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Einsteigerhilfe für CB-Funker!

Ausbreitung der 11m Welle und Reichweiten.

Antworten auf oft gestellte Fragen zur Reichweite von CB-Funk und was mit legalen Geräten und ohne Brenner erreicht werden kann. mehr...

Seit 21.6. gibt es die Fortsetzung dieses kleinen Aufsatzes. mehr dazu gibt es hier

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Nun kommt die Raumwelle ins Spiel - Reichweite nahezu ohne Limit!

Teil 2 von Alexander W. Eisele

Im ersten Teil meines kleinen Aufsatzes, haben wir erfahren, dass die normale Ausbreitung über die Bodenwelle beim CB-Funk durch die Ausbreitungsphysik begrenzt ist. Um dies genau zu berechnen, gibt es für die Spezialisten eindeutige Formeln, welche dieses Phänomen belegen. Für uns reicht es jedoch zu wissen: Egal ob wir nun mit 1 Watt oder mit 100 Watt senden, die Reichweite unseres Senders im CB-Bereich endet an den Grenzen, welche der Bodenwelle physikalisch vorgegeben sind. Dies gilt dann, wenn “normale” Ausbreitungsbedingungen vorherschen.

Dazu ein markantes Beispiel:

Bei einem QSO im 10m-Band der Funkamateure (welches sich nahezu gleich wie das 11m-Band der CB-Funker verhält) konnte von unserem Standort bei einem Fieldday mit einer nominellen Leistung von ca 600 Watt, keine größere Entfernung als 50 Kilometer erreicht werden. Der Grund; es lagen völlig normale Ausbreitungsverhältnisse vor. Vom selben Standort, konnten wir wenige Wochen später mit nur 10 Watt, über mehrere Relaisfunkstellen in den USA funken!

Wie ist sowas möglich? Woher kommen die Unterschiede?

Neben der Bodenwelle, sendet jede Funkstation auch sogenannte “Raumwellen” aus. Herrschen “normale” Ausbreitungsbedingungen vor, geht die Raumwelle im Weltall verloren und steht für eine weitere Kommunikation nicht mehr zur Verfügung. Gelegentlich gibt es jedoch Vorkommnisse “außerhalb” unserer Erdatmosphäre, welche sehr direkte Auswirkungen auf die Kommunikationswege “innerhalb” unserer Atmosphäre hat. Alle 11 Jahre entstehen auf der Sonne, dunkle Flecken welche auf der Erde die Kommunikation wesentlich beeinflussen. Auf der Internetseite www.vfo-magazin.de kann man dazu folgendes lesen:

Um Aussagen über Ausbreitungsbedingungen treffen zu können ist ein genauerer Blick in die Ionosphäre nötig. Dort sind eine große Anzahl elektronischer Teilchen vorhanden die durch die Ionisation neutraler Luftmolekühle entstehen. Verantwortlich für diese Aufspaltung sind unter anderem Sonnenwinde (kosmische Strahlung) und hauptsächlich die Röntgen- und ultraviolette Strahlung der Sonne. Direkten Einfluss auf die Sonnenaktivität und somit auch auf die Ionisation nimmt die Zahl der Sonnenflecken. Diese unterliegt einem Elfjahreszyklus der jeweils ein Maximum und ein Minimum an Sonnenaktivität verursacht. Tageszeiten und Tag-Nacht Zyklen nehmen ebenso Einfluss auf Stärke und Länge der Sonneneinstrahlung wie die Jahreszeiten.

Versuchen wir die Aussagen des VFO-Magazins, so zu umschreiben, dass es jeder verstehen kann. Hier also mein Erlärungsversuch:

Unsere Erde ist, zusammen mit der Atmosphäre von verschiedenen Schichten umgeben, welche alle - jede auf unterschiedliche Weise - die Ausbreitung der Funkwellen beeinflussen. Gleich im Anschluss an das was landläufig als Erdatmosphäre bezeichnet wird, befinden sich drei wesentliche Schichten, deren Verlauf allerdings nicht gleichförmig und immer in gleicher Höhe sind, und die wiederum durch eigene spezifische Eigenschaften versehen sind. Für genügt es zu wissen, dass die drei Hauptschichten Troposphäre, Stratosphäre und Ionosphäre genannt werden. Rein technisch gesehen gehören alle Drei Schichten immer noch zum Atmosphärengürtel der Erde, faktisch bezeichnet man jedoch nur den Bereich in welchem irdisches Leben möglich ist als Atmosphäre.

Die Troposphäre:

So bezeichnet man den Bereich in welchem sich jede Form von Wetter abspielt. Die Troposphäre reicht bis in eine Höhe von ca 11-12 Kilometern. Wichtig dabei ist, dass darin etwa 78% der Stoffe enthalten sind, welche erst das Leben auf der Erde ermöglichen. Meteorologen haben festgestellt, dass die Temperatur in diesem Bereich um ca 7-9 Grad Kelvin je 1000m Höhe abnimmt. Die Temperatur sinkt bis zu Tropopause bis auf ein Minimum von ca -50 Grad Celsius. Die Höhe der Tropopause ist jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen sie sinkt bei uns im Frühjahr auf ca 9,8 Kilomerter und liegt im Juli bei der maximalen Höhe von ca 12 Kilometern. Für uns ist dabei wichtig, dass auch für Frequenzen zwischen 25 MHz bis zu ca 60 MHz eine Beeinflussung stattfinden kann. Dazu kommen wir etwas später in unserem kleinen Aufsatz.

Die Stratosphäre:

Diesen Bereich der Schichten erwähnen wir nur aus einem Grund: Diese Schicht ist für uns auf der Erde wichtig, weil dort ein großer Teil der aus dem Weltraum stammenden schädlichen Strahlung zurückgehalten bzw. zum Teil absorbiert wird. Diese Schicht beginnt nach der Tropopause in ca 12 Kilometern und erstreckt sich bis in eine Höhe von etwa 80 Kilometern. Was für Funker wichtig sein kann, ist die Tatsache dass die Temperatur der Troposphäre bis in eine Höhe von etwa 20 Kilometern konstatnt bleibt und dann kontinuierlich bis zu einer Höhe von 50 Kilometern auf ca +50 Grad Celsius ansteigt. Ursächlich dafür ist in dieser Höhe der recht hohe Ozongehalt, daher sprechen Fachleute auch vom Ozongebiet. Oberhalb von 50 Kilometer nimmt die Temperatur wieder ab, um dann in der Übergangszone zu Ionosphäre erneut anzusteigen.

Die Ionosphäre:

In einer Höhe ab ca 80km beginnt die Ionosphäre, welche sich bis zu einer Höhe von etwa 800km ausdehnt. Von dort geht es dann in den interstellaren Raum, also das Weltall über. Wichtig zu wissen ist, dass sich in der Ionosphäre eine sehr große Anzahl elektrisch geladener Teilchen befinden. Hauptsächlich sind dies Ionen und Elektronen. Als wissenschaftlich gesichert gilt, dass diese Teilchen durch eine Aufspaltung neutraler Luftmoleküle entstehen. Werden diese Teilchen nun durch Vorgänge ausserhalb unsere Erde angeregt, also zum Beispiel durch die UV- und Röntgenstrahlung der Sonne, verändern diese ihre elektrische Leitfähigkeit und können so, die Ausbreitung von Funkwellen entscheidend beeinflussen.

Besteht in der Ionosphäre nur eine geringe angeregte Elektronendichte, werden Funkwellen in den Weltraum durchgelassen. Verändert sich jedoch die Dichte und damit die Leitfähigkeit, werden die Funkwellen an der Ionosphäre reflektiert und wieder zur Erde zurückgeworfen. Die Ionosphäre ist - ich schrieb dies schon weiter oben - wiederum in mehrere unterschiedliche Schichten aufgeteilt, die unterschiedlichen Eigenschaften haben. Die D-Schicht bildet sich zwischen 70 und 90km Höhe aus und ist nur tagsüber vorhanden, die E-Schicht liegt zwischen 90 und 125km und hat eine hohe Elektronenkonzentration. Darüber liegt die sogenannnte F-Schicht, welche sich im Sommer in F1 und F2 aufteilt. Das Maximum der Ionisation ist bei ca 400km Höhe erreicht und baut sich dann langsam ab. Jede dieser Schichten, hat ganz spezifische Auswirkungen auf Kurzwellen-Frequenzen. Tagsüber ist die Dämpfung der D-Schicht so hoch, das Frequenzen bis etwa 7 MHz für den DX-Verkehr (also für Weitverbindungen) nicht verwendbar sind.  Ab 7 bis etwa 30 Mhr stellt die D-Schicht kein Hindernis für die Ausbreitung im Fernverkehr dar. Hauptverantwortlich für den DX-Verkehr in den höheren Frequenzen ist die F-Schicht, welche interkontinentale Verbindungen ermöglicht. Dies gilt auch für den Bereich des CB-Funkes.

Fassen wir das, was wir bisher gelesen haben kurz zusammen:

Ein Funksignal nimmt grundsätzlich immer zwei Ausbreitungswege: Zuerst die Bodenwelle welche nur für den Nahbereich wichtig ist, und dann noch die sogenannte Raumwelle, welche unser Funksignal über große Strecken transportieren kann. Damit der Transport über die Raumwelle erfolgen kann, müssen in der Ionosphäre bestimmte Voraussetzungen bestehen.

Darüber lesen wir jedoch in Fortsetzung mehr.