Wellenausbreitung

Gesamtkurs E

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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 NE-3.1.1: 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 NE-3.2.1: 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 NE-3.3.1: 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 ($800-1000 km$) * Tritt hauptsächlich im Frühjahr und Herbst auf

    Troposphäre II

    Im folgenden Kapitel werden mehrere Begriffe verwendet, die vorab erklärt werden

    • Beugung: Wellen werden an einem Hindernis abgelenkt
    • Streuung: Ablenkung der Wellen durch Interaktion von Teilchen
    • Reflexion: Gleichgerichtete Streuung
    • Brechung oder Refraktion: Ablenkung der Wellen durch Änderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch ein anderes Medium mit anderer Dichte
    • Bereits bekannt: Die für den Amateurfunk relevanten Schichten in der Atmosphäre
    • In der Troposphäre finden Erscheinungen des Wetters statt
    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 NE-3.4.1: Für den Amateurfunk relevante Schichten in der Atmosphäre
    • * Überhorizontverbindungen bei VHF/UHF entstehen durch Beugung, Reflexion und Streuung in der Troposphäre * Bereiche mit unterschiedlicher Temperatur und Dichte
    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 NE-3.4.1: Troposphärische Ausbreitung an verschiedenen Luftschichten
    • Schichten unterschiedlicher Temperatur liegen aufeinander
    • An der Grenze der Schichten werden Funkwellen im VHF-Bereich reflektiert
    • Ermöglichen Funkverbindungen mit Stationen in rund $\num{800}$ bis $1000 km$ Entfernung
    • Troposphärische Inversionsbildung tritt hauptsächlich im Frühjahr und Herbst auf

    Aurora I

    • Hauptsächlich über magnetischen Nord- und Südpol
    • Sauerstoff- und Stickstoffatome werden vom Sonnenwind angeregt oder ionisiert
    • Sonnenwind: Elektrisch geladene Teilchen
    • Bei Sonneneruptionen besonders stark
    • Funkwellen können sich an ionisierten Sauerstoff- und Stickstoffatomen brechen
    • Insbesondere für VHF-DX-Verbindungen nutzbar
    • Sprache nur schlecht nutzbar (große Bandbreite)
    • Für CW und Digimodes brauchbar
    • Rapport: für T wird "A" vergeben, da Ton rau und schwankend ist

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    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 NE-3.6.1: Refraktion (Brechung) von Funkwellen an stark ionisierten Bereichen der E-Schicht
    • * Im Sommer mit größeren Reichweiten ($1000-2000 km$) * Refraktionen (Brechungen) an ionisierten Bereichen * Treten in $100-110 km$ in der E-Schicht auf * Tritt zufällig und schwer vorhersagbar auf * Sehr kleine Bereiche

    Sporadic-E II

    • Regional begrenzte ungewöhnlich hohe Ionisation der E-Schicht
    • Refraktion (Brechung) von Funkwellen in VHF und UHF
    • Auch $10 m$-Band möglich
    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 NE-3.7.1: Für den Amateurfunk relevante Schichten in der Atmosphäre
    • * Funkverbindungen mit Sprungentfernungen unter $1000 km$ * Durch Refraktion an einer Sporadic-E-Schicht * Insbesondere im $10 m$-Band
    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 NE-3.7.1: Refraktion bei Sporadic-E

    • 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 NE-3.8.1: 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 NE-3.8.1: 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 NE-3.8.1: 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

    Ionosphäre II

    • Vertiefung im Bereich Wellenausbreitung
    • Strahlung der Sonne schlägt Elektronen aus Sauerstoff- und Stickstoff-Atomen und -Molekülen in der Hochatmosphäre $\rightarrow$ Ionisation
    • Freie Elektronen werden von Funkwellen zum Schwingen angeregt $\rightarrow$ Refraktion der Funkwellen
    • In ca. $\num{50}$ bis $450 km$ Höhe
    • Refraktion von Kurzwellen, wodurch weltweite Kommunikation ermöglicht wird
    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 NE-3.9.1: Für den Amateurfunk relevante Schichten in der Atmosphäre
    • * Ionisation verleiht Kurzwelle einzigartige Fähigkeiten * Dichte der freien Elektronen bestimmt die Brechungsfrequenz * Höhere Dichte $\rightarrow$ höhere Frequenz
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <ol> <li> <p>Kurzbeschreibung: Schematische Grafik zur Funkwellenausbreitung mit Bodenwelle, einer gebogenen roten Bahn durch Schichten aus gestrichelten Bögen und einer „Tote Zone“ zwischen zwei Antennensymbolen.</p> </li> <li> <p>Detailbeschreibung: Unten verläuft eine schwarze, leicht gekrümmte Linie als Boden; an beiden Enden stehen kleine, offene Dreiecks‑Antennensymbole. Links startet ein dicker, roter Strahl, steigt bogenförmig auf, erreicht einen abgerundeten Scheitel und fällt rechts zur zweiten Antenne ab. Entlang des oberen Teils dieses roten Bogens steht in Rot „Refraktion“. Oberhalb des Scheitelpunkts ist ein graues, gestricheltes V eingezeichnet; darüber der Text „Scheinbare Reflexion“. Parallel über dem Boden ziehen mehrere graue, gestrichelte, nach unten gekrümmte Linien durch das Bild; links sind sie mit „D“, „E“, „F1“, „F2“ beschriftet, rechts mit den Höhen „50 km“, „90 km“, „130 km“, „200 km“, „400 km“; näher am Boden steht zusätzlich „10 km“ neben einer weiteren gestrichelten Linie. Auf der Bodenlinie verläuft von der linken Antenne aus ein roter Pfeil mit der Beschriftung „Bodenwelle“ nach rechts. In der Mitte über dem Boden steht der Text „Tote Zone“."></p> <figcaption>Abbildung NE-3.9.1: Refraktion an Schichten der Ionosphäre</figcaption> </li> </ol> </figure> </div> </section> <section><ul> <li>Besonders viel Strahlung tagsüber im Sonnenfleckenmaximum</li> <li>$10 m$-Band selbst bei geringer Sendeleistung tagsüber nutzbar</li> </ul> </section> <section></section> <section><ul> <li>Freie Elektronen rekombinieren sich wieder mit Atomrümpfen</li> <li>In bestimmten Höhen stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Ionisation und Rekombination ein.</li> <li>Diese Gebiete mit Gleichgewicht werden als Regionen oder Schichten bezeichnet.</li> </ul> </section> <section><ul> <li>Es gibt in verschiedenen Höhen verschiedene "Schichten" bzw. Regionen mit unterschiedlich starker Ionisierung</li> <li>Diese tragen die Namen</li> </ul> <ol> <li>D-Schicht</li> <li>E-Schicht</li> <li>$F_1$-Schicht</li> <li>$F_2$-Schicht</li> </ol> </section> <section><ul> <li>Die für die Kurzwellen-Fernausbreitung (DX) wichtigen F-Regionen der Ionosphäre befinden sich in einer Höhe von etwa $\num{130}$ bis $450 km$</li> <li>In der Klasse A müssen die genauen Höhenlagen der einzelnen Regionen für Tag und Nacht benannt werden können</li> </ul> </section> <section></section> <section><ul> <li>In ca. $50-90 km$ Höhe</li> <li>Existiert <em>nur am Tag</em></li> <li>Nach Sonnenuntergang sehr schnell verschwunden</li> <li>Energieverlust durch Kollision der Elektronen mit anderen Teilchen</li> <li>Starke <em>Dämpfung</em> von Funkwellen unter $10 MHz$</li> <li>Keine Raumwelle für Amateurfunkbänder wie $160 m$ oder $80 m$</li> </ul> <aside class= * Die Schichten verschwinden durch Rekombination der Ionen und Elektronen, wenn sie nicht mehr durch Sonnenstrahlung angeregt werden
    • In ca. $90-130 km$ Höhe
    • Entsteht tagsüber mit Maximum zur Mittagszeit
    • Verschwindet etwa 1 Stunde nach Sonnenuntergang
    • Sprungdistanz ca. $2000 km$ bis $10 MHz$
    • Starke Ionisation $\rightarrow$ Sporadic-E
    • Namensgebene: E(lektrische)-Schicht
    • In ca. $200-400 km$ Höhe
    • Am stärksten ionisierte Schicht
    • $F_1$-Schicht existiert nur am Tag
    • $F_2$-Schicht bleibt nachts bestehen
    • Sprungdistanz ca. $4000 km$
    * Im Schnitt alle 11 Jahre durch Umkehrung des Magnetfelds * Intensivere Ultraviolett- und Röntgenstrahlen * Führt zu starker Ionisation der $F_2$-Region
    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 NE-3.9.1: Zählung der monatlichen Sonnenflecken seit 1749
    • Im Aktivitätsminimum sind die Frequenzbänder oberhalb des $20 m$-Bandes (z. B. $10 m$) meist nicht nutzbar

    Tote Zone I

    • Bereich, wo die Bodenwelle nicht mehr hin gelangt
    • Und die Raumwelle noch nicht hingelangt
    • Abhängig vom Reflexionswinkel der Raumwelle
    • Funkstationen in der Toten Zone können mich nicht hören
    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 NE-3.10.1: Tote Zone

    • Fading

    • Raumwelle trifft noch im Bereich der Bodenwelle wieder zum Empfänger
    • Durch Wellenüberlagerung können sich Raum- und Bodenwelle gegenseitig abschwächen
    • Signal verliert an Stärke $\rightarrow$ Fading

    Amplitude:

    80%

    Phase:
    180 °

    Sprungdistanz I

    • Je flacher meine Antenne im Winkel zur Erdoberfläche abstrahlt, umso weiter ist die Sprungdistanz
    • Je steiler meine Antenne nach oben strahlt, umso kürzer ist die Sprungdistanz
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <p>Kurzbeschreibung: Liniendiagramm mit blauen Punkten: Die Distanz sinkt mit zunehmendem Winkel α von etwa 4000 km bei 10° auf nahezu 0 km bei 90°.</p> <p>Detaillierte Beschreibung: Das Diagramm hat eine senkrechte y‑Achse mit Pfeil nach oben und der Beschriftung „Distanz“, sowie eine waagerechte x‑Achse mit Pfeil nach rechts und der Beschriftung „α“. An der y‑Achse sind Markierungen bei „1000 km“, „2000 km“, „3000 km“ und „4000 km“. Entlang der x‑Achse stehen die Tick‑Beschriftungen „10°“, „20°“, „30°“, „40°“, „50°“, „60°“, „70°“, „80°“, „90°“. Eine durchgezogene hellblaue Linie verbindet blaue Punktmarken bei jedem x‑Wert; die Punkte liegen fallend: bei 10° etwa 4000 km, bei 20° etwa 2300 km, bei 30° etwa 1400 km, bei 40° etwa 1000 km, bei 50° etwa 700 km, bei 60° etwa 500 km, bei 70° etwa 350–400 km, bei 80° etwa 200–250 km und bei 90° nahe 0 km. Die Kurve fällt anfangs steil und flacht zur rechten Seite hin ab."> <figcaption>Abbildung NE-3.12.1: Sprungdistanz in Abhängigkeit des Winkels</figcaption></p> </figure> </div> </section> <section></section> </section> <section> <section data-background-color=

    MUF und LUF

    * Höchste zwischen zwei Orten verwendbare Frequenz * Ist abhängig vom Abstrahlwinkel der Antenne * Und der kritischen Frequenz der Ionosphäre
    Dieser Alt-Text wurde noch nicht überprüft. <ol> <li> <p>Kurze Zusammenfassung: Eine Grafik zeigt eine gebogene schwarze Basislinie, darüber ein graues, bogenförmiges Band mit dem Text „Refraktion“, sowie farbige Linien und Winkelmarkierungen (orange, grün, blau) mit Beschriftungen „α“, „φ“ und „f_c“.</p> </li> <li> <p>Detaillierte Beschreibung: Unten verläuft eine leicht gewölbte, schwarze Linie von links nach rechts; auf ihr sitzen links und rechts kleine, weiße, dreieckige Markierungen. Über dieser Linie spannt sich ein breites, graues, bogenförmiges Band über die gesamte Breite; in seiner Mitte steht in orange der Schriftzug „Refraktion“. Von der linken Dreiecksmarkierung starten zwei farbige Verläufe: Eine orange, glatte Kurve steigt an, erreicht ihren höchsten Punkt etwa mittig unter dem grauen Band und fällt anschließend zur rechten Dreiecksmarkierung ab. Ebenfalls von links startet eine grüne, kantige Linie, die schräg nach oben führt, im grauen Band zwei Knicke zeigt und oben rechts mit einem Pfeil nach außen weist. Neben dem Anfang der orangefarbenen Kurve ist ein kleiner gestrichelter Basis- oder Tangentenstrich eingezeichnet; der dazwischen markierte Winkel ist orange mit „α“ beschriftet. Nahe dem höchsten Bereich der orangefarbenen Kurve steht eine gestrichelte Winkelklammer mit der Beschriftung „φ“ (mit kleinem Gradzeichen). Links im Bereich des grauen Bandes befindet sich ein kurze, doppelseitige, schräg stehende, blaue Pfeilmarkierung mit der Beschriftung „f_c“. Die dominierenden Farben sind Schwarz (Konturen), Grau (Band), Orange (Kurve und Texte „Refraktion“, „α“, „φ“), Grün (gebrochene Linie) und Blau („f_c“)."></p> <figcaption>Abbildung NE-3.13.1: Die Winkel zur Berechnung der MUF</figcaption> </li> </ol> </figure> </div> </section> <section><p>$\mathrm{MUF} \approx \dfrac{f_c}{\sin(\alpha)}$</p> <p>$\alpha$ ist der Abstrahlwinkel der Antenne zum Boden $f_c$ ist die kritische Frequenz bei der senkrecht auf die Ionosphäre auftretende Funkstrahlen von den Regionen gebrochen werden $\rightarrow$ bei stärkerer Ionisation einer Region steigt die kritische Frequenz</p> <aside class= * sin(α) = 1 → MUF = f_c * In Klasse E keine Berechnung, nur Verständnisfragen
    * Abhängig von der Ionisierung in der D-Schicht * Je weniger Dämpfung in der D-Schicht, umso mehr tiefere Funkwellen können diese Schicht durchdringen und an den höheren Schichten reflektieren
    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 NE-3.13.1: Für den Amateurfunk relevante Schichten in der Atmosphäre

    • Bodenwelle

    • Die Bodenwelle reicht über den sichtbaren Horizont raus
    • Folgt der Erdkrümmung
    • Am besten für Frequenzen unter $3 MHz$
    Eine schematische Darstellung einer Antenne mit verschiedenen Pfeilen zeigt Reichweiten. Ein schwarzer, gebogener Strich verläuft unten im Bild und symbolisiert die Erdkrümmung. Oben links die Antenne, von der aus roter Pfeil mit "10 m (ca. 20 kilo meter)", gelber Pfeil mit "80 meter (ca. 200 kilo meter)", grüner Pfeil mit "Mittelwelle, 160 meter (200 kilo meter)" und blauer Pfeil mit "Langwelle (ca. 1000 kilo meter)" beschriftet.
    Abbildung NE-3.14.1: Reichweite der Bodenwelle je nach Band
    • Reichweite ist von Frequenz und Bodenbeschaffenheit abhängig
    • Langwelle ($30-300 kHz$) bis zu $1000 km$, Mittelwelle ($300 kHz--3 MHz$) bis zu $250 km$
    • Gut nutzbar im $160 m$-Band
    • Im $10 m$-Band für Kommunikation im Stadtbereich nutzbar
    • VHF und höhere Frequenzen vernachlässigbar

    Greyline

    • Für den Kurzwellenfunk interessant

    Tag zu Nacht

    • D-Region wird abgebaut
    • E-Region kann noch vorhanden sein
    • $F_1$-Region baut langsam ab
    • $F_2$-Region bleibt geschwächt bestehen
    Nacht zu Tag * D-Region baut erst auf, wenn Sonne in unteren Regionen angekommen * E-Region baut sich langsam auf * $F_1$-Region vor E- und D-Region aufgebaut * $F_2$-Region wird wieder stärker
    • Kurzwellen werden an der schwachen D-Region flach gebrochen und weniger gedämpft
    • Die gebrochenen Kurzwellen werden in der F-Region flach reflektiert
    • Hohe Skip-Distanz
    • Greyline-DX oder Twilight-DX

    Mögel-Dellinger-Effekt

    • Hohe Dämpfung der Raumwelle bis $300 MHz$
    • Totaler Ausfall der Raumwelle für wenige Minuten bis Stunden möglich
    • Kann nur tagsüber auftreten
    • Besonders stark bei Sonnenfleckenmaximum

    Langer und kurzer Weg I

    • Funkwellen können sich je nach Ausbreitungsbedingungen besser über den längeren, indirekten Weg ausbreiten

    Weiterlernen

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