für die Distanz zwischen Sender und Empfänger noch zurückbrechen kann, haben wir bereits in der Klasse E kennengelernt. Dort wurde deutlich, dass die MUF von der Dichte der freien Elektronen in der brechenden Region abhängt. In der Klasse A werden wir dieses Thema nun insbesondere mit Blick auf den Abstrahlwinkel noch genauer betrachten.
Prüfungsfrage AH206
Die höchste Frequenz, bei der eine Kommunikation zwischen zwei Funkstellen über Raumwelle möglich ist, wird als ...
A
kritische Frequenz bezeichnet (f$_{krit}$, foF2).
B
höchste durchlässige Frequenz bezeichnet (LUF).
C
höchste nutzbare Frequenz bezeichnet (MUF).
D
optimale Arbeitsfrequenz bezeichnet (f$_{opt}$, FOT).
Prüfungsfrage AH207
Wenn sich elektromagnetische Wellen zwischen zwei Orten durch ionosphärische Brechung ausbreiten, dann ist die MUF ...
A
der Mittelwert aus der höchsten und niedrigsten brauchbaren Frequenz.
B
die vorgeschriebene nutzbare Frequenz.
C
die niedrigste brauchbare Frequenz.
D
die höchste brauchbare Frequenz.
Wie wir auch schon wissen, ist die Reichweite der Raumwellen vom Abstrahlwinkel abhängig. Je flacher die Welle auf die Ionosphäre auftrifft, desto leichter erfolgt die Brechung. Dieser Zusammenhang gilt auch für die MUF: Die gerade noch zurückgebrochene Frequenz, die MUF , ist umso höher, je flacher unser Signal in die Ionosphäre einfällt. Die Abbildung A-1.8.1 zeigt eine Simulation der Sprungdistanz für einen Sommertag im Jahr 2024 für ein Amateurfunksignal um die $7 MHz$. Bei $45 °$ lag die MUF an diesem Tag bei $7,5 MHz$. Ändert man den Abstrahlwinkel, verändert sich auch die MUF: Strahlt man steiler ab (z. B. $60 °$), sinkt die MUF und die Funkwelle wird nicht mehr refraktiert. Strahlt man hingegen flacher ab (z. B. $30 °$), so erhöht sich die MUF. Im Folgenden werden wir diesen Zusammenhang genauer betrachten.
Als Formelzeichen verwendet man $f_o$ (kleiner tiefgestellter Buchstabe "O" für *ordinary wave*) gefolgt von der ionosphärischen Region, für die diese Frequenz gilt, also z.B. $f_\text{oF2}$ für die F2-Region. Allerdings wird auch oft $f_\text{c}$, $f_\text{k}$ oder $f_\text{krit}$ als Formelzeichen verwendet.
Prüfungsfrage AH204
Die kritische Frequenz der F2-Region (foF2) ist die ...
A
niedrigste Frequenz, die bei waagerechter Abstrahlung von der F2-Region noch zur Erde zurückgeworfen wird.
B
niedrigste Frequenz, die bei senkrechter Abstrahlung von der F2-Region noch zur Erde zurückgeworfen wird.
C
höchste Frequenz, die bei waagerechter Abstrahlung von der F2-Region noch zur Erde zurückgeworfen wird.
D
höchste Frequenz, die bei senkrechter Abstrahlung von der F2-Region noch zur Erde zurückgeworfen wird.
Prüfungsfrage AH205
Angenommen, die kritische Frequenz der F2-Region (foF2) liegt bei 12 MHz. Welche Aussage ist dann richtig? Bei Einstrahlung in die Ionosphäre unter einem Winkel von ...
A
90 ° liegt die höchste noch zur Erde zurückgeworfene Signalfrequenz bei 12 MHz.
B
90 ° liegt die niedrigste noch zur Erde zurückgeworfene Signalfrequenz bei 12 MHz.
C
45 ° liegt die höchste noch zur Erde zurückgeworfene Signalfrequenz bei 12 MHz
D
45 ° liegt die niedrigste noch zur Erde zurückgeworfene Signalfrequenz bei 12 MHz.
Die Abbildung A-1.8.3 zeigt den zeitlichen Verlauf von MUF und $f_\text{c}$ am 08.09.2025, gemessen mit der Ionosonde in Juliusruh. MUF $3000 km$ bedeutet in diesem Fall, dass sehr flach abgestrahlt wird, um eine Sprungdistanz von $3000 km$ zu erreichen.
Prüfungsfrage AH208
Die höchste brauchbare Frequenz (MUF) für eine Funkstrecke ...
A
ist nicht davon abhängig, wie flach die Sendeantenne abstrahlt bzw. die Empfangsantenne aufnimmt, sondern nur vom Zustand der Ionosphäre.
B
liegt tiefer als die kritische Frequenz, und zwar um so mehr, je steiler die Sendeantenne abstrahlt bzw. die Empfangsantenne aufnimmt.
C
liegt tiefer als die kritische Frequenz, und zwar um so mehr, je flacher die Sendeantenne abstrahlt bzw. die Empfangsantenne aufnimmt.
D
liegt höher als die kritische Frequenz, und zwar um so mehr, je flacher die Sendeantenne abstrahlt bzw. die Empfangsantenne aufnimmt.
Für die kommerzielle Frequenzplanung, wo es darauf ankommt, dass eine Funkverbindung mit hoher Wahrscheinlichkeit gelingt, gibt es zudem den Begriff der FOT (frequency of optimal transmission , optimale Sendefrequenz), oder auch $f_\text{opt}$. Das ist die Frequenz, die auf einem bestimmten Signalweg statistisch an 90% aller Tage eine Funkverbindung erlaubt; sie liegt üblicherweise 15% unter dem monatlichen Mittel der MUF. In der Formelsammlung finden wir diesen Zusammenhang als
$f_\text{OPT} = MUF \cdot 0,85$
Mit diesen Informationen können wir nun die folgende Aufgabe lösen; ein Taschenrechner ist dabei hilfreich.
Prüfungsfrage AH209
Wie groß ist die höchste nutzbare Frequenz (MUF) und die optimale Frequenz $f_{\textrm{opt}}$, wenn die Antenne in einem Winkel von $45^\circ$ schräg nach oben strahlt und die kritische Frequenz $f_{k}$ 3 MHz beträgt?
A
Die MUF liegt bei 4,2 MHz und $f_{\textrm{opt}}$ bei 4,9 MHz.
B
Die MUF liegt bei 2,1 MHz und $f_{\textrm{opt}}$ bei 2,5 MHz.
C
Die MUF liegt bei 4,2 MHz und $f_{\textrm{opt}}$ bei 3,6 MHz.
D
Die MUF liegt bei 2,1 MHz und $f_{\textrm{opt}}$ bei 1,8 MHz.
Für DX Verbindungen im Amateurfunk spielt die $f_\text{opt}$ keine Rolle, denn dort wählt man in der Regel das höchste Frequenzband, das noch eine Verbindung erlaubt (also am nächsten an der MUF), da dort der geringste Rauschflur und damit das beste Signal zu erwarten ist (höchster Signal-/Rauschabstand SNR).
In der Klasse E haben wir bereits die LUF (Lowest Usable Frequency) kennengelernt. Sie wird von der D-Region bestimmt und bezeichnet die niedrigste nutzbare Frequenz, unterhalb derer die Dämpfung zu stark ist. Die D-Region *dämpft* ja unser Funksignal und pro Sprung muss dieses Signal auch noch *zwei* Mal durch diese D-Region hindurch. Gleichzeitig ist diese Dämpfung umso höher, je niedriger die Frequenz ist (der Zusammenhang ist quadratisch: halbiert man die Frequenz, vervierfacht sich die Dämpfung). Daher wird man, wenn man die Frequenz fortwährend verringert, ebenfalls irgendwann an den Punkt gelangen, wo das zurückgebrochene Signal nicht mehr nutzbar ist; das ist die LUF.
Prüfungsfrage AH210
Die LUF für eine Funkstrecke ist ...
A
die gemessene brauchbare Frequenz, bei der eine Verbindung über die Raumwelle hergestellt werden kann.
B
die niedrigste brauchbare Frequenz, bei der eine Verbindung über die Raumwelle hergestellt werden kann.
C
die brauchbarste Frequenz, bei der eine Verbindung über die Raumwelle hergestellt werden kann.
D
der Mittelwert der höchsten und niedrigsten brauchbaren Frequenz, bei der eine Verbindung über die Raumwelle hergestellt werden kann.
Prüfungsfrage AH211
Was bedeutet die Aussage: "Die LUF für eine Funkstrecke liegt bei 6 MHz"?
A
Die optimale Frequenz, die für Verbindungen über die Raumwelle genutzt werden kann, liegt bei 6 MHz.
B
Die mittlere Frequenz, die für Verbindungen über die Raumwelle genutzt werden kann, liegt bei 6 MHz.
C
Die höchste Frequenz, die für Verbindungen über die Raumwelle als noch brauchbar angesehen wird, liegt bei 6 MHz.
D
Die niedrigste Frequenz, die für Verbindungen über die Raumwelle als noch brauchbar angesehen wird, liegt bei 6 MHz.
