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Matthias Jung
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Viele Funkgeräte verfügen über einen sogenannten DATA-Anschluss, der häufig auch als *DATA* oder *9600 Baud* gekennzeichnet ist, wie in Abbildung [ref:e_9600_port] dargestellt. Dieser Port wurde ursprünglich für Packet-Radio-Anwendungen entwickelt, die heute weitgehend durch HAMNET abgelöst wurden. Nichtsdestotrotz lässt sich dieser Anschluss auch für andere Verfahren nutzen, etwa für das digitale Sprachübertragungsverfahren M17. In diesem Fall wird ein entsprechendes Modem – oft auch als TNC bezeichnet – angeschlossen, wie in Abbildung [ref:m17_tnc] dargestellt.
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[photo:303:e_9600_port:Funkgerät mit DATA-Port]
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[photo:185:m17_tnc:Module M17 ein TNC für das M17 Übertragungsverfahren]
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Der 9600-Baud-Anschluss bietet eine direkte Verbindung zum Modulator und Demodulator des Transceivers, um die Signale mit hoher Präzision und geringen Verzerrungen zu verarbeiten. Er umgeht den Audiopfad des Transceivers, der normalerweise für Sprachübertragung optimiert ist und daher bei digitalen Signalen Einschränkungen hat. Für höhere Datenraten, wie sie z. B. im 9600-Baud-Packet-Radio (AX.25-Protokoll) verwendet werden, ist es notwendig, den gesamten Audiopfad mit seinen begrenzten Frequenzgang und Filterungen zu umgehen (z.B. Mikrofonfilter und Vorverstärker). Der Audio-Pfad eines Transceivers ist normalerweise auf Sprachsignale abgestimmt und hat eine eingeschränkte Bandbreite, die oft zwischen 300 und 3000 Hz liegt. Diese Bandbreite reicht nicht aus, um 9600 Baud zuverlässig zu übertragen, da eine so hohe Rate eine größere Signalbreite benötigt. Über den Datenanschluss werden die Signale ohne die Filter, DSP-Verarbeitung und den De-Emphasis-Prozess übertragen, die im Audiopfad vorhanden sind. Das reduziert Verzerrungen und Latenzen, was für digitale Übertragungen kritisch ist, um die Fehlerquote zu minimieren.
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Zusammengefasst: Der 9600-Baud-Anschluss ist speziell dafür gedacht, digitale Daten direkt und ohne die Einschränkungen des Audio-Wegs zu verarbeiten, was für zuverlässige und effiziente Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung erforderlich ist.
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In den Folgenden Fragen wird ein FM transceiver verwendet. Zum Senden sollten der DATA-Port vor den FM-Modulator angeschlossen werden und beim Empfang nach dem FM-Demodulator.
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[question:EF309]
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[question:EF219]
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Warum eigentlich 9600 Baud?
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Das 9600 Baud (9,6 kbit/s, wenn eine Modulation mit einem Bit pro Symbol verwendet wird) ist eine gängige Geschwindigkeit für digitale Kommunikation im Amateurfunk, insbesondere im Packet-Radio. Diese Datenrate stellt einen Kompromiss zwischen erreichbarer Geschwindigkeit und der technischen Machbarkeit im VHF/UHF-Frequenzbereich dar, wo die meisten FM-Transceiver arbeiten.
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Gratulation! Du hast den Kurs nun erfolgreich abgeschlossen. Falls noch nicht geschehen, solltest du dich jetzt gezielt mit einer Lern-App oder einem Prüfungstrainer auf die Amateurfunkprüfung vorbereiten. Der DARC bietet hierfür z. B. die Trainingsapp [50ohm](https://app.darc.de) an. Auch die Anmeldung zur Prüfung solltest du möglichst zeitnah vornehmen, da die verfügbaren Termine häufig begrenzt sind. Alle wichtigen Informationen zur Anmeldung und zum Ablauf der Prüfung findest du im Menüpunkt [Prüfung](https://50ohm.de/pruefung.html). Nach bestandener Prüfung bei der Bundesnetzagentur kannst du anschließend dein persönliches Rufzeichen beantragen und offiziell am Amateurfunkbetrieb teilnehmen.
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[photo:329:n_team:50ohm.de-Team]
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Dieser Kurs wurde dir kostenlos vom DARC e. V. zur Verfügung gestellt und von vielen ehrenamtlichen [Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern erarbeitet](https://50ohm.de/infos.html#contributors). Der DARC ist der größte Amateurfunkverband in Deutschland und vertritt die Interessen der Funkamateurinnen und Funkamateure gegenüber Behörden, Politik und anderen Funkdiensten. Eine [Mitgliedschaft im DARC](https://www.darc.de/mitgliedschaft/mitglied-werden/) bedeutet, diese Arbeit aktiv mitzutragen: von Ausbildung und Nachwuchsförderung über technische Entwicklung bis hin zur Sicherung unserer Frequenzen und Betriebsarten. Wer Amateurfunk langfristig erhalten und weiterentwickeln möchte, findet im DARC die gemeinsame organisatorische Basis dafür. Wir würden uns freuen, wenn du dich in Zukunft in unserem Verein engagierst und gemeinsam mit uns die Community voranbringst.
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Am einfachsten findest du Kontakt zu anderen Funkamateuren in deiner Nähe, indem du nach einem DARC-Ortsverband (OV) suchst. Auf dieser [Seite](https://50ohm.de/ov) kannst du den nächstgelegenen OV anhand deiner Postleitzahl finden. Jeder Ortsverband besitzt einen sogenannten *Distriktsortskenner* (DOK), zum Beispiel *B17* oder *D23*. Dabei steht der Buchstabe für den Distrikt, die Zahl für die laufende Nummer des Ortsverbands innerhalb dieses Distrikts. Der DARC ist insgesamt in [24 Distrikte](https://www.darc.de/der-club/distrikte/) gegliedert. Die Mitglieder vor Ort können dir den Einstieg ins Hobby erleichtern und viele praktische Fragen beantworten. Darüber hinaus gibt es auch online zahlreiche Möglichkeiten zum Austausch, etwa den [DARC-Chat](https://chat.darc.de), den [DARC-Treff](https://treff.darc.de) oder die eigene [Mastodon-Instanz](https://social.darc.de), über die du dich mit anderen Funkamateuren vernetzen kannst.
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Sobald du deine Prüfung geschafft hast, eröffnet sich eine Vielzahl spannender Spielfelder, in denen du dich austoben kannst. Von Contesten über Selbstbau, Notfunk oder Portabel- und Outdoorfunk – um nur einige zu nennen – gibt es zahlreiche Aktivitäten, mit denen du dich als frisch gebackene Funkamateurin oder Funkamateur beschäftigen kannst. Dabei gilt oft die Devise: *Nach der Prüfung ist vor der Prüfung*, denn es gibt noch sehr viel zu entdecken und zu lernen, weit über den reinen Prüfungsstoff hinaus. Der DARC unterstützt dabei auch durch verschiedene Weiterbildungs- und Austauschformate, wie zum Beispiel den [Dienstags-Treff](https://treff.darc.de) oder das [AFUBarcamp](https://afubarcamp.de). Darüber hinaus bieten DARC-Veranstaltungen wie die *HAM RADIO* in Friedrichshafen am Bodensee mit über 10.000 gleichgesinnten Besucherinnen und Besuchern oder der *Funk.Tag* in Kassel hervorragende Möglichkeiten zum persönlichen Austausch und zum Kennenlernen der Amateurfunk-Community. Eine weitere schöne Gelegenheit, möglichst viele Bereiche des Amateurfunks auszuprobieren, ist die jährliche [HAM-Challenge](https://www.hamchallenge.org).
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Viel Spaß mit deinem neuen Hobby wünschen stellvertretend für das *50ohm.de-Team*
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Lars DC4LW und Matthias DL9MJ
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Sehen wir uns nun den Prozess des Samplings mal etwas genauer an und rufen uns noch einmal das vorgenannte Beispiel der Kamera, die in bestimmten Abständen Bilder einer Szene aufnimmt, ins Gedächtnis. Nehmen wir zum Beispiel an, dass unsere Kamera 24 Bilder pro Sekunde einer bestimmten Szene aufnimmt. Wenn man sich nun z. B. vorstellt, dass wir einen Läufer beim Laufen filmen, so werden wir feststellen, dass zwischen den einzelnen Bildern immer eine ruckartige Bewegung der Beine und des Körpers unseres Läufers gegenüber dem vorigen Bild stattfindet. Lassen wir die Bilder zeitlich schnell hintereinander ablaufen, entsteht ein optisch kontinuierlicher Bewegungsablauf. Die Information, die wir bei 24 Bildern pro Sekunde erfassen, ist jedoch zeitlich begrenzt (merke: zeitdiskret). Was wäre wenn nun zwischen 2 aufeinanderfolgenden Bildern plötzlich eine Fliege schnell vor der Linse unserer Kamera hindurchfliegt? Würden wir dies noch wahrnehmen können? Dies hängt davon ab, ob die Fliege den richtigen Zeitpunkt zwischen zwei Bildern für ihren Durchflug wählt. Würde sie erst nach Aufnahme eines Bildes in den Sichtbereich der Kamera kommen und diesen vor Aufnahme des darauffolgenden Bildes bereits wieder verlassen haben, so könnten wir dieses Ereignis in den von uns aufgenommenen Bildern nicht nachvollziehen. Es bliebe uns Information verborgen.
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Genauso verhält es sich mit dem Sampling bei analogen Signalen. Werden diese mit einer bestimmten Abtastrate erfasst (gesampelt), so können wir zeitlich schnelle Änderungen des Signals zwischen 2 Samples ggf. nicht mehr erfassen. Sampling bedeutet somit auch immer einen Verlust an zeitlicher Information. Nun kann man sich überlegen, welche zeitliche Auflösung erforderlich ist, um ein analoges Signal einer bestimmten Frequenz (Wechsel der Signalamplitude pro Sekunde) noch ohne Verlust von Information (alle Wechsel sollen erfasst werden) abzutasten. Hierfür kann man folgende Überlegung anstellen. Um mindestens jeden Wechsel des Signals einwandfrei erfassen zu können, muss man (wie bei unserem vorgenannten Beispiel mit der Kamera), in der Lage sein sicherzustellen, dass mindestens vor und nach jedem Wechsel des Signals ein Sample genommen wird. Im Fall unserer Fliege, die durch das Bild fliegt, wäre die Voraussetzung, dass die Fliege nur so schnell durch das Bild fliegen darf, dass sie mindestens auf 2 Bildern zu sehen ist. Ansonsten könnte man nicht sagen, von wo sie durch das Bild geflogen ist und in welche Richtung. Ist diese Voraussetzung nicht erfüllt, entgeht uns diese Information. Man spricht in diesem Fall auch davon, dass eine fehlerfreie Rekonstruktion nicht möglich ist.
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Man kann mathematisch zeigen, dass für die Erfassung eines Signals mit der höchsten vorkommenden Frequenz $f_\mathrm{max}$ die Abtastrate mehr als das Doppelte, also etwas mehr als $2 \cdot f_\mathrm{max}$, betragen muss, damit wir unser Signal wieder einwandfrei rekonstruieren können. Ansonsten treten sogenannte Alias-Effekte, bzw. Aliasing-Effekte auf. Diese Erkenntnis nennt sich in der digitalen Signalverarbeitung auch Abtasttheorem und ist nach dessen Entdeckern Nyquist und Shannon auch als Nyquist-Shannon-Abtasttheorem bekannt.
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[question:AF617]
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[question:AF616]
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[question:AF618]
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Nehmen wir ein praktisches Beispiel wie im Fall unseres CD-Players, der mit einer Abtastrate von z. B. 44,1 ksps arbeitet. Wenn man das Abtasttheorem wie oben beschrieben zugrunde legt, bedeutet dies, dass mit einer Abtastrate von 44,1 ksps nur Frequenzen unterhalb von 22,05 kHz abgebildet werden können. Somit können Frequenzen bis ca. 22 kHz noch korrekt abgebildet werden. Dies entspricht dem HiFi-Frequenzbereich von guten Stereoanlagen. Merke: Die Abtastfrequenz sollte daher immer knapp über dem 2-Fachen der maximal zu verarbeitenden Frequenz des Eingangssignals liegen.
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[question:AF619]
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Häufig wird die Strahlungsleistung allerdings gar nicht auf den Halbwellendipol bezogen, sondern auf einen sogenannten *Kugelstrahler*, der fachsprachlich auch als *isotroper Strahler* bezeichnet wird.
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Beim isotropen Strahler handelt es sich um eine Antenne, die nur in der Theorie existiert. Sie ist unendlich klein - kleiner als ein Stecknadelkopf. Die Funkwellen werden von dieser theoretisch in alle Richtungen mit gleicher Stärke abgestrahlt. Der isotrope Strahler hat also keine Hauptstrahlrichtung.
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[picture:751:n_Kugelstrahler:Isotroper Strahler in der Mitte einer Kugel, der an allen Stellen der Kugeloberfläche die gleiche Strahlungsleistung erzeugt]
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Wird die Strahlungsleistung auf den isotropen Strahler bezogen angegeben, dann spricht man von der "äquivalenten isotropen Strahlungsleistung". Dies wird nach dem englischen Begriff "equivalent isotropic radiated power" mit EIRP abgekürzt.
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Die Berechnung erfolgt bei EIRP vom Prinzip her genauso wie bei ERP: Hat eine Antennen einen Gewinnfaktor von 3 bezogen auf den isotropen Strahler, dann strahlt diese Antenne in Hauptstrahlrichtung dreimal so stark wie ein isotroper Strahler in jede beliebige Richtung. Gibt man 5 W Sendeleistung in eine Antenne mit einem Gewinnfaktor von 3 gegenüber dem isotropen Strahler ein, dann hat diese eine Strahlungsleistung von 15 W EIRP.
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Ein Halbwellendipol hat übrigens einen Gewinnfaktor von 1,64 gegenüber dem isotropen Strahler. Mit diesem Wert kann man auch zwischen dem Gewinnfaktor bezogen auf den Halbwellendipol und dem Gewinnfaktor bezogen auf den isotropen Strahler umrechnen. Hat eine Antenne einen Gewinnfaktor von 2 gegenüber dem Halbwellendipol, hat sie einen Gewinnfaktor von $2 \cdot 1,64 = 3,28$ gegenüber dem Kugelstrahler.
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[question:NG402]
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In der Klasse N haben wir bereits den isotropen Strahler (vgl. Abbildung [ref:e_Kugelstrahler]) kennengelernt. Der isotrope Strahler ist keine reale Antenne, er ist ein physikalisches Modell für einen Strahler, der die Energie in alle Richtungen des Raumes gleichmäßig abstrahlt.
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Die Äquivalente Isotrope Strahlungsleistung (EIRP) einer realen Antenne bezieht sich auf den isotropen Strahler. Mit anderen Worten, die Strahlungsleistung einer realen Antenne wird mit der Strahlungsleistung des isotropen Strahlers verglichen. Für die abgestrahlte Leistung ist nur die Energie relevant, die tatsächlich an der Antenne ankommt. Durch Kabeldämpfung etc. kann die Leistung des Senders in der realen Welt nicht vollständig der Antenne zugeführt werden. Diese verlorene Leistung darf nicht in die Berechnung der Stahlungsleistung eingehen. Der Antennengewinn in der Vorzugsrichtung ist natürlich Teil der Rechnung. In Formeln bedeutet das:
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$P_\text{EIRP} = (P_\text{Sender} - P_\text{Verluste}) \cdot G_\text{Antenne}$
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Wobei $G$ hier den Antennengewinn darstellt. EIRP also ist das Produkt aus der Leistung, die unmittelbar der Antenne zugeführt wird, und ihrem Gewinn in einer Richtung, bezogen auf den isotropen Strahler.
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[picture:751:e_Kugelstrahler:Isotroper Strahler in der Mitte einer Kugel, der an allen Stellen der Kugeloberfläche die gleiche Strahlungsleistung erzeugt]
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Vor der Prüfung sollte man sich gut mit seinem Taschenrechner vertraut machen. Die Berechnungen und die Formeln bei den verschiedenen Fragen sollten immer wieder geübt werden, damit man das Gerät und die Rechenschritte in der Prüfung sicher beherrscht.
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[question:EG501]
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Bei der nächsten Frage ist unbedingt auf die Rechenzeichen zu achten. Die Verluste werden von der Sendeleistung *subtrahiert* und danach mit dem Gewinnfaktor ($G_{Antenne}$) *multipliziert*. Da die EIRP berechnet werden soll, muss der Bezug auf den isotropen Strahler erfolgen.
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[question:EG502]
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Im Kapitel zu Dezibel haben wir gelernt, dass es sinnvoll ist, mit dB-Werten zu rechnen, da sich viele Berechnungen dadurch deutlich vereinfachen. Verstärkungen und Dämpfungen lassen sich in Dezibel einfach addieren beziehungsweise subtrahieren. Abbildung [ref:e_verstaerkung_daempfung] zeigt eine Funkanlage mit mehreren Verstärkungs- und Dämpfungsgliedern. Die Gesamtverstärkung dieser Anlage ergibt sich durch Addition der einzelnen Beiträge zu $\qty{-2}{\dB} + \qty{6}{\dB} - \qty{3}{\dB} + \qty{2}{\dB} = \qty{3}{\dB}$, was einem Leistungsfaktor von 2 entspricht.
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[picture:439:e_verstaerkung_daempfung:Verstärkungen und Dämpfungen in einer Funkanlage]
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Die folgenden Fragen erfordern die Berechnung der EIRP. Hierfür kann entweder direkt eine Formel verwendet werden, oder die Aufgaben lassen sich – mit etwas Übung – vollständig im Kopf lösen. Im Folgenden möchten wir daher meist beide Vorgehensweisen aufzeigen.
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Die Formel zur Berechnung der EIRP ergibt sich aus der Formelsammlung und lautet:
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$P_\text{EIRP} = P_\text{Sender} \cdot 10^{\frac{g_i-a}{\qty{10}{\dB}}}$
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<indepth>
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Man erhält die Formel für $P_\text{EIRP}$, indem man die Gewinnformel aus der Formelsammlung entsprechend umstellt:
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$g = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{P_2}{P_1}\right) \unit{\dB}$
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Da zusätzlich eine Dämpfung $a$ berücksichtigt werden muss, wird diese vom Antennengewinn abgezogen. Für $P_1$ setzen wir die Senderleistung $P_\text{Sender}$ ein, da sie die Eingangsleistung darstellt, und für $P_2$ entsprechend $P_\text{EIRP}$, da dies die resultierende Ausgangsleistung ist.
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$g-a = 10 \cdot \log_{10}\left(\frac{P_\text{EIRP}}{P_{Sender}}\right) \unit{\dB} \quad\quad\quad | : \qty{10}{\dB}$
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Wir teilen auf beiden Seiten durch $\qty{10}{\dB}$:
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$\frac{g-a}{\qty{10}{\dB}} = \log_{10}\left(\frac{P_\text{EIRP}}{P_{Sender}}\right) \quad\quad\quad | 10^x$
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Danach wenden wir auf beiden Seiten $10^x$ an um den Logarithmus aufzulösen:
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$10^{\frac{g-a}{\qty{10}{\dB}}} = \frac{P_\text{EIRP}}{P_{Sender}} \quad\quad\quad | \cdot P_{Sender}$
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Durch Multiplikation von P_{Sender} ergibt sich die benötigte Formel:
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$P_\text{EIRP} = P_\text{Sender} \cdot 10^{\frac{g_i-a}{\qty{10}{\dB}}}$
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</indepth>
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Dabei ist $g_i$ der Antennengewinn bezogen auf den isotropen Strahler, während $a$ die Dämpfung durch Kabel und Anpassgeräte beschreibt.
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[question:EG503]
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Der erste Rechenweg nutz die oben angesprochene Formel. Da es keine Leistungsverluste gibt ist die Dämpfung $a=0$ und die Formel vereinfacht sich zu:
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$P_\text{EIRP} = P_\text{Sender} \cdot 10^{\frac{g_i-a}{\qty{10}{\dB}}}= \qty{250}{\milli\watt} \cdot 10^{\frac{\qty{26}{dBi}}{\qty{10}{\dB}}}= \qty{250}{\milli\watt} \cdot 398 \approx \qty{100}{\watt}$
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Der zweite mögliche Rechenweg nutzt die Tatsache, dass man dB-Werte "zerlegen" kann. In der Frage beträgt der Antennengewinn $g = \qty{26}{dBi}$. In der Formelsammlung findet sich in Tabelle [ref:e_dezibel_leistungsfaktoren] eine Übersicht über Leistungsfaktoren für wichtige dB-Werte. Für $\qty{26}{\dB}$ gibt es dort keinen direkten Eintrag. Da sich Pegel in Dezibel jedoch addieren lassen, kann man den Wert sinnvoll aufteilen:
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$\qty{26}{\dBi} = \qty{20}{\dBi} + \qty{6}{\dBi}$
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| c:dB | c:≈ Leistungsfaktor |
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| 0 | 1 |
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| 1,5 | $\sqrt{2} = 1,41$ |
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| 2,15 | 1,64 |
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| 3 | 2 |
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| 5 | $\sqrt{10} = 3,16$ |
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| 6 | 4 |
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| 10 | 10 |
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| 20 | 100 |
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[table:e_dezibel_leistungsfaktoren:Wichtige Leistungsfaktoren in dB]
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Für $\qty{20}{\dB}$ ist in der Tabelle ein Leistungsfaktor von 100 angegeben, für $\qty{6}{\dB}$ ein Faktor von 4. Damit lässt sich die äquivalente isotrope Strahlungsleistung sehr einfach berechnen:
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$P_\text{EIRP} = \qty{250}{\milli\watt} \cdot 100 \cdot 4 = \qty{100}{\watt}$
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Die richtige Antwort ist also 100 W EIRP.
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Bei der nächsten Frage können wir genauso vorgehen wie bei der vorhergehenden Frage.
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[question:EG504]
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Für viele Funkamateure ist es schwierig den notwendigen Sicherheitsabstand bei einer Sendeleistung von z.B. $\qty{100}{\watt}$ einzuhalten. Der QRP-Betrieb ist in diesen Fällen eine Lösung. Bleibt man mit der Strahlungsleistung unter der 10-W-EIRP-Grenze, kann die Anzeige einer ortsfesten Amateurfunkanlage nach § 9 BEMFV entfallen. Auch bei einem nicht-QRP-Gerät kann man die Ausgangsleistung auf einen bestimmten Wert reduzieren, wie in Abbildung [ref:e_ausgangsleistung_ic] dargestellt.
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[photo:229:e_ausgangsleistung_ic:Bei vielen Transeiver lässt sich die Ausgangsleistung stufenlos, oder wie hier beim IC-705 in kleinen Schritten einstellen.]
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[question:EG511]
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Die in dieser Frage angegebene Vertikalantenne hat einen Gewinn von $g=\qty{5,15}{\dBi}$, die Kabelverluste werden vernachlässigt d.h. $a = 0$. Hätte die Antenne keinen Gewinn ($\qty{0}{\dBi}$) müsste die Sendeleistung einfach auf maximal $\qty{10}{\watt}$ beschränkt werden. Die Strahlungsleistung wäre dann nur $\qty{10}{\watt}$ EIRP. Da aber ein Antennengewinn von $\qty{5,15}{\dBi}$ vorhanden ist, muss die Sendeleistung entsprechend abgesenkt werden. Die Sendeleistung muss mindesten $\qty{5,15}{\dBi}$ geringer als $\qty{10}{\watt}$ sein.
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Auch hier gibt es wieder zwei mögliche Rechenwege. Beginnen wir mit dem Weg über die bekannte Formel. In dieser Aufgabe ist jedoch nicht die Strahlungsleistung $P_\text{EIRP}$ gesucht, sondern die Sendeleistung $P_\text{Sender}$. Daher müssen wir die Formel entsprechend umstellen:
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$P_\text{EIRP} = P_\text{Sender} \cdot 10^{\frac{g_i-a}{\qty{10}{\dB}}} \quad\quad\quad | : 10^{\frac{g_i-a}{\qty{10}{\dB}}}$
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So ergibt sich:
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$ P_\text{Sender} = \frac{P_\text{EIRP}}{10^{\frac{g_i-a}{\qty{10}{\dB}}}} $
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Wir setzen die Werte ein:
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$ P_\text{Sender} = \frac{\qty{10}{\watt}}{10^{\frac{\qty{5,15}{\dBi}}{\qty{10}{\dB}}}} = \frac{\qty{10}{\watt}}{3,27} \approx \qty{3,05}{\watt} $
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Die Berechnung mit dem Taschenrechner ergibt $\qty{3,05}{\watt}$. Mit einer Begrenzung auf $\qty{3}{\watt}$ hält man den Grenzwert von kleiner $\qty{10}{\watt}$ EIRP ein.
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Der Zweite Rechenweg geht wieder über die Zerlegung der dB-Werte. Schaut man sich den Wert $g=\qty{5,15}{\dBi}$ an so erkennt man, dass man diesen Wert in
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$\qty{5,15}{\dBi} = \qty{3}{\dBi} + \qty{2,15}{\dBi}$
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zerlegen kann. In der Tabelle [ref:e_dezibel_leistungsfaktoren] findet man den Faktor für $\qty{2,15}{\dBi}$ als $1,64$. Somit ergibt sich für die maximale Sendeleistung:
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$P_{Sender} = \frac{\qty{10}{\watt}}{2\cdot 1,64} = \frac{\qty{10}{\watt}}{3.28} \approx \qty{3}{\watt}$
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Wie zu erwarten kommen wir hier zum gleichen Ergebnis. Mit $\qty{3}{\watt}$ ist man auf der sicheren Seite.
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Die nächste Frage könnte man wieder mit der Formelsammlung lösen, in dem man für $a=\qty{1}{\dB}$ einsetzt, aber es geht ganz einfach im Kopf.
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[question:EG505]
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Wie ganz am Anfang des Abschnitts beschrieben, wird für die Strahlungsleistung EIRP der Antennengewinn ($\qty{11}{\dBi}$) und die Leistung berücksichtigt, die tatsächlich an der Antenne ankommt. Die Sendeleistung wird durch das Kabel um $\qty{1}{\dB}$ gedämpft, das gesamte Antennensystem hat real einen Gewinn von $\qty{10}{\dBi}$. In unserer Tabelle [ref:e_dezibel_leistungsfaktoren] in der Formelsammlung wird für $\qty{10}{\dB}$ der Faktor $10$ angegeben. Aus der Sendeleistung von $\qty{100}{\watt}$ wird eine Strahlungsleistung von $\qty{1000}{\watt}$.
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Für die nächste Frage muss man darauf achten, dass eine Dipol-Antenne verwendet wird. Auch sie kann ganz einfach im Kopf gerechnet werden.
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[question:EG506]
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Der Gewinn einer Dipol-Antenne gegenüber dem Kugelstrahler beträgt $\qty{2,15}{\dB}$. Dies entspricht dem Faktor von $1,64$. Dies steht auch in der Formelsammlung:
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$P_{EIRP} = P_{ERP} + \qty{2,15}{\dB}$
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bzw als Faktor:
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$P_{EIRP} = P_{ERP} \cdot 1,64$
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Wobei $P_{ERP}$ die Strahlungsleistung bezogen auf den Dipol darstellt.
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Der Gewinn des Dipols beträgt $\qty{2,15}{\dB}$, das entspricht hier exakt der Kabeldämpfung in der Frage. Beiden gleichen sich damit aus. Die Dipolantenne strahlt $\qty{75}{\watt}$ EIRP ab.
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In der nächsten Frage ist auch wieder ein Dipol als Antenne vorgegeben.
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[question:EG507]
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Gesucht ist die äquivalente isotrope Strahlungsleistung $P_\text{EIRP}$. Zunächst muss die Kabeldämpfung berücksichtigt werden. Eine Dämpfung von $\qty{10}{\dB}$ entspricht einem Leistungsverhältnis von $0,1$. Mit diesem Dämpfungsfaktor sowie dem Antennengewinnfaktor des Dipols von $1,64$ lässt sich die Strahlungsleistung anschließend berechnen.
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$P_\text{EIRP} = \qty{100}{\watt} \cdot 0,1 \cdot 1,64 = \qty{16,4}{\watt}$
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Für die nächste Frage findet sich in der Formelsammlung auch direkt eine Anwendbare Formel. Da wir eine Richtantenne haben deren Gewinn auf den Dipol angegeben ist (ERP) muss für die Berechung von $P_{EIRP}$ noch $\qty{2,15}{\dB}$ addiert werden:
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$P_\text{EIRP} = P_\text{Sender} \cdot 10^{\frac{g_i-a+\qty{2,15}{\dB}}{\qty{10}{\dB}}}$
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[question:EG508]
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Durch Einsetzen in die Formel kann man die Frage schnell lösen. Es geht aber auch hier im Kopf. Rechnen wir den Gesamtgewinn des Systems aus und zerlegen das wieder entsprechend:
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$\qty{-2}{\dB} + \qty{5}{\dB} + \qty{2,15}{\dB} = \qty{3}{\dB} + \qty{2,15}{\dB}$
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Nun können wir die Faktoren wieder aus der Tabelle ablesen:
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$P_\text{EIRP} = \qty{5}{\watt} \cdot 2 \cdot 1,64 = \qty{16,4}{\watt}$
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Auch die nächste Frage kann genauso gelöst werden. Man muss nur darauf achten, dass der Gewinn bezogen auf den Dipol gegeben ist.
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[question:EG509]
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Wir rechnen wieder den Gesamtgewinn aus und zerlegen:
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$\qty{-1}{\dB} + \qty{11}{\dB} + \qty{2,15}{\dB} = \qty{10}{\dB} + \qty{2,15}{\dB}$
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Nun können wir die Faktoren wieder aus der Tabelle ablesen:
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$P_\text{EIRP} = \qty{0,6}{\watt} \cdot 10 \cdot 1,64 = \qty{9,8}{\watt}$
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In der nächsten Frage ist eine Antenne mit einem Gewinn von $\qty{0}{\dB}$ auf den Dipol bezogen angegeben. Das bedeutet nichts anderes als, dass es sich bei dieser Antenne um einen Dipol handelt.
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[question:EG510]
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Hier kann wieder die Folmel aus der Formelsammlung verwendet werden:
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$P_\text{EIRP} = P_\text{Sender} \cdot 10^{\frac{g_i-a+\qty{2,15}{\dB}}{\qty{10}{\dB}}} = \qty{8,5}{\watt} \cdot 10^{\frac{0\qty{-1,5}{\dB}+\qty{2,15}{\dB}}{\qty{10}{\dB}}} = \qty{9,9}{\watt}$
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Im Kopf kann man es auch überschlagen: Rechnet man wieder den Gesamtgewinn des Systems aus, so beträgt dieser nur $\qty{0,65}{\dB}$, also nicht einmal $\qty{1}{\dB}$. $\qty{1}{\dB}$ entspricht, laut unserer Tabelle [ref:e_dezibel_leistungsfaktoren], einem Faktor von $1,26$. Der Zielwert muss also zwischen $\qty{8,5}{\watt}$ und $\qty{10,71}{\watt}$ liegen. Nur die $\qty{9,9}{\watt}$ kommen also in Frage.
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@@ -0,0 +1,11 @@
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Eine Sonderform der digitalen Modulation stellt das Audio Frequency Shift Keying (AFSK) dar. Im Gegensatz zu ASK steht hier das "A" nicht für Amplitude, sondern für Audio, also für hörbare Frequenzen (Niederfrequenz): Es wird eine Frequenzumtastung (FSK) im Bereich deutlich unter 20 kHz durchgeführt. Oftmals wird der Bereich von ca. 300 Hz bis 2700 Hz genutzt.
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Ein so erzeugtes AFSK-Signal kann genauso wie menschliche Sprache übertragen werden, sei es per Telefon oder per Sprechfunkgerät. Für eine Aussendung per Funk muss eine weitere Modulation stattfinden, beispielsweise per FM, AM oder SSB. Wird SSB eingesetzt, so ist das Signal auf dem Band nicht mehr von einem FSK-Signal zu unterscheiden.
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<indepth>
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*APRS* (Automatic Packet Reporting System) ist ein digitales Verfahren im Amateurfunk, mit dem Positions-, Status- und Kurznachrichten von Funkamateuren automatisch per Funk übertragen, weitergeleitet und häufig auch über das Internet dargestellt werden, vgl. [APRS.fi](50ohm.de/aprs). Auf $\qty{144,800}{\mega\hertz}$ nutzen Funkamateure AFSK mit FM-Funkgeräten für APRS-Aussendungen, die von Digipeatern weitergeleitet werden.
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</indepth>
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AFSK erreicht meist nur geringe Datenübertragungsraten. Es können also nur wenige Daten pro Zeit übertragen werden. Dafür funktioniert es mit fast jedem Funkgerät. Mikrofon- und Lautsprecheranschluss genügen. Bei APRS auf 144,800 MHz verwendet man beispielsweise eine Datenübertragungsrate von 1200 Bits pro Sekunde.
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[question:EE408]
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@@ -0,0 +1,16 @@
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Die Automatische Verstärkungsregelung *(Automatic-Gain-Control, kurz AGC)* sorgt in Empfängern dafür, dass das NF-Ausgangssignal (Empfangslautstärke) auch bei schwankendem HF-Eingangssignal am Empfänger (z.B. wegen Fading) nahezu konstant bleibt und Lautstärke-Schwankungen verringert werden. Hierbei wird der Empfangspegel am Ausgang des Empfängerzweigs erfasst und die HF-Verstärkung ensprechend geregelt, so dass die Empfangslautstärke nach der Demodulation hierdurch beeinflusst werden kann. Hierbei ist die AGC nicht zu verwechseln mit der ALC (Automatic-Level-Control), welche sich im Sendezweig befindet.
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[picture:1055:e_agc:AGC im Überlagerungsempfänger]
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Die AGC kann, je nach Empfängerausstattung, bzgl. Ihres Ansprechverhaltens (Ansprechzeit, Abfallzeit) angepasst werden. Übliche Bezeichnungen hierfür sind AGC Slow, AGC Normal, AGC Fast, welche das zeitliche Ansprechverhalten skizzieren. Die Einstellung AGC-Slow oder Normal ist hierbei normalerweise für SSB-Betrieb sinnvoll. Bei Betrieb in Telegrafie (CW) ist normalerweise die Einstellung AGC-Fast oder Normal sinnvoll, damit hierbei starke Signale nicht schwache Signale überdecken können und die Regelung schnell nachführt. Für digitale Übertragungsverfahren kann es ggf. sinnvoll sein die AGC zu deaktivieren.
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[question:EF211]
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[question:EF212]
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<tip>
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Die AGC kann bei manchen Empfängern auch komplett deaktiviert werden. Dann ist eine Steuerung der HF-Verstärkung z.B. manuell durch Veränderung des RF-Gain-Reglers möglich. Dies ist jedoch nur für besondere Anwendungen (z.b. Übersteuerung des HF-Eingangsteils aufgrund von starken Signalen) sinnvoll, sowie ggf. für digitale Übertragungsverfahren.
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</tip>
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@@ -0,0 +1,4 @@
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Bei starken Eingangssignalen wird durch die AGC die Verstärkung von Verstärkerstufen im Empfängerzweig reduziert und bei schwachen Eingangssignalen entsprechend erhöht. Hierdurch wird die Amplitude des demodulierten Signals und damit die Lautstärke des NF-Signals konstant gehalten.
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Ohne eine AGC würden starke Signale die NF übersteuern und schwache Signale nur sehr leise in der NF hörbar sein. Die NF-Lautstärke müsste immer von Hand nachgeregelt werden. Die AGC gleicht somit die Dynamik des Empfangssignals aus und passt die Empfindlichkeit des Empfängerzweiges in Abhängigkeit der HF-Eingangssignale dynamisch an.
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[question:AF224]
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Neben den bekannten Bleiakku (Pb), Nickel-Metallhydrid (NiMH) verwenden auch wir in der Funktechnik z.B. bei Portabelbetrieb immer mehr Lithium-Eisen-Phosphat-Mischungen (LiFePO4). Doch schauen wir uns erstmal ein Akku und dessen Aufschriften in Abbildung [ref:a_akku_lifepo4] an.
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% TODO Bild LiFePO4 einfügen
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[photo:175:a_akku_lifepo4:LiFePO4]
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* Kapazität: 4200 mAh
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* Spannung: 4S1P / 13,2 V
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* Entladung: 30C Constant / 40C Burst
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* Balance Stecker: JST-XH
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* Entlastung Stecker: 5.5mm Kugel-Stecker
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Die für uns wichtigsten Kenndaten sind die Nennspannung 13,2 V und die Verschaltung 4S1P. Das bedeutet, dass sich die Nennspannung von 13,2 V aus 4 in Serie bzw. Reihe und 1 mal parallel, also alle 4 in Serie geschalten sind. Überlicherweise besitzen LiFePO4 eine Zellnennspannung von 3,2 V bis 3,3 V. Und somit ergibt sich 3,3 V · 4 = 13,2 V · 1 = 13,2 V.
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| l: Zellspannung | l: Bemerkung |
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| 3,3 V | Nennspannung |
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| 2,5 V | min. Spannung |
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| 3,6 V | max. Spannung |
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[table:a_akku_lifepo4spannung:LiFePO4 Zellspannung]
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</margin>
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<attention>
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Beachte bei dem Einsatz von einem LiFePO4 als 4S1P verschalten, dass Spannungen zwischen 10 V bis 14,4 V anliegen können. Nicht jedes Funkgerät kann mit diesen Spannungen arbeiten.
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</attention>
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Bei einem 4S2P sind insgesamt 8 Zellen verbaut. 4 in Serie und das 2 mal parallel. Dies würde dann eine Spannung von 13,2 V aber eine Kapazität von 8400 mAh ergeben.
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Bei dem Beispiel-Akku sind 4200 mAh angegeben. Dies entspricht 4,2 Ah. Das würde theoretisch bedeuten, wir können unseren Akku 1 h lang mit 4,2 A oder 2h lang mit 2,1 A usw. belasten.
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$t=\frac{Q}{I}$
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$t=\frac{4,2Ah}{1A} =1 h$
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Wenn die Kapazität Q in As zu berechnen ist, dann erfolgt die Umrechnung dadurch, dass die Angabe Stunden (h) durch 3600 s ersetzt wird. Daraus ergibt sich 4,2 A * 3600 s = 15120 As.
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Nun wollen wir aber auch wissen, wie viel elektrische Energie in dem Akku gespeichert ist. Energie (Wh) ist die Ladung Q (Ah) des Akkus multipliziert mit der Gesamtspannung U in Volt.
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1 Wh = 1 Ah · 1 V
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Für unser Beispiel berechnen wir 4,2 Ah · 13,2 V = 55,44 Wh als gespeicherte Energie.
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Die Entladung dieses Akkus kann mit einem konstanten Entladestrom von "30 C" erfolgen. Das bedeutet, dass der Akku mit 30 · Kapazität Q entladen werden kann.
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Endladestrom = 30 · 4200 mA = 126 A
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Das ist allerdings nur ein theoretisch möglicher Wert, da unser Akku somit innerhalb von 108 s entladen wäre. Auch der Kabelquerschnitt ist dabei zu berücksichtigen.
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Bei Reihen- bzw. Serienschaltung von Akkus, wie in Abbildung [ref:a_akku_4S1P] addieren sich die Spannungen und die Kapazität bleibt gleich.
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% TODO Bild Reihenschaltung liegt bei DG1HXJ als .tex
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[photo:176:a_akku_4S1P:Reihenschaltung]
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Bei der Paralellschaltung wie in Abblidung [ref:a_akku_4S2P] bleibt die Spannung gleich und die Kapazitäten addieren sich.
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% TODO Bild Paralellschaltung liegt bei DG1HXJ als .tex
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[photo:177:a_akku_4S2P:Parallelschaltung]
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Wichtig ist jedoch, dass wir nur Zellen/ Akkus mit gleichen Daten zusammenschalten, da sich die Zellen gegenseitig beeinflussen und sonst beschädigt werden können.
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Insbesondere bei den aktuellen Lithium-Akkumulatoren ist es sinnvoll eine Überwachungseinrichtung (Balancer, Batteriemonitor) zu verbauen. Dieser sorgt u.a. für den notwendigen Ausgleich der Zellspannungen und für eine optimale Ladung. In der Abb. [ref:a_akku_lifepo4_anschluss]
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% TODO Bild Infobox Anschluss Akku liegt bei DG1HXJ als .tex
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[photo:178:a_akku_lifepo4_anschluss:LiFePO4 Anschlüsse]
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[question:AB210]
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Die Akku-Nennkapazität Q wird auch als Ladung bezeichnet und, wie bereits bekannt, in Ah oder mAh angegeben.
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[question:AB209]
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Die Gesamtspannung ist die Summe der Zellenspannungen. Die Gesamtladung entspricht der Ladung einer Zelle.
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[question:AB211]
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Zuerst muß die entnehmbare Ladungsmenge von 90 % ermittelt werden.
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Die Entladezeit t ergibt sich aus: $t=\frac{Q}{I}$
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[question:AB501]
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Die im Akku gespeicherte Energie in Wh oder VAh ergibt sich aus der Multiplikation der Akkuspannung U (V) mit der Ladung Q (Ah).
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Beispiel:
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1 V * 1Ah = 1 Wh
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Lösungshilfe:
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AB 209: 6 * 2 V = 12 V / 10 Ah
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AB 210: Nennkapazität
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AB 211: 90% = 54 Ah; 54 Ah / 0,8 A = 67,5 h oder 67 Stunden und 30 Minuten
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AB 501: 12 V * 5 Ah = 60,0 Wh
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</margin>
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@@ -0,0 +1,29 @@
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Die *Automatic-Level-Control (ALC)* regelt die Aussteuerung der Senderendstufe des Funkgerätes und reduziert bei deren Übersteuerung die Amplitude des Signals im Sendezweig. Hierbei ist die ALC nicht zu verwechseln mit der AGC (Automatic-Gain-Control), welche sich im Empfängerzweig befindet (siehe Abbildung [ref:e_alc]).
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[picture:914:e_alc:Automatic-Level-Control in einem Sender]
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</margin>
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Die ALC erfasst die Ausgangsleistung der Senderendstufe und vergleicht diese mit einem vorgegebenen maximalen Wert. Bei Überschreiten dieses Grenzwertes gibt die ALC eine entsprechende Regelspannung an die vorgelagerte HF-Verstärkerstufe im Sendezweig und reduziert damit die Amplitude des Sendesignals.
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Solange die ALC-Anzeige nicht anspricht, kann davon ausgegangen werden, dass die Regelung nicht eingreift und der Sender nicht durch ein zu starkes NF-Signal übersteuert wird. Sobald die ALC Anzeige reagiert, kann davon ausgegangen werden, dass die Regelung, zumindest teilweise, aktiv wird.
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Bei SSB-Aussendungen ist ein geringfügiges Ansprechen der ALC durchaus erwünscht, da hierdurch Lautstärkeschwankungen der Stimme ausgeglichen werden und eine optimale Nutzung der verfügbaren Sendeleistung stattfindet. Viele Transceiver besitzen eine entsprechende ALC-Anzeige, auf der meist ersichtlich ist, bis zu welchem Grad die ALC reagieren kann (grüner Bereich) und ab welchem Bereich eine zu starke Aussteuerung stattfindet, die die ALC nicht mehr verzerrungsfrei kompensieren kann (roter Bereich).
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[picture:915:e_alc_trx:ALC im Display eines Funkgeräts]
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</margin>
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<tip>
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Praktisch kann man den optimalen Punkt, an dem die ALC grade noch nicht aussteuert durch langsames Erhöhen der NF-Aussteuerung bis zu dem Punkt, an dem die ALC anspricht finden. Im Anschluss dreht man die NF-Aussteuerung wieder etwas zurück, so dass die ALC grade nicht mehr anspricht und die Sendeleistungs-Anzeige noch die gewünschte Ausgangsleistung anzeigt (evtl. etwas weniger).
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</tip>
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Bei Aussendungen mit digitalen Übertragungsverfahren wie z. B. FT8 oder WSPR ist das Ansprechen der ALC oft ein Hinweis darauf, dass das Audiosignal vom PC zu stark ist und übersteuert wird. Das kann zu unerwünschtem *Splatter* auf dem Band führen. Deshalb sollte das Audiosignal bei diesen Übertragungsverfahren stets sorgfältig kontrolliert werden.
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<indepth>
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Das [Handbuch](https://50ohm.de/wsjtx) der Software WSJTX gibt hierzu eine gute Empfehlung: Im ersten Schritt sollte man durch Drücken der TUNE-Taste den Transceiver in den Sendemodus schalten, um einen gleichmäßigen Ton zu erzeugen. Dieser Ton lässt sich mit der Monitor-Funktion des Geräts durch Hören überprüfen oder im Wasserfall des TRX optisch kontrollieren. Dabei sollten keine Verzerrungen, Klicks oder andere Störungen auftreten. Anschließend stellt man den PWR-Regler von seinem Maximum langsam nach unten, bis der HF-Ausgang des Senders leicht abfällt – dies gilt allgemein als gutes Niveau für die Audioaussteuerung. Auch die ALC-Anzeige sowie die Ausgangsleistung des Transceivers können dabei helfen, den optimalen NF-Signalpegel zu finden.
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</indepth>
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[question:EF305]
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@@ -0,0 +1,34 @@
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Bei der Amplitudenmodulation (AM) wird ein Modulationssignal, z. B. ein Sprachsignal, durch Änderung der Amplitude auf den Träger aufmoduliert. Die Frequenz des Trägers wird bei AM nicht beeinflusst, sondern bleibt unverändert.
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Den einfachsten und zugleich extremsten Fall haben wir mit der Übertagung von Morsezeichen mittels Continuous Wave (CW) schon kennengelernt. Das Ein- und Ausschalten des Trägers im Rhythmus der Bedienung der Morsetaste kann man auch als Wechsel zwischen minimaler und maximaler Amplitude beschreiben.
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Um ein Sprachsignal mittels AM zu modulieren, wird auch der Bereich zwischen minimaler und maximaler Amplitude genutzt. Im Wasserfalldiagramm in Abbildung [ref:n_Wasserfall0] sehen wir ein amplitudenmoduliertes Sprachsignal. Man kann in der Mitte deutlich den Träger als schmale Linie mit konstanter Frequenz erkennen. Links und rechts vom Träger sieht man allerdings auch etwas, obwohl die Frequenz des Trägers gar nicht beeinflusst wurde!
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[picture:716:n_Wasserfall0:Signal eines AM-Rundfunksenders (Sprache / Musik)]
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Dieser unerwartete Effekt entsteht dadurch, dass sich durch die Änderung der Amplitude die Form des Trägers ändert und er nicht mehr einer reinen Sinusschwingung entspricht. Die zusätzlichen Frequenzen bezeichnen wir als *Seitenbänder*. In diesen steckt die übertragene Information, also z. B. die Sprache. In Abbildung [ref:n_seitenband] sehen wir eine übliche symbolhafte Darstellung von AM mit dem Träger in der Mitte und den beiden Seitenbändern links und rechts davon.
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[picture:476:n_seitenband:Symbolische Darstellung eines amplitudenmodulierten Signals mit Träger und Seitenbändern]
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<webindepth>
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*Warum entstehen bei AM zusätzliche Frequenzen neben dem Träger?* Das lässt sich erklären, wenn man versteht, was in einem Amplitudenspektrum oder Wasserfalldiagramm genau dargestellt wird: Es zeigt für jede Frequenz an, wie groß die Amplitude ist. Genauer müssen wir sagen: Es zeigt für alle möglichen Sinusschwingungen mit verschiedenen Frequenzen an, wie stark deren Amplitude ist. Wenn also die Anzeige z. B. bei 144,3 MHz ausschlägt, dann wird eine reine Sinusschwingung mit einer Frequenz von 144,3 MHz gemessen. Schlägt die Anzeige aber beispielsweise gleichzeitig bei 144,300 Hz und bei 144,301 MHz aus, dann wurden zwei Sinusschwingungen gemessen.
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Betrachten wir mit diesem Wissen noch einmal die AM-Sendung im Wasserfalldiagramm. Wir können jetzt erkennen, dass viele verschiedene Frequenzen zwischen 144,250 und 144,350 MHz mit unterschiedlicher Amplitude auftreten. Es sind also viele verschiedene Sinusschwingungen gleichzeitig messbar.
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[picture:738:n_seitenband_frequenzen_einzeln:Mehrere Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz]
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Es bleibt die Frage, wieso aus einer einzigen Sinusschwingung, die man durch Modulation verformt, plötzlich mehrere Sinusschwingungen werden. Um dies zu beantworten, schauen wir uns den Weg andersherum an. Wenn man mehrere Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz hat und diese aufsummiert, entsteht eine "verformte" Schwingung!
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[picture:739:n_seitenband_frequenzen_addiert:Summe mehrerer Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz]
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Es sind einfach zwei verschiedene Sichtweisen. Man kann es entweder als verformte Schwingung auffassen oder eben als Summe mehrerer Sinusschwingungen. Und das ist der Grund, warum die Änderung der Amplitude eines Trägers dazu führt, dass man weitere Frequenzen neben dem Träger im Wasserfalldiagramm sieht.
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</webindepth>
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[question:NE202]
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[question:NE206]
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Übrigens ist die von AM belegte Bandbreite doppelt so hoch wie die höchste Frequenz des Modulationssignals. Bei unserem Beispiel aus dem vorherigen Abschnitt war die höchste Frequenz 2700 Hz. Entsprechend würde dieses Signal als AM-Sendung eine Bandbreite von 5400 Hz belegen.
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@@ -0,0 +1,14 @@
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Je nachdem wie stark eine Modulation einem AM-Träger aufgeprägt wird, wird dessen maximale Amplitude entsprechend stärker oder schwächer beeinflusst. Ohne Modulation wird lediglich das HF-Signal des Trägers mit konstanter Amplitude übertragen. Mit beginnender Modulation wird der HF-Träger immer stärker positiv und negativ beeinflusst. Das Verhältnis zwischen aufmodulierter NF (NF-Hüllkurve) und dem HF-Träger bestimmt hierbei den *Modulationsgrad*.
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Der maximal mögliche Modulationsgrad (m=1 oder 100%) ist dann erreicht, wenn der HF-Träger zwischen seinem maximal möglichen Wert und null (vollständig unterdrückt) durch die aufmodulierte NF unverzerrt (linear) ausgesteuert wird. Sobald der Modulationsgrad größer als m=1 oder 100% wird, entstehen Verzerrungen, welche durch zeitweise vollständige Unterdrückung der Trägeramplitude entstehen können.
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Um Verzerrungen und somit Seitenband-Splatter bei AM-Modulation zu vermeiden, darf der Modulationsgrad des AM-Signals maximal 100% betragen.
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Der Modulationsgrad berechnet sich nach folgender Formel (zu finden in der Formelsammlung):
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$m = \frac{\hat{U}_{mod}}{\hat{U}_{T}}$
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%TODO: Bild einfügen zu Modulationsgrad und Messung der entsprechenden Berechnungsgrößen
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[question:AE201]
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[question:AE202]
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[question:AE203]
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[question:AE204]
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@@ -0,0 +1,31 @@
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Für den Funkbetrieb ist es wichtig zu wissen, welche Frequenzbereiche durch Funkamateure genutzt werden dürfen. Dies lässt sich aus der [Anlage 1 der AFuV](https://50ohm.de/a1) ablesen. Damit sollten die folgenden Fragen leicht zu beantworten sein. Die Anlage 1 der AFuV liegt während der Prüfung als Hilfsmittel bereit.
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<tip>
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Für diese Fragen ist wirklich kein Auswendiglernen oder Ausrechnen erforderlich: Man muss nur überprüfen, welcher der in der Prüfungsfrage angegebenen Werte in der Liste der Anlage 1 auftaucht. Dieser Wert ist dann die richtige Antwort. Die Werte können sich, wie z.B. beim $\qty{100}{\meter}$-Band, auch aus mehreren Einträgen zusammensetzen.
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</tip>
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[picture:749:amateuerfunkbaender_2:Frequenzbereiche im Amateurfunk unter 300 MHz]
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</margin>
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[question:VD709]
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[question:VD710]
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[question:VD711]
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[question:VD712]
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[question:VD713]
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[question:VD714]
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[question:VD715]
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[question:VD716]
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[question:VD717]
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[question:VD718]
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[picture:750:amateuerfunkbaender_1:Frequenzbereiche im Amateurfunk über 300 MHz]
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[question:VD719]
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[question:VD720]
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[question:VD721]
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[question:VD722]
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Funkdienste (Services) sind in den Radio Regulations (RR) international definiert. Dazu zählt zum Beispiel der Seefunk (Maritime Service), der Rundfunk (Broadcasting Service), aber auch der Amateurfunk (Amateur Service). Funkanwendungen mit Allgemeinzuteilung (CB-Funk, WLAN etc.) können auch international geregelt sein, sie sind aber kein Funkdienst nach den Radio Regulations (RR) der ITU.
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[question:VA101]
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Da auch der Amateurfunk ein offizieller Funkdienst ist, beinhaltet er sinn- und verantwortungsvolle Aufgaben. Das Spektrum geht von der Ausbildung, über technische Studien, bis zu der Kommunikation von Funkamateuren untereinander. Der letzte Punkt sollte nicht unterschätzt werden. Unsere Funkverbindungen fördern die Völkerverständigung. Auch der Amateurfunk über Satelliten unterscheidet sich beim Zweck nicht vom übrigen Amateurfunk.
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[question:VA102]
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[question:VA103]
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Als kleine Aufgabe vergleichen wir die vorstehende, internationale Definition des Amateurfunks mit der entsprechenden Passage im § 2 Absatz 2 des Amateurfunkgesetzes (AFuG):
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"Im Sinne dieses Gesetzes ist (der) Amateurfunkdienst ein Funkdienst, der von Funkamateuren untereinander, zu experimentellen und technisch-wissenschaftlichen Studien, zur eigenen Weiterbildung, zur Völkerverständigung und zur Unterstützung von Hilfsaktionen in Not- und Katastrophenfällen wahrgenommen wird; der Amateurfunkdienst schließt die Benutzung von Weltraumfunkstellen ein. Der Amateurfunkdienst und der Amateurfunkdienst über Satelliten sind keine Sicherheitsfunkdienste, ..."
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% Wozu dient der Amateurfunk national
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Man kann gut erkennen, dass sich die Definitionen für den Amateurfunk in den RR und im AFuG im Kern nicht unterscheiden. Es schadet nicht, die Stelle im AFuG nachzulesen, denn es ist immer gut, den Gesetzestext im Original zu kennen.
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[question:VC102]
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Es ist natürlich auch geregelt, was eigentlich genau als Amateurfunkstelle bezeichnet wird. Dazu schauen wir uns aber zuerst an, wie der Begriff Funkstelle international definiert wird. Die Radio Regulations (RR) legen fest, dass eine Funkstelle nicht nur aus dem Empfänger und dem Sender an einem Ort besteht, sondern auch jede Zusatzeinrichtung dazugehört, die zum Betrieb erforderlich ist.
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[question:VA201]
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Die allgemeine Definition einer Funkstelle der Radio Regulations (RR) gilt auch für Amateurfunkstellen. Die Radio Regulations legen daher die Amateurfunkstelle ganz einfach als "eine Funkstelle des Amateurfunkdienstes" fest.
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[question:VA202]
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Für die nationale Definition der Amateurfunkstelle vergleichen wir wieder das Amateurfunkgesetz (AFuG), und zwar § 2 Absatz 3:
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"Im Sinne dieses Gesetzes ist ... eine Amateurfunkstelle eine Funkstelle, die aus einer oder mehreren Sendefunkanlagen und Empfangsfunkanlagen einschließlich der Antennenanlagen und der zu ihrem Betrieb erforderlichen Zusatzeinrichtungen besteht und die auf mindestens einer der im Frequenznutzungsplan für den Amateurfunkdienst ausgewiesenen Frequenzen betrieben werden kann."
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Die Definion einer Amateurfunkstelle ist uns bereits bei den Radio Regulations (RR) begegnet. Auch hier gibt es keine grundsätzlichen Unterschiede zu unserem Amateurfunkgesetz (AFuG). Eine Amateurfunkstelle besteht aus einer oder mehreren Sende- und Empfangsfunkanlagen einschließlich der Antennenanlagen und der zu ihrem Betrieb erforderlichen Zusatzeinrichtungen. Die Funkstelle muss auf mindestens einer Amateurfunkfrequenz betrieben werden können.
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[question:VC103]
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Bemerkenswerterweise wird an keiner Stelle im deutschen Amateurfunkrecht auf den Inhalt von Aussendungen eingegangen. Hier unterstellt der Gesetzgeber einen verantwortungsvollen Umgang der Funkamateure untereinander. International sieht das allerdings anders aus: Nach den Radio Regulations (RR) soll der Inhalt bei internationalen Verbindungen auf Amateurfunkthemen und Bemerkungen persönlicher Art beschränkt werden. Diese Vorgabe wurde nicht in das deutsche Recht übernommen. Für unsere Funkpartner in anderen Staaten kann es aber sehr wohl entsprechende nationale Vorschriften geben. Dies müssen wir beachten.
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Es muss auch stets klar sein, dass der Inhalt einer Funkverbindung von jedem mitgehört werden kann und darf. Alle Äußerungen sind öffentlich gesprochene Worte. Daher sollte man sich bewusst ausdrücken und stets fair und höflich bleiben. Im Gegensatz dazu ist das nicht öffentlich gesprochene Wort besonders geschützt, worauf wir noch eingehen werden.
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[question:VA302]
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Den maximalen Abstand von der Nulllinie bis zum höchsten oder tiefsten Punkt der Wechselspannung nennt man wie in Abbildung [ref:amplitude_periode_amplitudee] dargestellt *Amplitude*.
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[picture:726:amplitude_periode_amplitudee: Amplitude einer Sinusschwingung]
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[question:NB404]
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<tip>
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Die zeitlichen Verläufe von Schwingungen kann man gut mit einem *Oszilloskop* darstellen. Auf dem Bildschirm wird waagerecht die Zeit und senkrecht die Spannung von Schwingungen angezeigt. Diese bildliche Darstellung nennt man *Oszillogramm*.
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</tip>
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Eine Sinusschwingung besteht aus einer positiven und einer negativen Halbwelle (Abbildung [ref:amplitude_periode_halbwellen]). Dafür benötigt die Sinusschwingung eine gewisse Zeit ($t$). Die Zeitspanne vom Beginn einer positiven Halbwelle bis zum Ende der darauffolgenden negativen Halbwelle nennt man *Periode* oder auch Periodendauer (Abbildung [ref:amplitude_periode_perioden]). Nach Ablauf einer Periode beginnt der Vorgang von Neuem.
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[picture:727:amplitude_periode_halbwellen:Positive und negative Halbwellen einer Sinusschwingung]
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[picture:728:amplitude_periode_perioden:Perioden einer Sinusschwingung]
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[include:applet_sinus_amplitude_und_periode]
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[question:NB405]
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Wie wir gerade gelernt haben, entspricht eine Periode genau einer Schwingung. Und wir erinnern uns: Eine Schwingung pro Sekunde entspricht genau 1 Hz. Kombiniert man dieses Wissen, sollte die folgende Frage beantwortbar sein.
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[question:NA213]
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Sehen wir uns im Folgenden die Funktion des A/D-Umsetzers genauer an. Aus der Lektion Abtasttheorem wissen wir, dass wir, um die Information eines Signals ohne Informationsverluste abtasten zu können, mindestens mit etwas mehr als der doppelten Frequenz, die unser abzutastendes Signal enthält, abtasten müssen. Nun empfangen wir über eine Antenne in der Regel allerlei Signale - auch solche, die sich über der maximalen Frequenz, die wir verarbeiten wollen, befinden. Was passiert nun, wenn solche Signale auf den A/D-Umsetzer treffen? Rufen wir uns hierzu noch einmal das Beispiel mit der Fliege, die durchs Bild fliegt, ins Gedächtnis. Diese Signale können aufgrund der hierfür zu niedrigen Abtastfrequenz nicht mehr erfasst werden und erscheinen in unseren Samples als fehlerhaft erfasste Frequenzen. Diese nennen sich auch Aliases (zu Deutsch in etwa Pseudonyme). Ein Signal leicht oberhalb der maximalen Eingangsfrequenz würde als Alias mit einer Frequenz leicht unterhalb der maximalen Eingangsfrequenz unseres A/D-Umsetzers erscheinen und somit ein Signal darstellen, das es eigentlich gar nicht gibt. Um dies zu verhindern, müssen wir vor dem Eingang des A/D-Umsetzers ein Antialiasing-Filter (in der Regel ein Tiefpassfilter oder Bandpassfilter) schalten, so dass unerwünschte Frequenzen, die zu Aliases führen könnten, wirksam unterdrückt werden, bevor das Signal den A/D-Umsetzer erreicht.
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Der A/D-Umsetzer benötigt für seine Aufgabe zudem einen Taktgenerator, welchen man auch Abtastratengenerator nennt, damit er in zeitlichen Abständen Samples des Eingangssignals generieren kann, die er dann als digitalen Datenstrom an weitere Teile einer Schaltung weitergeben kann. Die Taktrate kann fest eingestellt sein oder durch Kontrollinformationen z. B. von einem Mikrocontroller gesteuert werden.
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[question:AF620]
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Da ein A/D-Umsetzer stets mit einer begrenzten Zahl an möglichen digitalen Werten, welche die Größe des analogen Eingangssignals darstellen können, arbeitet, erfolgt die Erfassung der Amplitudenwerte in Stufen. Wir erinnern uns an das Beispiel mit dem Dimmer und Stufenschalter zuvor. Dadurch, dass das analoge Eingangssignal nun nur in bestimmten Stufen erfasst werden kann, kommt es zu Quantisierungsfehlern.
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[question:AF607]
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Die Anzahl der möglichen Stufen eines A/D-Umsetzers wird auch als dessen Auflösung bezeichnet. Man gibt diese Anzahl oft in Bit an. Kann ein Umsetzer 256 Stufen (beispielsweise von -128 bis +127) unterscheiden, hat er 8 Bit. Ein 16-Bit-Umsetzer kann bereits 65536 Stufen unterscheiden. Hierbei werden in der Regel die Hälfte der Werte für den positiven Signalbereich und die andere Hälfte der Werte für den negativen Signalbereich verwendet.
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[question:AF608]
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Eine weitere wichtige Eigenschaft eines A/D-Umsetzers besteht darin, das Eingangssignal möglichst exakt zu erfassen und dabei Fehler in den Zeitabständen zwischen einzelnen Samples zu vermeiden. Entscheidend hierfür ist ein möglichst stabiler Abtastratengenerator, der einen exakten zeitlichen Takt für den A/D-Umsetzer erzeugt. Leider ist dies technisch oft mit hohem Aufwand verbunden, weshalb es immer zu einem geringen Unterschied zwischen den Signalflanken des Takts kommen kann. Dies nennt man auch Jitter (zu Deutsch in etwa Zittern). Im Ergebnis führt dies zu zusätzlichem Rauschen im Abtastergebnis (dem digitalen Datenstrom) des A/D-Umsetzers.
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[question:AF621]
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Bei der Informationsübertragung unterscheidet man grundsätzlich zwischen *analogen* und *digitalen* Verfahren. Digital bedeutet, dass etwas in Stufen erfolgt, also nur bestimmte Werte annehmen kann und keine Werte dazwischen kennt (Abbildung [ref:n_digital_einleitung_digitales_signal]). Analog hingegen steht dafür, dass etwas kontinuierlich ist, also auch beliebige Zwischenwerte annehmen kann [ref:n_digital_einleitung_analoges_signal]).
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[picture:411:n_digital_einleitung_digitales_signal:Digitales Signal (abgestuft)]
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[picture:408:n_digital_einleitung_analoges_signal:Analoges Signal (kontinuierlich)]
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Im Funk kann eine digitale Übertragung z. B. dadurch erreicht werden, dass die Amplitude des gesendeten Trägers nur auf bestimmte Stufen gesetzt wird, beispielsweise 25%, 50%, 75%, 100% der Maximalstärke, aber nicht dazwischen. Viele im Alltag übliche Übertragungsverfahren arbeiten mittlerweile digital, beispielsweise WLAN, LTE oder DVB.
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%<indepth>
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%Der Vorteil digitaler Verfahren liegt darin, dass kleine Fehler bei der Übertragung auf der Empfängerseite ausgeglichen werden können. Wird beispielsweise durch eine Störung eine Amplitude nicht als 25% der Maximalstärke gemessen, sondern als 29%, dann kann man annehmen, dass die Amplitude eigentlich 25% gewesen sein sollte und den Wert berichtigen.
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%</indepth>
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Änderung beim Namen oder bei der Anschrift sind nachträglich, also nachdem die Änderung vollzogen wurde, der BNetzA mitzuteilen - aber dann unverzüglich. Damit die BNetzA einen jederzeit per Post erreichen kann, muss die Behörde stets die aktuelle Anschrift kennen.
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[question:VD113]
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Wenn man sich nicht sicher ist, ob man den Namen eines deutschen Funkpartners richtig verstanden hat, kann man auf der Internetseite der BNetzA nach dem Rufzeichen suchen. Dort bekommt man neben dem Rufzeichen den Namen angezeigt. Ebenfalls wird die Anschrift angezeigt, sofern der Funkamateur keinen Widerspruch gegen die Veröffentlichung eingelegt hat. Dieselben Informationen finden sich auch in der Rufzeichenliste, die als PDF-Dokument heruntergeladen werden kann.
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Als kleine Aufgabe kann man nach einem bekannten Rufzeichen in beiden Quellen suchen:
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* [Online-Suche nach Rufzeichen](https://50ohm.de/rza)
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* [Rufzeichenliste als PDF-Dokument](https://50ohm.de/rzl)
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[question:VD114]
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Wie wir bei der $5/8 \lambda$-Antenne gesehen haben, werden Drahtlängen nicht immer so gewählt, dass sie von sich aus resonant sind. Grundsätzlich können Antennen beliebige Längen aufweisen, sofern man diese entsprechend an die Speiseleitung anpasst. Dies kann z.B. durch ein Anpassgerät bzw. Tuner erfolgen.
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[question:EG102]
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[picture:562:e_antenne_laenge_resonanz:Ein Faltdipol]
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Der Faltdipol stellt im Prinzip eine plattgedrückte Ganzwellenschleife dar. Die Gesamtlänge des Drahtes beträgt also genau eine Wellenlänge.
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[question:EG110]
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Die folgende Frage lässt sich leicht mit der Formelsammlung beantworten, in dem man die Frequenz in die Wellenlänge umrechnet und mit dem Faktor $\frac{5}{8}$ multipliziert.
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[question:EG109]
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$\lambda = \frac{\qty{300}{\mega\meter\per\second}}{\qty{28,5}{\mega\hertz}} \cdot \frac{5}{8} = \qty{6.58}{\meter}$
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Die Antenne bewirkt die eigentliche "Magie" des Funkens: Beim Senden gibt sie elektrische Schwingungen als Funkwellen ab, die sich in die Ferne ausbreiten. Umgekehrt erreichen die Funkwellen aus der Ferne die Antenne beim Empfang. Die Antenne nimmt die Funkwellen auf und leitet sie als elektrische Schwingungen über Antennenkabel zum Funkgerät weiter.
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[photo:63:n_handfunk_antenne:So kann es in der Praxis aussehen - VHF/UHF-Handfunkgerät mit externer Antenne]
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[picture:657:n_trx_kabel_und_antenne:Schematische Darstellung einer Amateurfunkstation mit Funkgerät, Speiseleitung und Antenne]
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% [picture:543:n_schaltzeichen_antenne:Schaltzeichen für die Antenne]
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[question:NG101]
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Beim Aufbau von Antennen sind Vorschriften zu beachten, die sich von Bundesland zu Bundesland unterscheiden. Hier kann z. B. geregelt sein, ab welcher Windlast oder Höhe eines Antennenmastes eine Baugenehmigung erforderlich ist. Eventuell sind bestimmte Abstände zu den Nachbargrundstücken einzuhalten. Das örtliche Bauamt von Stadt oder Gemeinde kann darüber Auskunft erteilen.
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[photo:83:n_antennen_hausdach:Antennenanlage für KW, VHF und UHF auf einem Hausdach]
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Mitglieder des DARC haben automatisch eine Haftpflichtversicherung für von ihnen betriebene Antennenanlagen, sofern sie vorschriftsmäßig aufgebaut sind. Die Versicherungsleistung ist bereits im Mitgliedsbeitrag enthalten.
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[Jetzt Mitglied im DARC werden!](https://50ohm.de/mw)
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</tip>
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Es ist wichtig zu wissen, dass der Betreiber für seine Antennenanlage selbst voll verantwortlich ist und für Schäden gegenüber Dritten haftet!
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[question:VE602]
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[question:VE707]
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Hohe Wechselspannungen sind gefährlich, dies gilt selbstverständlich auch für hohe hochfrequente Wechselspannungen. Sie können Herzrhythmusstörungen, *Verbrennungen und andere Verletzungen* verursachen. Im Prinzip kann dies alles zum Tod führen. Ein Sendeantenne in Betrieb berührt man nicht!
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<danger>
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Selbst in harmlosen Fällen wird man bei Berührung erschrecken oder verkrampfen. Die Konsequenz kann z.B. ein Sturz von der Leiter sein. Das wäre ein Sekundärunfall, wie wir bereits im Abschnitt *"Gefahren durch elektrischen Strom"* gelernt haben.
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</danger>
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[question:EK202]
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Beim Senden entstehen auf jeder Antenne hohe Spannungen. Diese Spannungen sind nicht gleich verteilt. Beim klassischen Dipol bilden sich an beiden Enden Spannungsbäuche, von denen selbst bei geringen Sendeleistungen von wenigen Watt eine erhebliche Verletzungsgefahr ausgeht.
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Wo die Spannungsbäuche entstehen hängt vom Antennentyp ab (Monobandantenne, Mehrbandantenne u.a.).
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Eine Sendeantenne in Betrieb berührt man nicht!
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[question:AK204]
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[picture:851:a_spannungsbauch:Wie beim klassischen Dipol bilden sich bei der endgespeisten Halbwellenantenne an beiden Enden Spannungsbäuche. Dort ist eine Berührung besonders gefährlich]
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[picture:852:a_spannungsbauch_multiband:Eine endgespeiste Halbwellenantenne für das 80-m-Band kann ohne Probleme auch für das 20-m-Band genutzt werden. In diesem Fall bilden sich mehrere Spannungsbäuche aus. Deshalb ist Verletzungsgefahr nicht nur an den Antennenenden besonders hoch, das ist sie auch bei den Spannungsbäuchen dazwischen.]
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Eine Sendeantenne in Betrieb berührt man nicht!
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Während in Städten die elektrische Energiezufuhr in Wohngebäuden und in Häusern unsichtbar im Boden verlegt ist, findet man in ländlichen Gebieten manchmal noch offene Zuleitungen, sogenannte Freileitungen. Diese enden am Hausgiebel oder einem Dachständer (Abbildung [ref:n_Dachstaender]) auf dem Hausdach und führen so die elektrische Energie vom Stromnetz zu. Manchmal gibt es auch Freileitungen in Hausnähe, die noch wesentlich höhere Spannungen tragen können, wie z. B. Hochspannungsleitungen.
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[photo:82:n_Dachstaender:Dachständer]
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Antennen müssen immer von elektrischen Freileitungen entfernt sein. Sie dürfen solche elektrischen Leitungen unter keinen Umständen berühren, da sonst gefährlich hohe Spannungen in die Funkanlage gelangen können.
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<danger>
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Wenn eine Antenne eine Energieversorgungsleitung berührt, besteht akute Gefahr von lebensgefährlichen Stromschlägen!
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</danger>
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Nicht nur beim Aufbau von Antennen muss ausreichend Abstand von Freileitungen eingehalten werden. Es muss auch unbedingt vermieden werden, dass sich Drähte oder Teile der Antenne zum Beispiel bei einem Sturm lösen und dann in Kontakt mit solchen Leitungen kommen oder auf Personen herunterfallen können.
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[question:NK311]
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In der Klasse N aben wir bereits einige Antennenformen kennen gelernt. In der Klasse E wollen wir nun die Eigenschaften der verscheidenen Antennen genauer besprechen. Mittengespeiste Dipole sind *symmetrische Antennen*. Unter einer symmetrischen Antenne verstehen wir eine Antenne, die im Idealfall im Betrieb an beiden Polen (z. B. den Einspeisepunkten jedes Schenkels eines Dipols) bis auf das Vorzeichen die gleiche Spannung gegenüber Erde aufweist. Dies ist bei Dipolen einschließlich Faltdipol und auch den darauf basierenden Yagi-Uda-Antennen der Fall. Eine Groundplane-Antenne hingegen weist am Anschlusspunkt der Radiale idealerweise Erdpotential auf (also eine Spannung von Null gegenüber der Erde) und zählt damit nicht zu den symmetrischen Antennen.
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<indepth>
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Auch bei Kabeln zur Signalübertragung, z. B. der Speiseleitung einer Antenne, unterscheidet man zwischen *symmetrischen und asymmetrischen Kabeln*. Auch hier bezieht sich die Symmetrie auf die im Idealfall vorherrschenden elektrischen Spannungen gegenüber Erde. Bei einem Koaxialkabel sollten zwar die Ströme symmetrisch sein, jedoch nur der Innenleiter Spannung gegenüber Erde führen. Koaxialkabel gehören daher zu den asymmetrischen Speiseleitungen. Wie wir später lernen werden, sollten diese asymmetrischen Speiseleitungen nur mittels eines sogenannten Symmetrierglieds (Balun) an eine symmetrische Antenne angeschlossen werden.
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</indepth>
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[question:EG213]
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Eine beliebte Antennenbauform ist ein insgesamt etwa eine Wellenlänge langer Draht in Form eines Kreises, eines Quadrates, eines Dreiecks oder einer ähnlichen Form. Man spricht dann von sogenannten Ganzwellen-*Schleifenantennen*. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus sehr beliebt ist die sogenannte Delta-Loop-Antenne, welche, wie das große Delta (Δ) aus dem griechischen Alphabet, die Form eines Dreiecks hat.
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[picture:311:e_delta_loop:Beispiel für eine Delta-Loop-Antenne]
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[question:EG101]
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Auf die genaue *Form* kommt es bei den Ganzwellen-Schleifenantennen nicht an, sofern die Drahtlänge etwa einer Wellenlänge entspricht. Je nach Form können sich jedoch andere Speisewiderstände oder geringfügig bessere oder schlechtere Antennengewinne ergeben.
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</indepth>
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Von den Ganzwellen-Schleifenantennen zu unterscheiden sind die sogenannten *magnetischen Ringantennen* (Magnetic-Loops), die in Bezug auf die Wellenlänge viel kleinere Abmessungen aufweisen und ein magnetisches Nahfeld erzeugen (vgl. Abbildung [ref:e_mag_loop]).
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[picture:977:e_mag_loop:Beispiel für eine Magnetic-Loop-Antenne]
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[question:EG105]
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Obwohl solche magnetischen Ringantennen grundsätzlich auch für den Sendebetrieb geeignet sind, ist es schwierig, einen hohen *Wirkungsgrad* zu erzielen. Wirkungsgrade zwischen 1% und 10% sind bei Magnetantennen im Sendebetrieb üblich. Dennoch können diese Magnetic-Loops gegenüber anderen Antennen Vorteile bieten: Neben dem kompakten Aufbau stören sie sich oft weniger an im Nahfeld befindlichen elektrisch leitfähigen oder dämpfenden Gegenständen, z. B. Mauern oder Dachziegeln bei Montage im Innenraum oder unter einem Hausdach.
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</indepth>
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*Endgespeiste Antennen* werden von einem Ende her gespeist. Meist beträgt ihre Länge eine halbe Wellenlänge. Man spricht dann auch von einem endgespeisten Halbwellendipol (englisch: end fed half wave, EFHW). Eine solche Antenne benötigt eine im Verhältnis zum Strom deutlich höhere Spannung, welche durch ein entsprechendes Anpassglied, z. B. einen Fuchskreis erzeugt werden kann. Endgespeiste Halbwellendipole, die mit einem Fuchskreis angepasst werden, bezeichnet man entsprechend als Fuchsantenne.
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[question:EG104]
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[question:EG103]
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[picture:310:e_fuchsantenne:Beispiel für eine Fuchs-Antenne]
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Der Fuchskreis bzw. die Fuchs-Antenne ist benannt nach *Dr. Josef Fuchs* (Amateurfunkrufzeichen OE1JF, UO1JF und EAAA), der diese im Jahre 1927 auch patentieren ließ.
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</person>
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Auch eine endgespeiste Antenne benötigt ein *Gegengewicht*, z. B. in Form eines $\lambda / 4$-Drahtes oder einer anderen Form der HF-Erdung. Allerdings sind die auftretenden Ströme bei EFHWs am Speisepunkt deutlich kleiner, weshalb auch eine weniger gute Erdung ausreichend sein kann, z. B. ein kurzes Drahtende von nur einem zehntel oder gar zwanzigstel der Wellenlänge. Manchmal dienen sogar nur der Schirm der Speiseleitung oder andere (eigentlich anderen Zwecken dienende) Metellelemente als Erdung.
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Nicht zu Verwechseln mit den endgespeisten Halbwellendipolen sind die endgepeisten *Langdrahtantennen*, bei denen die Länge deutlich über einer Wellenlänge liegt. Die Verwechselung rührt daher, dass endgespeiste Halbwellendipole oft auch auf höheren Frequenzen betrieben werden, wodurch sie für diese Frequenzen dann de-facto eine Langdrahtantenne darstellen.
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</indepth>
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Die Richtwirkung einer Antenne kann man in einem sogenannten Strahlungsdiagramm darstellen. Hierbei wird für eine Ebene in jede Richtung der Gewinn bzw. die Feldstärke oder Strahlungsleistung aufgetragen. Je weiter der Graphenverlauf vom Mittelpunkt entfernt ist, umso größer der Gewinn bzw. umso höher die Feldstärke und Strahlungsleistung im Fernfeld. Falls keine Skala mit Winkeln verwendet wird, stellt man auch oft die mechanische Anordnung der Antenne im selben Diagramm dar, um zu verdeutlichen, welche Richtung im Diagramm welcher Richtung in Bezug auf die Antennenanordnung entspricht.
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Ein Dipol strahlt nicht, wie man irrigerweise vermuten könnte, in Richtung des Drahtes, sondern rechtwinklig davon ab. In einer Ebene betrachtet und aufgetragen als Strahlungsdiagramm ergeben sich entsprechende Keulen (z. B. links und rechts) neben dem Dipol (vgl. Abbildung [ref:e_dipol_strahlungsdiagramm]). Ein vertikal aufgehanger Dipol strahlt also z. B. nach links und rechts sowie nach vorne und hinten ab. Da das Strahlungsdiagramm nur eine Ebene betrachtet, sieht man z. B. nur eine Keule für die Abstrahlung nach links und eine Keule für die Abstrahlung nach rechts. Je nach Skala können diese Keulen kreisförmig aussehen.
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[picture:1045:e_dipol_strahlungsdiagramm:Beispiel für die Abstrahlung des Dipols]
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Eine im Querschnitt *kreisförmige Keule* ergibt sich bei einer Skala, die linear zur Feldstärke ist, dann wenn ein stark verkürzter Dipol (hertzscher Dipol) betrachtet wird. Ein Halbwellendipol hat eigentlich einen etwas höheren Gewinn entsprechend einer etwas schmaleren Keule. Dennoch finden wir in den Prüfungsfragen eine kreisförmige Darstellung, die so nur näherungsweise stimmt. Bei einer Skala, die linear zur Strahlungsleistung in der jeweiligen Richtung wäre, müsste die Keule sogar noch schmaler ausfallen.
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% TODO: ggf. Fragenbild korrigieren
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[question:EG215]
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[question:EG214]
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Aufgrund der zum Dipol senkrechten Abstrahlcharakteristik kann ein vertikal montierter Halbwellendipol entsprechend eine flache Abstrahlung ermöglichen, die z. B. im DX-Betrieb aber auch bei Kontakten über Direkt- oder Bodenwelle erwünscht sein kann.
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[question:EG219]
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[photo:316:e_vertikaldipol:Vertikaler $\frac{\lambda}{2}$-Dipol]
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Einen Spezialfall einer Vertikalantenne stellt die gegen Erde (oder einer Fahrzeugkarosserie) erregte $5/8 \lambda$-Antenne dar (vgl. Abbildung [ref:e_fuenf_achtel]). Hier ist die Länge gerade so gewählt, dass sich ein optimaler Gewinn ergibt.
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[question:EG108]
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[picture:650:e_fuenf_achtel:$5/8 \lambda$-Antenne]
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Auch eine Groundplane-Antenne strahlt rechtwinklig zum Strahler (nicht zu den Radialen) ab. Da das Strahlungsdiagramm die Groundplane-Antenne oft von oben betrachtet, ergibt sich nahezu ein Rundstrahler, der in alle Himmelsrichtungen nahezu den gleichen Gewinn aufweist (vgl. Abbildung [ref:e_ground_plane_abstrahlung]). Die Radiale haben nur geringen Einfluss und können das Strahlungsdiagramm leicht "verbeulen", was einem geringfügig abweichenden Gewinn in bestimmten Richtungen entspricht.
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[picture:1045:e_ground_plane_abstrahlung:Abstrahlung Groundplane-Antenne]
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[question:EG216]
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Auch wenn das Strahlungsdiagramm einer Groundplane-Antenne mit Radialen leicht *"verbeult"* ist, ist diese Abweichung in der Theorie viel kleiner als oftmals dargestellt. Daher ist eine Groundplane-Antenne tatsächlich ein beinahe idealer Rundstrahler in der Ebene.
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Richtantennen (z.B. die Yagi-Uda-Antenne) zeichnen sich dadurch aus, dass der Gewinn in einer Richtung deutlich höher ist, als in anderen Richtungen, wie in Abbildung [ref:e_richtantenne_abstrahlung] dargestellt.
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[question:EG217]
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[picture:1047:e_richtantenne_abstrahlung:Abstrahlung Richtantenne]
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Bei höheren Frequenzen z. B. im UHF-Bereich oder darüber hinaus kommen auch Hornstrahler oder Parabolantennen (vgl. [ref:e_parabolantenne]) zum Einsatz. Ebenso finden sich auf Leiterplatten kleinerer Geräte Patchantennen. All diese Antennenbauformen sind für den Kurzwellenbereich unüblich, da sie unhandliche Größen erreichen würden. Deshalb bleiben für die folgenden Fragen nur noch Langdraht-Antenne, Yagi-Uda-Antenne, Dipol-Antenne, Windom-Antenne, Delta-Loop-Antenne übrig.
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[question:EG106]
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[picture:850:e_parabolantenne:Parabolantenne]
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Die Sperrtopfantenne besteht aus einem $\lambda / 4$-langen Topf, der als Symmetrierglied bzw. Mantelwellensperre wirkt. Mit diesem Wissen lässt sich die folgende Frage beantworten, denn sowohl ein Sperrtopf als auch eine Kreuz-Yagi-Uda wären ebenso wie Parabolspiegel im 80 m-Band unhandlich groß.
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[question:EG107]
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@@ -0,0 +1,67 @@
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Wie wir bereits gelernt haben, kann ein Halbwellendipol auch an einem Ende gespeist werden. Der Speisewiderstand ist bei einer Drahtlänge von $\lambda / 2$ oder Vielfachen davon hochohmig (ca. $2000$ bis $2500 Ohm$). Eine Möglichkeit der Anpassung ist der bereits besprochene Fuchskreis.
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[question:AG419]
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Eine andere Möglichkeit ist ein Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von $ü = 1:7$. Da sowohl Spannung als auch Strom um den Faktor 7 multipliziert bzw. dividiert werden, ergibt sich für den Widerstand eine Transformation von $1:7^2 = 1:49$ entsprechend $(1 \cdot 50 Ohm) : (49 \cdot 50 Ohm) = 50 Ohm : 2450 Ohm$.
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% TODO: LaTeX-Formel Ohm
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<attention>
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Hinsichtlich der *Impedanztransformation* (Transformation des Widerstands) geht das Windungsverhältnis eines Transformators im Quadrat ein, d.h. ein Transformator mit einem Windungsverhältnis von 1:7 sorgt für eine 1:49-Impedanztransformation. Bei Baluns und Un-Uns ist oft ist nicht angegeben, ob es sich um das Windungs- oder das Impedanzverhältnis handelt. Es besteht also die Möglichkeit der Verwechselung. Üblich ist die Angabe des Impedanzverhältnisses. Bei einem Transformator mit einem Windungsverhältnis ($ü$) von 1:7 spricht man dann z. B. von einem 1:49-Un-Un.
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</attention>
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Als Gegengewicht wird oft ein kurzes Drahtende (mindestens ein zwanzigstel der Wellenlänge) oder ein Teil der koaxialen Zuleitung verwendet. Eine Mantelwellensperre (Abkürzung MWS) verhindert, dass das weitere Zuleitungskabel zum Teil der Antenne wird.
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[question:AG123]
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[question:AG124]
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Anstelle eines Fuchskreises oder Transformators kann auch eine Zweidrahtleitung der Länge $\lambda / 4$ verwendet werden. Dann spricht man von einer *Zeppelinantenne*.
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%TODO namensherkunft zeppelin
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[question:AG120]
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Ebenso wie bei einem endgespeisten Halbwellendipol kann auch bei anderen Antennenformen eine Speiseleitung mit abweichendem Wellenwiderstand zur Anpassung verwendet werden. Für die Klasse E haben wir bereits die Ganzwellen-Schleifen-Antennen kennengelernt; darunter auch die Delta-Loop und die Quad-Antenne. Eine Delta-Loop-Antenne hat bei gleichlangen Schenkeln eine Speiseimpedanz von etwa $100 Ohm$. Durch Einfügen einer $\lambda / 4$-Leitung mit einem Wellenwiderstand von $75 Ohm$ erfolgt eine Transformation auf die im Amateurfunk üblichen $50 Ohm$.
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[question:AG117]
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<indepth>
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Der optimale Wert für den Wellenwiderstand einer $\lambda / 4$-Speiseleitung, die zur Anpassung verwendet wird, errechnet sich aus dem *geometrischen Mittel* der beiden Impedanzen (z. B. $50 Ohm$ und $100 Ohm$ entsprechend $\sqrt{50 Ohm \cdot 100 Ohm} \approx 70,7 Ohm$.
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% TODO: LaTex Formel
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</indepth>
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Führt man die Ganzwellenschleife als Quadrat aus, dann muss die Länge jeder Seite entsprechend ein Viertel der Wellenlänge betragen.
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[question:AG119]
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<attention>
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Wie beim Dipol weicht die mechanische Länge einer Ganzwellen-Schleifenantenne von der elektrischen Länge ab. Im Gegensatz zum Verkürzungsfaktor bei Dipolen gibt es bei Ganzwellenschleifen hingegen überraschenderweise einen *Verlängerungsfaktor*, d.h. die Antenne muss wenige Prozent länger sein, als eine Wellenlänge im Freiraum wäre.
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</attention>
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Da Frequenzbänder unterschiedliche Ausbreitungsbedingungen zu unterschiedlichen Tages-, Jahres- und Sonnenzykluszeiten aufweisen, möchten Funkamateure gerne auf möglichst vielen Frequenzbändern Betrieb machen können. Zwei Beispiele für Multibandantennen sind die *G5RV-Antenne mit zwei gleichlangen Schenklen* und einer Zweidrahtleitung sowie die *asymmetrisch angeregte Windomantenne* bei denen sich durch geschickte Abmessungen viele Resonanzen und damit eine Nutzung auf möglichst vielen Amateurfunkbändern ergeben.
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[question:AG121]
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[question:AG122]
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% TODO: Darstellung von $5/8 \lambda$ prüfen
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Dass eine Antenne resonant ist, bedeutet noch nicht, dass sie auch eine gute Abstrahlcharakteristik aufweist. Oftmals ist es gewünscht, eine möglichst flache Abstrahlung zu erreichen. Bei gegenüber Erde erregten Vertikalantennen ergibt sich eine Länge von ca. $5/8 \lambda$ als Optimum.
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<indepth>
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Ein einfacher Draht mit Erde als Gegenpol ist bei einer Länge von $5/8 \lambda$ nicht resonant. Resonanzen ergeben sich nur bei $1/4$, $3/4$, $5/4$ usw. Daher ist eine Anpassung notig. Dies wird in der Regel durch Einfügen einer Spule erreicht, welche die elektrische Länge von $5/8$ auf $6/8$ (also $3/4$) verlängert. Solche Spulen sieht man oft bei Antennen für den KFZ-Bereich.
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% TODO: Bild VHF oder CB-KFZ-Antenne
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</indepth>
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<attention>
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Das Optimum von $5/8 \lambda$ gilt nur für gegenüber Erde erregte Antennen. Betrachtet man beispielsweise mittengespeiste Dipole, die sich entweder im Freiraum oder vertikal, knapp über dem Erdboden befinden, dann liegt das Optimum bei $5/4 \lambda$.
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% TODO: Frage ist falsch, siehe 2. Review von DL9JBE.
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</attention>
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[question:AG223]
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%TODO ggf. das Kapitel wo anders hinschieben
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Im Kapitel Dezibel wurde schon angedeutet, dass die Zusätze $\unit{\dBd}$ und $\unit{\dBi}$, die bei der Angabe von Antennengewinnen verwendet werden. In diesem Fall bezieht sich der Dezibelwert nicht auf eine Leistung oder Spannung, sondern auf einen bestimmten Referenzstrahler. Üblich sind dabei $\unit{\dBi}$, bezogen auf den isotropen Kugelstrahler, sowie $\unit{\dBd}$, bezogen auf den Halbwellendipol.
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Der *Isotropstrahler* (vgl. Abbildung [ref:e_Kugelstrahler]) ist eine gedachte, hypothetische Antenne, die in alle Richtungen gleich stark abstrahlt. Weist eine real vorhandene Antenne eine Richtwirkung auf, so ist die Abstrahlung in bestimmten Richtungen stärker und in anderen Richtungen schwächer als sie beim hypothetischen Isotropstrahler wäre.
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[picture:751:e_Kugelstrahler:Isotroper Strahler in der Mitte einer Kugel, der an allen Stellen der Kugeloberfläche die gleiche Strahlungsleistung erzeugt]
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Den Gewinn in einer Richtung (z.B. der Hauptstrahlrichtung welche die Richtung mit dem maximalen Antennengewinn ist) gegenüber einem Isotropstrahler kann man in Dezibel $\unit{\dB}$ angeben. Anstelle von $\unit{\dB}$ schreibt man $\unit{\dBi}$, um zu verdeutlichen, dass man sich auf den Isotropstrahler bezieht.
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[question:EG220]
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Auch ein einfacher Halbwellendipol hat einen Gewinn, denn er strahlt senkrecht zum Leiter um $\qty{2,15}{\dB}$ stärker ab, als es ein Isotropstrahler tun würde. Entsprechend hat ein Halbwellendipol einen Gewinn von $\qty{2,15}{\dBi}$.
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Gelegentlich interessiert der Gewinn der über den Gewinn eines Halbwellendipols hinausgeht, also den Gewinn in Bezug auf einen Halbwellendipol. Diesen gibt man in $\unit{\dBd}$ an, wobei das $\text{d}$ für Dipol steht. Ein Halbwellendipol hat entsprechend einen Gewinn von $\qty{0}{\dBd}$. Antennen, die mehr Gewinn aufweisen, als ein Halbwellendipol haben einen Gewinn größer als $\qty{0}{\dBd}$ und Antennen mit weniger Gewinn als ein Halbwellendipol entsprechend weniger als $\qty{0}{\dBd}$.
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Vergleichen wir noch einmal den Gewinn eines Halbwellendipols angegeben als $\unit{\dBi}$ und angegeben als $\unit{\dBd}$: Der Halbwellendipol hat in Hauptstrahlrichtung einen Gewinn von $\qty{2,15}{\dBi}$, da er gegenüber dem Isotropstrahler $\qty{2,15}{\dB}$ stärker strahlt. In $\unit{\dBd}$ angegeben sind es jedoch $\qty{0}{\dBd}$. Die Angabe in $\unit{\dBi}$ ist stets um $\qty{2,15}{\dB}$ höher als die Angabe in $\unit{\dBd}$.
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Das steht auch in der Formelsammlung:
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$g_i = g_d + \qty{2,15}{\dB}$
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[question:EG221]
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@@ -0,0 +1,5 @@
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Wie zuvor schon kurz angesprochen, muss vor dem A/D-Umsetzer ein entsprechendes Filter zur Unterdrückung von Signalanteilen höherer Frequenzen eingefügt werden. Man nennt ein solches Filter auch Antialiasingfilter. Als Filtertypen können hier sowohl Tiefpassfilter als auch Bandpassfilter Anwendung finden. Das Filter muss hierbei so beschaffen sein, dass Signalanteile, die sich oberhalb der halben Sampling-Frequenz befinden, wirksam unterdrückt werden. Wir erinnern uns, dass für die Abtastung eines Signals mehr als die doppelte Abtastfrequenz der zu erfassenden Signalfrequenz erforderlich ist.
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[question:AF622]
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[question:AF623]
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A/D- und D/A-Umsetzer werden in SDR-Empfängern und Transceivern an verschiedenen Stellen eingesetzt. Analoge Eingangssignale werden durch einen A/D-Umsetzer digitalisiert, anschließend digital verarbeitet, und dann mittels eines D/A-Umsetzers wieder in analoge Signale zur weiteren Verarbeitung oder Ausgabe rekonstruiert. Hierbei ist es natürlich möglich, dass ein Eingangssignal aufgrund seiner Größe nicht den vollen Wertebereich des A/D-Umsetzers und des anschließenden D/A-Umsetzers ausschöpft. Entsprechend wird dieses Signal dann auch nur auf einen kleineren Wertebereich der möglichen digitalen Stufen abgebildet. Ebenfalls denkbar ist, dass das Eingangssignal höhere Werte als der maximale Wertebereich des A/D- oder D/A-Umsetzers annehmen kann. In diesem Fall wird ein A/D-Umsetzer das Signal nur bis zur maximalen Eingangsspannung des Umsetzers korrekt abbilden können. Höhere Werte können dann nur noch mit dem Maximalwert des A/D-Umsetzers abgebildet werden. Man spricht in diesem Fall auch von Clipping (zu Deutsch Beschneidung) des Signals. Dies äußert sich in abgeschnittenen Anteilen in den maximalen Bereichen des Signals, die als Gerade mit dem maximalen Wert des A/D-Umsetzers verlaufen.
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Je höher die Auflösung eines A/D-Umsetzers und D/A-Umsetzers ist, desto "feiner" können Signalamplitudenwerte digital abgebildet und auch rekonstruiert werden. Eine niedrige Auflösung führt im Gegensatz dazu, dass Signale gestuft abgetastet bzw. rekonstruiert werden.
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[question:AF613]
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[question:AF612]
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[question:AF614]
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Bevor wir auf die Strahlungsleistung eingegangen sind, haben wir besprochen, dass der Nachweis der Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte erst dann erforderlich ist, wenn eine bestimmte Strahlungsleistung erreicht wird. Da wir jetzt wissen, was EIRP bedeutet, können wir diese jetzt auch beziffern: Für ortsfeste Amateurfunkstellen muss das Nachweisverfahren nur dann durchgeführt werden, wenn die Sendeanlage eine Strahlungsleistung von 10 W EIRP oder höher erreicht.
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[question:VE508]
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[question:VE507]
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% Da für Klasse N die Strahlungsleistung ohnehin auf 10 W EIRP beschränkt ist, spielt das Nachweisverfahren eigentlich erst für Inhaber der Klassen E und A eine praktische Rolle. Da aber der Bereich Vorschriften auch in Klasse N bereits komplett geprüft wird, können wir es in keinem Fall vermeiden, uns mit den folgenden Fragen zum Nachweisverfahren zu beschäftigen.
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*Spitzfindig* betrachtet muss man darauf hinweisen, dass Funkamateure der Klasse N berechtigt sind, Sendeanlagen mit bis zu 10 W EIRP zu betreiben und der Nachweis der Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte bereits ab 10 W EIRP erforderlich ist. Würde man also eine Sendeanlage mit genau 10 W EIRP betreiben, wäre man verpflichtet, den Nachweis gegenüber der Behörde zu führen. In der Praxis sollte man den Maximalwert aber ohnehin nicht ausreizen, sondern zumindest geringfügig darunterbleiben. Dann vermeidet man, die zulässige Strahlungsleistung durch Messfehler oder andere Ungenauigkeiten versehentlich zu überschreiten. Zugleich besteht dann auch keine Pflicht, das Nachweisverfahren durchzuführen.
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</indepth>
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[photo:79:n_Deckblatt_Anleitung:Deckblatt der Anleitung]
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Die Anzeige über die Einhaltung der Personenschutzgrenzwerte für eine Amateurfunkstelle mit mehr als 10 Watt EIRP im Rahmen des Nachweisverfahrens zur Begrenzung elektromagnetischer Felder (BEMFV) ist bereits vor Aufnahme des Betriebs der Amateurfunkanlage bei der zuständigen Außenstelle der BNetzA einzureichen.
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Die zuständige Außenstelle kann auf der [Webseite der Bundesnetzagentur](https://50ohm.de/so) ermittelt werden.
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Wichtiger Kern des Nachweisverfahrens ist die Berechnung des sogenannten *Personenschutz-Sicherheitsabstands*, der auch als *standortbezogener Sicherheitsabstand* bezeichnet wird. Das ist der Abstand um eine Antenne herum, in dem die Grenzwerte zum Schutz von Personen *nicht* eingehalten werden. Es muss sichergestellt werden, dass sich während des Sendebetriebs keine unbefugten Personen in diesem Bereich aufhalten. Dies wird grundsätzlich dann angenommen, wenn sich dieser Bereich komplett auf dem eigenen Grundstück, im sogenannten *kontrollierbaren Bereich*, befindet.
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Außer der Anzeige, die aus einigen Formblättern besteht, ist eine *nachvollziehbare* zeichnerische Darstellung des standortbezogenen Sicherheitsabstands und des vom Betreiber der Amateurfunkstelle kontrollierbaren Bereiches beizufügen. Für das Erstellen der Anzeige stellt die BNetzA eine Anleitung zum Download bereit.
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[question:VE509]
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<tip>
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Das Schlüsselwort für die richtige Antwort ist bei dieser und der nächsten Frage jeweils der Begriff "nachvollziehbar".
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</tip>
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[question:VE512]
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Es müssen weitere technische Unterlagen erstellt werden, z. B. eine *nachvollziehbare* Dokumentation über die Einhaltung der Anforderungen, Antennendiagramme, Lagepläne, Bauzeichnung oder Skizze mit Bemaßung. Diese sind allerdings nicht mit der Anzeige einzureichen, sondern an der Amateurfunkstation bereitzuhalten und auf Verlangen der Bundesnetzagentur vorzulegen.
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[question:VE513]
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[question:VD107]
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Alle erstellten Unterlagen müssen regelmäßig auf Aktualität geprüft werden. Wenn an der Amateurfunkanlage etwas so verändert wurde, dass sie nicht mehr den bisherigen Gegebenheiten entspricht, muss eine neue Anzeige eingereicht werden. Das trifft z. B. bei Aufbau eines weiteren Antennenmastes zu oder wenn durch einen Antennenwechsel oder höhere Sendeleistung ein größerer Abstand als bisher erforderlich wird.
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[question:VE514]
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[question:VE510]
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Die Einhaltung der Grenzwerte und der sich ergebende Sicherheitsabstand für Personen ist entweder durch Berechnungen oder durch Feldstärkemessungen nachzuweisen und nachvollziehbar zu dokumentieren. Die Berechnung darf mit dem vereinfachten Bewertungsverfahren, per Fern- oder Nahfeldberechnung sowie mit der von der Bundesnetzagentur herausgegebenen Software "[Watt Wächter](https://50ohm.de/ww)" erfolgen. Die Berechnungsverfahren sind in einem bei der Behörde zum Download erhältlichen Dokument beschrieben.
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[photo:80:n_Bewertungsverfahren:In diesem Dokument sind die Bewertungsverfahren beschrieben.]
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[question:VE506]
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[question:VE515]
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Manchmal senden Funkamateure auf mehreren Frequenzen gleichzeitig. Bei der Berechnung des Personenschutzabstands müssen deshalb alle zeitgleichen Aussendungen einer ortsfesten Amateurfunkstelle berücksichtigt werden. Wird dabei mit mehr als einer Antenne gleichzeitig gesendet, so müssen alle Antennen für den Personenschutzabstand zusammen betrachtet werden. Das ist immer dann der Fall, wenn sich die jeweiligen Sicherheitsabstände überschneiden.
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[question:VE516]
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[question:VE517]
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Eine weitere Art von Wettbewerb ist das *Amateur Radio Direction Finding (ARDF)*. Es handelt sich dabei um Peilwettbewerbe, die im deutschsprachigen Raum meist als *Fuchsjagd* bezeichnet werden. Die "Füchse" sind kleine versteckte Sender, die von den Teilnehmern mittels Peilempfängern gefunden und zu Fuß angelaufen werden müssen. Gewonnen hat der Erste, der den Zielpunkt erreicht, nachdem er alle Füchse gefunden hat.
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Die Füchse senden in zeitlichem Wechsel - beispielsweise für eine Minute - jeweils ein anderes, spezielles Rufzeichen in CW-Morsetelegrafie aus. In der Tabelle [ref:ardf_morse_code] sind alle sechs Rufzeichen aufgeführt, die von der Bundesnetzagentur speziell für Fuchsjagdsender zugeteilt sind.
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[photo:190:n_ardf_fuchs:ARDF-Fuchs im Wald mit Wimpel und Zeitnehmer]
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| l: Rufzeichen | l: Morse-Code |
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| MO | [morse:mo] |
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| MOE | [morse:moe] |
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| MOI | [morse:moi] |
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| MOS | [morse:mos] |
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| MOH | [morse:moh] |
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| MO5 | [morse:mo5] |
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[table:ardf_morse_code:Rufzeichen der Fuchsjagdsender]
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Um die Rufzeichen der Fuchsjagdsender aufnehmen zu können, braucht man keine Morsetelegrafie zu beherrschen. Es werden ausschließlich Zeichen verwendet, die nur aus langen Tönen (M, O) bzw. nur aus kurzen Tönen (E, I, S, H, 5) bestehen. Diese werden so langsam gesendet, dass man mitzählen kann.
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</tip>
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[question:BE313]
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[question:BD109]
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Eine besondere Variante der Fuchsjagd ist die *Mobilfuchsjagd*, bei der die Füchse aus Kraftfahrzeugen heraus gesucht werden.
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</indepth>
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@@ -0,0 +1,21 @@
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Genauso wie es verschiedene analoge Modulationsverfahren (z. B. FM, AM, SSB) gibt, gibt es auch verschiedene digitale Modulationsverfahren. Die grundlegenden Möglichkeiten, ein Signal zu modulieren, also auf einen Hochfrequenzträger aufzuprägen, sind dieselben: Veränderung der Amplitude, der Frequenz oder der Phase des Trägers.
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Bei der Amplitudenumtastung (Amplitude Shift Keying, ASK) wird im einfachsten Fall zwischen zwei Amplituden gewechselt. Dabei kann eine kleine Amplitude für ein Bit mit dem Wert 0 und eine große Amplitude für ein Bit mit dem Wert 1 stehen, wie in Abbildung [ref:e_ask] dargestellt. Es kann aber auch genau andersherum sein. Oftmals, beispielsweise bei CW, wird einfach zwischen aus- und eingeschaltetem Träger unterschieden. Dieser Sonderfall der ASK wird als On-Off-Keying (OOK) bezeichnet. Später zeigen wir noch Verfahren, bei denen zwischen mehr als zwei verschiedenen Amplituden umgeschaltet wird.
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[question:EE406]
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[picture:700:e_ask:Amplitudenumtastung (Amplitude-shift Keying)]
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Bei der Frequenzumstastung (Frequency Shift Keying, FSK) wechselt der Sender anstelle der Amplituden zwischen bestimmten Frequenzen, wie in Abbildung [ref:e_fsk] dargestellt.
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[picture:703:e_fsk:Frequenzumtastung (Frequency-shift Keying)]
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Die festgelegten Amplituden und Frequenzen zwischen denen umgeschaltet wird, werden als "Symbole" bezeichnet.
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[question:EE407]
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@@ -0,0 +1,34 @@
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Schauen wir uns zunächst an, wie ein Empfänger aufgebaut ist. In Abbildung [ref:aufbau_empfaenger_blockdiagramm] gehen wir zur Vereinfachung nicht auf die Ebene einzelner Bauteile, sondern betrachten Blöcke, die eine bestimmte Funktion haben. Diese Darstellung nennt man Blockdiagramm. Sie dient in der Elektrotechnik dazu, komplexe Geräte in einer vereinfachten Übersicht darzustellen. Hierzu lässt man Details weg, die zum Verständnis des gesamten Gerätes nicht erforderlich sind.
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[picture:736:aufbau_empfaenger_blockdiagramm:Blockdiagramm eines einfachen Empfängers]
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Der hier dargestellte Empfänger wird als Geradeausempfänger bezeichnet. Der Name kommt daher, dass das von der Antenne aufgenommene Signal in seiner Frequenz bis zum Demodulator nicht verändert wird.
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Betrachten wir die einzelnen Blöcke des Empfängers der Reihe nach von links nach rechts im Detail:
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1. Antenne: [edition:N:Dieses Symbol kennen wir schon.] Die Antenne nimmt eine Vielzahl von Funkwellen auf und leitet sie als elektrische Schwingungen weiter.
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2. Bandpassfilter: Um das gewünschte Signal herauszufiltern, folgt ein Bandpassfilter. Dieses lässt nur den gewünschten Frequenzbereich durch und sperrt alle anderen ungewünschten Frequenzen.
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3. HF-Verstärker: Als nächstes folgt ein Verstärker, der das herausgefilterte Signal verstärkt. Es handelt sich hierbei um einen Hochfrequenz-Verstärker (HF-Verstärker), da das Signal eine hohe Frequenz aufweist, beispielsweise 144,3 MHz.
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4. Demodulator: Das verstärkte Signal wird vom Demodulator weiter verarbeitet. Demodulation ist das Gegenstück zur Modulation. Während bei der Modulation ein Signal (z. B. ein Sprachsignal) auf einen Hochfrequenzträger moduliert wird, passiert bei der Demodulation das Gegenteil: Aus dem modulierten Hochfrequenzträger wird das ursprüngliche Signal zurückgewonnen. Wir haben dann beispielsweise wieder das Sprachsignal, das am Sender in das Mikrofon gesprochen wurde. Man spricht auch vom Niederfrequenz-Signal, kurz NF-Signal, da es vergleichsweise niedrige Frequenzen aufweist, bei einem Sprachsignal beispielsweise Frequenzen unter 20 kHz.
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5. NF-Verstärker: Das demodulierte Signal wird dann verstärkt. Diesmal handelt es sich um einen Niederfrequenz-Verstärker (NF-Verstärker) zum Verstärken des Signals für den Lautsprecher. Das Symbol für den NF-Verstärker ist dasselbe wie für den Hochfrequenzverstärker.
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6. Lautsprecher: Das Signal wird jetzt durch den Lautsprecher von einer elektrischen Schwingung in eine Schallwelle umgewandelt und somit wieder hörbar gemacht.
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Beim *Bandpassfilter* symbolisieren die beiden durchgestrichenen Wellen, dass Frequenzen ober- und unterhalb des gewünschen Frequenzbereich gesperrt werden. Die mittlere Welle steht dafür, dass der gewünschte Frequenzbereich durchgelassen wird.
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Der *Demodulator* wird durch das Schaltzeichen der Diode dargestellt, die das wichtigste Bestandteil vieler Demodulatoren ist. Die Funktionsweise einer Diode wird später im Kapitel "Bauteile und Schaltkreise" erklärt.
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[question:NF201]
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Je nachdem wie ein Empfänger genau aufgebaut ist, hat er unterschiedliche Eigenschaften. Eine wichtige Eigenschaft ist die Empfindlichkeit. Damit wird die Fähigkeit des Empfängers bezeichnet, schwache Signale zu empfangen. Je empfindlicher ein Empfänger ist, desto schwächere Signale kann er empfangen.
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[question:NF303]
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[picture:735:aufbau_sender:Blockdiagramm eines einfachen Senders]
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In Abbildung [ref:aufbau_sender] wird gezeigt, aus welchen Komponenten man einen AM-Sender aufbauen kann. Einige der Blöcke kennen wir schon vom Empfänger, andere sind neu:
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1. Mikrofon: Das Mikrofon wandelt die Schallwellen der Sprache in niederfrequente elektrische Schwingungen um. Man kann stattdessen aber auch, z. B. für digitale Übertragungsverfahren, das niederfrequente Signal vom Audio-Ausgang eines Computers verwenden.
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2. Niederfrequenz-Verstärker: Das Signal vom Mikrofon bzw. Computer wird zunächst verstärkt.
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3. Mischer: Der Mischer fügt den vom Oszillator (4) erzeugten Hochfrequenzträger mit der niederfrequenten Schwingung vom Mikrofon bzw. Computer zusammen. Das führt dazu, dass der Hochfrequenzträger mit dem Sprach- bzw. Datensignal amplitudenmoduliert wird.
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4. Oszillator: Der Oszillator erzeugt die hochfrequente Schwingung mit der Frequenz, auf der gesendet werden soll, beispielsweise 29,5 MHz.
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5. Bandpassfilter: Da der Mischer aufgrund seiner Funktionsweise neben den gewünschten Frequenzen auch weitere, unerwünschte Frequenzen erzeugt, müssen diese mit einem Bandfilter gesperrt werden.
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6. Hochfrequenz-Verstärker: Das Hochfrequenzsignal wird nun verstärkt, damit es über die gewünschte Sendeleistung verfügt.
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7. Tiefpassfilter: Da auch die Verstärkung unerwünschte Frequenzen erzeugen kann, muss jetzt nochmal gefiltert werden.
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8. Antenne: Das Hochfrequenzsignal wird nun an die Antenne gegeben und von dieser als Funkwelle abgestrahlt.
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%[class:N]
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Wenn ein Mischer zwei Signale zusammenfügt, dann entspricht das mathematisch einer Multiplikation der beiden Signale. Daher findet sich auch das Malkreuz im Block-Symbol für den Mischer wieder. Wie ein Mischer genau funktioniert, ist Inhalt des Kurses für die Klasse A.
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[question:NF401]
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[question:NF403]
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Für die folgende Frage ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass ein Sender einen Oszillator und einen Mischer benötigt.
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[question:NF402]
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Eine Amateurfunkanlage muss nach den allgemein anerkannten Regeln der Technik aufgebaut und betrieben werden. Das gilt natürlich auch ganz besonders für Sender.
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[question:VD106]
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[photo:217:e_aurora:Aurora am Notfunk Ausbildungswochenende im Mai 2024]
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Wenn geladene Teilchen aus dem Sonnenwind in das Erdmagnetfeld einkoppeln, werden sie zu den Polen hin abgeleitet. Dort treffen sie auf die zunehmend dichtere Atmosphäre und ionisieren dort vor allem den Sauerstoff und Stickstoff der Hochatmosphäre bis herunter in eine Höhe von etwa 90 km, also den Bereich der E-Region. Die so angeregten Atome und Moleküle erzeugen dann zum einen die Lichterscheinungen der Polarlichter, zum anderen brechen sie Funkwellen. Das wird vorwiegend im VHF Bereich (6- und 2-Meter-Band) für DX-Verbindungen genutzt.
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Die brechenden Gebiete sind sehr dynamisch, der Signalweg der Funkwellen ändert sich daher ständig und massiv. Dies sorgt für rapide Signalschwankungen (Fading) und zudem eine frequenzmäßige Verbreiterung des Signals, den sogenannten Doppler-Spread. Deswegen sind Telefonie-Verbindungen schwierig, weil die Sprache dadurch schwer verständlich wird. Telegrafiesignale (CW) eignen sich besser, aber auch sie haben einen sehr rauen Ton, weswegen man im RST Signalrapport das "T" für die Beurteilung der Tonqualität ganz weglässt und stattdessen den Buchstaben "A" für "Aurora" gibt.
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Ein Beispiel eines Aurora-CW-QSOs zwischen OH2MA und OH2LAK auf 50 MHz gibt es auf [Youtube](https://50ohm.de/acw). Hier kann man den sehr rauen und verauschten Ton der Morsezeichen hören. Ein SSB QSO gibt es auch auf [Youtube](https://50ohm.de/assb) zum Anhören.
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[question:EH305]
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In der Klasse E haben wir bereits Aurora kennengelernt: Wenn geladene Teilchen aus dem Sonnenwind in die Hochatmosphäre einkoppeln, entstehen zum einen Polarlichter, zum anderen werden Funkwellen gebrochen, was vor allem im VHF-Bereich (6 m und 2 m) für DX-Verbindungen genutzt wird. In der Klasse A gibt es hierzu noch weitere vertiefende Fragen.
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Dabei solltest du dir folgende Dinge merken:
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* Die Aurora findet in der E-Region (90 bis 130 km) in der Nähe der Pole statt.
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* Geladene Teilchen der Sonne dringen in die Atmosphäre ein.
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* Für uns in Europa ist die Polarregion im Norden.
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* Am besten eignet sich CW für Aurora.
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* Das Signal ist "flatternd" und "verbrummt“.
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[question:AH302]
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[question:AH303]
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[question:AH304]
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[question:AH305]
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[question:AH306]
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[question:AH307]
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[question:AH308]
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Wie wir in der Einleitung gelernt haben, dürfen nur Funkamateure auf den Amateurfunkfrequenzen senden. Davon gibt es eine Ausnahme, den Ausbildungsfunkbetrieb. Dieser erlaubt es Nicht-Funkamateuren zur Ausbildung unter unmittelbarer Anleitung und Aufsicht eines zugelassenen Funkamateurs der Klasse E oder A zu senden.
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[question:VD303]
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Der Auszubildende benutzt dabei das Rufzeichen des Ausbilders und hängt den Zusatz "/T" an. Gesprochen wird dieser Zusatz als "Stroke Trainee" oder einfach nur "Trainee". Ein Auszubildender von DG2RON sagt beispielsweise als Rufzeichen "DG2RON Trainee". Damit ist für andere erkennbar, dass ein Auszubildender funkt.
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[question:VD306]
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[question:BD209]
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%[photo:57:n_ausbildungsrufzeichen_ausbildungsfunkbetrieb:Ausbildungsfunkbetrieb verbindet oft die Generationen]
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% Wir haben leider kein gesichertes Einverständnis der Personen... TODO neues bild.
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Wie wir schon zu Beginn des Kurses gelernt haben, ist jeder in Deutschland zugelassene Funkamateur der Klassen E und A automatisch auch Ausbilder. Durch die Verwendung des Rufzeichenzusatz "/T" bzw. "/Trainee" wird jedes personengebundene Rufzeichen zu einem Ausbildungsrufzeichen. Dasselbe gilt für Rufzeichen von Klubstationen. Der Auszubildende darf damit Funkbetrieb unter Aufsicht und im Berechtigungsumfang des Ausbilders durchführen.
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[question:VD302]
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[question:BD211]
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[question:VD304]
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[question:BD210]
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Der Ausbildungsfunkbetrieb ist für Personen vorgesehen, die nicht Inhaber eines entsprechenden Amateurfunkzeugnisses sind. Das Ausbildungsrufzeichen darf nicht vom Ausbilder selbst für eigene Aussendungen verwendet werden. Der Ausbildungsfunkbetrieb dient der praktischen Vorbereitung auf das Ablegen der fachlichen Prüfung zum Erwerb eines Amateurfunkzeugnisses.
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[question:VD301]
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Der Ausbilder muss sich stets in unmittelbarer Nähe des Auszubildenden aufhalten und ihn bei der Bedienung des Funkgerätes und der Betriebsabwicklung anleiten. Denn nur das Aufhalten in unmittelbarer Nähe ermöglicht es dem Ausbilder, regulierend in den Ausbildungsfunkbetrieb einzugreifen. Das kann im Extremfall auch das Abschalten des Senders bedeuten. Die Betreuung eines Auszubildenden über eine größere Entfernung oder per Funk, von einem anderen Standort aus, ist nicht gestattet. Denn hierbei ist die unmittelbare Anleitung und Aufsicht nicht gewährleistet.
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Wenn die BNetzA es verlangt, muss der Ausbilder der Behörde gegenüber Auskunft über "Art und Umfang" des Ausbildungsbetriebs geben.
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[question:VD305]
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%[class:N]
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Im vorherigen Kapitel haben wir bereits gelernt, dass für Funkamateure der Klasse N die Strahlungsleistung begrenzt ist, die eine Sendeantenne abgeben darf. Für die Klassen E und A hingegen ist auf den allermeisten Bändern nicht die Strahlungsleistung beschränkt, dafür aber die *Senderausgangsleistung*. Nur für einige wenige Frequenzbereiche gilt auch für die Klasse A eine Begrenzung der Strahlungsleistung.
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%[class:NEA]
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%Die Leistung mit der Funkamateure senden dürfen, ist beschränkt. Für die allermeisten Bänder erfolgt dies über eine Beschränkung der Senderausgangsleistung. Nur für einige wenige Frequenzbereiche gilt auch für die Klasse A eine Begrenzung der Strahlungsleistung.
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%[/class]
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Die Senderausgangsleistung ist die Leistung, die ein Funkgerät am Antennenausgang abgibt, bevor Zusatzgeräte durchlaufen werden, wie z. B. ein externes SWR-Meter oder Anpassgeräte. Sie wird als sogenannte *peak envelope power (PEP)* angegeben. [edition:NEA:Für die Klasse N ist abweichend nicht die Senderausgangsleistung, sondern die tatsächlich von der Antenne abgegebene Strahlungsleistungs maßgeblich. Wir werden darauf in einem späteren Kapitel zurückkommen, wenn wir uns im Zusammenhang mit dem Personenschutz die Strahlungsleistung von Antennen besprechen.] Viele Funkgeräte verfügen über ein *Power-Meter*, das die aktuelle Senderausgangsleistung anzeigt. Es ist beispielsweise mit "P" oder "PO" oder "PWR" beschriftet.
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Um die peak envelope power (PEP) zu ermitteln, misst man - vereinfacht gesagt - am Senderausgang die durchschnittliche Leistung jeder einzelnen Periode der Hochfrequenzschwingung und verwendet dann den höchsten gemessenen Wert. In der Fachsprache nennt man dies die "effektive Wirkleistung am Ausgang einer Sendeendstufe während einer Periode der Hochfrequenzschwingung bei der höchsten Spitze der Modulationshüllkurve". Der selten verwendete deutsche Begriff für PEP ist Hüllkurvenspitzenleistung.
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[question:NF102]
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Die zulässige Senderausgangsleistung unterscheidet sich je nach Klasse und Frequenzbereich. Sie ist in der [Anlage 1 der Amateurfunkverordnung](https://50ohm.de/a1) festgelegt, die als Hilfsmittel bei der Prüfung vorliegt.
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[photo:145:ausgangsleistung:Ausschnitt aus der Anlage 1 der Amateurfunkverordnung]
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Um die zulässige Sendeleistung aus der Anlage 1 zu ermitteln, sucht man zunächst anhand der Spalte "Frequenzbereiche" die richtige Zeile heraus. Dann kann man in der Spalte "Maximale Leistung" den Wert für die drei Klassen ablesen. Findet sich für eine Klasse kein Eintrag, darf diese Klasse den Frequenzbereich nicht verwenden.
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Wir empfehlen, die folgenden Fragen anhand der Anlage 1 zu beantworten, um Übung beim Ablesen der richtigen Werte zu bekommen.
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[question:VD727]
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[question:VD729]
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[question:VD728]
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[question:VD730]
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[question:VD731]
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[question:VD732]
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[question:VD733]
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[question:VD734]
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Für den Frequenzbereich von 1240 bis 1300 MHz gelten zusätzliche Regelungen, die nicht direkt in der Tabelle stehen. In der rechten Spalte "Zusätzliche Nutzungsbestimmungen gemäß B" kennzeichnen Zahlen ergänzende Angaben, die unter der Tabelle stehen. Für die folgende Frage ist der Punkt 11 zu beachten.
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[question:VD735]
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[question:VD736]
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[question:VD737]
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Bei digitalen Übertragungsverfahren und auch bei CW können empfangene Rufzeichen automatisch an Internetplattformen übermittelt werden. Diese Plattformen sammeln die Empfangsberichte vieler Funkamateure und stellen sie beispielsweise auf Karten dar, die zeigen, von welchen Orten und auf welchen Bändern Signale empfangen wurden. Auf diese Weise lassen sich die aktuellen Ausbreitungsbedingungen sehr anschaulich beobachten. Funkamateure können solche automatischen Empfangsberichte nutzen, um die Reichweite ihrer eigenen Aussendungen zu überprüfen oder um ein besseres Verständnis für die momentane Funkwellenausbreitung zu gewinnen. Weiterhin besteht dabei auch die einfache möglichkeit zwei Antennen miteinander zu vergleichen.
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[photo:322:e_wspr_reichweite:Testaussendung von DL0JMU mit einem selbstgebauten FPGA-basierten WSPR Sender im $\qty{40}{\meter}$-Band, bei $\qty{10}{\milli\watt}$]
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WSPR steht für *Weak Signal Propagation Reporter Network* und ist ein spezieller QRP-Digimode, der ausschließlich zur Untersuchung der Ausbreitungsbedingungen entwickelt wurde. Im Gegensatz zu klassischen Übertragungsverfahren sind mit WSPR keine Zwei-Wege-QSOs möglich. Stattdessen werden sehr kurze, stark fehlerkorrigierte Signale mit extrem geringer Leistung ausgesendet. Die Übertragung erfolgt sehr langsam: Typischerweise sendet eine Station etwa eine Minute lang und empfängt anschließend mehrere Minuten. Die empfangenen Daten werden automatisch an zentrale Server übermittelt und können anschließend auf der Plattform [WSPRnet](50ohm.de/wsprn) grafisch ausgewertet werden, beispielsweise in Form von Weltkarten mit Empfangsberichten.
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Für CW-Signale gibt es das [Reverse-Beacon-Network](50ohm.de/rbn). CW-Signale werden von automatisierten Empfängern, sogenannten „Skimmer-Stationen“, aufgenommen und analysiert. Sobald ein Skimmer Dein Rufzeichen erkennt, erstellt er einen Empfangsbericht, der an die zentrale RBN-Datenbank gesendet wird. Diese Daten umfassen ebenfalls Signalstärke, Frequenz, und Standortinformationen.
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Neben WSPRnet und dem Reverse Beacon Network spielt [PSK-Reporter](50ohm.de/psk) eine wichtige Rolle bei der Sammlung und Verbreitung automatischer Empfangsberichte. PSK Reporter ist eine Plattform, die nicht nur für WSPR und CW, sondern für eine Vielzahl digitaler Übertragungsverfahren im Amateurfunk geeignet ist. Empfangsstationen weltweit können Signale empfangen, dekodieren und ihre Berichte an die zentrale Datenbank von PSK Reporter senden. Zu den unterstützten Modulationsarten gehören u.a. PSK31, FT8, FT4, RTTY und viele weitere. Jede Empfangsstation, die die entsprechende Software installiert und konfiguriert hat, kann eingehende Signale analysieren und ihre Berichte online bereitstellen.
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[question:EE405]
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Eine „Funkbake“ ist eine automatisch arbeitende Amateurfunk-Sendeanlage (auch in Satelliten), die selbsttätig ständig wiederkehrende Aussendungen zur Feldstärkebeobachtung oder zu Empfangsversuchen erzeugt.
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Funkbaken senden stets auf einer fest zugewiesenen Frequenz und immer von einem festen Standort aus. Ähnlich wie Relaisstationen senden sie zur Identifikation in regelmäßigen Abständen ihr Rufzeichen aus, üblicherweise in Morsetelegrafie. Manche Baken können auch zeitlich synchronisiert sein und weitere Informationen aussenden.
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[question:VD119]
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Da ihre Empfangbarkeit stark von den wechselnden Ausbreitungsbedingungen des jeweiligen Funkbandes abhängt, ist eine Bake ein guter Indikator für die Machbarkeit einer Funkverbindung in eine bestimmte Richtung. Kann man z. B. auf Kurzwelle eine Bake aus Südamerika gut hören, ist dies ein Zeichen dafür, dass jetzt auch eine Funkverbindung dorthin möglich ist. „Aurora-Baken“ im VHF-Bereich helfen dabei herauszufinden, ob aktuell DX-Verbindungen in die skandinavischen Länder durch Nutzung von Funkreflexionen an polaren Nordlichtern möglich ist. Mit bekannten Baken auf den VHF-, UHF- und SHF-Bändern kann man durch Peilung die Antennenausrichtung und auch die korrekte Funktion der Empfangsanlage überprüfen.
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[question:BE409]
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Das Internationale Bakenprojekt (IBP) besteht aus einer größeren Anzahl von Baken, die in mehreren Ländern auf allen Kontinenten verteilt sind. Sie senden in einem festgelegten zeitlichen Ablauf nacheinander jeweils einige Sekunden lang, alle auf der gleichen Frequenz eines Kurzwellenbandes. Hierdurch kannst du dir sehr schnell einen Überblick über die aktuellen Ausbreitungsbedingungen auf dem jeweiligen Band verschaffen.
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Baken werden in den IARU-Bandplänen spezielle Frequenzbereiche zugewiesen. Auf Bakenfrequenzen sollte niemals Funkbetrieb abgewickelt werden. In der Tabelle [ref:n_baken_frequenzbereiche] finden sich die Bakenfrequenzen des Kurzwellenbereiches. Alle weiteren ausgewiesenen Bakenfrequenzbereiche finden sich in den Bandplänen des jeweiligen Frequenzbandes.
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| l: Band | X: Frequenzbereich |
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| 10 m | 28190 bis 28225 kHz |
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| 12 m | 24929 bis 24931 kHz |
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| 15 m | 21149 bis 21151 kHz |
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| 17 m | 18109 bis 18111 kHz |
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| 20 m | 14099 bis 14101 kHz |
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[table:n_baken_frequenzbereiche:Frequenzbereiche für Baken gemäß IARU-Bandplan]
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[question:BE410]
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@@ -0,0 +1,41 @@
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Wie wir gelernt haben, hängt die belegte Sendebandbreite von der Modulationsart und bei FM auch noch vom Hub ab. Für die verschiedenen Amateurfunkbänder sind jeweils maximal zulässige Bandbreiten festgelegt. Diese findet man in der [Anlage 1](https://50ohm.de/a1) der Amateurfunkverordnung, aus der wir auch schon die Bandgrenzen entnommen haben. Diese Bandbreiten dürfen nicht überschritten werden. Jeder Funkamateur ist selbst für die Einhaltung verantwortlich.
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| l: Frequenzbereiche | l: Status | X: zus. Nutzungsbedingungen|
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| 135,7 - 137,8 kHz| S | 1 2 10 |
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| 472 - 479 kHz| S | 1 |
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| 3500 - 3800 kHz | P | 3 |
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| 10100 - 10150 kHz | S | 1 10 12 |
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| 28 - 29,7 MHz | P | 4 13 |
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| 144 - 146 MHz | P | 6 13 |
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| 430 - 440 MHz | P | 7 13 |
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[table:n_tab_afuv:Auszug AfuV Anlage 1]
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Die Zahlen bei den zusätzlichen Nutzungsbedingungen in der oben genannten Tabelle bedeuten (die nicht wiedergegebenen Zahlen sind für die Bandbreite unerheblich):
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* *1* Maximal zulässige belegte Bandbreite einer Amateurfunk-Aussendung: 800 Hz.
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* *3* Maximal zulässige belegte Bandbreite einer Amateurfunk-Aussendung: 2,7 kHz.
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* *4* Maximal zulässige belegte Bandbreite einer Amateurfunk-Aussendung unterhalb 29 MHz: 7 kHz, oberhalb 29 MHz: 40 kHz.
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* *6* Maximal zulässige belegte Bandbreite einer Amateurfunk-Aussendung: 40 kHz.
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* *7* Maximal zulässige belegte Bandbreite einer Amateurfunk-Aussendung: 2 MHz; bei amplitudenmodulierten Fernsehaussendungen: 7 MHz.
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</webmargin>
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Die folgenden Fragen lassen sich alle mit Hilfe der Fußnoten in der Anlage 1 der Amateurfunkverordnung lösen, die - wie schon erwähnt - während der Prüfung als Hilfsmittel zur Verfügung steht. Wir empfehlen, sich vor der Prüfung mit der Anlage vertraut zu machen!
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[question:VD738]
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[question:VD739]
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[question:VD740]
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[question:VD741]
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[question:VD742]
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Besonders aufpassen muss man bei Sendungen in der Nähe der Grenzen der Amateurfunkbänder. Ein Beispiel: Nehmen wir an, ein FM-Signal belegt eine Bandbreite von 15 kHz, und wir stellen den Sender auf die untere Bandgrenze des 70cm-Bandes ein, also auf 430 MHz. Das Sendesignal befindet sich um die Trägerfrequenz herum, also jeweils 7,5 kHz unterhalb und oberhalb. Es würde sich also von 429,9925 bis 430,0075 MHz erstrecken. Da das Signal somit zur Hälfte außerhalb des Bandes wäre, dürfen wir nicht auf PTT drücken! Wir müssen also bei FM, aber auch bei AM, immer mindestens einen Abstand von der halben belegten Bandbreite zur Bandgrenze hin einhalten.
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<indepth>
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Bei SSB verhält es sich an der Bandgrenze ein wenig anders. Hier ist das Signal nur auf einer Seite der (unterdrückten) Trägerfrequenz zu finden. Bei LSB ist das Signal vollständig unterhalb der Trägerfrequenz, bei USB ist es vollständig oberhalb der Trägerfrequenz. Wenn man also beispielsweise als Sendefrequenz die obere Bandgrenze einstellt, dann dürfte man mit LSB durchaus senden, da das gesamte Signal innerhalb des Bandes bleibt. Mit USB dürfte man dort allerdings nicht senden, da das gesamte Signal außerhalb des Bandes wäre.
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</indepth>
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[question:NE305]
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@@ -0,0 +1,9 @@
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Die Bandbreite eines Signals oder einer Aussendung wird in Hertz (Hz) bemessen. Hierbei misst man die Bandbreite eines Signals durch Messung der Differenz zwischen maximaler und minimaler Sendefrequenz der Aussendung.
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<indepth>
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Die Bandbreite gibt also an, wieviel Spektrum das Signal beansprucht. Üblicherweise messen wir die Bandbreite eines Signals zwischen den Frequenzpunkten, bei denen die spektrale Leistung auf 1/2 (entsprechend -3 dB) des Spitzenwerts abgefallen ist.
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[picture:1044:e_bandbreite:Definition der Bandbreite]
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</indepth>
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[question:EA105]
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@@ -0,0 +1,9 @@
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Für die Beurteilung der gesetzlichen Vorgaben hinsichtlich der Bandbreite einer Aussendung wird gemäß der Amateurfunkverordnung die mittlere Sendeleistung im ausgesendeten Bandbereich betrachtet. Hierbei müssen sich 99% der Sendeleistung innerhalb der Grenzen der geforderten Bandbreite befinden. Somit darf maximal 0,5% der Sendeleistung auf angrenzende Bandbereiche unter- und oberhalb des Sendesignals entfallen. Dies ist insbesondere für FM-Aussendungen wichtig.
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%TODO: Einfügen Grafik/Skizze hinsichtlich Bandbreite und Leistungsverteilung.
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<tip>
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Für die Messung der Leistungsanteile hinsichtlich einer Aussendung und deren Bandbreite ist ein Spektrumanalysator erforderlich. Hierbei haben moderne Geräte oft integrierte mathematische Funktionen, so dass die mittlere Leistung innerhalb einer bestimmten Bandbreite rechnerisch ermittelt werden kann (Kanalleistungsmessung, Nachbarkanalleistungsmessung). Genauere Informationen hierzu können der Bedienungsanleitung des jeweiligen Gerätes entnommen werden.
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</tip>
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[question:AE101]
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@@ -0,0 +1,64 @@
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Wie wir schon gelernt haben, liefern Batterien deshalb eine elektrische Spannung, weil darin Ladungen getrennt werden. Dies wird durch elektrochemische Vorgänge erreicht. Diese finden statt, sobald der Stromkreis geschlossen ist. Akkumulatoren, kurz Akkus genannt, funktionieren ganz ähnlich. Sie haben aber die Besonderheit, dass sie wiederaufladbar sind. Dabei wird Spannung an die Batterie angelegt und die elektrochemische Reaktion läuft umgekehrt ab. Anschließend kann das Entladen erneut beginnen. Batterien können hingegen nicht wieder aufgeladen werden, sondern sind nur einmal verwendbar.
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In Handfunkgeräten werden meistens Akkus, manchmal aber auch Batterien eingesetzt. Um Funkstationen unabhängig vom Stromnetz, z. B. auf einem Fieldday, zu betreiben, werden häufig Akkus verwendet.
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Der Aufdruck auf Batterien (Abbildung [ref:n_Bat_AA]) kennzeichnet z. B. den Plus- bzw. Minuspol und weist auf polungsrichtigen Einsatz hin. Bei Batterien ist der Warnhinweis "Nicht wiederaufladbar" stets zu beachten.
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Abbildung [ref:n_schaltzeichen_batt] zeigt das Schaltzeichen einer Batterie beziehungsweise eines Akkus. Der lange Strich im Schaltzeichen kennzeichnet den Plus-Pol, der kurze den Minus-Pol. Als Eselsbrücke gilt: ein Plus-Zeichen erfordert 2 Striche, ein Minus-Zeichen aber nur einen.
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[question:NB201]
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[question:NB203]
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[photo:89:n_Bat_AA:Eine Batterie mit Kennzeichnung der Pole und Warnhinweisen]
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</margin>
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[picture:517:n_schaltzeichen_batt:Schaltzeichen einer Batterie]
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<webindepth>
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Es gibt unterschiedlichste Batterien und Akkus mit verschiedenen Spannungen, Kapazitäten und Bauformen:
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* Häufige Spannungsangaben bei Batterien oder Akkus sind z. B. 1,5 V oder 9 V. Es gibt sie aber auch mit anderen Spannungen. Ferngesteuerte Modellautos verwenden beispielsweise meist 7,2 V. In akkubetriebenen Werkzeugen finden sich oftmals Akkus mit 18 V, 20 V oder 40 V.
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* Die Kapazität einer Batterie oder eines Akkus wird in Amperestunden (Ah) angegeben. Hat ein Akku eine Kapazität von 5 Ah kann er für 5 Stunden einen Strom von einem Ampere fließen lassen - oder beispielsweise auch für 10 Stunden einen Strom von 0,5 Ampere oder einen Strom von 5 A für nur eine Stunde. Bei Batterien fehlt oft die Angabe der Kapazität. Haushaltsübliche Batterien haben oft eine Kapazität von weniger als 5 Ah. Große Akkus können auch 100 Ah oder mehr Kapazität aufweisen. Bei Akkus wird im Gegensatz zu Batterien praktisch immer die Kapazität angegeben.
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* Bei den Bauformen sind die zylinderförmigen AA- und AAA-Zellen sehr bekannt, die in den meisten Haushaltsgeräten eingesetzt werden. Es gibt aber gerade bei den Akkus alle möglichen Bauformen. Oftmals sogar Bauformen, die nur für ein einziges Gerät passen.
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[photo:209:batterien_und_akkus_sammlung:Verschiedene Batterien und Akkus]
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<attention>
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Akkus sollten niemals komplett entladen werden. Diese sogenannte Tiefentladung kann den Akku beschädigen. Praktisch lässt sich die Entladung daran erkennen, dass die Spannung des Akkus nach und nach leicht absinkt. Die Stromentnahme muss beendet werden, bevor die vom Hersteller angegebene Mindestspannung unterschritten wird.
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</attention>
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Viele Geräte benötigen mehrere Batterien. In der Regel dient dies zur Spannungserhöhung, wenn die Spannung einer einzelnen Batterie von z. B. 1,5 V nicht für den Betrieb ausreicht. Im Batteriefach des Geräts werden diese in Serie verschaltet, sodass der Minuspol der vorhergehenden Batterie jeweils auf den Pluspol der nachfolgenden trifft. Die Spannung an den Enden dieser Kette berechnet sich wie folgt:
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$\text{Gesamtspannung} = \text{Anzahl Batterien} \cdot \text{Batteriespannung}$
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[question:NB204]
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Generell gilt, dass bei Batterien und Akkus ein Kurzschluss verhindert werden sollte. Gerade bei leistungsfähigen, modernen Akkus besteht die Gefahr der Überhitzung. Diese können in Brand geraten oder durch den entstehenden Kurzschlusstrom einen Brand verursachen.
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<danger>
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Während bei Netzgeräten eine Sicherung im Fehlerfall den Stromfluss stoppen kann, fehlt dieser Schutzmechanismus bei Batterien bzw. Akkus meistens. Die Stromstärke, die Batterien und Akkus liefern können, übersteigt oftmals ein Vielfaches des Maximalstroms von Netzgeräten. Dies gilt insbesondere für hochkapazitive Akkus wie z. B. Autobatterien, die kurzzeitig 1000 A und mehr Strom liefern können. Bei der Nutzung von externen, hochkapazitiven Akkus sollte unbedingt eine zusätzliche Sicherung vorgesehen werden, wie sie beispielsweise in Abbildung [ref:n_Bat_Sicherung] gezeigt wird!
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[photo:90:n_Bat_Sicherung:Anschlussbox mit Kfz-Sicherungen und verpolungsgeschützten Ausgängen zum Schutz von leistungsstarken Akkus]
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</danger>
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[question:ND110]
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Bei Akkus kommen unterschiedlichste Technologien zum Einsatz, die auf verschiedenen elektrochemischen Reaktionen basieren: Seit vielen Jahrzehnten werden Bleibatterien in Autos verwendet. Kleine, tragbare Geräte verwendeten früher Akkus mit Nickel und Cadmium (NiCd) und später dann die Nickel-Metallhydrid-Technologie (NiMH). Bei Mobiltelefonen, digitalen Kameras oder Notebooks dominieren heute Akkus mit Lithium-Ionen-Technologie. Im Amateurfunk werden zunehmend auch Lithium-Eisen-Phosphat-Mischungen (LiFePO4) verwendet.
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Die Unterschiede der elektrochemischen Reaktionen sind beim Aufladen dieser verschiedenen Akkutypen zu berücksichtigen. Es müssen jeweils speziell für die Technologie angepasste Ladegeräte verwendet werden. Unsachgemäße Lade- und Entladevorgänge können zu Überhitzung der Akkus führen. Bei Berührung kann es dann zu gefährlichen Verbrennungen kommen. Auch Explosionen der Akkus und Brände sind durch Überhitzung möglich. Durch freiwerdende Flüssigkeiten kann es zu Verätzungen oder Vergiftungen kommen.
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Batterien und Akkus sind immer sachgerecht zu entsorgen. Sie gehören nicht in den Hausmüll! Dies wird durch das durchgestrichene Mülltonnensymbol gekennzeichnet (vergleiche Abbildung [ref:n_Bat_AA]).
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[question:NK306]
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\newpage
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</latexonly>
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In diesem Kapitel haben wir bereits einen Großteil der grundlegenden Bauteile in einem Schaltplan kennengelernt. Es fehlen aber noch drei wichtige Bauteile, deren Schaltzeichen man in der Prüfung erkennen soll. Die genaue Funktionsweise dieser Bauteile wird aber erst in der Klasse E und A behandelt.
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In der Abbildung [ref:n_bauelemente_kondensator] sieht man verschiedene Kondensatoren. Ein Kondensator speichert eine kleine Menge an Energie. Er besteht beispielsweise aus zwei parallelen Platten. Daran kann man auch gut das Schaltzeichen erkennen.
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[photo:206:n_bauelemente_kondensator:Schaltzeichen und Bauformen von Kondensatoren]
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[question:NC201]
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In der Abbildung [ref:n_bauelemente_spule] sind verschiedene Spulen gezeigt. Eine Spule speichert wie der Kondensator eine kleine Menge Energie aber funktioniert technisch komplett anders als der Kondensator. Die Spule besteht im einfachsten Fall aus einem aufgewickelten Draht. Diesem ist das Schaltsymbol nachempfunden.
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[photo:207:n_bauelemente_spule:Schaltzeichen und Bauformen von Spulen]
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[question:NC301]
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In der Abbildung [ref:n_bauelemente_transistor] finden sich verschiedene Transistoren. Ein Transistor kann, je nach Verschaltung, als elektrischer Schalter oder als Verstärker eingesetzt werden. Das Schaltzeichen des Transistors ist in den Fragen der Klasse N das einzige Bauteil mit drei Anschlüssen.
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[photo:208:n_bauelemente_transistor:Schaltzeichen und Bauformen von Transistoren]
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[question:NC501]
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In Abbildung [ref:n_bauelemente_bauteile] sind nochmal alle Schaltzeichen zusammengefasst, die wir bereits kennengelernt haben.
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[question:NB202]
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[picture:694:n_bauelemente_bauteile:Elektrische Bauteile, Messgeräte und ihre Schaltzeichen]
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</latexonly>
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[picture:828:begrenzverstärker:Wirkungsweise eine Begrenzverstärkers]
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Beim FM-Empfang ist nur die Änderung der Frequenz des Eingangssignals für die Demodulation von Belang. Daher versucht man Amplitudenschwankungen und Störimpulse beim Empfang von FM-Signalen so gut wie möglich zu unterdrücken. Dies kann mit Hilfe eines Begrenzerverstärkers im ZF-Teil eines FM-Empfängers, der das Eingangssignal zunächst stark verstärkt und danach die Amplituden mit einer geeigneten Schaltung begrenzt erfolgen. Durch die Begrenzung bleibt die Information der Frequenzänderung (FM) erhalten. Amplitudenänderungen werden hierdurch jedoch stark unterdrückt, da der Signalpegel auf ein definiertes Maximum begrenzt wird und somit nur minimale Amplitudenschwankungen des Eingangssignals nach dem Begrenzerverstärker noch vorhanden sind.
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[question:AF226]
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@@ -0,0 +1,29 @@
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Für besondere Anlässe, die von allgemeiner Bedeutung sind, wie z. B. historische Ereignisse, Stadtfeste und Sportereignisse, können Funkamateure in Deutschland, Klubstationsrufzeichen mit vier- bis siebenstelligem Suffix beantragen. So kann die ganze Amateurfunkwelt an einem Ereignis teilhaben.
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Diese speziellen Klubstationsrufzeichen werden von der BNetzA für maximal ein Jahr zugeteilt. Eine Verlängerung ist nicht möglich. Das Suffix kann, im Gegensatz zu den bisher erwähnten Rufzeichen, aus Ziffern und Buchstaben bestehen. Das letzte Zeichen muss immer ein Buchstabe sein. So sind zum Beispiel auch Kombinationen wie DP44N44T möglich.
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[photo:59:n_besondere_anlaesse_qsl_karte_DA200TF:QSL-Karte der Klubstation mit dem Sonderrufzeichen DA200TF anlässlich des 200. Geburtstags von Theodor Fontane]
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Funkamateure haben national und international die Möglichkeit, Sonderstationen zu betreiben. Im Ausland können diese Vorgaben jedoch abweichen, so sind beispielsweise in anderen Ländern auch noch längere Rufzeichen möglich.
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Aus der Tabelle [ref:n_besondere_anlaesse] kann man erkennen, dass es eine Vielzahl von Möglichkeiten gibt, Funkaktivitäten durchzuführen. Die Aktivierung einer Sonderstation kann sowohl den Aktivierenden als auch den Sammlern sehr viel Freude bereiten. Der Aktivierende ist der Bediener einer Sonderstation. Der Sammler versucht, möglichst viele solche Sonderstationen zu erreichen.
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| l: Rufzeichen | l: Zuteilung | X: Ereignis |
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| DL1250BRET | 2017 | 1250 Jahre Stadt Bretten |
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| DL500BIER | 2016 | 500 Jahre Deutsches Reinheitsgebot |
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| DF13DEJU | 2019 | Erstflug der Junkers F 13 |
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| DL73AFUG | 2022 | 73. Geburtstag des Amateurfunkgesetzes |
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| DB50AFZ | 2022 | 50 Jahre Amateurfunkzentrum |
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| DP44N44T | 2022 | 44 Jahre Ortsverband N44 |
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| DC0YOTA | 2021 | Youngsters On The Air |
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| DL22MAUS | 2022 | Türen auf mit der Maus! |
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| DL0ELEFANT | 2022 | Türen auf mit der Maus! |
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[table:n_besondere_anlaesse:Beispiele für Sonderstationen]
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</webmargin>
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[question:VD204]
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@@ -0,0 +1,25 @@
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Der Ursprung vieler Abkürzungen liegt in der Morsetelegrafie. Die Abkürzung CQ ist schneller zu telegrafieren als die Bedeutung "Allgemeiner Anruf". Viele Abkürzungen sind in den Radio Regulations (RR) definiert. Dazu gehören insbesondere die betrieblichen Abkürzungen für Morsetelegrafie und die sogenannten Q-Gruppen, auf die wir noch eingehen werden. Mit der Weiterentwicklung der Technik kommen natürlich nach und nach neue Abkürzungen hinzu und die Bedeutung mancher Abkürzung verändert sich über die Zeit auch. Die Anwendung dieser Abkürzung ist aber keineswegs auf die Telegrafie beschränkt. Viele dieser Abkürzungen sind fester Bestandteil der Umgangssprache unter Funkamateuren und werden auch in der Telefonie verwendet.
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<webmargin>
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| c: Abkürzung | X: Bedeutung |
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| BK | Unterbrechung der Sendung; Formlose Übergabe (*B*rea*k*) |
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| CQ | Allgemeiner Anruf |
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| CW | *C*ontinuous *W*ave (Synonym für Morsetelegraphie) |
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| K | Aufforderung zum Senden ("*K*ommen") |
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| PSE | Bitte, *P*lea*se* |
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| R | Received (Empfangsbestätigung, *R*oger) |
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| RX | Receiver (Empfänger) |
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| TX | Transmitter (Sender) |
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| TRX | Transceiver (Sendeempfänger) |
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[table:n_abkuerzungen:Zusammenfassung der Abkürzungen]
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</webmargin>
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Der Ursprung des Amateurfunks ist in den USA. Deshalb kommen viele unserer Fachbegriffe aus dem amerikanischen Englisch, beispielsweise Transmitter statt Sender und Receiver statt Empfänger. Der Transmitter wird mit TX, der Receiver mit RX und der Transceiver, also der Sendeempfänger, mit TRX abgekürzt.
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[question:BB106]
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Kennengelernt haben wir auch schon die Abkürzung CW für Continuous Wave, die meist für die Morsetelegrafie durch Ein- und Ausschalten eines Hochfrequenzträges gebraucht wird.
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[question:BB107]
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Eine Reihe von Abkürzungen aus der Telegrafie haben wir schon besprochen: Das "R" (received, bzw. roger) als Empfangsbestätigung am Anfang eines Durchgangs ist eines der wenigen Zeichen, das ausschließlich in der Telegrafie genutzt wird. Das Gleiche gilt für das Zeichen "K". Eine Eselsbrücke ist "Kommen" als Aufforderung zum Senden. Bei "BK" drängt sich "*B*rea*k*" als Merkhilfe geradezu auf. Die Tabelle [ref:n_abkuerzungen] fasst nochmal die wichtigsten Abkürzungen für die Prüfung zusammen.
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@@ -0,0 +1,55 @@
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Funkverbindungen finden meist wechselseitig auf einer Frequenz statt. D. h. eine Station sendet, während die andere Station hört. Wenn beide gleichzeitig senden, hört keine von beiden. Daher ist es wichtig, dass eine gewisse Ordnung beim Ablauf einer Funkverbindung, der sogenannten Betriebsabwicklung, herrscht.
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Bei vielen Funkdiensten ist die Betriebsabwicklung ganz genau vorgeschrieben, z. B. im Flugfunk, bei der Polizei, der Feuerwehr oder den Rettungsdiensten. Im Amateurfunk gibt es keine verpflichtenden Vorgaben zur Betriebsabwicklung. Es muss nur das Rufzeichen ordnungsgemäß genannt werden. Aber auch im Amateurfunk ergibt es Sinn, wenn man sich an der üblichen Betriebsabwicklung orientiert und die geläufigen Abkürzungen kennt. Daher gibt es auch einen eigenen Prüfungsteil "Betriebliche Kenntnisse".
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Alle Funkamateure nutzen die zur Verfügung stehenden Frequenzen gemeinsam. Es gilt hier das Prinzip: Wer zuerst kommt, mahlt zuerst. Daher sollte man, bevor eine Funkverbindung begonnen wird, erst einige Zeit hören, ob die Frequenz nicht schon von einer anderen Station verwendet wird. Um ganz sicherzugehen, sollte dann noch zwei- bis dreimal kurz gefragt werden, ob die Frequenz frei ist.
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<qso>
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Ist diese Frequenz frei? DL1PZ
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> *(keine Antwort)*
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Ist diese Frequenz frei? DL1PZ
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> *(keine Antwort)*
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CQ CQ hier ist DL1PZ mit einem allgemeinen Anruf, hier ist DL1PZ und hört.
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> DL1PZ hier ist DL9MJ bitte kommen
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</qso>
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Wenn darauf keine Antwort folgt, kann davon ausgegangen werden, dass die Frequenz nicht belegt ist. Jetzt kann man selber eine Funkverbindung beginnen. Wie beim Telefon nennt sich das Anruf. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, den allgemeinen Anruf und den gezielten Anruf:
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* Mit einem *allgemeinen* Anruf fordert man *alle* Stationen, die einen hören können, zur Antwort auf. Die internationale betriebliche Abkürzung für den allgemeinen Anruf ist CQ. Wird CQ englisch ausgesprochen (etwa "si-kju"), dann klingt es genauso wie "seek you" (etwa "sik-ju"), also "suche dich". Im deutschsprachigen Funkverkehr wird anstelle von CQ auch die Floskel "Allgemeiner Anruf" verwendet.
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* Bei einem *gezielten* Anruf hingegen möchte man die Antwort *einer bestimmten* Station.
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Die Antwort erfolgt bei allgemeinen und gezielten Anrufen auf die gleiche Art. Man nennt erst das Rufzeichen der anrufenden Station und dann das eigene Rufzeichen.
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<qso>
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DL9MJ von DL1PZ bitte kommen
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> DL1PZ hier ist DL9MJ
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</qso>
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[question:BB102]
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[question:BE105]
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[question:BE101]
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[question:BE102]
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Es kann vorkommen, dass man einen Anruf nicht ganz mitbekommt, aber Teile des eigenen Rufzeichens hört und sich nicht sicher ist, ob man gemeint war. In einem solchem Fall sollte einfach nachfragt werden, ob man gemeint war.
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<qso>
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D*(krschkrsch)*MJ von DK5WP, bitte kommen
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> Hier ist DL9MJ, wurde ich gerufen?
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</qso>
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[question:BE103]
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Nach einer Funkverbindung (oft als QSO bezeichnet) wird die Frequenz immer der Station überlassen, die den Anruf gestartet hat. Möglicherweise hat aber zwischendurch eine andere Station gerufen, die mit einem sprechen will. Auch dann sollte die Frequenz für die ursprünglich rufende Station frei gemacht werden. Davor kann man sich aber noch kurz auf eine andere Frequenz verständigen.
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<indepth>
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*QSO* ist eine Abkürzung, die ursprünglich aus der Morsetelegrafie stammt und "ich habe direkten Kontakt zu Station X" bedeutet. Daran angelehnt, sprechen Funkamateure oftmals von einem QSO, wenn sie eine erfolgreiche Funkverbindung meinen.
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</indepth>
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[question:BE108]
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@@ -0,0 +1,7 @@
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Ein *Beat-Frequency-Oszillator*, auch *BFO* genannt, ist ein Überlagerungsoszillator, der dazu dient das ZF-Signal eines Empfängers mittels eines Mischers durch Überlagerung mit einem Hilfsträger (BFO) zu demodulieren. Diese Technik wird vor allem beim Empfang von Signalen ohne Hilfsträger (SSB und CW) verwendet. Der BFO muss hierbei auf bestmögliche Verständlichkeit des Empfangssignals eingestellt werden.
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[picture:838:e_bfo:BFO im Überlagerungsempfänger]
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</margin>
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[question:EF209]
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@@ -0,0 +1,6 @@
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Im Demodulator wird beim Empfang von Signalen mit unterdrücktem Träger oder CW-Signalen das Empfangssignal mit dem BFO, auch Hilfsträgeroszillator genannt, gemischt. Der BFO muss sich bei SSB-Empfang genau auf der Frequenz des unterdrückten Trägers befinden. Beim Empfang von CW-Signalen muss der BFO in einem gewissen Abstand zum CW-Signal liegen. Dieser Abstand bestimmt darüber mit welcher Tonfrequenz das CW-Signal im Empfänger hörbar wird. Für CW Signale werden üblicherweise 600 bis 900 Hz als angenehme Hörfrequenz empfunden. Daher sollte die Differenz zwischen der BFO-Frequenz und der letzten ZF für den angenehmen Empfang von CW-Signalen ungefähr 800 Hz betragen.
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Ein BFO-Oszillator sollte eine möglichst hohe Frequenzstabilität aufweisen, damit empfangene Signale stabil und unverfälscht widergegeben werden können und der Empfänger nicht permanent in der Frequenz nachgeregelt werden muss. Am besten geeignet sind daher quarzgesteuerte Oszillatoren.
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[question:AF211]
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[question:AF216]
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Wir Menschen sind es gewohnt, die zehn Ziffern von 0 bis 9 zu benutzen. Man spricht von einem Zehnersystem oder Dezimalsystem.
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Für Computer ist es hingegen einfacher, mit nur 2 Ziffern zu arbeiten: der 0 und der 1. Dies entspricht zwei Zuständen: Beispielsweise ausgeschaltet und eingeschaltet, "Transistor gesperrt" und "Transistor leitend" oder auch 0 V und 5 V. Es entsteht ein binäres Zahlensystem oder Dualsystem.
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[question:EA201]
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Das Zählen geht in allen Zahlensystemen gleich (siehe Tabelle [ref:binaer_zahlensysteme]): Man fängt bei 0 an und zählt die Ziffern hoch. Wenn der Ziffernvorrat zu Ende ist, fängt man von vorne an und schreibt dabei vor jede Zahl eine 1. Deshalb kommt im Dezimalsystem nach der 9 die 10. Die Ziffer ganz rechts hat den Wert, den sie selbst darstellt. Man nennt das den Stellenwert 1.
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Im Dezimalsystem ist die zweite Ziffer von rechts zehnmal so viel Wert wie sie selbst, hat also den Stellenwert 10. Jede weiter links stehende Stelle ist jeweils zehnmal so viel Wert, wie die rechts daneben stehende. Beispielsweise bedeutet die Dezimalzahl 5573 aus der Tabelle [ref:binaer_stellenwert_dezimal] also eigentlich $5 \cdot 1000 + 5 \cdot 100 + 7 \cdot 10 + 3 \cdot 1$.
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<margin>
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|c: |c: |c: |c: |
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|1000 | 100 | 10 | 1 |
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| 5 | 5 | 7 | 3 |
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[table:binaer_stellenwert_dezimal:Stellenwerte der vierstelligen Dezimalzahl 5573]
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|r: Dezimal | r: Dual |
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| 0 | 0 |
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| 1 | 1 |
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| 2 | 10 |
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| 3 | 11 |
|
||||
| 4 | 100 |
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| 5 | 101 |
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| 6 | 110 |
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| 7 | 111 |
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| 8 | 1000 |
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| 9 | 1001 |
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| 10 | 1010 |
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| 11 | 1011 |
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| 12 | 1100 |
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| 13 | 1101 |
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| 14 | 1110 |
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| 15 | 1111 |
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[table:binaer_zahlensysteme:Zahlen im Dezimal- und im Dualsystem]
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</margin>
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Im Dualsystem gibt es nur zwei Ziffern, nämlich 0 und 1. Wie in Tabelle [ref:binar_stellenwert_dual] zu sehen ist, hat die erste Stelle von rechts den Stellenwert 1, die zweite 2, die dritte 4, die vierte 8 und so weiter. Die Stellenwerte verdoppeln sich, statt sich zu verzehnfachen, weil es nur zwei Ziffern gibt und nicht zehn. Eine Stelle im Dualsystem nennt man auch Bit.
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|c: |c: |c: |c: |c: |c: |c: |c: |
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| 128 | 64 | 32 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 |
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| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 |
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[table:binar_stellenwert_dual:Stellenwerte der achtstelligen Dualzahl 10001110]
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Wenn man die Stellenwerte kennt, ist das Übertragen von Dualzahlen in das Dezimalsystem einfach. Nehmen wir ein Beispiel aus Tabelle [ref:binar_stellenwert_dual]. Die Dualzahl 10001110 soll in eine Dezimalzahl umgerechnet werden.
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1. Man schreibt über jede Ziffer der Dualzahl ihren Stellenwert.
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2. Man addiert alle Stellenwerte, unter denen eine 1 steht: $128+8+4+2=142$
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[question:EA206]
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[question:EA207]
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[question:EA208]
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Auf dem Papier kann man Dualzahlen mit so vielen Bits schreiben, wie man gerade braucht. In der Digitaltechnik ist das anders. Die Hard- oder Software gibt eine bestimmte Stellenzahl vor, die man auch Breite nennt. Beispielsweise haben Mikrocontroller oder Computer häufig Breiten von 8, 16, 32 oder 64 Bits. In der Darstellung werden Dualzahlen oft vorne mit Nullen aufgefüllt, bis diese Breite erreicht ist. Am Wert der Zahl ändert das nichts.
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[question:EA205]
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Eine feste Breite begrenzt den Wertebereich. Mit einem Bit sind zwei Werte möglich (0 und 1), mit zwei Bits schon vier (00, 01, 10 und 11) und mit jedem weiteren Bit jeweils doppelt so viele. Mit $n$ Bits lassen sich $2^n$ verschiedene Zahlen darstellen.
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[question:EA204]
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[question:EA202]
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[question:EA203]
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@@ -0,0 +1,28 @@
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Antennenanlagen erhöhen in der Regel nicht die Wahrscheinlichkeit, dass ein Blitz einschlägt, aber wenn er einschlägt wird vermutlich eine vorhandene exponierte Antenne das Ziel sein. Deshalb müssen Antennenanlagen auf oder an Gebäuden geerdet bzw. in ein vorhandenes Blitzschutzsystem integriert werden.
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Häufig geht ein Blitz nur in der Nähe unserer Station nieder. Das ist weniger schlimm als ein direkter Einschlag, aber auch das reicht, um große Schäden anzurichten (vgl. Abbilung [ref:e_ueberspannung_blitz]). Deshalb ist Blitzschutz ein wichtiges Thema für uns Funkamateure.
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<margin>
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[photo:191:e_ueberspannung_blitz:Durch Überspannung völlig zerstörter Kondensator in einem Netzteil. Ursache war ein Blitzeinschlag in der Nähe der Station. Hier kam die Überspannung über das Stromnetz.]
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</margin>
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Wie können wir unsere Geräte vor Überspannungen durch Blitze schützen? Es gibt Blitzschutz-Zwischenstecker für Koaxkabel, die mittels einer Gasentladungsröhre Überspannungen ableiten oder man kann die Antennenzuleitung nach dem Funkbetrieb direkt erden. In beiden Fällen braucht man eine Erdungsleitung (massiver Draht, keine Litze) deren Querschnitt den VDE-Vorgaben entspricht (Kupfer $\qty{16}{\milli\meter\squared}$, Alu $\qty{25}{\milli\meter\squared}$, Stahl $\qty{50}{\milli\meter\squared}$). Jede vorhandene Gebäudeerdung kann genutzt werden.
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<danger>
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Hier wiederholen wir noch einmal die Warnung aus dem Kurs für die Klasse N: Arbeiten an einem Blitzschutzsystem sollten ausschließlich durch Blitzschutzfachkräfte vorgenommen werden, die über eine entsprechende Ausbildung verfügen! Ebenfalls sollte der Anschluss von Potentialausgleich und Erdung nur vorgenommen werden, wenn man genau weiß, was man tut. Im Zweifel sollte man sich von einem erfahreneren Funkamateur oder einer Elektrofachkraft helfen lassen.
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</danger>
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[question:EK209]
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[question:EK210]
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Eine Blitzschutzanlage soll das Gebäude bei Blitzeinschlägen schützen. Damit der Schutz erhalten bleibt, muss man wissen was man tut. Änderungen müssen deshalb Fachleute vornehmen. Soll eine Verbindung mit einer vorhanden Blitzschutzanlage hergestellt werden, muss dies in dem *Blitzschutzkonzept* vorgesehen sein, das von einer *Blitzschutz-Fachkraft* erstellt wurde.
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[question:EK211]
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<indepth>
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Der VDE hat einen [Leitfaden zum Schutz von Funkanlagen auf Gebäuden bei Blitzschlag](https://50ohm.de/vde-blitz) veröffentlicht
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</indepth>
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@@ -0,0 +1,23 @@
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Zur Vermeidung von Gefährdungen durch elektrischen Schlag sollten die Metallgehäuse aller Geräte einer Amateurfunkstelle, z. B. Transceiver, Netzteil und Anpassgerät, jeweils über kurze Leitungen zusammengeführt und mit der Haupterdungsschiene des Gebäudes verbunden sein. Bei vielen Geräten findet man dafür auf der Rückseite einen spezieller Schraubanschluss. Diese Maßnahme dient dem *Potentialausgleich* und der *Erdung* und sollte ebenfalls nach den anerkannten Regeln der Technik durchgeführt werden.
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Unter *Potentialausgleich* versteht man, dass keine gefährliche Berührungsspannung zwischen den einzelnen Geräten entstehen kann. Unter *Erdung* versteht man, dass z. B. aufgrund eines Defekts auftretende unerwünschte elektrische Ströme vom Gehäuse in die Erde abgeleitet werden können.
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[photo:81:n_Schraubanschluss_GND:Schraubanschluss Ground (GND) am TRX]
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Wie der Potentialausgleich und die Erdung von Funkanlagen fachgerecht durchgeführt werden kann, beschreibt die Norm VDE 0855-300, die auch für Amateurfunk-Sendeanlagen anwendbar ist. Möchte man eine Antenne auf einem Gebäude anbringen, das über ein Blitzschutzsystem verfügt, dann kann man in der Norm VDE 0185-305 nachlesen, wie dies dem Stand der Technik entsprechend durchgeführt werden kann.
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<tip>
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Die *Beschaffung von VDE-Normen* ist recht teuer. Es kann sich daher anbieten, auf andere Quellen zurückzugreifen, in denen die Regelungen der Normen erläutert werden.
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<danger>
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Arbeiten an einem Blitzschutzsystem sollten ausschließlich durch Blitzschutzfachkräfte vorgenommen werden, die über eine entsprechende Ausbildung verfügen! Ebenfalls sollte der Anschluss von Potentialausgleich und Erdung nur vorgenommen werden, wenn man genau weiß, was man tut. Im Zweifel sollte man sich von einem erfahreneren Funkamateur oder einer Elektrofachkraft helfen lassen.
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</danger>
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[question:VE604]
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</latexonly>
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Wir haben ja bereits verschiedene Ausbreitungsmöglichkeiten kennen gelernt:
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- direkte Welle: geradlinige Ausbreitung vom Sender zum Empfänger (z.B. bei Sichtverbindung)
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- Raumwelle: Ausbreitung über Brechung an Gebieten mit freien Elektronen in der Ionosphäre
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- Bodenwelle: Ausbreitung entlang der Erdoberfläche
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Die Bodenwelle wechselwirkt mit dem Erdboden und ist dadurch in der Lage, parallel zur Erdoberfläche zu verlaufen, das heisst der Krümmung der Erde zu folgen. Das klappt umso besser, je niedriger die Frequenz und je leitfähiger der Boden ist; außerdem muss die Welle vertikal polarisiert sein. Das heißt, die Bodenwelle folgt der Erdkrümmung und geht über den geografischen Horizont hinaus. Sie wird in höheren Frequenzbereichen stärker gedämpft als in niedrigeren Frequenzbereichen.
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[question:EH212]
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Daher ist diese Ausbreitungsform vor allem auf Lang und Mittelwelle relevant, wo die Reichweite der Bodenwelle mehrere Hundert Kilometer beträgt - jeden Sender, denn man dort tagsüber hört, empfängt man über die Bodenwelle. Zu höheren Frequenzen hin reicht sie zwar immer noch über den geografischen Horizont hinaus, aber ihre Reichweite nimmt rasch ab, weswegen sie auf Kurzwelle nur auf den unteren Bändern, z.B. auf $\qty{160}{\meter}$, noch eine gewisse Bedeutung hat.
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[picture:866:e_reichweite_bodenwelle:Reichweite der Bodenwelle je nach Band]
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[question:EH211]
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Durch den geringen Aufwand ist der Brückengleichrichter eine häufig verwendete Gleichrichterschaltung. Dazu benötigt man einen Trafo und 4 Dioden. In der Abbildung [ref:a_brueckenlgeichrichter] ist ein solcher Brückengleichrichter dargestellt.
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[picture:965:a_brueckenlgeichrichter:Brückengleichrichter]
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In dem nebenstehenden Applet kann man bei dargestellter Polarität der Trafospannung $U_a$ bzw. $U_s$ den Laststrom in seinem Stromverlauf verfolgen und erkennen, dass der dieser stets in gleicher Richtung durch den Lastwiderstand $R$ fließt. Der Spannungsabfall am Lastwiderstand $R_L$ ist eine pulsierende Gleichspannung (DC), die aus positiven sinusföhrmigen Halbwellen besteht. Diese Spannung hat eine Frequenz $f=\qty{100}{\hertz}$.
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[include:applet_gleichrichter_2]
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[photo:296: Brückengleichrichter Bauformen: Bauformen von Brückengleichrichtern]
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Die Beschriftung der Anschlüsse ist zu beachten.
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1. Hochstrom-Brückengleichrichter 26 MB 20 A (200 V 25 A) im Metallgehäuse zur direkten Montage auf einem Kühlkörper
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2. B80 C 5000/3300 bedeutet: maximal 80 V Betriebsspannung, C kapazitive Last max. 2500 µF mit Schutzwiderstand R = 1 Ohm, maximaler Dauerlaststrom: 5000 mA mit Kühlkörper, 3300 mA ohne Kühlkörper
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3. BY 225 Brückengleichrichter - besonderes Gehäuse
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4. runde Bauform eines Brückengleichrichters B 80 C 1000
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5. B40 C 1500 - die veränderte Anschlussfolge ist zu beachten
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6. FPU 4M ( 1000 V - 4 A)
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7. im Kunststoff eingeprägte Anschlussfolge
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[question:AD305]
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% TODO Frage 1180 ggf. bei Restwelligkeit behandeln
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Wenn man nach dem Brückengleichrichter einen Ladekondensator $C_L$ und ein LC-Siebglied (vgl. Abbildung [ref:a_netzteil_Ucs] verbaut, erreicht man damit eine kleinere Amplitude in der pulsierenden Ausgangsgleichspannung. Somit haben wir ein konventionelles Netzteil.
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% TODO Schaltungsbild einfügen
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[picture:66:a_netzteil_Ucs:Gleichrichterschaltung mit Siebung]
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Um jetzt die Spannung am Siebkondensator $C_S$ zu bestimmen, sollten wir wissen, dass die Kondensatoren sich auf die Spitzenspannung $\hat{U}$ der Sekundärespannung ${U}_{SEK}$ des Trafos aufladen.
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$\hat{U}={U}_{eff}\cdot\sqrt{2}$
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Weiterhin müssen wir beachten, ob der Trafo ein Übersetzungsverhältniss $ü$ aufweist. In unserem Beispiel hat der Trafo ${\"u}=\frac{8}{1}$ und somit können wir mit der Formel $\frac{8}{1}=\frac{{U}_{PRIM}}{{U}_{SEK}}$ nach ${U}_{SEK}$ umstellen. Wir kommen somit auf folgende Gleichung:
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${U}_{SEK}=\frac{{U}_{PRIM}}{8}=\frac{{U}_{eff}\cdot\sqrt{2}}{8}=\frac{230V\cdot 1,414}{8}=\frac{325,22V}{8}=40,65V$
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% Anmerkung DC4LW 2024-05-29: Muss die Diodenspannung nicht auch noch von U_{SEK} abgezogen werden? Ergänzung: Habe erfahren, dass bei Leerlauf die Diodenspannung vernachlässigt werden kann.
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[question:AD306]
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Die Brückenschaltung ist eine Schaltung aus 4 Widerständen, die für Widerstandsmessungen eingesetzt werden kann. Ein Beispiel aus der Praxis ist die Messbrücke nach Wheatstone.
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%todo Bild einer Wheatstone Messbrücke
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Die Messbrücke besteht immer aus zwei Spannungsteilern, die parallel geschaltet sind.
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[picture:343:a_Brückenschaltung:Typische Brückenschaltung mit 4 Widerständen]
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In dem Sonderfall, dass die Spannungsteilerverhältnisse links und rechts gleich groß sind, fließt durch das Messinstrument, im sogenannten Brückenzweig, kein Strom.
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Die Widerstandswerte können unterschiedliche Werte aufweisen, wichtig ist, dass das Spannungsteilerverhältnis links und rechts gleich sein muss.
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In einer Formel dargestellt lautet dieser Zusammenhang: $\frac {R_1}{R_2} = \frac {R_3}{R_4}$
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[question:AD111]
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<tip>
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In der Mitte der Schaltung lässt sich die sogenannte Brückenspannung abgreifen.
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Für den Sonderfall, dass die Spannungsteilerverhältnisse gleich groß sind, ergibt sich die Brückenspannnung zu Null Volt
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</tip>
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<indepth>
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[photo:286:a_Pontavi:Widerstandsmessbrücke nach Wheatstone (Pontavi)]
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Der Sonderfall, dass die Spannungsteilerverhältnisse in der Brückenschaltung links und rechts gleich groß sind, wird zur Messung unbekannter Widerstände angewendet. Charles Wheatstone (britischer Physiker) erkannte bereits 1833 die Bedeutung der Brückenschaltung zur Messung unbekannter Widerstände. Bei der Messung wird ein einstellbarer Präzisionswiderstand solange verändert, bis das empfindliche Messwerk im Brückenzweig keinen Stromfluss mehr anzeigt. Dann ist die Brücke abgeglichen und man kann den Wert des unbekannten Widerstandes mit Hilfe der Skala und des Messbereichsmultiplikators ermitteln.
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</indepth>
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[question:AD112]
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Da bei der Aufgabe alle Widerstände gleich groß sind, müssen auch die Spannungsteilerverhältnisse gleich sein. Dies entspricht dem beschriebenen Sonderfall.
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In der folgenden Frage trifft der Sonderall nicht zu, da die Spannungsteilerverhältnisse ungleich sind.
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Es sind zwar ähnliche Widerstände vorhanden, aber von oben nach unten betrachtet vertauscht.
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[question:AD113]
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<tip>
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Es ist sehr hilfreich, sich die Schaltung zu skizzieren und die Spannungspotenziale einzutragen. Danach sieht man deutlicher den Potenzialunterschied zwischen A und B.
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</tip>
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Auf der linken Seite finden wir was Verhältnis 1 kOhm zu 10 kOhm = 1/ 10.
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Unter der Voraussetzung, dass das Messwerk sehr hochohmig oder abgeklemmt ist, messen wir bei 11 V Betriebsspannung auf der linken Seite am oberen Widerstand ($R_1$) genau 1V und am unteren Widerstand ($R_2$) 10 V. Das Potenzial am Messpunkt A beträgt somit 10 V gegen Masse gemessen.
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Auf der rechten Seite finden wir was Verhältnis 10 kOhm zu 1 kOhm = 10/ 1 und messen deshalb 10 V am oberen Widerstand ($R_3$) und 1V am unteren Widerstand ($R_4$). Das Potenzial am Messpunkt B beträgt somit 1 V gegen Masse gemessen.
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Der Potenzialunterschied zwischen A und B beträgt 9 V, wobei der Messpunkt A um 9 V positiver als der Messpunkt B ist
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%todo Zusammenfassung, Formelsammlung
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@@ -0,0 +1,58 @@
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Hört man sich die Rufzeichen DM4EAX und DN4EAX gesprochen an, so ist es schwer, die Buchstaben M und N akustisch voneinander zu unterscheiden. Gerade bei einem leisen oder verrauschten Empfang kann es hier schnell zu Missverständnissen kommen. Aus diesem Grund wird im Amateurfunk eine Buchstabiertafel eingesetzt, bei der jedem Buchstaben genau ein englischsprachiges Wort zugeordnet ist. Anstelle der Buchstaben spricht man jeweils das entsprechende Wort. Aus DM4EAX wird *Delta Mike Vier Echo Alfa X-Ray* und aus DN4EAX wird *Delta November Vier Echo Alfa X-Ray*. Jetzt sind die beiden Rufzeichen gut unterscheidbar.
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Es gibt verschiedene Buchstabiertafeln, z. B. die deutsche, die österreichische oder die schweizerische Buchstabiertafel, die unterschiedliche Wörter benutzen. Funkamateure müssen in Deutschland gemäß der Verfügung 13/2005 der Bundesnetzagentur für die Nennung des Rufzeichens die internationale Buchstabiertafel verwenden. Die Internationale Fernmeldeunion (International Telecommunication Union, kurz ITU) führte erstmals 1927 eine internationale Buchstabiertafel ein und passte sie im Laufe der Zeit mehrfach an. Die heute gültige internationale Buchstabiertafel ist im Anhang 14 der Radio Regulations (RR) festgelegt, die von der ITU herausgegeben werden. Sie ist in der Tabelle [ref:n_buchstabiertafel] wiedergegeben. Diese wird nicht nur im Amateurfunk, sondern unter anderem auch in der Luftfahrt und von der NATO verwendet.
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| c: Buchstabe | l: Wort | X: Aussprache |
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| A | Alfa | AL-FA |
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| B | Bravo | BRA-WO |
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| C | Charlie | TSCHA-LI |
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| D | Delta | DELL-TA |
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| E | Echo | ECK-KO |
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| F | Foxtrot | FOX-TROTT |
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| G | Golf | GOLF |
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| H | Hotel | HO-TELL |
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| I | India | IN-DI-AH |
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| J | Juliett | DJU-LI-ETT |
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| K | Kilo | KI-LO |
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| L | Lima | LI-MA |
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| M | Mike | MAIK |
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| N | November | NO-WEM-BER |
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| O | Oscar | OSS-KAR |
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| P | Papa | PA-PA |
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| Q | Quebec | KWE-BECK |
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| R | Romeo | RO-MI-O |
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| S | Sierra | SIER-RA |
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| T | Tango | TÄNG-GO |
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| U | Uniform | JU-NI-FORM |
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| V | Victor | WICK-TOR |
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| W | Whiskey | WISS-KI |
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| X | X-ray | ÄX-RÄI |
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| Y | Yankee | JENG-KI |
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| Z | Zulu | SUH-LUH |
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[table:n_buchstabiertafel:Die ITU-Buchstabiertafel]
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[question:VD206]
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Die Buchstabiertafel enthält jedoch keine Ziffern. Im nationalen Funkverkehr spricht man Ziffern auf Deutsch aus, z. B. Delta Mike *Vier* Echo Alpha X-ray. Im internationalen Funkverkehr wird die englische Sprache verwendet, z. B. Delta Mike *Four* Echo Alfa X-ray.
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Die Buchstabiertafel kann natürlich auch verwendet werden, um andere Wörter zu buchstabieren, z. B. einen Namen oder eine Ortsangabe. Die internationale Buchstabiertafel enthält jedoch keine deutschen Umlaute. Daher wird das Ä als "Alfa Echo", das Ö als "Oscar Echo", das Ü als "Uniform Echo" und das ß als "Sierra Sierra" buchstabiert.
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In der Praxis wird bei der Rufzeichennennung auch mit anderen Möglichkeiten variiert, z. B. Nancy, Sugar, Ocean und Queen. Das ist zulässig, solange es *zusätzlich* zur Rufzeichennennung nach der internationalen Buchstabiertafel erfolgt, um die Verständlichkeit zu erhöhen.
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Die internationale Buchstabiertafel muss man auswendig lernen. Am Anfang kann das etwas schwerfallen, je mehr man die Buchstabiertafel anwendet, umso flüssiger wird es.
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%TODO stroke erklären
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[question:BA103]
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[question:BA104]
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[question:BA110]
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[question:BA109]
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[question:BA101]
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[question:BA105]
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[question:BA106]
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[question:BA102]
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[question:BA107]
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[question:BA108]
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@@ -0,0 +1,38 @@
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Die grundsätzliche Idee hinter der Morsetelegrafie, einzelne Zeichen eines Textes zu übermitteln, wird als Telegrafie bezeichnet und wurde stetig weiterentwickelt. Ein Meilenstein war es, Fernschreiber mittels Modem an Funkgeräte anzuschließen. Somit war der Funkfernschreiber erfunden, um automatisiert Texte per Funk zu senden und zu empfangen. Die Abkürzung RTTY des englischen Begriffes radio teletype findet sich immer noch als Bezeichnung wieder. Heute hat die Aufgabe des Funkfernschreibers in der Regel der Computer übernommen. Damit kann man neben dem klassischen RTTY-Verfahren viele andere digitale Übertragungsverfahren benutzen, die auch als Digimodes bezeichnet werden.
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<indepth>
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Ein *Fernschreiber* ist ein Gerät, um Nachrichten in Textform mittels elektrischer Signale zu übermitteln.
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</indepth>
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[photo:92:n_computersteuerung_funkfernschreiber:Funkfernschreiber]
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Zunächst muss dafür ein geeigneter Computer mit dem Funkgerät verbunden werden. Die Verbindung kann im einfachsten Fall direkt über den Audioanschluss oder die USB-Schnittstelle erfolgen. Man benötigt grundsätzlich eine Audio-Verbindung sowie gegebenenfalls Steuersignale. In Abbildung [ref:n_computersteuerung_verbindungen] sind einige Varianten dargestellt. Ein häufig an Transceivern vorhandener Anschluss für Steuersignale ist die sogenannte CAT-Schnittstelle. CAT steht für Computer Aided Tuning oder Computer Aided Transceiver. Über diese Schnittstelle kannst du den Transceiver steuern und Werte abfragen, beispielsweise Frequenz, Sendeleistung und PTT-Zustand.
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[picture:630:n_computersteuerung_verbindungen:Beispiele für Verbindungen zwischen Computer und Funkgerät]
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Durch die Verbindung zwischen Computer und Transceiver kann es aber zu Störungen der übertragenen Signale oder Rückwirkungen des Funkgeräts auf den PC kommen. Verschiedene Digimode-Interfaces als Hardwarelösung vereinfachen den Anschluss und enthalten Maßnahmen gegen derartige Probleme. Solche Interfaces kann man auch für andere Zwecke verwenden, zum Beispiel für Remote-Betrieb oder zum Aufzeichnen des Funkverkehrs mit passender Software. Für einige Verfahren gibt es auch Hardware-Modems, bei denen die Umsetzung zwischen Daten und Audio-Signalen in einem eigenen Gerät erfolgt.
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[question:NF114]
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[question:NF116]
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Es gibt auch noch andere unbeabsichtigte Effekte. Der Computer könnte unerwartet auf Sendung schalten oder Benachrichtigungstöne anderer laufender Programme aussenden. Manchmal hört man beispielsweise, wie andere Funkamateure versehentlich den Startsound des Betriebssystems aussenden. Wenn das Funkgerät unerwartet sendet, können eventuell Menschen gefährdet werden, die gerade an der Antennenanlage arbeiten oder sich zufällig in deren direkter Umgebung befinden.
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[question:NF117]
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Für einige Übertragungsverfahren ist der Mikrofonanschluss des Funkgeräts ungeeignet, da die nachfolgenden Verstärker- und Filterstufen für Sprache optimiert sind und verschieden hohe bzw. tiefe Töne unterschiedlich behandelt werden. Deshalb haben Funkgeräte oft einen eigenen analogen Datenanschluss, der zum Beispiel mit DATA oder 9600 beschriftet ist. Durch die Verwendung dieses speziellen Anschlusses werden bestimmte Verstärker- und Filterstufen umgangen und Signale möglichst verzerrungsfrei übertragen.
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<indepth>
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Die Bezeichnung *9600* kommt daher, dass dieser Anschluss für das früher viel verwendete Packet-Radio eingeführt wurde, damit Daten mit 9600 Baud übertragen werden konnten. Heute wird der Anschluss z. B. für digitale Sprachübertragung benutzt und teils auch mit höherer Geschwindigkeit.
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</indepth>
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[question:NF115]
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@@ -0,0 +1,30 @@
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Im Amateurfunk finden auch Wettbewerbe statt, die als *Contest* bezeichnet werden. Zusammenfassend gesagt, ist es das Ziel jedes Contests, möglichst viele Funkverbindungen in einer begrenzten Zeit herzustellen. Conteste dienen dem sportlichen Wettkampf, aber auch dazu, die eigene Amateurfunkstation und Betriebsabwicklung zu verbessern. Jeder Contest unterliegt Regeln, die der Veranstalter in einer *Ausschreibung* festlegt.
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<indepth>
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Conteste finden auf verschiedenen Bändern und in diversen Übertragungsverfahren statt. Je nach Ausschreibung kann man alle teilnehmenden oder nur bestimmte Stationen kontaktieren. Bei manchen Contesten bringen bestimmte Stationen, z. B. aus einem speziellen Land oder Region, mehr Punkte. Bei anderen Contesten, wie beim Fieldday-Contest der IARU Region 1, kommt man nur mit einer Portabelstation in die Wertung.
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</indepth>
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Anrufe im Rahmen eines Contests enthalten immer den Hinweis "Contest" bzw. in Telegrafie "Test". Daran ist sofort zu erkennen, dass die rufende Station an einem Contest teilnimmt. Nimmt beispielsweise DD4UQ portabel am beliebten Fieldday-Contest in Telegrafie teil, könnte sein Ruf "CQ FD DD4UQ/P TEST" lauten.
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<indepth>
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In der Telegrafie bedeutet *TEST* nicht, dass jemand einen Versuch durchführt, also beispielsweise seine Antenne testet, sondern es steht für die Teilnahme an einem Contest.
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</indepth>
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[question:BE301]
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[question:BE116]
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Es ist wichtig, vor der Teilnahme an einem Contest die Ausschreibung zu lesen. Darin finden sich wichtige Angaben zum Zeitraum und die zu nutzenden Frequenzbereiche sowie darüber, welche Informationen in jeder Verbindung ausgetauscht werden müssen. Ein Contest könnte beispielsweise den Austausch von Rufzeichen, Rapport und Maidenhead-Locator verlangen, während ein anderer Contest neben Rufzeichen und Rapport eine fortlaufende Nummer oder das Alter verlangt.
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In der Ausschreibung ist auch festgelegt, nach welchen Regeln die Teilnehmer hinterher bewertet werden, um den Gewinner und eine Rangliste zu ermitteln. Werden die Regeln nicht eingehalten, wird also z. B. zur falschen Zeit oder im falschen Frequenzbereich gesendet oder werden nicht alle geforderten Informationen ausgetauscht, können die entsprechenden Verbindungen nicht gewertet werden oder es kommt zum Punktabzug.
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Jede Funkverbindung und der Austausch der Informationen sollte im Contest so kurz wie möglich gehalten werden, damit in der vorgegebenen Zeit so viele Verbindungen wie möglich erreicht werden können.
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[question:BE303]
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[question:BE302]
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Eine Besonderheit gibt es, wenn man an einem *Sprint Contest* teilnimmt. Bei diesem darf man nicht auf einer Frequenz verweilen. Nachdem man CQ gerufen und eine Funkverbindung durchgeführt hat, muss man die Frequenz der Station überlassen, die einem geantwortet hat. Man selber muss sich eine neue freie Frequenz suchen, um wieder CQ zu rufen oder man antwortet auf andere Stationen.
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[question:BE304]
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@@ -0,0 +1,28 @@
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Dämpfungsglieder werden in der HF-Technik oft benötigt um Signalpegel definiert abzuschwächen. Hierbei kann z.B. durch ein Leistungsdämpfungsglied die Ausgangsleistung eines Senders soweit reduziert werden, dass dessen Ausgangssignal die angeschlossenen Messgeräte nicht beschädigt oder übersteuert. Man verwendet Dämpfungsglieder auch um Eingangspegel für Verstärker und Empfänger auf ein definiertes Maß zu reduzieren.
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Ein Dämpfungsglied muss hierbei immer für eine definierte Systemimpedanz bzgl. Ein- und Ausgang ausgelegt werden. Bei symmetrisch aufgebauten Dämpfungsgliedern sind die Ein- und Ausgangsimpedanzen identisch. Oft sind dies die in der HF-Technik üblichen 50 Ohm. Damit ein Dämpfungsglied die geforderten Impedanzen an dessen Ein- und Ausgang zeigt ist ein impedanzrichtiger Abschluss auf beiden Seiten erforderlich. Dies wird durch ein geeignetes Widerstandsnetzwerk erreicht. Die Dämpfung wird hierbei in dB (Dezibel) angegeben und bezieht sich auf die Leistung; so bedeutet z.B. 20dB eine Dämpfung der Eingangsleistung um den Faktor 100. Die Ausgangsleistung nach diesem Dämpfungsglied beträgt somit nur noch 1/100 der Eingangsleistung was im Falle von 100W Eingangsleistung einer Ausgangsleistung von 1 Watt entspricht.
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Bei ohmschen Dämpfungsgliedern erfolgt die Dämpfung durch Umwandlung der eingespeisten Leistung in Wärme. Wird z.B. ein 100W-Signal wie vorher beschrieben um 20 dB gedämpft so werden 99W im Dämpfungsglied in Wärme umgesetzt. Die verbleibende Leistung von 1W steht dann noch am Ausgang des Dämpfungsglieds zur Verfügung.
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[question:AD806]
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[question:AD803]
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[question:AD804]
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[question:AD805]
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Ein symmetrisches Dämpfungsglied kann z.B. als T oder Pi-Netzwerk aus Widerständen aufgebaut werden. Die Namensgebung resultiert hierbei aus dem Erscheinungsbild der Widerstandsanordnung in der Schaltung.
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[picture:342:daempfungsglied_pi:Dämpfungsglied in PI-Konfiguration mit Quelle und Lastwiderstand]
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[picture:341:daempfungsglied_t:Dämpfungsglied in T-Konfiguration mit Quelle und Lastwiderstand]
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%TODO: EVTL. PI ALS SONDERZEICHEN EINFÜGEN
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[question:AD801]
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[question:AD802]
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@@ -0,0 +1,8 @@
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Digitale Übertragungssysteme verwenden sehr unterschiedliche Verfahren, um die pro Sekunde übertragbare Datenmenge (Bits) und/oder die Robustheit gegenüber Störungen unterschiedlicher Natur zu optimieren. Dabei spielen drei Begriffe eine wichtige Rolle:
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- *Symbolrate*: Bei digitalen Modulationsverfahren spricht man auch von Modulationsalphabeten, die eine bestimmte Anzahl von Symbolen enthalten können. Bei einfachen Verfahren, wie etwa dem klassischen Funkfernschreiben, wird je Symbol nur ein Bit (0 oder 1) übertragen, bei anderen kann es mehr Symbole geben. Die Symbolrate wird in *Baud (Bd)*) angegeben, dies ist der Kehrwert der zeitlichen Symbollänge. Wenn zum Beispiel ein Symbol 20 ms dauert, beträgt die Symbolrate $(20\ \text{ms})^{-1}= 50\ \text{Bd}$. Die Bandbreite wird im Wesentlichen von der Symbolrate beeinflusst.
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- *Datenübertragungsrate*: Pro Symbol können durchaus auch mehrere Bit übertragen werden. So hat die sogenannte quaternäre Phasenmodulation vier unterschiediche Phasenzustände (0°, 90°, 180°, 270°), die wir mit den Bitkobinationen (0,0), (1,0), (0,1), (1,1) belegen können. Pro Symbol können also zwei Bit übertragen werden, die Datenübertragungsrate ist zweimal so hoch wie die Symbolrate. Es gibt noch sehr viel komplexere Modulationsalphabete, die deutlich mehr Bit pro Symbol übertragung können - allerdings zu Lasten der Störfestigkeit. Die Datenübertragungsrate wird in *Bit/s* angegeben.
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- *Bandbreite*: Den Beriff der Bandbreite haben wir bereits kennen gelernt. Sie wird in *Hertz (Hz)* angegeben, wie die Frequenz, und darf nicht mit der Datenübertragungsrate verwechselt werden, auch wenn in der Umgangssprache von der Datenübertragungsrate als Bandbreite gesprochen wird (z.B. beim DSL-Anschluss).
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[question:EA106]
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[question:EE401]
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Im Gegensatz zur Modulation, die auf der Senderseite stattfindet, bewirkt die Demodulation von Signalen im Empfänger, dass ein moduliertes Signal wieder in NF umgewandelt wird und somit hörbar wird.
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Je nachdem welche Modulationsart auf der Senderseite verwendet wurde muss auf der Empfängerseite eine entsprechende Demodulation stattfinden.
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Hierfür gibt es unterschiedliche Schaltungskonzepte, die die Demodulation ermöglichen.
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Die einfachste Form der Demodulation eines Hochfrequenz-Signals stellt die Amplituden-Modulation (AM) dar.
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AM-Signale können mittels eines sog. Hüllkurven-Demodulator wie in Abbildung [ref:demodulator_huellkurvendemodulator_am] demoduliert werden. Hierzu wird das hochfrequente Signal zunächst nach der gewünschten Empfangsfrequenz selektiert z.B. mittels eines angepassten Schwingkreises und anschließend über eine Diode gleichgerichtet. Ein der Diode nachgeschalteter Kondensator wird auf den momentanen Spitzenwert des Signals aufgeladen und gleichzeitig über einen zu diesem parallell geschalteten Widerstand mit einer geeigneten Zeitkonstante entladen. Diese Zeitkonstante liegt deutlich über der Periodendauer des HF-Signals jedoch deutlich unter der Periodendauer des NF-Signals.
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[picture:141:demodulator_huellkurvendemodulator_am:Hüllkurvendemodulator zur Demodulation von AM-Signalen]
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[question:AD501]
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Am Anschluss X in Abbildung [ref:demodulator_huellkurvendemodulator_am_2] wird jeweils die gleichgerichtete Spitzenspannung des HF-Signals abgebildet, die zwischen den Spitzen des HF-Signals entsprechend der Zeitkonstante des parallell zum Kondensator geschalteten Widerstandes leicht abfällt. Die Hüllkurve des Signals entspricht damit der aufmodulierten NF, die aufgrund der Zeitkonstante des Kondensators mit einem Sägezahn-Signal (Trägerfrequenz) überlagert ist und entspricht dem Signal in Abbildung [ref:demodulator_huellkurvendemodulator_am_abbx]. In den nachfolgenden NF-Verarbeitungsstufen (nicht abgebildet) werden die Reste dieser Trägerfrequenz dann ausgefiltert, so dass die reine NF als Ausgangssignal verbleibt.
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[picture:607:demodulator_huellkurvendemodulator_am_2:Hüllkurvendemodulator zur Demodulation von AM-Signalen mit Darstellung des ZF-Eingangssignals welches am Eingang des Demodulators anliegt]
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[picture:146:demodulator_huellkurvendemodulator_am_abbx:Demoduliertes Signal am Punkt X des Hüllkurvendemodulators]
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[question:AD502]
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[picture:841:demodulator_flankendiskriminator:Schwingkreis der als Flankendiskriminator verwendet wird]
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[picture:149:demodulator_flankendiskriminator_schaltung:FM-Flankendiskriminator]
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Eine sehr ähnliche Schaltung wie der vorgenannte Hüllkurven-Demodulator kann zur Demodulation von FM-Signalen verwendet werden.
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Ausgehend von der Zwischenfrequenz im FM-Empfänger läuft, wie in Abbildung [ref:demodulator_flankendiskriminator], das Signal in einen Schwingkreis, der mit seiner Resonanzfrequenz $f_\text{res}$ leicht oberhalb oder unterhalb der ZF-Frequenz $f_\text{ZF}$ abgestimmt ist. Hierdurch liegt das zu demodulierende FM-Signal auf der Flanke des Schwingkreises und wandelt Frequenzänderungen der FM in Amplitudenänderungen um. Mittels des nachgeschalteten AM-Demodulators wird das nunmehr in ein AM-Signal umgewandelte FM-Signal dann demoduliert und hörbar gemacht. Diese Schaltung, gezeigt in Abbildung [ref:demodulator_flankendiskriminator_schaltung] wird Flankendiskriminator genannt.
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[question:AD504]
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FM-modulierte Signale lassen sich ebenfalls mittels einer PLL (Phase Locked Loop) demodulieren. In einer PLL wird ein spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) über eine Phasenregelschleife frequenzfolgend an ein Eingangssignal gekoppelt. Wenn sich die Frequenz des Eingangssignals ändert (FM-Modulation) folgt die Regelspannung des VCO der FM-Modulation. Diese Regelspannung entspricht dann genau der Modulation des FM-Signals und somit der aufmodulierten NF und kann an der PLL abgegriffen werden zur weiteren Verarbeitung.
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[question:AD505]
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Um SSB-Modulierte Signale zu demodulieren verwendet man einen sog. Produktdetektor. Dieser ist im wesentlichen ein Ringmischer, der als Eingangssignale die ZF des Empfängers sowie einen BFO (Beat Frequency Oscillator) verwendet. Durch Mischung (Produkt) dieser beiden Eingangssignale entsteht als eines der Mischprodukte das gewünchte NF-Signal (SSB-Signal), welches am Ausgang zur weiteren Verarbeitung abgegriffen werden kann. Für bestmögliche Verständlichkeit der demodulierten NF muss der BFO auf die Frequenz des unterdrückten Trägers des SSB-Signals abgstimmt werden.
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[question:AD506]
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Einer der ersten und einfachsten Empfänger für den Rundfunkempfang (AM) war der Detektor-Empfänger (vgl. Abbildung [ref:am_detektor]).
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[photo:193:am_detektor:Detektor-Empfänger]
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Beim Detektor-Empfänger wird ein Parallel-Schwingkreis, bestehend aus Spule und abstimmbarem Kondensator, durch ein empfangenes Rundfunksignal [ref:am_detektor_antenne], welches über die Antenne zugeführt wird, zum Schwingen angeregt. Voraussetzung hierfür ist, dass der Schwingkreis auf die Frequenz eines Rundfunksenders abgestimmt wird. Mittels einer Gleichrichter-Diode (Detektor) wird die im Empfangssignal enthaltene AM-Modulation gleichgerichtet (vgl. Abbildung [ref:am_detektor_diode]). Anschließend kann das demodulierte Signal mittels eines hochohmigen Kopfhörers direkt hörbar gemacht werden (vgl. Abbildung [ref:am_detektor_kopfhoerer]). Dies ist möglich, da der Kopfhöhrer träge ist und den einzelnen Stromstößen nicht folgen kann. Er wirkt quasi wie ein Tiefpass und stellt so die Hüllkurve wieder her, was der gewünschten Niederfrequenz entspricht.
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[picture:799:am_detektor:Schaltbild eines einfachen Detektor-Empfängers]
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[picture:800:am_detektor_antenne:Signal an der Antenne]
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[picture:801:am_detektor_diode:Gleichgerichtetes Signal an der Diode]
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[picture:802:am_detektor_kopfhoerer:Hörbares NF Signal]
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Ein Detektor-Empfänger verfügt nicht über eine Batterie, sondern bezieht seine Energie direkt aus dem empfangenen Signal. Daher sind Detektor-Empfänger normalerweise für den Empfang von starken Rundfunksendern im Lokalbereich verwendbar und nur eingeschränkt für den Fernempfang von Sendern im Fernbereich.
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Der Kopfhörer muss beim Detektor-Empfänger hochohmig sein, damit dieser den Schwingkreis nicht zu sehr bedämpft und die Selektivität und Empfangsleistung des Empfängers nicht zu sehr beeinträchtigt.
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[question:EF101]
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An vielen Stellen der Hochfrequenztechnik spielen Leistungsverhältnisse eine wichtige Rolle, etwa beim Gewinn einer Antenne oder eines Verstärkers, oder bei der Dämpfung eines Kabels. In der Klasse N haben wir diese Zusammenhänge noch in Form einfacher Faktoren kennengelernt, zum Beispiel: „Die Antenne hat einen Gewinn von Faktor 2“.
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Diese Verhältnisse können sehr große oder sehr kleine Zahlenwerte annehmen. So besitzt beispielsweise ein Kurzwellenempfänger einen Gesamtverstärkungsfaktor von 1 000 000 000 000, also eine Eins mit zwölf Nullen. Mit solchen Zahlen wird das Rechnen schnell unübersichtlich, und man beginnt unweigerlich, die Nullen zu zählen.
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Vereinfacht gesagt gibt es jedoch ein mathematisches Hilfsmittel für dieses „Zählen von Nullen“: die Logarithmen. Mit ihrer Hilfe lassen sich außerdem Multiplikationen in Additionen und Divisionen in Subtraktionen umwandeln. Das macht das Rechnen mit Großen Zahlen sehr einfach.
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Es hat sich daher eingebürgert, Leistungsverhältnisse auf einer logarithmischen Skala anzugeben.
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Das Logarithmieren ist die Umkehroperation des Potenzierens. Im Amateurfunk nutzen wir in der Regel den dekadischen Logarithmus ("Zehnerlogarithmen") zur Basis 10:
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$a =\log_{10} (b)$, falls $b=10^{a}$
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Der Logarithmus von 100 beträgt $\log_{10}(100)=2$, da $10^2 = 100$ ist. Anders ausgedrückt: Die Zahl 100 besitzt zwei Nullen.
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<warning>
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Ein technisch-wissenschaftlicher Taschenrechner bietet neben dem dekadischen Logarithmus (Beschriftung lg oder log) auch den natürlichen Logarithmus *ln* an, der als Basis die Eulersche Zahl *e=2,7182818…* hat. Nicht verwechseln!
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</warning>
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| c:dB | c:≈ Leistungsfaktor |
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| 0 | 1 |
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| 1,5 | $\sqrt{2} = 1,41$ |
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| 2,15 | 1,64 |
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| 3 | 2 |
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| 5 | $\sqrt{10} = 3,16$ |
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| 6 | 4 |
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| 10 | 10 |
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| 20 | 100 |
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[table:e_dezibel_leistungsfaktoren:Wichtige Leistungsfaktoren in dB]
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Vom dekadischen Logarithmus ist das *Bel* ($\unit{\bel}$) abgeleitet. Der Name ehrt den amerikanischen Gehörlosenlehrer und Telefonpionier, *Alexander Graham Bell*. Im obigen Beispiel hätten wir auch schreiben können:
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$\log_{10}(b)=\qty{a}{\bel}$
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In der Regel wird statt des Bels das *Dezibel* (Einheitenzeichen dB) verwendet, also der zehnte Teil eines Bels:
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$10 \cdot \lg(b) = a\ \unit{\dB}$
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Die Formelsammlung gibt für das Umrechnen eines Leistungsverhältnisses folgende Formel an:
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$g = 10\cdot \log_{10}\left(\frac{P_2}{P_1}\right)\unit{dB}$
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Wobei $P_1$ der Eingangsleistung entspricht und $P_2$ der Ausgangsleistung. Nehmen wir nun an, wir haben einen Verstärker der die Eingangsleistung $P_1=\qty{50}{\watt}$ auf $P_2=\qty{100}{\watt}$ verstärkt, also verdoppelt. So ergibt sich nach unserer Formel folgender Verstärkungsfaktor in $\unit{\dB}$:
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$g = 10\cdot \log_{10}\left(\frac{\qty{100}{\watt}}{\qty{50}{\watt}}\right)\unit{dB} = 10\cdot \log_{10}\left(2\right)\unit{dB} = 10\cdot 0.301 \unit{dB} \approx 3 \unit{dB} $
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Für die Klasse E ist es zunächst ausreichend, den Dezibelwert für den Leistungsfaktor 2 zu kennen. Die Formelsammlung enthält dazu eine Tabelle, die auch in Tabelle [ref:e_dezibel_leistungsfaktoren] dargestellt ist. Daraus lässt sich ablesen, dass ein Leistungsfaktor von 2 einem Dezibelwert von $\qty{3}{dB}$ entspricht. Das ausführliche Rechnen mit Dezibelwerten wird erst in der Klasse A behandelt.
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%TODO: ^--- Prüfen ob Formeln in der Klasse E gebraucht werden! (DL9MJ)
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Ganz ohne Taschenrechner lassen sich Dezibelwerte abschätzen, die auf "0" enden .. einfach die letzte Null zuhalten, die Ziffer gibt dann die Anzahl der Nullen des Verhältnisfaktors an. Beispiel: 30 dB $\rightarrow$ 3 $\rightarrow$ 3 Nullen $\rightarrow$ Verhältnisfaktor 1000!
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</tip>
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[question:EA107]
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Neben der Einheit dB begegnet man in der Praxis häufig auch Angaben wie $\unit{\dBi}$, $\unit{\dBm}$, $\unit{\dBW}$ oder $\unit{\dBu}$. Diese Zusätze geben an, auf welche Bezugsgröße sich der jeweilige Dezibelwert bezieht.
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Das Bel ($\unit{\bel}$) beziehungsweise das Dezibel ($\unit{\dB}$) beschreibt grundsätzlich ein dimensionsloses Verhältnis, etwa von Leistungen oder Spannungen. Deshalb wird $\unit{\dB}$ vor allem zur Angabe von Verstärkungen und Dämpfungen verwendet. In diesen Fällen ist kein weiterer Zusatz notwendig, da lediglich das Verhältnis zweier Größen angegeben wird.
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Sollen Dezibelwerte jedoch als absolute Pegel angegeben werden, ist eine feste Bezugsgröße erforderlich. Diese Bezugsgröße kann zum Beispiel eine Leistung von $\qty{1}{\milli\watt}$, eine Leistung von $\qty{1}{\watt}$ oder eine Spannung von $\qty{0,775}{\volt}$ sein. Entsprechend wird der Dezibelwert mit einem Zusatz versehen: Bezieht sich der Pegel beispielsweise auf $\qty{1}{\milli\watt}$, spricht man von $\unit{\dBm}$. Auf diese Weise wird eindeutig festgelegt, welcher absolute Wert dem Dezibelpegel zugrunde liegt.
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Findet man eine Angabe wie „Der Sender hat eine Ausgangsleistung von $\qty{20}{\dBm}$“, lässt sich dieser Wert leicht in Milliwatt umrechnen. Ein Pegel von $\qty{20}{\dB}$ entspricht einem Leistungsfaktor von 100 (also zwei Nullen). Dieser Faktor wird mit der Bezugsgröße von $\qty{1}{\milli\watt}$ multipliziert:
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$ P = 100 \cdot \qty{1}{\milli\watt} = \qty{100}{\milli\watt}$
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Weitere Beispiele sind, $\qty{0}{\dBm} \equiv \qty{1}{\milli\watt}$, oder $\qty{50}{\dBm} \equiv \qty{100}{\watt}$
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%TODO: ggf die Umrechnung in die andere Richtung hinzufügen falls das in der Klasse E gebraucht wird. (DL9MJ)
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Warum macht man das Ganze? Wie bereits angedeutet, dient die Verwendung von Dezibel vor allem dazu, Rechnungen zu vereinfachen. Durch die Darstellung von Verstärkungen und Dämpfungen in Dezibel lassen sich komplette Signalketten sehr einfach durch Addition und Subtraktion überschlagen, ohne auf umständliche Multiplikationen und Divisionen zurückgreifen zu müssen.
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Abbildung [ref:e_signalkette] zeigt eine solche Signalkette mit drei Verstärkerstufen. Das Eingangssignal besitzt eine Leistung von $\qty{1}{\milli\watt}$, was $\qty{0}{\dBm}$ entspricht. Durch die drei Verstärkerstufen wird das Signal insgesamt auf $\qty{60}{\dBm}$ verstärkt (also $1000000\cdot \qty{1}{\milli\watt}$), was einer Leistung von $\qty{1000}{\watt}$ entspricht.
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Abbildung [ref:e_signalkette_2] zeigt ein weiteres Beispiel einer Signalkette, bei der zusätzlich ein Dämpfungsglied mit einer Dämpfung von $\qty{20}{\dB}$ eingesetzt wird, was einer negativen Verstärkung von $\qty{-20}{\dB}$ entspricht. Das Eingangssignal besitzt eine Leistung von $\qty{1}{\milli\watt}$, also $\qty{0}{\dBm}$. Durch die erste Verstärkerstufe wird das Signal auf $\qty{10}{\dBm}$ angehoben. Anschließend wird es durch das Dämpfungsglied auf $\qty{-10}{\dBm}$ abgeschwächt und schließlich durch die zweite Verstärkerstufe wieder auf $\qty{0}{\dBm}$ verstärkt.
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[picture:877:e_signalkette:Signalkette mit drei Verstärken]
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[picture:1053:e_signalkette_2:Signalkette mit zwei Verstärken und einem Dämpfungsglied]
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<indepth>
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Wieso ist es zulässig vom Pegel 9 dBm eine Dämpfung von 3 dB abzuziehen? Beide Werte haben doch unterschiedliche Maßeinheiten!
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Bei der Einheit Bel (B) bzw. Dezibel (dB) handelt es sich um eine Hilfsmaßeinheit (auch Pseudoeinheit).
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Im Prinzip könnte der Zahlenwert auch ohne die Einheit dB geschrieben werden, aber mit dem Zusatz dB wird deutlich, dass es um ein logarithmisches Verhältnis von zwei Größen geht. Ohne diese Einheit müsste man verbal beschreiben welche Bedeutung der Zahlenwert hat.
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</indepth>
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Zusätzlich gibt es die Zusätze $\unit{\dBd}$ und $\unit{\dBi}$, die bei der Angabe von Antennengewinnen verwendet werden. In diesem Fall bezieht sich der Dezibelwert nicht auf eine Leistung oder Spannung, sondern auf einen bestimmten Referenzstrahler. Üblich sind dabei $\unit{\dBi}$, bezogen auf den isotropen Kugelstrahler, sowie $\unit{\dBd}$, bezogen auf den Halbwellendipol. Dieses Wissen werden wir benötigen, wenn wir uns später mit Antennen beschäftigen.
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@@ -0,0 +1,105 @@
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%%%%%%%%%%%%%%%%% Aus der Klasse E kopiert. TODO einarbeiten
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Wenn wir nun den zu einem Dezibel-Wert gehörenden Verhältniswert finden wollen, rechnen wir:
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$b = 10^{\frac{a/\text{dB}}{10}}$
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Nun zurück zu unserem Verstärkungsfaktor des Kurzwellenempfängers. Der dekadische Logarithmus einer Eins mit 12 Nullen ist einfach die Anzahl der Nullen, also 12, multipliziert mit 10, ergibt den Verstärkungsfaktor von *120 dB*.
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In der Frage wird noch der Begriff _Leistungspegel_ verwendet. Das ist das logarithmisch ausgedrückte Verhältnis einer Leistung zu einer Referenzleistung.
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So ist die Leistung *b* bezogen auf 1 Watt:
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$a = \left(10\cdot\lg{\frac{b}{1\ \text{W}}}\right)\ \text{dBW}$
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bzw. bezogen auf ein Milliwatt:
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$a = \left(10\cdot\lg{\frac{b}{1\ \text{mW}}}\right)\ \text{dBm}$
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Nun zur Lösung der Frage. Die Leistung wird verdoppelt - um wieviel dB ändert sich der Leistungspegel? Hier ist also das Leistungsverhältnis $b=2$.
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$10 \cdot \lg{2} = 3,01\ \text{dB} \approx 3\ \text{dB}$
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Negative Dezibelwerte kennzeichnen übrigens Verhältniswerte kleiner als 1. So entspricht -3 dB einem Verhältniswert von 0,5 (1/2).
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%%%%%%%%%%%%%%%%%
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% Dezibel II, DF2DR, 2024-08-17
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Den Begriff der Logarithmus und das Dezibel (dB) als Form der logarithmischen Angabe von Leistungsverhältnissen hatten wir bereits eingeführt.
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%TODO: Wie kann der Erklärungstext aus "Dezibel I" hier verlinkt werden?
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Kurz zur Wiederholung: das Verhältnis *a* zweier Leistungen $P_1$ und $P_2$ in dB ist:
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$a = 10 \cdot\log\left(\frac{P_1}{P_2}\right)$ dB
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Aus dem Dezibel abgeleitet hatten wir die *Leistungspegel* als logarithmische Maße:
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- Leistung bezogen auf 1 W: dBW
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- Leistung bezogen auf 1 mW: dBm
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Das Dezibel können wir auch verwenden, um *Spannungsverhältnisse* und *Spannungspegel* anzugeben. Dazu berücksichtigen wir, dass die Leistung proportional zum Quadrat der Spannung ist. Also können wir schreiben:
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$a = 10 \cdot \log\left(\frac{P_1}{P_2}\right)$
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$= 10 \cdot \log\left(\frac{U_1^2}{U_2^2}\right)$
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Der Logarithmus einer quadrierten Zahl ist aber gleich zweimal dem Logarithmus der Zahl:
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$\lg(x^2)=2 \cdot \lg(x)$
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Also:
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$10 \cdot \log\left(\frac{U_1^2}{U_2^2}\right)=20 \cdot \lg\left(\frac{U_1}{U_2}\right)$
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Daher berechnen wir ein Verhältnis *a* zweier Spannungen $U_1$ und $U_2$, indem wir den Logarithmus des Verhältnisses nicht mit dem Faktor 10, sondern mit dem Faktor 20 multiplizieren:
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$a = 20 \cdot \log \left(\frac{U_1}{U_2}\right)$ dB
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<tip>
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Bei der Dezibel-Berechnung immer genau beachten, ob es sich um Leistungs- oder Spannungsverhältnisse handelt!
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</tip>
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Zur Bestimmung von Spannungspegeln müssen wir wieder erst eine Bezugsspannung festlegen. Bei Empfangssignalen messen wir die (sehr kleinen) Spannungen am Empfängereingang gern in µV. Der zugehörige Spannungspegel hat dann die Einheit dBµV. Beispiel:
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$10 \mu V \rightarrow 20 \cdot \log\left(\frac{\qty{10}{\micro\volt}}{\qty{1}{\micro\volt}}\right)=\qty{20}{dB\micro\volt}$
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<tip>
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*Rechnen mit Logarithmen:*
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Einige einfache Rechenregeln ermöglichen die Lösung von Dezibel-Aufgaben ohne Taschenrechner.
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* Der Logarithmus eines Produkts zweier Zahlen entspricht der Summe der Logarithmen: $\log(a\cdot b) = \log(a)+ \log(b)$
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* Der Logarithmus einer Division zweier Zahlen entspricht der Differenz der Logarithmen: $\log(a / b) = \log(a) - \lg(b)$
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* Daraus abgeleitet: um den Logarithmus einer quadrierten Zahl zu bestimmen, multiplizieren wir den Logarithmus der Zahl mit dem Faktor 2. Um den Logarithus der Quadratwurzel einer Zahl zu bestimmen, multiplizieren wir den Logarithmus der Zahl mit dem Faktor $\frac{1}{2}$.
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</tip>
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*Nützlich zu merken:*
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* $\qty{0}{dB}$ entspricht dem Faktor $1$.
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* $\qty{3}{dB}$ entsprechen einem Leistungsverhältnis von $2$
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* $\qty{-3}{dB}$ einem Leistungsverhältnis von $\frac{1}{2}$.
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* $\qty{6}{dB}$ entsprechen einem Leistungsverhältnis von $4$ und einem Spannungsverhälnis von $2$.
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* $\qty{-6}{dB}$ sind ein Leistungsverhältnis von $\frac{1}{4}$ und ein Spannungsverhältnis von $\frac{1}{2}$.
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* $\qty{10}{dB}$ entsprechen einem Leistungsverhältnis von $10$.
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* $\qty{20}{dB}$ entsprechen einem Leistungsverhältnis von $100$ und einem Spannungsverhältnis von $10$.
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Mit diesen wenigen Werten lassen sich Lösungen in der Regel zumindest hinreichend genau abschätzen.
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*Beispiele:*
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* Welcher Faktor entspricht einem Leistungsverhältnis von $\qty{17}{dB}$? $\qty{17}{dB} = \qty{20}{dB} - \qty{3}{dB}$, also Faktor $100$ durch $2$ gleich $50$.
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* Wieviel dB entsprcht ein Spannungsverhältnis von 4? $4 = 2 \cdot 2 \rightarrow \qty{6}{dB} + \qty{6}{dB} = \qty{12}{dB}$
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[question:AA105]
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[question:AA106]
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[question:AA107]
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[question:AA108]
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[question:AA109]
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[question:AA110]
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[question:AA111]
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[question:AA112]
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Jeder hat bestimmt schon einmal einen übersteuerten Verstärker oder eine übersteuerte Tonaufnahme gehört. Wird beim Aufzeichnen oder beim Abspielen die Lautstärke zu sehr aufgedreht, dann kann es zu Verzerrungen kommen.
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Wird beispielsweise ein zu starkes Audiosignal an den Eingang eines Senders angelegt, können Oberschwingungen entstehen und ausgesendet werden. In Abbildung [ref:uebersteuerung_ft8] ist ein derart übersteuertes FT8-Signal im Wasserfalldiagramm dargestellt: Links ist in Gelb das erwünschte Signal zu sehen und rechts davon die unerwünschten Oberschwingungen.
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[picture:720:uebersteuerung_ft8:Ein übersteuertes FT8-Signal, ganz links das erwünschte, rechts davon die unerwünschten Oberschwingungen]
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[photo:328:uebersteuerung_ft8_wsjtx:Ein übersteuertes FT8-Signal im Wasserfall der Software WSJTX]
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Zu Verzerrungen durch Übersteuerung kann es auch im Sendeverstärker kommen. Um das zu verhindern, verfügen viele Funkgeräte über eine automatische Pegelregelung (englisch: Automatic Level Control, ALC). Sie kann eingreifen, indem sie die Verstärkung herunterregelt.
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Bei Aussendungen mit digitalen Übertragungsverfahren wie z. B. FT8, WSPR oder RTTY mit konstanter Amplitude ist das Ansprechen der ALC oft ein Hinweis darauf, dass das Audiosignal vom PC zu stark ist und übersteuert wird. Das kann zu unerwünschtem *Splatter* auf dem Band führen. Deshalb sollte das Audiosignal bei diesen Übertragungsverfahren stets sorgfältig kontrolliert werden. Ein Herunterregeln des Pegels durch die ALC wäre für sich genommen zunächst unkritisch, da bei diesen Verfahren die Information in der Frequenzumtastung steckt. Trotzdem ist das Auslösen der ALC ein ein starkes Indiz das das NF-Signal bereits übersteuert ist.
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<indepth>
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Das [Handbuch](https://50ohm.de/wsjtx) der Software WSJTX gibt hierzu eine gute Empfehlung: Im ersten Schritt sollte man durch Drücken der TUNE-Taste den Transceiver in den Sendemodus schalten, um einen gleichmäßigen Ton zu erzeugen. Dieser Ton lässt sich mit der Monitor-Funktion des Geräts durch Hören überprüfen oder im Wasserfall des TRX optisch kontrollieren. Dabei sollten keine Verzerrungen, Klicks oder andere Störungen auftreten. Anschließend stellt man den PWR-Regler von seinem Maximum langsam nach unten, bis der HF-Ausgang des Senders leicht abfällt – dies gilt allgemein als gutes Niveau für die Audioaussteuerung. Auch die ALC-Anzeige sowie die Ausgangsleistung des Transceivers können dabei helfen, den optimalen NF-Signalpegel zu finden.
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Bei digitalen Übertragungsverfahren mit veränderlicher Amplitude (z. B. PSK31, QPSK, 16-QAM) kann die ALC jedoch zu neuen Problemen führen. Das Signal könnte je nach Lautstärke oder Frequenz die ALC zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedlich stark auslösen und somit die Amplitude über den Verlauf der Zeit unerwünscht verändern. Das heißt, unser eigentliches Nutzsignal wird zusätzlich amplitudenmoduliert. Dadurch entstehen weitere Frequenzanteile, die als Nebenaussendungen ausgestrahlt werden. Einerseits können dadurch andere Funkamateure oder Funkdienste auf benachbarten Frequenzen gestört werden. Andererseits wird die Decodierung beim Empfänger erschwert.
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Ob es durch die ALC zu Problemen kommt und wie stark diese ausfallen, hängt von vielen Faktoren ab. Neben dem verwendeten Übertragungsverfahren spielt auch die konkrete Umsetzung der ALC im Transceiver, z. B. hinsichtlich der Reaktions- und Haltezeit, eine Rolle. Auch die Anzeige der ALC ist in verschiedenen Geräten unterschiedlich. Ein Blick ins Handbuch kann Aufschluss geben, wann die Pegelregelung eingreift und wie dies angezeigt wird. Allgemein lässt sich jedoch sagen: Wenn die ALC nicht eingreift, erzeugt sie auch keine Probleme.
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Merke: Bei digitalen Übertragungsverfahren mittels NF-Signal ist darauf zu achten, den NF-Pegel so klein zu halten, dass keine Übersteuerung eintritt und die automatische Pegelregelung nicht eingreift.
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[question:EJ218]
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[question:EJ217]
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[question:EJ219]
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Im Gegensatz zur Sprachübertragung benötigen viele digitale Übertragungsverfahren (Digimodes) nur eine sehr geringe Bandbreite. Während Sprachsignale in SSB typischerweise eine Bandbreite von etwa 2,4 kHz beanspruchen, kommen Digimodes mit deutlich schmaleren Frequenzbereichen aus. So benötigt beispielsweise BPSK31 nur etwa 31,25 Hz Bandbreite, während FT8 mit rund 50 Hz auskommt. Die bei Digimodes erzeugten Signale werden auf Kurzwelle üblicherweise ebenfalls in SSB moduliert. Die HF-Bandbreite des ausgestrahlten Signals entspricht dann genau der NF-Bandbreite des Digimodes.
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[question:EE402]
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[question:EE403]
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Innerhalb der üblichen SSB-Empfangsbandbreite von etwa 2,4 kHz können mehrere solcher schmalbandigen Digimode-Signale gleichzeitig empfangen werden.
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[picture:718:e_digimode_ssb_empfang_mehrerer_digimodes:Wasserfalldiagramm vom Empfang von mehreren Digimode-Signalen innerhalb der SSB-Bandbreite von 2,4 kHz. Jede Spalte ist die Übertragung eines anderen Signals]
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[question:EE404]
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Rein rechnerisch lassen sich in einer 2,4-kHz-SSB-Bandbreite bis zu 48 FT8-Signale ($\frac{\qty{2400}{hertz}}{\qty{50}{\hertz}}$) oder sogar bis zu 76 BPSK31-Signale (\frac{\qty{2400}{\hertz}}{\qty{31,25}{\hertz}}) unterbringen. Am Computer kann anschließend entweder gezielt ein einzelnes Digimode-Signal ausgewählt oder – je nach Software – auch eine Vielzahl dieser Signale gleichzeitig dekodiert werden. Genau diese hohe spektrale Effizienz macht schmalbandige Digimodes besonders attraktiv für den Amateurfunkbetrieb.
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Slow-Scan Television (SSTV) bezeichnet die Übertragung von Standbildern mithilfe digitalisierte Bilddaten. Dabei werden Bilder zeilenweise übertragen, was eine vergleichsweise geringe Übertragungsgeschwindigkeit erlaubt. Es existieren verschiedene SSTV-Verfahren, die sich unter anderem in Auflösung, Farbtiefe und Übertragungsdauer unterscheiden. Ein wesentlicher Vorteil von SSTV ist die geringe benötigte Bandbreite: Sie liegt typischerweise unter 3 kHz und entspricht damit in etwa der Bandbreite eines SSB-Sprachsignals. Dadurch kann SSTV auch in den Kurzwellenbändern eingesetzt werden und ist besonders für weltweite Bildübertragungen im Amateurfunk geeignet. Abbildung [ref:e_digimode_ssb_sstv] zeigt ein Typisches SSTV-Bild.
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Im Gegensatz dazu steht Amateur Television (ATV), bei dem Bewegtbilder – also echtes Fernsehen – übertragen werden. Aufgrund der deutlich höheren Informationsmenge erfordert ATV eine wesentlich größere Bandbreite, typischerweise mehrere Megahertz, oft 6 MHz oder mehr. Aus diesem Grund ist ATV auf den Kurzwellenbändern nicht realisierbar und wird erst in höheren Frequenzbereichen eingesetzt, meist ab dem 70-cm-Band aufwärts oder z.B. im GHz-Bereich über QO-100. Dort stehen ausreichend breite Frequenzbereiche zur Verfügung, um die für Bewegtbildübertragungen notwendige Bandbreite bereitzustellen.
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[question:EE415]
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[photo:84:e_digimode_ssb_sstv:Bestätigung eines SSTV Verbindung an F1BIB von ON1GA mit dem RST 575 und zusätzlich dem ursprünglich empfangenen Bild]
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Gehen wir nun etwas genauer auf den Gegenspieler des A/D-Umsetzers - den D/A-Umsetzer - ein. Der D/A-Umsetzer erzeugt aus einem in digitalen Daten vorliegenden Datenstrom (Samples) wiederum ein analoges Signal. Hierbei kann der D/A-Umsetzer natürlich ebenso wie der A/D-Umsetzer nicht beliebig genaue Amplituden-Werte erzeugen, sondern hat genau so wie der A/D-Umsetzer eine maximale Auflösung (in Bits). Hierdurch gibt es ebenfalls wieder eine endliche Anzahl von analogen Signalwerten, die der D/A-Umsetzer erzeugen kann. Die Anzahl der möglichen Stufen errechnet sich wie schon zuvor beschrieben beim A/D-Umsetzer.
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[question:AF609]
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Ein D/A-Umsetzer kann immer nur Spannungen in einem bestimmten Spannungsbereich (z. B. von 0 bis 1 Volt oder von -2 bis 2 Volt) generieren. Hierbei verteilt sich die Anzahl der vorbeschriebenen Stufen (Auflösung des D/A-Umsetzers) bei einem linear arbeitenden D/A-Umsetzer (linear bedeutet hier, dass der Abstand zwischen den einzelnen Stufen immer gleich ist) auf den Spannungsbereich. Hat der D/A-Umsetzer z. B. eine Auflösung von nur 4 Bit, so haben wir 16 mögliche Stufen. Diese verteilen sich dann z. B. auf einen Spannungsbereich (Wertebereich) von 0 bis 1 Volt. Um die Schrittweite zwischen zwei Stufen zu errechnen, muss man den Spannungsbereich nur durch die Anzahl der möglichen Stufen teilen. Dies ergibt z. B. bei unserem vorgenannten Beispiel einen Abstand (Schrittweite) von 6,25 mV.
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[question:AF611]
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[question:AF610]
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[picture:542:n_digital_voice_repeaternetwork:Repeaternetzwerk für Digital Voice: Relaisfunkstelle DB0FZ mit Internetanschluss, Hotspot DN9YI und Relaisfunkstelle DB0HOB mit Richtfunkanbindung an DB0FZ]
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Auch Sprache kann digital übertragen werden, z. B. mit den Übertragungsverfahren DMR, D-Star, C4FM und M17. Dies kann, je nach Verfahren, mit einem Computer oder auch mit einem dafür geeigneten Funkgerät erfolgen. Damit kann man über vernetzte VHF- oder UHF-Relaisfunkstellen mit Funkamateuren auf der ganzen Welt funken. Wenn zwei oder mehr Relaisfunkstellen vernetzt sind, können Sendungen, die von einer der Funkstellen empfangen wurden, über ein Netzwerk, z. B. das HAMNET oder das Internet, weitergeleitet und auf anderen verbundenen Stationen wieder ausgestrahlt werden. Um sich den Zugriff auf einen solchen Relaisverbund zu ermöglichen, kann man auch zu Hause einen sogenannten Hotspot betreiben. Solange keine entsprechende Genehmigung für eine fernbediente Station vorliegt, darf der Betrieb eines Hotspots nur als besetzte Station erfolgen, d. h. man muss den Sender abschalten, wenn er nicht vor Ort beaufsichtigt wird. Auf Kurzwelle werden digitale Sprachverbindungen hauptsächlich direkt hergestellt, beispielsweise mit FreeDV.
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| l: Abkürzung | X: Übertragungsverfahren |
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| D-STAR | Digital Smart Technologies for Amateur Radio |
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| C4FM | Continuous 4-level frequency modulation |
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| DMR | Digital Mobile Radio |
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| M17 | Open-Source Übertragungsverfahren |
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[table:n_dv_uebertragungsverfahren:Häufig genutzte Übertragungsverfahren für digitalen Sprechfunk]
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[question:NE404]
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Bei digitaler Sprachübertragung werden die Sprachsignale vor der Übertragung in einen Datenstrom umgewandelt. Mehrere solcher Datenströme können auch in schnell abwechselnder, periodischer Folge übertragen werden. Das nennt man TDMA (Time Division Multiple Access) oder Zeitmultiplexverfahren. So nutzen zwei oder mehr Sprachverbindungen quasi gleichzeitig dieselbe Frequenz. Für ein Funkgerät bedeutet das, dass es bei gedrückter PTT-Taste ständig schnell zwischen Sende- und Empfangsbetrieb umschalten muss, damit es den Takt nicht verliert.
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[picture:474:n_digital_voice_tdma:TDMA mit drei Verbindungen auf einer Frequenz]
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<tip>
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Die meisten externen Leistungsverstärker können nicht so schnell zwischen Sende- und Empfangsbetrieb umschalten, wie es für TDMA notwendig wäre. Daher dürfen für DMR und andere Verfahren, die Zeitslots verwenden, ausschließlich dafür geeignete Leistungsverstärker verwendet werden. Ansonsten kommt es dazu, dass die Frequenz nicht nur während des eigenen Zeitslots belegt wird. Das kann Sendungen anderer Stationen auf derselben Frequenz stören.
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</tip>
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[question:NE403]
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Im Gegensatz zu analogen Sendungen, bei denen meist nur Frequenz und Modulationsart für die Herstellung einer Verbindung zu einem anderen Teilnehmer bekannt sein müssen, sind für digitale Sprache oft mehr Einstellungen zu berücksichtigen, beispielsweise Sprechgruppe, Raum oder Reflektor zum Zusammenschalten von Relaisfunkstellen oder der zu nutzende TDMA-Zeitschlitz.
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<indepth>
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Je nach Verfahren kann es auch eine Vielzahl weiterer Einstellungen geben, beispielsweise bei DMR den Color-Code, mit dem sich mehrere Nutzergruppen eine Frequenz teilen können, ohne sich gegenseitig zu hören. Solche Parameter müssen vor Beginn einer Verbindung korrekt am Gerät eingestellt werden, damit diese zustande kommt.
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</indepth>
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[question:NE402]
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Über VHF/UHF-Handfunksprechgeräte und über Relaisstellen werden neben FM-Sprechfunk oft auch die digitalen Verfahren DMR, D-Star oder C4FM verwendet.
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[question:NE307]
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% TODO: Auf die Tabelle wird nicht eingegangen und sie ist nicht komplett ...
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%<webmargin>
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%| l: Verfahren | l: Eigene Kennung | l: Gruppenruf | l: Direktruf | X: Sonstige |
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%| M17 | Rufzeichen | - | Rufzeichen | Channel Access Number (CAN), Übertragungsrate (1600 oder 3200 Bit/s) |
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%| FreeDV | - | - | - | Mode (1600, 700C, 700D, 700E, 2020) |
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%| DMR | DMR-ID | Talkgroup | DMR-ID | Color-Code (1 bis 4, im Amateurfunk meist 1), Zeitschlitz (TS 1 oder TS 2) |
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%| C4FM | Rufzeichen | Reflektor | - | |
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%| D-Star | Rufzeichen | ? | ? | |
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%[table:n_digital_voice_verfahren:Verfahren für Digital Voice und mögliche Einstellungen]
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%</webmargin>
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<latexonly>
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\newpage
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</latexonly>
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Ein wesentlicher Vorteil der digitalen Verarbeitung von Signalen besteht darin, dass die digital vorliegenden Informationen nahezu beliebig bearbeitet werden können. Eine Folge von Eingangssamples wird mittels mathematischer Funktionen in eine Folge von Ausgangssamples umgerechnet. Einfache digitale Filter, wie Tief-, Band- oder Hochpässe, lassen sich dabei auf zwei unterschiedliche Arten ausführen: als FIR- und als IIR-Filter.
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Hauptmerkmal der FIR-Filter ist, wie auch schon die Bezeichnung "finite" (zu Deutsch endlich) besagt, dass nur eine begrenzte Menge an Eingangssamples für die Berechnung eines jeden Ausgangssamples herangezogen wird. IIR-Filter berücksichtigen mittels Rückkopplung hingegen alle bisherigen Eingangssamples für die Berechnung eines Ausgangssamples.
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[question:AF631]
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[picture:911:e_digitale_signalverarbeitung_blockschaltbild:Prinzip der digitalen Signalverarbeitung]
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In den letzten 25 Jahren hat sich die Welt technologisch massiv verändert. Die Rechenleistung von Computern hat um ein Vielfaches zugenommen, und immer mehr Aufgaben in technischen Geräten werden durch Mikrochips auf kleinstem Raum durchgeführt. Auch in den kommenden Jahren wird sich diese Entwicklung in einem rasanten Tempo weiter fortsetzen. Dies alles verändert die Art und Weise, wie Geräte, insbesondere auch die Signalverarbeitung in modernen Funkgeräten, realisiert ist. Digitale Signalverarbeitung ist mittlerweile Stand der Technik, und jedes moderne Gerät basiert auf dieser Technologie. Hierbei spielen insbesondere digitale Signalprozessoren und das Grundprinzip der digitalen Signalverarbeitung eine wesentliche Rolle.
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Die digitale Signalverarbeitung ist hierbei nicht nur im Bereich der Funktechnik zu finden. Viele Geräte, seien es Handys, Stereoanlagen, bildgebende Systeme im medizinischen Bereich sowie praktisch alle modernen Funkapplikationen profitieren von dieser faszinierenden Technik und ermöglichen nie gekannte Möglichkeiten und Funktionen in diesen Geräten kostengünstig zu realisieren.
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Im Bereich der Funktechnik spricht man bei Geräten, die mittels digitaler Signalverarbeitung Signale verarbeiten von sogenannten SDR-Geräten. In diesen Geräten ist zumindest ein Teil der Signalverarbeitung in Software realisiert.
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[question:EF603]
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Um kontinuierliche analoge Signale digital verarbeiten zu können, müssen diese zunächst mittels eines Analog-Digital-Umsetzers (A/D-Umsetzer) abgetastet und in digitale Werte umgesetzt werden. Man spricht hierbei von Digitalisierung des analogen Eingangssignals.
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[question:EF602]
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[picture:411:e_digitale_signalverarbeitung:Einfache Darstellung einer Sinuswelle aus 16 Samples und 7 Werten]
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Hierbei wird das analoge Signal in festen Zeitintervallen abgetastet und in einem digitalen Wertebereich (z. B. von -128 bis +127) abgebildet. Jeder Wert repräsentiert eine bestimmte gemessene Signalspannung, wobei in der Regel negativen Werten negative Spannungen und positiven Werten positive Spannungen zugeordnet werden. Man kann sich das in etwa so vorstellen wie z.B. bei einer Filmkamera, die in festen Abständen Bilder einer Szene aufnimmt. Hierbei haben die aufgenommenen Bilder immer einen festen zeitlichen Abstand zum vorherigen und nächsten Bild und stellen die momentane Szene in zeitlich kleinen Abständen dar. Dieser Prozess nennt sich Sampling (in Deutsch könnten man dies mit dem Wort Probenahme übersetzen). Die einzelnen gemessenen Signalwerte werden als Samples bezeichnet. Im nächsten Abschnitt werden wir uns diesen Prozess noch etwas genauer ansehen.
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Nach der A/D-Umsetzung können die als digitale Werte vorliegenden Samples mittels digitaler Signalverarbeitung beliebig weiter verarbeitet werden.
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Im Anschluss an die digitale Signalverarbeitung wird man aus den digital verarbeiteten Signalen wieder ein analoges Signal z.B. für die Ausgabe über einen Lautsprecher oder für die Aussendung über eine Antenne machen wollen. Um die digitalen Werte wieder in ein analoges Signal zu verwandeln, benötigt man an dieser Stelle einen Digital-Analog-Umsetzer (D/A-Umsetzer), welcher praktisch das Gegenstück zum vorbeschriebenen A/D-Umsetzer darstellt. Der D/A-Umsetzer setzt digitale Werte wieder in analoge Spannungswerte um und ermöglicht somit die Rekonstruktion eines analogen Signals aus den digitalen Werten.
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[question:EF601]
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Bereits aus der Klasse-N-Ausbildung ist die Grundfunktion der Diode bekannt: sie lässt Strom nur in einer Richtung fließen, nämlich wenn die an der Anode anliegende Spannung ($U_a$) größer ist als die Spannung an der Kathode ($U_k$), vgl. Abbildung [ref:e_diode_u_i].
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[picture:859:e_diode_u_i:Spannungen und Strom an einer Diode mit Vorwiderstand]
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Mathematisch können wir diese Forderung so schreiben:
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$U_d = U_a - U_k > 0$
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Ist allerdings $U_d$ nur ein ganz wenig größer als 0, fließt noch kein merkbarer Strom. Das liegt an der *exponentiellen Kennlinie* einer Diode. Der Diodenstrom ist nämlich:
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$I_d = I_S \left(e^{\frac{U_d}{U_T}}-1\right)$
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$e$ ist die sogenannte Euler'sche Zahl ($e\approx 2,718$), $U_T$ eine Konstante, die bei Raumtemperatur etwa 26 mV beträgt.
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$I_S$ ist hier der *Sperrsättigungsstrom*, das ist der sehr kleine Strom, der bei negativen Spannungen durch die Diode fließt. Der Wert von $I_S$ hängt neben ein paar Parametern der Diode, wie der Diodenfläche, vor allem auch vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Bei Materialien wie Germanium (Ge) mit einer geringen *Energiebandlücke* (darauf gehen wir in der Ausbildung zur Klasse A näher ein) ist $I_S$ größer, bei Materialien mit größerer Energiebandlücke ist $I_S$ kleiner.
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[picture:861:e_diode_kennlinie_iu:Kennline einer Diode]
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[question:EC501]
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Betrachten wir eine Diodenkennlinie in Abbildung [ref:e_diode_kennlinie_iu], so steigt der Diodenstrom bei positiven $U_d$ ab einer gewissen Spannung steil an. Diese Spannung wird auch als *Schwellspannung* $U_{th}$ bezeichnet, sie ist aber nur Ausdruck der unterschiedlichen $I_S$: je kleiner $I_S$, desto höher ist die Schwellspannung.
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Als Anhaltspunkte für die Schwellspannung von pn-Dioden können wir für Ge etwa 0,2-0,3 V und für Si etwa 0,6-0,7 V angeben.
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*Leuchtdioden* (LEDs) sind ebenfalls pn-Dioden, bei denen das Halbleitermaterial so beschaffen ist, dass es bei Polung der Diode in Flußrichtung Licht aussendet. Das geht nur mit bestimmten Materialien -- mit Si und Ge nicht. Die Farbe des Lichts ist durch die Energiebandlücke gegeben. Je größer die Energiebandlücke, desto kurzwelliger das Licht, um so geringer der Sperrsättigungsstrom, und daher um so höher die Schwellspannung. Daher haben rote LEDs etwa 1,7 V Schwellspannung und grüne LEDs 2,5 V. Die verschienden Kennlinien sind in der Abbildung [ref:e_diode_kennlinien] dargestellt.
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[question:EC513]
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[question:EC510]
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[question:EC509]
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[question:EC511]
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[question:EC512]
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[picture:858:e_diode_kennlinien:Kennlinen verschiedener Dioden]
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[question:EC503]
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[question:EC506]
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[question:EC507]
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[question:EC508]
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Da LEDs in Flussrichtung betrieben werden, ist es wichtig, einen Widerstand $R_V$ zwischen Spannungsquelle $U$ und LED zu schalten. $R_V$ stellt den erwünschten Strom $I$ ein. Dabei ist die Schwellspannung $U_{th}$ der LED zu berücksichtigen:
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$ I=\frac{U-U_{th}}{R_V}$
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[question:EC514]
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[question:EC515]
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[question:EC516]
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In unserem einfachen Modell fließt für negative $U_d$ nur ein geringer Sperrstrom. Das stimmt aber nicht für sehr negative Spannungen. Irgendwann wird das elektrische Feld über der Verarmungszone zwischen n und p zu hoch und die Diode "bricht durch", der Strom in Rückwärtsrichtung steigt extrem stark an, wie in Abbildung [ref:n_diode_kennlinie_uz] gezeigt.
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Dieser *Sperrdurchbruch* kann verschiedene physikalische Ursachen haben, die wir hier nicht im Detail behandeln können. Die Spannung, bei der dieser Durchbruch passiert, wird gemeinhin als *Zener-Spannung* $U_z$ bezeichnet, auch wenn der Zener-Effekt (ein quantenmechanischer Tunneleffekt) nur ein möglicher Durchbruchmechanismus ist. *Zenerdioden* werden zur Spannungsstabilisierung verwendet. Dabei ist es wichtig, den Durchbruchstrom durch einen Vorwiderstand zu begrenzen.
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[picture:862:n_diode_kennlinie_uz:Kennline einer Z-Diode]
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Das Schaltsymbol einer Zenerdiode (Abbildung [ref:e_zener_symbol]) ist das einer regulären Diode, bei der der Kathodenstrich eine zuätzliche Fortsetzung unter 90° erhält. Dies soll an das "Abknicken" der Kennlinie im Durchbruch erinnern.
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[picture:860:e_zener_symbol:Schaltsymbol einer Zenerdiode]
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[question:EC517]
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[question:EC520]
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[question:EC521]
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[question:EC522]
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Die bisher behandelten Dioden waren alle *pn-Dioden*, die Diodeneigenschaft entsteht durch einen Halbleiterübergang. Bei der *Schottky-Diode* handelt es sich um eine Diode, deren Eigenschaften durch einen Metall-Halbleiter-Übergang entstehen. Die Schwellspannung ist etwa halb so groß wie die einer pn-Diode aus dem selben Material, oder kleiner, abhängig von der genauen Gestaltung des Metall-Halbleiter-Übergangs. Schottky-Dioden werden eingesetzt, wenn die Schwellspannung gering sein soll, oder aber als sehr schnelle Schaltdioden.
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[question:EC504]
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[question:EC505]
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Metall-Halbleiter-Dioden sind die ältesten Gleichrichterbauelemente auf Halbleiterbasis. Ferdinand Braun entdeckte ihren Gleichrichtereffekt bereits 1874, ohne aber seine Beobachtung erklären zu können.
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Fassen wir zusammen:
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Dioden lassen Strom nur einer Richtung fließen. Daher eignen sie sich zur Gleichrichtung von Wechselstrom.
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Bei hohen Sperrspannungen allerdings ($U_d < U_z$), steigt der Strom in Rückwärtsrichtung stark an. Dieser Betriebspunkt kann sehr gut zur Spannungsstabilisierung genutzt werden (*Zenerdiode*).
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Daneben lassen sie sich in Sperrrichtung auch als spannungsgesteuerte Kapazitäten verwenden, dies werden wir aber erst in der Ausbildung zur Klasse A behandeln.
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[question:EC502]
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[question:EC518]
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[question:EC519]
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[question:AC401]
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Die pn-Diode besteht aus zwei Halbleiterbereichen, die durch den Vorgang der Dotierung entweder einen Überschuss an freien Elektronen (n) oder freien Löchern (p) haben. Rechts und links der Grenzfläche entsteht eine sogenannte Raumladungszone, die praktisch keine freien Ladungsträger enthält. Das n-Gebiet stellt die Kathode, das p-Gebiet die Anode dar.
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Wird die Diode mit einer Durchlassspannung beaufschlagt (positiv an der Anode, negativ an der Kathode), so werden Elektronen vom n-dotierten Gebiet in Richtung p-Gebiet und Löcher vom p-Gebiet in Richtung n-Gebiet geschickt. So ergibt sich die richtige Antwort.
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Etwas verwirrend ist gegebenenfalls, dass die technische Stromrichtung entgegengesetzt zur Richtung des Elektronenflusses ist. Der Strompfeil zeigt also von der Anode zur Kathode, obwohl der Elektronenfluss von der Kathode zur Anode verläuft.
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[question:AC403]
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pn-Dioden zeigen eine exponentielle Abhängigkeit des Diodenstroms von der Diodenspannung. Der Sättigungsstrom steigt mit steigender Temperatur. Dies sorgt dafür, dass die für einen bestimmten Diodenstrom notwendige Diodenspannung mit steigender Temperatur kleiner wird. Die "Durchlassspannung" sinkt also (als Faustformel um -2 mV/K Temperaturerhöhung).
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<indepth>
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Der Diodenstrom ist:
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$I_D(T) = I_S(T) \cdot \exp \left( \frac{U_D}{U_T}\right)$
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$I_S$ ist der Sättigungsstrom, $U_T = k T/q$ die sogenannte Temperaturspannung. Hier ist k die Boltzmann-Konstante, q die Elementarladung.
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Mit steigender Temperatur steigt der Sättigungsstrom und die Exponentialfunktion sinkt. Es überwiegt allerdings die Temperaturabhängigkeit des Sättigungsstroms.
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[question:AC404]
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Die Kapazitätsdiode nutzt die Kapazität zwischen den n- und p-Gebieten über die Raumladungszone hinweg, analog zu einem Plattenkondensator. Dabei darf aber kein nennenswerter Gleichstrom fließen, also muss die Diode in Sperrrichtung gepolt werden.
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Je negativer die Diodenspannung (bzw. je höher die Sperrspannung), umso mehr dehnt sich die Raumladungszone aus und umso geringer wird die Diodenkapazität.
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In den Fragen AC405 und AC406 werden *antiparallele Dioden* eingesetzt, um die Amplitude einer Wechselspannung zu begrenzen. Solche Schaltungen werden z.B. eingesetzt, um Empfängereingänge vor Spannungen zu schützen, die die Eingangstransistoren zerstören könnten.
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[question:AC405]
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Hier handelt es sich um Silizium-Dioden, die eine Schwellspannung von etwa 0,6 V haben. Wenn die Eingangsspannung also 0,6 V überschreitet, schaltet die rechte Diode durch. Unterschreitet sie -0,6 V, schaltet die linke Diode durch.
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Bei der ersten Halbwelle wird die nötige Spannung noch nicht erreicht, sie wird also unverändert übertragen. Die beiden nächsten Halbwellen allerdings haben Amplituden, die die Schwellspannung überschreiten. Die Amplituden werden bei $\pm$ 0,6 V "geklippt".
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[question:AC406]
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Die Lösung verläuft analog zur vorhergehenden Aufgabe - aber die Dioden sind hier *Germanium-Dioden*, die Schwellspannung beträgt etwa 0,3 V. Daher werden alle Halbwellen geklippt.
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[question:AC407]
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Hier werden zwei Bauelemente genannt, die mit Licht interagieren: der Fotowiderstand und die Fotodiode.
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Der Fotowiderstand ist ein Bauelement, das über zwei nicht-sperrende Kontakte verfügt. Es verhält sich wie ein konventioneller Ohmscher Widerstand - der Strom steigt linear mit der angelegten Spannung. Der Widerstandswert kann durch Absorption von Licht verringert werden - die absorbierten Photonen erhöhen die Dichte der freien Ladungsträger. Liegt keine Spannung an, fließt auch kein Strom.
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Die Fotodiode dagegen ist eine pn-Diode. Das Licht wird hier in der Raumladungszone absorbiert, es entstehen Elektron-Loch-Paare, die im elektrischen Feld der Raumladungszone getrennt werden. Dieses Feld existiert auch ohne äußere Vorspannung. Es fließt auch für $U_D=0$ ein Strom (ein Kurzschlussstrom). Dieser Strom hat die entgegengesetzte Richtung wie der konventionelle Diodenstrom.
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[question:AC408]
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Optokoppler vereinen eine Leuchtdiode und eine Fotodiode in einem Gehäuse, wobei die Eingangsseite (Leuchtdiode) und die Ausgangsseite (Fotodiode) voneinander isoliert sind (galvanisch getrennt).
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Diese Bauelemente werden eingesetzt, um Schnittstellen galvanisch zu trennen, zum Beispiel, um Masseschleifen zu verhindern, die für eingekoppeltes Netzbrummen sorgen können.
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Die Grundform der Antenne ist die *Dipol-Antenne* (Abbildung [ref:n_dipol]). Sie wird von Funkamateuren in Kurzform auch einfach als Dipol bezeichnet. Ein Dipol besteht aus zwei Teilen, üblicherweise sind dies Drähte oder Metallstäbe. Einer der Leiter des Antennenkabels wird an das eine Teil, der andere Leiter an das andere Teil angeschlossen.
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[picture:589:n_dipol:Darstellung einer Dipol-Antenne]
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Der Begriff *Dipol* kommt aus dem Griechischen und bedeutet soviel wie "Zweipol".
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</wordorigin>
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In der Praxis wird häufig der sogenannte Halbwellendipol verwendet, der eine Länge von $\lambda / 2$ aufweist, also einer halben Wellenlänge. Beispiel: Im 10 m-Band beträgt die Wellenlänge rund 10 m. Die halbe Wellenlänge ist demnach 5 m. Ein Halbwellendipol für das 10 m-Band hat also 5 m lang zu sein. Jedes Teilstück muss daher eine Länge von ca. 2,5 m haben. Man spricht dann davon, dass der Halbwellendipol in *Resonanz* ist.
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Es gibt auch andere *Varianten der Dipol-Antenne*, beispielsweise den Ganzwellendipol, den verkürzten Dipol oder den asymmetrisch gespeisten Dipol, bei dem das Antennenkabel nicht in der Mitte angeschlossen wird und die beiden Teile entsprechend unterschiedlich lang sind.
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</indepth>
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Ein Dipol der richtigen Länge hat eine gute *Abstrahlung*. Er gibt bei Sendebetrieb möglichst viel der elektrischen Schwingung als Funkwelle ab bzw. nimmt beim Empfang möglichst viel von einer Funkwelle als elektrische Schwingung auf. Verwendet man den Dipol auf höheren oder niedrigeren Frequenzen, dann funktioniert er zunehmend schlechter.
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<indepth>
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*Resonanz* gibt es nicht nur bei Antennen, sondern beispielsweise auch bei Instrumenten in der Musik. Dies wird am Beispiel von Kontrabass und Geige deutlich: Ein Kontrabass hat vergleichsweise lange Saiten und erzeugt tiefe Töne, also tiefe Frequenzen. Eine Geige hingegen hat eher kurze Saiten und erzeugt hohe Töne, also hohe Frequenzen. Bei Antennen ist es im Prinzip genauso. Lange Dipol-Antennen eignen sich für tiefe Frequenzen und kurze Dipol-Antennen für hohe Frequenzen.
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</indepth>
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[question:NG103]
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Liegt die Resonanzfrequenz unterhalb der gewünschten Frequenz, dann ist der Dipol zu lang. Die Dipol-Antenne kann auf die gewünschte Frequenz gebracht werden, indem man sie an beiden Seiten gleichmäßig kürzt.
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[question:NG304]
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Andersherum kann eine zu hohe Resonanzfrequenz eines Dipols nach unten verändert werden, indem man beide Seiten gleichmäßig verlängert.
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<tip>
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Ein Draht oder Metallstab lässt sich viel einfacher kürzen als verlängern. Daher ist es beim Bau eines Dipols zweckmäßig ihn zunächst etwas länger als berechnet auszulegen und dann schrittweise vorsichtig zu kürzen, bis Resonanz erreicht ist.
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</tip>
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[question:NG305]
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Im Gegensatz zum Einfachsuper werden im Doppelsuper 2 Zwischenfrequenzen verwendet.
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[picture:810:doppelsuper_blockschaltbild:Blockschaltbild eines Doppelsuper]
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Durch die Verwendung einer hohen ersten ZF ist eine gute Spiegelfrequenzunterdrückung möglich. Die beiden möglichen Empfangsstellen liegen hierdurch sehr weit auseinander und eine Unterdrückung der ungewünschten Empfangsstelle (Spiegelfrequenz) ist durch Eingangsfilter vor dem ersten Mischer leicht möglich. Durch die Verwendung einer niedrigen 2. ZF kann im 2. Schritt eine hohe Trennschärfe des Empfängers erreicht werden, da für niedrige Frequenzen Filter mit hoher Güte und steilen Flanken technisch sehr gut realisierbar sind.
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Die erste ZF und die höchste gewünschte Empfangsfrequenz sollten bei einem Kurzwellenempfänger, je nach Empfängerkonzept, auch möglichst weit voneinander entfernt sein, um einen Direktempfang der ZF über die Antenne zu vermeiden. Die 1. ZF sollte daher das Doppelte der maximalen Empfangsfrequenz betragen.
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<tip>
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Eine Erweiterung des Doppelsuper-Konzeptes wäre der Dreifach-Super, bei dem eine niedrige 3. ZF gebildet wird. Dies kann sinnvoll sein für spezielle Demodulationsverfahren oder für die Realisierung von Störunterdrückungsverfahren (Notchfilter). Die Berechnung der Zwischenfrequenzen und Oszillatorfrequenzen erfolgt hierbei entsprechend dem des Doppelsupers.
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</tip>
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[question:AF112]
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[question:AF113]
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Nach dem ersten Mischer kann zur Verbesserung der Großsignalfestigkeit ein sehr schmales Filter, welches auf die 1. ZF abgestimmt ist, eingesetzt werden. Man nennt dieses Filter *Roofing Filter*. Die Bandbreite des Roofing-Filters muss hierbei mindestens so groß wie die größte benötigte Bandbreite der vorgesehenen Betriebsarten sein.
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[question:AF114]
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[question:AF116]
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Der Doppelsuper setzt sich aus folgenden Funktionsblöcken zusammen:
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1. HF-Teil mit Vorselektion
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2. Erster Mischer mit VFO zur Bildung der ersten ZF. Hierbei kann die Frequenz des VFO sowohl oberhalb als auch unterhalb der gewünschten Empfangsfrequenz liegen (jeweils um die 1. ZF versetzt)
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3. Erster ZF-Verstärker mit Filter (Roofing-Filter)
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4. Zweiter Mischer mit CO (Quarzoszillator) zur Bildung der zweiten ZF. Hierbau kann die Frequenz des CO sowohl oberhalb als auch unterhalb der 1. ZF liegen (jeweils um die 2. ZF versetzt)
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5. Zweiter ZF-Verstärker mit Filter (ZF-Filter je nach Modulationsart/Betriebsart, meist schaltbar).
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6. Produktdetektor oder Demodulator (je nach Betriebsart) ggf. mit BFO. Diese Stufe dient auch der Erzeugung einer Regelspannung für die Steuerung der Eingangsempfindlichkeit des Empfangszweigs (AGC)
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7. NF-Verstärker mit Lautsprecher-Ausgang oder Kopfhörer-Anschluss
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[question:AF209]
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[question:AF117]
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[question:AF210]
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Um die benötigten Oszillator-Frequenzen in Abhängigkeit einer gewünschten Empfangsfrequenz zu berechnen, muss man sich vergegenwärtigen, dass die Oszillatorfrequenzen jeweils ober- oder unterhalb der gewünschten Eingangsfrequenz des Mischers liegen können. Daher existieren für jede Mischerstufe jeweils zwei Lösungsmöglichkeiten.
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1. Oszillatorfrequenz = Eingangsfrequenz + Ausgangsfrequenz
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2. Oszillatorfrequenz = Eingangsfrequenz - Ausgangsfrequenz
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Mit diese Wissen lassen sich die folgenden Fragen beantworten.
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[question:AF120]
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[question:AF118]
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[question:AF119]
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Möchte man die Sendeleistung eines Senders überprüfen, schließt man anstelle der Antenne eine sogenannte *Dummy Load* an (Abbildung [ref:n_antennenanpassung_dummy_load]). Eine Dummy Load wird auch als *Abschlusswiderstand* oder künstliche Antenne bezeichnet. Sie besteht aus einem Lastwiderstand (vgl. Kapitel Bauteile und Schaltkreise) und einem Kühlkörper.
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[photo:68:n_antennenanpassung_dummy_load:Dummy Load]
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Eine Dummy Load wird bei Abgleicharbeiten und Messungen an Sendern genutzt. Die Sendeleistung wird im Gegensatz zu einer echten Antenne fast vollständig in Wärme umgesetzt. Somit wird verhindert, dass Signale abgestrahlt werden. Unnötige Aussendungen und eventuelle Störungen bei anderen Funkverbindungen werden dadurch vermieden.
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Es ist wichtig, dass in jedem Fall entweder eine möglichst angepasste Antenne oder eine Dummy Load am Transceiver angeschlossen ist, wenn mit diesem gesendet wird. Ansonsten wird die gesamte Sendeleistung am Antennenanschluss reflektiert und kann z. B. den Hochfrequenzverstärker (Endstufe) beschädigen.
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<indepth>
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Aus Sicht des Senders ist eine Dummy Load nicht von einer gut angepassten Antenne zu unterscheiden, da die Sendeleistung nicht reflektiert wird.
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</indepth>
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[question:VD111]
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[question:NJ202]
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[question:NF107]
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Ganz vermeiden lassen sich Aussendungen zum Abstimmen nicht, beispielsweise bei der Benutzung von automatischen Antennenanpassgeräten. Wenn diese Art von Aussendungen allerdings so kurz wie möglich erfolgen, sind sie zulässig, auch wenn nur ein Träger ohne Modulation gesendet wird.
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<attention>
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Wenn man sein Antennanpassgerät abstimmt, sollte dies nur auf freien Frequenzen erfolgen. Ansonsten kann man andere Verbindungen stören.
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</attention>
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[question:VD112]
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@@ -0,0 +1,11 @@
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Eine Dummy-Load im HF-Bereich wird oft aus vielen einzelnen Teilwiderständen zusammengesetzt um eine bessere Kühlung und eine höhere Belastbarkeit zu erreichen. Hierbei können sowohl parallel als auch Serienschaltungen von Widerständen oder eine Kombination aus beiden verwendet werden. Üblicherweise werden für die Widerstände identische Werte verwendet bzgl. Widerstandswert und Belastbarkeit. Hierdurch wird die Verlustleistung auf alle Teilwiderstände gleichmäßig verteilt. Die Berechnung der Anzahl benötigter Widerstände erfolgt hierbei nach dem Ohmschen-Gesetz sowie den Gesetzen für Parallel- und Reihenschaltung von Widerständen.
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[question:AI601]
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Eine Dummy-Load mit einem Messausgang und eingebauten Spitzenwertgleichrichter kann auch zur indirekten Messung der Ausgangsleistung eines Senders verwendet werden.
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[question:AI602]
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Eine weitere Möglichkeit die HF-Ausgangsleistung eines Sender ungefähr zu bestimmen besteht darin eine Dummy-Load mit einer Anzapfung des Widerstandsnetzwerks am erdnahen Ende zu verwenden. Hierbei wird eine HF-Teilspannung durch das Verhältnis der Widerstände (Spannungsteiler) an der Anzapfung messbar. Diese HF-Spannung kann dann z.B. mit einem HF-Tastkopf und einem digitalen Multimeter gemessen werden. Hierdurch kann, bei bekanntem Spannungsteiler-Verhältnis, die tatsächlich an der Dummy-Load anliegende HF-Spannung berechnet werden.
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[question:AI603]
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Mit der Abkürzung DX verstehen Funkamateure eine Funkverbindung über eine große Entfernung. DX steht für "long distance" und stammt ursprünglich aus der Morsetelegrafie. Bei DX muss man zwischen Kurzwelle und UKW unterscheiden.
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Ruft eine Station auf den Bändern der Kurzwelle "CQ DX", dann möchte sie Kontakt mit Funkamateuren von einem anderen Kontinent aufnehmen. Funkamateure vom selben Kontinent sollten diesen allgemeinen Anruf nicht beantworten oder darauf reagieren.
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[question:BB103]
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[question:BE114]
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[question:BB105]
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Auf höheren Frequenzen erreicht man von Deutschland aus andere Kontinente äußerst selten. Deswegen werden hier DX-Verbindungen anders definiert als auf der Kurzwelle. Auf VHF und UHF möchte man mit einem DX-Anruf andere Stationen kontaktieren, die erkennbar einige hundert Kilometer entfernt sind.
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[question:BB104]
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[question:BE109]
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Möchte man ein spezielles Land erreichen, kann anstelle von "CQ DX" auch gezielt nach dem gesuchten Landeskenner gerufen werden. So kann ein CQ-Ruf "CQ VK/ZL" lauten, um Stationen aus Australien oder Neuseeland zu rufen.
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[question:BE110]
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[question:BE113]
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Wer internationale Verbindungen sucht, ruft in aller Regel in englischer Sprache. Entsprechend sollte auch eine Antwort in Englisch erfolgen. DF1KW könnte beispielsweise einen englischsprachigen CQ-Ruf von EA6VQ mit "EA6VQ, this is DF1KW calling you" beantworten.
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[question:BE104]
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Wenn man feststellt, dass der eigene "CQ DX"-Ruf lange Zeit unbeantwortet bleibt, wäre es eine gute Möglichkeit, einfach auf einen normalen CQ-Ruf zu wechseln und Kontakt zu Stationen aus der Umgebung aufzunehmen.
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Es gibt auch ambitionierte Funkamateure, die mit DX-Aktivitäten besondere Flecken der Erde aktivieren möchten. Eine Gruppe von Funkamateuren setzt sich als Ziel, seltene Inseln, unerschlossene Regionen oder Länder mit einer geringen Funkaktivität zu aktivieren. Dieses Abenteuer oder diese Expedition wird unter Funkamateuren als *DX-Pedition* bezeichnet. Diese seltenen Stationen sind meistens an den entlegensten Orten der Welt zu finden.
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[question:BE312]
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Wieso aktiviert man solche besondere Orte? Es gibt Diplomprogramme, bei denen die unterschiedlichen Länder gearbeitet werden müssen, und es gibt den sogenannten *DX Century Club* (DXCC). Um in diesem Club aufgenommen zu werden, benötigt man nachweislich bestätigte Funkverbindungen mit mindestens 100 unterschiedlichen Ländern. Mit den Aktivierungen können Funkamateure ihre noch fehlenden Länder in ihrer Liste ergänzen.
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Der Dynamic Compressor wird häufig bei DX-Verbindungen und in Contesten, bei denen es auf ein starkes, durchdringendes Signal ankommt, eingesetzt. Beim Einsatz eines Sprachkompressors sollte darauf geachtet werden, dass Verzerrungen durch eine Übermodulation des Senders vermieden werden. Diese würden zu einer Erhöhung der Bandbreite (Splatter) und daraus resultierend einer abnehmenden Verständlichkeit beim Empfänger führen. Deshalb ist eine zu hohe Einstellung der Dynamic-Kompression zu vermeiden.
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[question:AE211]
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[question:AE212]
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Ein NF-Sprachsignal hat, bedingt durch seine Lautstärkeschwankungen, große Unterschiede zwischen der maximalen und der minimalen Lautstärke. Diese Unterschiede in den Lautstärken nennt man auch *Dynamikumfang*. Durch einen *NF-Dynamikkompressor oder NF-Sprachprozessor* in einem Sender wird der Dynamikumfang eines Sprachsignals verringert, wodurch dessen mittlere Lautstärke angehoben wird. Hierdurch verringert sich auch der Dynamikumfang der Modulation des Sendesignals, wodurch der mittlere Sendepegel des Signals angehoben wird.
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[question:AE210]
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<tip>
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Für eine optimale Einstellung des Dynamic Compressors sollte man wie folgt vorgehen:
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1. Einstellung der Mikrofonverstärkung ohne Aktivierung des Dynamic Compressors, so dass das ALC-Meter des Transceivers gerade anspricht bzw. in dessen Regelbereich liegt.
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2. Aktivierung des Dynamic Compressors schrittweise und Prüfung der Verständlichkeit und Deutlichkeit des Signals z.B. durch ein QSO mit einer Gegenstation und Rapport der Signalverständlichkeit und Qualität. Alternativ hierzu verfügen manche Geräte über eine Monitoring-Funktion, so dass das gesendete Signal auch über diese Funktion abgehört werden kann. Auch mit einem 2. Empfänger und Abschluss des Senders mittels Dummy-Load kann das Sendesignal abgehört werden. Hierdurch werden auch Störungen anderer Stationen durch Testaussendungen vermieden.
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</tip>
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@@ -0,0 +1,11 @@
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Bei Aussteuerung eines amplitudenmodulierten Senders durch Sprachmodulation, der in Telefonie betrieben wird (z.B. SSB oder AM), entstehen aufgrund der Charakteristik der menschlichen Sprache starke Schwankungen der Amplitude des Ausgangssignals des Senders. Hierdurch entstehen im Sendesignal Zeitabschnitte niedriger bzw. leiser Aussteuerung, die die Verständlichkeit des Signals beim Empfänger verringern können.
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Um die Aussteuerung des Senders und die Verständlichkeit der Modulation in diesen Zeitabschnitten zu verbessern, wird das Signal zunächst hinsichtlich seiner Amplitudenschwankungen komprimiert, wie in Abbildung [ref:e_kompressor] dargestellt. Laute Signalanteile werden dabei durch die nichtlineare Kennlinie gezielt abgeschwächt. In einem zweiten Schritt wird das gesamte Signal wieder verstärkt. Dadurch werden auch die zuvor leisen Signalanteile angehoben, sodass insgesamt ein höherer und gleichmäßigerer durchschnittlicher Sendepegel am Ausgang des Senders erreicht wird.
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Hierdurch wird das Signal beim Empfänger prägnanter und durchdringender bei angemessener Einstellung der Komprimierung. Bei den meisten Geräten wird diese Funktion *Kompressor* oder auch *Dynamic Compressor* genannt.
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[picture:1043:e_kompressor:Funktionsweise eines Kompressors]
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[question:EF306]
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Das physikalische Phänomen, das Funksignale überhaupt erst möglich macht, ist das elektromagnetische Feld. Dass sich dieses Feld im leeren Raum, ohne ein tragendes Medium, ausbreiten kann, war eine der bedeutendsten Entdeckungen des 19. Jahrhunderts.
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Lange glaubte die Physik an die Existenz eines "Äthers", der überall existiert und in dem sich die elektromagnetischen Wellen ausbreiten wie Schall in Luft. Diese Vorstellung war falsch, aber umgangssprachlich hat sich der Begriff gehalten, z.B. sitzen wir am Empfänger und *lauschen in den Äther*.
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Wie der Name bereits nahelegt, besteht das elektromagnetische Feld aus zwei Komponenten, dem elektrischen und dem magnetischen Feld. Wenn sich das elektrische und das magnetische Feld zeitlich verändern, so kommen beide Feldkomponenten immer gemeinsam vor.
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Beginnen wir aber mit dem zeitlich unveränderlichen elektrischen Feld, auch statisches Feld genannt. Das elektrische Feld wird allgemein mit dem Buchstaben $E$ bezeichnet.
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[picture:881:e_plattenkondensator: Ein Plattenkondensator mit anliegender Spannung und homogenem elektrischen Feld]
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Abbildung [ref:e_plattenkondensator] zeigt schematisch einen *Plattenkondensator*, bei dem an den Platten eine Spannugn $U$ anliegt. Die Platten sind voneinander isoliert, es fließt kein Strom. Die Spannung führt dazu, dass sich auf der linken Platte positive und auf der rechten Platte negative Ladungsträger ansammeln. Zwischen den beiden Platten bildet sich ein statisches elektrisches Feld $E$ aus. Nehmen wir an, dass die Ausdehnung der Platten in Länge und Breite sehr viel größer ist als der Abstand, dann ist die Stärke des Feldes vom Ort unabhängig -- wir sprechen von einem *homogenen* Feld. Die elektrische Feldstärke lässt sich dann ganz einfach berechnen:
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$E = \frac{U}{d}$
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wobei $d$ der Abstand der Platten ist.
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<unit>
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Aus der Gleichung $E = \frac{U}{d}$ ergibt sich auch die Einheit der elektrischen Feldstärke: $\unit{\volt\per\meter}$
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</unit>
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[question:EB101]
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[question:EA103]
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Um die elektrische Feldstärke in einem Plattenkondensator zu berechnen, müssen wir die anliegende Spannung kennen und den Plattenabstand. Plattenkondensatoren kommen vielfach in Antennenanpassgeräten vor.
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<danger>
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Bei diesen Fragen muss unbedingt die richtige Einheit beachtet werden!
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</danger>
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[question:EB102]
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Hier kann man wieder einfach mit der Formel von oben rechnen:
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$E = \frac{\qty{9}{\volt}}{\qty{0,6}{\centi\meter}} = \frac{\qty{9}{\volt}}{\qty{0,006}{\meter}} = \qty{1500}{\volt\per\meter}$
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Einen *Wickelkondensator* können wir uns so vorstellen wie einen Plattenkondensator mit sehr breiten Platten, die aufgewickelt wurden. Zwischen den Platten befindet sich allerdings ein isolierende Schicht, das *Dielektrikum*. Es erhöht die *Kapazität* des Kondensators -- die Fähigkeit, Ladungen zu speichern. Auf die Berechnung der Feldstärke im Innern hat das Dielektrikum aber keinen Einfluss.
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[question:EB103]
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Auch für diese Frage bemühen wir wieder unsere Formel:
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$E = \frac{\qty{300}{\volt}}{\qty{0,15}{\milli\meter}} = \frac{\qty{300}{\volt}}{\qty{0,00015}{\meter}} = \qty{2000000}{\volt\per\meter} = \qty{2000}{\kilo\volt\per\meter}$
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Dielektrika können nur eine begrenzte elektrische Feldstärke aushalten, bevor sie ihre Isolationsfähigkeit verlieren. Die Grenzfeldstärke, bei der das geschieht, wird auch als *Durchschlagsfeldstärke* bezeichnet. Wenn wir die Durchschlagfeldstärke und die Dicke des Dielektrikums kennen, können wir die Spannung berechnen, die der Kondensator maximal aushalten kann.
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Wenn die Durchschlagfeldstärke $E_d$ und die Dicke des Dielektrikums *d* ist, dann ist die Durchbruchspannung:
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$U_d =E_d \cdot d$
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[question:EB104]
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Hier rechnen wir mit der Formel von oben (Achtung auf die Einheiten aufpassen!):
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$U_d = \qty{400}{\kilo\volt\per\centi\meter} \cdot \qty{0,15}{\milli\meter} = \qty{40000000}{\volt\per\meter} \cdot \qty{0,00015}{m} = \qty{6000}{\volt} = \qty{6}{\kilo\volt}$
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Eine weitere wichtige Fähigkeit ist es, in Skizzen die elektrischen Feldlinien von den später behandelten magnetischen Feldlinien zu unterscheiden.
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Mit einer einfachen Faustregel ist das recht einfach: elektrische Feldlinien haben einen Anfang und ein Ende, magnetische Feldlinien nicht! Die Richtung des elektrischen Feldes geht immer vom positiveren Potenzial zum negativeren.
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[question:EB105]
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[picture:884:e_feldlinien_vertikalantenne:Feldlinien an einer Vertikalantenne]
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@@ -0,0 +1,25 @@
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Am Anfang dieses Kapitels haben wir uns mit dem Dipol als Grundform aller Antennen beschäftigt. Der Halbwellendipol strahlt Funkwellen senkrecht zur Drahtrichtung ab. Andere Antennenformen können ihre Funkwellen je nach Bauform bevorzugt in eine oder mehrere Richtungen abstrahlen und dafür weniger in andere Richtungen:
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* Eine Groundplane-Antenne strahlt in alle Himmelsrichtungen nahezu gleichmäßig ab, aber nicht nach oben oder unten.
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* Bei einer Yagi-Uda-Antenne werden die Funkwellen wie bei einer Taschenlampe in einem Strahl nach vorn gebündelt und in alle anderen Richtungen reduziert.
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Die vom Nachweisverfahren zum Schutz von Personen in elektromagnetischen Feldern vorgegebenen Grenzwerte muss eine Sendeanlage in jede Richtung einhalten. Wenn in einem bestimmten Abstand von der Antenne die Grenzwerte in die Richtung eingehalten werden, in die sie am stärksten abstrahlt, dann wird sie die Grenzwerte im gleichen Abstand auch in alle anderen Richtungen einhalten. Daher interessiert uns besonders die Richtung der stärksten Abstrahlung. Diese wird als *Hauptstrahlrichtung* bezeichnet.
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Wie stark eine Antenne in ihre Hauptstrahlrichtung abstrahlt, wird durch den *Gewinnfaktor* bezogen auf den Halbwellendipol ausgedrückt. Dieser gibt an, wieviel besser eine Antenne im Vergleich zu einem Halbwellendipol in die jeweilige Hauptstrahlrichtung abstrahlt. Ein Gewinnfaktor von 2 gegenüber dem Halbwellendipol bedeutet beispielsweise, dass eine Antenne in die Hauptstrahlrichtung doppelt so stark abstrahlt wie ein Halbwellendipol in seine Hauptstrahlrichtung.
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<indepth>
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Anstelle des Gewinnfaktors von Antennen wird häufig der "Gewinn in Dezibel (dB)" angegeben. [edition:N:Mit der Einheit Dezibel beschäftigt sich der Kurs für die Klasse E.]
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</indepth>
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Um nun anzugeben, wieviel eine konkrete Antenne in die Hauptstrahlrichtung abstrahlt wenn man eine bestimmte Sendeleistung eingibt, multipliziert man die Sendeleistung mit dem auf den Halbwellendipol bezogenen Gewinnfaktor. Dann erhält man die *effektive Strahlungsleistung*, die meist als ERP (vom englischen "effective radiated power") abgekürzt wird. Geben wir beispielsweise eine Sendeleistung von 5 W in eine Antenne mit einem Gewinnfaktor von 2 gegenüber dem Halbwellendipol, dann ergibt sich eine Strahlungsleistung von 10 W ERP.
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Man kann sich die effektive Strahlungsleistung (ERP) auch so vorstellen: Es ist die Leistung, die man in einen Halbwellendipol einspeisen müsste, damit dieser in seiner Hauptstrahlrichtung genauso stark abstrahlt wie die betrachtete Antenne.
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Richtantennen können viel größere Gewinnfaktoren haben. Eine Yagi-Uda-Antenne aus 9 Elementen kann beispielsweise leicht einen Gewinnfaktor von 10 oder mehr gegenüber dem Halbwellendipol erreichen. Gibt man in eine solche Antenne z. B. 100 W ein, beträgt die Strahlungsleistung bereits 1000 W ERP oder mehr!
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[question:NG401]
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%Bei der Berechnung der effektiven Strahlungsleistung (ERP) ist nur die Energie zu berücksichtigen, die auch tatsächlich der Antenne zugeführt wird, d. h. möglicherweise vorhandene Kabelverluste können abgezogen werden, bevor mit dem Gewinnfaktor multipliziert wird.
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Die effektiven Strahlungsleistung (ERP) einer Antenne bezieht sich auf den Halbwellendipol. Bei der Strahlungsleistung ist nur die Energie relevant, die tatsächlich an der Antenne ankommt. Durch Kabeldämpfung etc. kann die Leistung des Senders in der realen Welt nicht vollständig der Antenne zugeführt werden. Diese verlorene Leistung darf nicht in die Berechnung Stahlungsleistung eingehen. Der Antennengewinn in der Vorzugsrichtung ist natürlich Teil der Rechnung. ERP ist das Produkt aus zugeführter Leistung und dem Antennengewinn.
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[question:AG501]
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Bei der nächsten Frage ist unbedingt auf die Rechenzeichen zu achten. Die Verluste werden von der Sendeleistung subtrahiert und danach mit dem Gewinnfaktor ($G_{Antenne}$) multipliziert.
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Da die ERP berechnet werden soll, muss der Bezug auf einen Halbwellendipol erfolgen.
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[question:AG502]
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Einen Hinweis auf die richtige Lösung gibt schon der Frequenzplan für den Amateurfunkdienst. Dort ist als maximale Leistung für das 630-m-Band 1 W ERP vorgegeben.
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Ein Halbwellendipol hätte eine Länge von 315 m. Das ist für die meisten Funkamateure nicht realisierbar. Zwangsläufig kommen stark verkürzte Antenne zum Einsatz. Verkürzte Antenne haben leider einen schlechteren Wirkungsgrad als ein Halbwellendipol in voller Länge. Ein "Antennengewinn" von -20dBd ist also nicht überraschend. Da das Koaxialkabel kurz ist kann dessen Dämpfung in diesem Frequenzbereich vernachlässigt werden.
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Zu Lösung der Frage AG503 kann auf die Tabelle mit den Leistungsverhältnissen in der Formelsammlung zurückgreifen. Dort ist für -20 dB der Faktor 0,01 angegeben.
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$50 \textrm{ W }\cdot 0,01 = 0,5 \textrm{ W }$
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Die richtige Lösung ist 0,5 W.
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%Ein Sender für das 630 m-Band mit 50 W Ausgangsleistung ist mittels eines kurzen Koaxialkabels an eine Antenne mit 20 dBd Verlust angeschlossen. Welche ERP wird von der Antenne abgestrahlt?
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[question:AG503]
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<tip>
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Diese Tabelle ist in der Formelsammlung enthalten und steht während der Prüfung zur Verfügung.
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| r: | r: Leistungsverhältnis | r: Spannungsverhältnis |
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| -20 dB | 0,01 | 0,1 |
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| -10 dB | 0,1 | 0,32 |
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| -6 dB | 0,25 | 0,5 |
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| -3 dB | 0,5 | 0,71 |
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| -1 dB | 0,79 | 0,89 |
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| 0 dB | 1 | 1 |
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| 1 dB | 1,26 | 1,12 |
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| 3 dB | 2 | 1,41 |
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| 6 dB | 4 | 2 |
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| 10 dB | 10 | 3,16 |
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| 20 dB | 100 | 10 |
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[table:Pegel_Verhältnis:Leistungs- und Spannungsverhältnisse für wichtige Dämpfungs- und Verstärkungswerte]
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</tip>
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@@ -0,0 +1,42 @@
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Mit dem Einbau einer Amateurfunkanlage in ein Kraftfahrzeug macht das Autofahren gleich mehr Spaß. Über Relaisfunkstellen ist man gut mit anderen Amateurfunkstellen vernetzt und erhält so oftmals wertvolle Informationen zur Verkehrssituation auf der Fahrtstrecke. Für den Betrieb während der Fahrt ist - wie beim Smartphone - eine Freisprecheinrichtung erforderlich.
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[photo:75:n_mobilfunkgeraet:Einbau des Bedienteils eines VHF/UHF-Funkgerätes in die Mittelkonsole eines PKW]
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Der Einbau von Geräten und Antennen ins Auto muss sorgfältig geplant und ausgeführt werden. Beim Anschließen der Versorgungsspannung an das Funkgerät, Einbau der Antenne und Verlegung der Leitungen im Fahrzeug sind die Vorgaben des Fahrzeugherstellers zu beachten, da ansonsten die Zulassung das Fahrzeugs gefährdet ist.
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[question:NK308]
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Damit eine Mobilfunkantenne ihre Funksignale gut abstrahlt, sollte die Antenne möglichst mittig auf dem metallischen Fahrzeugdach montiert sein. Dann bildet das Fahrzeugdach das Gegengewicht, ähnlich zur Erde bei einer Marconi-Antenne. Im einfachsten Fall verwendet man eine *Magnetfußantenne*. Häufig gibt es auch Vorgaben des Fahrzeugherstellers für die Einbauorte der Antenne.
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[photo:64:n_magnetfussantenne:Magnetfußantenne auf Fahrzeugdach]
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</margin>
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[question:NK310]
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Werden Antennenleitungen einer Mobilfunkanlage parallel und sehr dicht zu anderen Leitungen im Fahrzeug verlegt, kann das Sendesignal die Fahrzeugelektronik stören. Antennenleitungen sollten deshalb so kurz wie möglich und mit möglichst großem Abstand von anderen Fahrzeugleitungen verlegt werden. Das Kreuzen anderer Leitungen hingegen ist oft unkritisch.
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[question:NK309]
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Die Bordnetzspannung im Kraftfahrzeug erscheint zunächst ungefährlich, da man beim Berühren der Spannungen von 12 Volt oder 24 Volt keinen Stromschlag bekommen kann. Es muss aber auch bedacht werden, dass eine Fahrzeugbatterie sehr hohe Ströme liefern kann. Im Falle eines Kurzschlusses kann es schnell zu einem Lichtbogen, einem Kabelbrand oder sogar zu einem Fahrzeugbrand kommen. Mit dem *Unterschied zwischen Spannung und Strom* beschäftigen wir uns im Kapitel Spannungsversorgung noch näher.
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[photo:76:n_Kabelsicherung:Stromkabel mit Sicherungshalter]
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</margin>
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%[class:N]
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<indepth>
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Ein *Lichtbogen* ist eine elektrische Entladung, also ein Stromfluß, durch die eigentlich nicht leitende Luft, die mit hohen Temperaturen und einem sehr hellen Leuchten einhergeht. In der Folge kann es zu Bränden und zur Schädigung der Augen kommen.
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</indepth>
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%[/class]
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In der Versorgungsleitung des Fahrzeugfunkgerätes muss immer eine Sicherung des richtigen Werts verbaut sein! In Abbildung [ref:n_Kabelsicherung] ist ein üblicher Sicherungshalter mit eingesteckter Sicherung zu sehen. Bei qualitativ hochwertigen Geräten sind in beiden Kabeln Sicherungen verbaut. Eine für den Plus- und eine für den Minuspol. Damit ist ein besserer Schutz als mit nur einer Sicherung in der Zuleitung zum Pluspol gegeben.
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[question:NK307]
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@@ -0,0 +1,13 @@
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Funkamateure dürfen Geräte öffnen und verändern. Zum eigenen Schutz gibt es einiges zu beachten. Das beginnt damit, dass man das Gerät von Netz trennt. Damit ist die Gefahr eines elektrischen Schlags aber noch nicht abgewendet!
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<danger>
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Arbeiten an der 230-V-Netzseite eines Gerätes dürfen grundsätzlich nur von einer Elektrofachkraft durchgeführt werden!
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</danger>
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Wir müssen besonders auf die Kondensatoren im Netzteil achten. Sie speichern Energie, in Form von elektrischen Ladungen, auch dann noch, wenn sie von der Versorgungsspannung getrennt wurden. Die Dauer hängt von der Qualität der verwendeten Bauteile und von der äußeren Beschaltung ab.
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<danger>
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Bei allen Schaltnetzteilen liegt bei einem Teil der Kondensatoren eine sehr hohe Spannung an, damit auch an anderen Bauteilen des Stromkreises. Bei Berührung besteht Lebensgefahr. Dies gilt auch für einige Zeit nach der Trennung vom Stromnetz.
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</danger>
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[question:EK203]
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@@ -0,0 +1,15 @@
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Die eigenen Geräte zu reparieren ist für viele Funkamateure Ehrensache. Dabei darf man aber vor lauter Tatendrang die eigene Sicherheit nicht vergessen und den vorhanden Schaden nicht vergrößern.
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Jede Reparatur beginnt mit der Fehlersuche. Selbstverständlich wird das Gerät zuerst vom Netz getrennt. Danach kann es geöffnet werden. Vor einem elektrischen Schlag ist man aber noch nicht sicher. Die Kondensatoren im Netzteil sind auch ohne Netzstromversorgung weiterhin geladen.
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Gerade bei den heute üblichen Schaltnetzteilen für Transistorendstufen ist die Spannung, die an einigen Kondenstoranschlüssen anliegt, höher als die Nennspannung des Netzes. Bei Röhrenendstufen ist die Spannung noch einmal deutlich höher! Das ist lebensgefährlich!
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Ohne weitere Eingriffe würde sich die Ladung erst nach und nach abbauen. Zur Sicherheit können wir die Kondensatoren entladen. Sie einfach kurzzuschließen ist keine gute Idee. Bei dieser Vorgehensweise ist ein tödlicher Stromschlag durchaus möglich. Im harmloseren Fall können die hohen Kurzschlussströme die Kondensatoren und andere Bauteile zerstören und einen Brand auslösen.
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Mit einem hochohmigen, isolierten Widerstand erfolgt die Entladung langsam und sicher. Die Belastbarkeit des Widerstandes muss an die Kapazität des Kondensators anpasst werden.
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[question:AK201]
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Um wirklich auf der sicheren Seite zu sein, können Isolierhandschuhe in einer ausreichenden Schutzklasse getragen werden. Selbstverständlich ist nur isoliertes Werkzeug zu benutzen.
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</margin>
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@@ -0,0 +1,8 @@
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Wie wir gelernt haben wirkt ein Halbwellendipol oder eine gegenüber Erde erregte $\lambda / 4$-Antenne teilweise wie eine Kapazität, wenn sie zu kurz ist, oder wie eine Spule, wenn sie zu lang ist. Dadurch, dass die Speiseimpedanz nicht mehr näherungsweise $50 Ohm$ beträgt, kommt es zu einer Fehlanpassung und es entsteht eine Stehwelle auf der Speiseleitung. Das SWR wird schlechter. Um die induktive Wirkung einer zu langen Antenne zu kompensieren, kann man einen Kondensator in die Antenne einfügen und somit *elektrisch verkürzen*. Ebenso kann man eine zu kurze Antenne mittels einer Verlängerungsspule *elektrisch verlängern*.
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[question:AG106]
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[question:AG107]
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Für die folgende Frage müssen wir zunächst ermitteln, ob die Antenne mechanisch zu kurz oder zu lang ist. Ist die Antenne mechanisch zu kurz, benötigen wir eine Verlängerungsspule; ansonsten einen Verkürzungskondensator.
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[question:AG108]
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@@ -0,0 +1,21 @@
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Aber nicht nur von Antennen abgestrahlte, unerwünschte Aussendungen können Störungen verursachen. Auch der Transceiver selber oder dessen Zuleitungen können hochfrequente Schwingungen als Funkwellen abstrahlen. Es kann auch dazu kommen, dass elektrische Schwingungen in das Stromnetz gelangen. Dadurch können - selbst wenn die Antenne weit weg ist - elektronische Geräte gestört werden, die sich in der Nähe eines Transceivers befinden oder in der Nachbarschaft am Stromnetz angeschlossen sind.
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Grundsätzlich kann so jede Art von elektronischem Gerät gestört werden. Mögliche Folgen sind beispielsweise:
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* Geräusche aus Lautsprechern
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* Vorübergehender Ausfall von Internetzugang oder WLAN
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* Schwierigkeiten beim Radio- oder Fernsehempfang
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* Fehler in der Steuerung von Heizungen
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Das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Betriebsmitteln (EMVG) legt zur Vermeidung solcher Störungen bestimmte *Schutzanforderungen zur Gewährleistung der elektromagnetischen Verträglichkeit* fest, die von allen technischen Geräten eingehalten werden müssen. Einerseits wird verlangt, dass kein Gerät so starke Störungen erzeugen darf, dass andere Geräte nicht mehr funktionieren. Andererseits verlangt das Gesetz, dass alle Geräte eine gewisse Störfestigkeit aufweisen. Das bedeutet, dass sie unempfindlich gegenüber zu erwartenden elektromagnetischen Störungen seien müssen.
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Diese Schutzanforderungen sind grundsätzlich auch von Amateurfunkstationen einzuhalten. Das Amateurfunkgesetz gibt Funkamateuren allerdings das Privileg, beim zweiten Aspekt, also der Störfestigkeit einer Amateurfunkanlage, von den gesetzlichen Vorgaben abzuweichen und selber festzulegen, wie störfest die Anlage sein soll.
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[question:VC118]
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[question:VC120]
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[question:VC119]
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Zu den wichtigsten Maßnahmen für die vorgeschriebene elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gehören das *Abschirmen* und *Erden* von allen Geräten und Geräteteilen, in denen hochfrequente Schwingungen auftreten. Diese Maßnahmen können in beide Richtungen wirken: Einerseits schützen sie vor Störungen durch andere Geräte und andererseits können sie vermeiden, dass andere Geräte gestört werden.
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[question:NK101]
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[question:NJ101]
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[question:NK102]
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Bislang hatten wir elektrische und magnetische Felder für den Fall betrachtet, dass Felder zeitlich nicht veränderlich sind. In der Funktechnik sind solche Felder aber eigentlich uninteressant, denn wir beschäftigen uns mit Spannungen und Strömen, die zeitlich veränderlich sind. Ebenso sind die erzeugten elektrischen und magnetischen Felder zeitlich variabel.
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[picture:885:e_vertikalantenne_em:Elektrisches und magnetisches Feld an einer Antenne]
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Dabei treten zusätzliche Effekte auf. Bereits 1831 entdeckte Michael Faraday, dass ein zeitlich veränderliches Magnetfeld in einem benachbarten Leiter eine elektrische Spannung erzeugt. Dieser *Induktion* genannte Effekt wird zum Beispiel im Transformator genutzt: ein zeitlich variabler (z.B. sinusförmiger) Strom in der Primärwindung erzeugt ein zeitlich variables Magnetfeld, das wiederum in der Sekundärwindung eine Spannung induziert.
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Um zu erkennen, dass umgekehrt die Änderung eines elektrischen Felds zu einem Magnetfeld führt, stellen wir uns einen Plattenkondensator vor, dessen Platten mit einer externen Spannungsquelle einen Stromkreis bilden. Wenn wir das elektrische Feld im Inneren des Kondensators ändern, müssen im äußeren Stromkreis Ladungen bewegt werden. Das Bewegen von Ladungsträgern bedingt aber einen elektrischen Strom. Dieser elektrische Strom erzeugt aber wiederum ein Magnetfeld um den Leiter.
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Während Modellvorstellungen mit elektrischen Leitern für uns anschaulich sind, ist es aber ganz wichtig, dass diese Leiter nicht notwendig sind. Magnetische und elektrische Felder existieren auch außerhalb von Leitern, sogar im Vakuum. Auch hier ist es so, dass ein zeitlich verändertes Magnetfeld ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld erzeugt. Dieses zeitlich veränderliche Feld wiederum führt zu einem zeitlich veränderlichen Magnetfeld. *Zeitlich veränderliche magnetische Felder und zeitlich veränderliche elektrische Felder sind also immer gekoppelt.* Wir sprechen deshalb auch vom *elektromagnetischen Feld*. Zusammengefasst: Eine elektromagnetische Welle, die sich frei im Raum ausbreiten kann, beruht auf der Wechselwirkung zwischen zeitlich veränderlichen magnetischen und elektrischen Feldern.
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[question:EB302]
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Wie oben schon beschrieben, zeitlich konstante Spannungen und Ströme können kein elektromagnetisches Feld erzeugen. Dazu benötigen wir einen zeitlich veränderlichen Strom in einem Leiter.
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[question:EB301]
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<indepth>
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Magnetfeld und elektrisches Feld werden eigentlich durch *Vektoren* beschrieben, also durch Größen, die eine Richtung im Raum haben. Mathematisch lässt sich zeigen, dass im *Fernfeld*, also hinreichend weit weg von der Antenne, die Vektoren der beiden Felder senkrecht aufeinander stehen müssen. Die Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle (also unseres Funksignals ...) steht wiederum senkrecht sowohl auf dem elektrischen als auch dem magnetischen Feld.
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[picture:886:e_emfeld_ausbreitung:Ausbreitung der elektromagnetischen Welle]
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Die geschilderten Zusammenhänge werden mathematisch durch die *Maxwellschen Gleichungen* beschrieben, nach James Clerk Maxwell, der sie zwischen 1861 und 1864 anhand von Beobachtungen anderer Physiker erarbeitet. Er kam dabei zu der Erkenntnis, dass die magnetischen und elektrischen Felder gekoppelt sein müssen:
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1. $\vec{\nabla} \cdot \vec{E} =\frac{\rho}{\varepsilon_{0}}$
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2. $\vec{\nabla} \cdot \vec{B} = 0$
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3. $\vec{\nabla} \times \vec{E} = -\frac{\partial\vec{B}}{\partial t}$
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4. $\vec{\nabla } \times \vec{B} =\mu_0 (\vec{j} +\varepsilon_0 \frac{\partial\vec{E}}{\partial t})$
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Die Gleichung (3) zeigt, dass ein zeitlich veränderliches Magnetfeld ein elektrisches Feld erzeugt. Dieses zeitlich veränderliche elektrische Feld trägt gemäß Gleichung (4) über den Verschiebungsstrom wiederum zur Erzeugung eines Magnetfeldes bei. Diese Zusammenhänge gehen weit über das hinaus was man im Amateurfunk wissen muss.
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Experimentell wurde die Existenz des elektromagnetischen Felds allerdings erst mehr als zwanzig Jahre später (1886) durch Heinrich Hertz nachgewiesen.
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</indepth>
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Wie in den Abbildungen und [ref:e_emfeld_ausbreitung] gezeigt, steht die magnetische Feldkomponente im Fernfeld (weit weg von der Antenne) stets senkrecht auf der elektrischen Feldkomponente.
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[question:EB303]
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Die im Fernfeld senkrecht aufeinander stehenden magnetischen und elektrischen Feldkomponenten legen auch die Ausbreitungsrichtung $S$, wie in Abbildung [ref:e_vertikalantenne_em] gezeigt, fest: sie steht wiederum senkrecht auf beiden. Man kann sich das so vorstellen, dass magnetisches und elektrisches Feld eine Ebene aufspannen, auf der die Ausbreitungsrichtung senkrecht steht.
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[question:EB304]
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Die Benennung der Grundschaltung eines bipolaren Transistors richtet sich danach, welcher Anschluss (Basis, Kollektor oder Emitter) gemeinsam vom Eingangs- und Ausgangssignal durchflossen wird.
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Bei der *Emitterschaltung* fließt das Eingangssignal von der Quelle über die Basis, den *Emitter* und die Masse zurück zur Quelle. Das Ausgangssignal fließt vom Kollektor durch die Last (Senke) und über die Masse zurück in den *Emitter*.
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[question:AD409]
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%TODO: Schaubild mit Stromläufen evtl. einfügen.
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Funktionsweise eines Verstärkers in Emitterschaltung:
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%TODO: Bild Emitterschaltung mit Spannungsteiler und Koppelkondensatoren einfügen
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Für den Betrieb als linearer Spannungs-Verstärker benötigt der Transistor in der Emitterschaltung einen definierten Arbeitspunkt (BIAS), der normalerweise durch einen Spannungsteiler an der Basis festgelegt wird.
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[question:AD411]
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Der Kollerktorwiderstand wandelt den Strom, der durch die Kollektor-Emitter-Strecke, fließt in einen Spannungsabfall um, der am Kollektor abgegriffen wird. Der Kollektorstrom des Transistors fließt (gemeinsam mit dem normalerweise vernachlässigbaren Basis-Strom-Anteil) über den Emitter durch den Emitterwiderstand gegen Masse. Der Strom durch den Emitterwiderstand verursacht durch den entstehenden Spannungsabfall an diesem eine Erhöhung des Emitterpotenzials (Emitterspannung) und wirkt somit als Gegenkopplung für die Basis-Spannung. Hierdurch wird der Arbeitspunkt des Transistors zusätzlich stabilisiert, weil thermisch bedingte Änderungen des Kollektorstroms hierdurch ausgeregelt werden.
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Um die Gegenkopplung für die Verstärkung von Wechselspannungssignalen möglichst gering zu halten, wird der Emitterwiderstand kapazitiv (durch einen Kondensator) überbrückt.
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[question:AD413]
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Die Ein- und Auskopplung der Signale an Basis und Kollektor erfolgt über sog. Koppelkondensatoren. Diese haben die Aufgabe, Gleichspannungsanteile von der Verstärkerstufe, die zu einer Veränderung des Arbeitspunktes führen würden, fernzuhalten.
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[question:AD412]
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Der Abblockkondensator in der Betriebsspannung (+) dient der Abführung von unerwünschten HF- und NF-Signalen, damit Rückkopplungseffekte auf die Stufe und die Versorgungsspannung vermieden werden.
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Die Phasenverschiebung zwischen Ein- und Ausgangssignal beträgt bei der Emitterschaltung 180 Grad, da bei einer positiven Halbwelle in der Eingangsspannung der Kollektorstrom steigt und damit der Spannungsabfall am Kollektorwiderstand zunimmt. Hierdurch sinkt die Spannung am Ausgangskondensator. Es kommt zu einer negativen Halbwelle am Ausgang der Verstärkerstufe.
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[question:AD407]
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[question:AD408]
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Wird eine Emitterschaltung wie in der folgenden Frage ohne Arbeitspunktvoreinstellung durch einen Spannungsteiler betrieben, so erfolgt die Ansteuerung des Transistors allein durch das zugeführte Eingangssignal. Erst wenn dieses den Wert von ca. 0,6V überschreitet, wird die Basis-Emitter-Strecke des Transistors leitend. Hierdurch fließt nur in den Spannungsspitzen ein Kollektorstrom, der einen Spannungsabfall am Ausgang hervorruft. Als Ausgangssignal erscheint die Versorgungsspannung, welche zu den Zeiten, zu denen der Transistor in den leitfähigen Bereich kommt, abfällt. So erklärt sich das entsprechende Ausgangsssignal.
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[question:AD406]
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Die Spannungsverstärkung der Emitterschaltung bewegt sich bei entsprechender Auslegung im Bereich von 100..300 und ist damit hoch. Wird jedoch der Emitterkondensator entfernt, so sinkt der Verstärkungsfaktor der Schaltung erheblich. Er wird letztlich nur noch durch das Verhältnis von Kollektorwiderstand zu Emitterwiderstand definiert.
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[question:AD414]
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[question:AD415]
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[question:AD410]
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Es können allerdings nicht nur andere durch unsere Amateurfunkstation gestört werden, sondern es geht auch andersherum: Der Empfang unserer Amateurfunkanlage kann gestört sein. Häufige Verursacher sind Wechselrichter von Solaranlagen, Schaltnetzteile und LED-Leuchten.
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Die allererste Maßnahme bei einer Störung des Empfangs sollte bei uns selbst stattfinden. Häufig stammt die Störung nämlich von einem Gerät aus dem eigenen Haushalt.
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[question:VE307]
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Kann man den eigenen Haushalt ausschließen, sucht man in der Nachbarschaft weiter. Hat man die Störungsquelle ausfindig gemacht, sollte man versuchen festzustellen, ob das störende Gerät die zulässigen Grenzwerte überschreitet. Werden die Grenzwerte eingehalten, kann man nur auf die freiwillige Kooperationsbereitschaft des Nachbarn setzen, da wir grundsätzlich Störungen hinnehmen müssen, wenn das verursachende Gerät die gesetzlichen Anforderungen einhält.
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<tip>
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Bei der *Messung von störenden Geräten* können Mitglieder mit Fachwissen und Messgeräten von den Referenten für elektromagnetische Verträglichkeit des DARC unterstützt werden.
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[Jetzt Mitglied im DARC werden!](https://50ohm.de/mw)
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</tip>
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[question:VE308]
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Als letztes Mittel bleibt, die Funkstörungsannahme der Bundesnetzagentur zu kontaktieren. Ist dieses nicht mehr zu vermeiden, sollte man sich entsprechend vorbereiten. Es kann sehr hilfreich sein zu notieren, wann welche Störungen auftreten, damit man dies der Bundesnetzagentur mitteilen kann. Auch vermutete Quellen sollten benannt werden.
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[question:VE309]
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@@ -0,0 +1,29 @@
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Anstatt in der Mitte kann man das Antennenkabel auch an einem Ende des Dipols anschließen [ref:n_antennenformen_schaltbild_endfed]. Diese Antenne bezeichnet man dann als *Endgespeiste Antenne* oder auch kurz *End-Fed*.
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[picture:615:n_antennenformen_schaltbild_endfed:Schaltbild einer endgespeisten Antenne]
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Eine häufige Bauform ist der endgespeiste Halbwellendipol. Die Länge des Drahtes beträgt dann $\lambda / 2$, entsprechend der Gesamtlänge des normalen Halbwellendipols. Damit die Antenne funktioniert, muss ein spezielles Anpassglied verwendet werden.
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Das *Anpassglied* ist erforderlich, da die Antenne im Gegensatz zu den bisher vorgestellten Antennen nicht über den richtigen Speisewiderstand verfügt. [edition:N:Was das ist, behandeln wird im weiteren Verlauf dieses Kapitels. Wie ein Anpassglied funktioniert, wird im Kurs für Klasse E erklärt.][edition:NEA:Was das ist und wie ein Anpassglied funktioniert, behandeln wird im weiteren Verlauf dieses Kapitels.]
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Die End-Fed ist eine beliebte Antennenbauform. Sie hat den Vorteil, dass der Anschluss der Speiseleitung nicht am Mittelpunkt, sondern an einem der Enden erfolgt.
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Wo ist eigentlich das *Gegengewicht bei der End-Fed-Antenne*? Wir haben ja gelernt, dass eine Antenne immer aus zwei Teilen besteht. Bei der endgespeisten Antenne wird oft ein Teil der Speiseleitung als Gegengewicht genutzt. Das kann jedoch zu Störungen bei elektrischen Geräten und auch in der eigenen Funkanlage führen. Solche Störungen können beispielsweise durch ein $\lambda / 4$-langes Radial als Gegengewicht, eine gute Verbindung zur Erde und Verwendung einer Mantelwellensperre vermieden werden.
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[question:NG107]
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Im Kurzwellenbereich werden oft besonders lange endgespeiste Antennen benutzt. Eine endgespeiste Antenne, deren Draht länger als $\lambda$ ist, nennt man *Langdraht-Antenne*. Im VHF/UHF-Bereich werden üblicherweise keine Langdrahtantennen benutzt.
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Der Begriff *Langdraht-Antenne* wird machmal auch fälschlicherweise für den endgespeisten Halbwellendipol benutzt, obwohl dieser kürzer als $\lambda$ ist.
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[question:NG109]
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Was darf eigentlich ein Funkamateur, was alle anderen nicht dürfen? Jeder kann und darf Funkgeräte (sogenannte Transceiver) für den Amateurfunk kaufen und besitzen, ganz ohne Genehmigung. Auch eine Antennenanlage aufbauen und mit dem Transceiver verbinden ist kein Problem, solange man die Bauvorschriften einhält. Genauso der Empfang von Amateurfunksendungen - jeder darf das, ohne eine Zulassung für den Amateurfunk zu benötigen!
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[photo:117:n_erste_schritte_transceiver:Ein Transceiver (Funkgerät) für den Amateurfunk]
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Der Begriff *Transceiver* ist aus den beiden englischen Worten für Sender (Transmitter) und Empfänger (Receiver) gebildet worden.
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[question:VD102]
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Aber nur ein Funkamateur darf auf den Amateurfunkfrequenzen auf Sendung gehen, oder praktisch gesagt, die PTT-Taste drücken. PTT ist die Abkürzung für "push to talk", also "drücken, um zu senden". So wird die Funktion bezeichnet, die einen Transceiver auf Sendung schaltet. Normalerweise ist ein Transceiver erstmal im Empfangsbetrieb. Erst wenn man die PTT-Taste drückt und festhält, wird gesendet. Nachdem man die Taste loslässt, schaltet der Transceiver wieder zurück auf Empfang. Die PTT-Taste ist meistens am Mikrofon angebracht.
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[photo:118:n_erste_schritte_ptt:Handmikrofon mit PTT-Taste (links oben)]
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[question:NF108]
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Nicht alle Prüfungsfragen werden so einfach sein. Aber dieser Kurs vermittelt alles nötige Wissen, um die Prüfung erfolgreich zu bestehen. Etwas Schulmathematik setzen wir allerdings voraus. Die Grundrechenarten und der Dreisatz müssen beherrscht werden. Wer die folgenden Prüfungsfragen richtig beantworten kann, erfüllt diese Voraussetzungen.
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[question:NA101]
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[question:NA103]
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[question:NA102]
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*Schwierigkeiten mit der Mathematik?* Im Internet findet sich Lernmaterial dazu, z. B. [hier](https://50ohm.de/tr). Vielleicht können auch hilfsbereite Menschen aus Freundeskreis, Familie, Schule oder Ausbildungsstätte helfen.
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Für besondere experimentelle und technisch-wissenschaftliche Studien können von der BNetzA im Bedarfsfall besondere Amateurfunkrufzeichen zugeteilt werden. Diese sind jedoch zeitlich und im Berechtigungsumfang eingeschränkt. Sie werden gemäß § 16 Absatz 2 Satz 2 AFuV betrieben. Laut Rufzeichenplan können für die Klasse A Rufzeichen aus dem Bereich DA5AA bis DA5ZZZ zugewiesen werden. Für die Klasse E stehen die Rufzeichen DA4AA bis DA4ZZZ von der BNetzA zur Verfügung.
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%Auch die beiden folgenden Fragen sind mit dem [Rufzeichenplan](https://50ohm.de/rzp) einfach zu beantworten.
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% Um Satzfehler zu vermeiden habe ich den Satz umgestellt.
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Mit dem [Rufzeichenplan](https://50ohm.de/rzp) sind die beiden folgenden Fragen wieder einfach zu beantworten.
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[question:BD102]
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[question:VD116]
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Wird eine deutsche Amateurfunkstelle außerhalb des Hoheitsgebietes der Bundesrepublik Deutschlands betrieben und kein anderes Land hat an diesem Standort ein Hoheitsgebiet, so spricht man von einer "exterritorialen Station". Solche Stationen bekommen ein Rufzeichen aus dem Block DP0AA bis DP2ZZZ zugewiesen.
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Beispiele für exterritoriale Stationen sind die International Raumstation (ISS), die Neumayer III-Forschungsstation in der Antarktis und das Forschungsschiff Polarstern mit den Rufzeichen DP0ISS, DP0GVN und DP0POL.
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[photo:126:n_exterritoriale_stationen_neumeyer_station:Auf der Polarforschungsstation Neumayer III befindet sich die Amateurfunkstation DP0GVN.]
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[photo:125:n_exterritoriale_stationen_polarstern:Die Amateurfunkstation an Bord des Forschungsschiff Polarstern verwendet das Rufzeichen DP0POL.]
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%Die folgenden Fragen sind wieder leicht mit dem [Rufzeichenplan](https://50ohm.de/rzp) beantwortbar.
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%Satz wurde umgedreht um einen LaTeX Satzfehler zu vermeiden.
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Mit hilfe des [Rufzeichenplans](https://50ohm.de/rzp) sind folgende Fragen wieder leicht beantwortbar.
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[question:BD107]
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[question:BD108]
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Wenn sich zwei (oder mehr) Signale gleicher Frequenz überlagern, dann addieren sich im Empfänger ihre Amplituden. Je nach Phasenlage führt das zu einer Verstärkung oder Abschwächung des resultierenden Summensignals. Sind die Amplituden zweier Signale gleich groß, aber die Phase um 180° verschoben, wird ihr Summensignal sogar zu Null, verschwindet also.
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[include:fading_applet]
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Solche Überlagerungen bezeichnet man als *Interferenz*. Sie treten beispielsweise auf, wenn man von einem Sender sowohl die Bodenwelle als auch die Raumwelle empfängt oder wenn die Raumwelle auf mehreren Wegen zum Empfänger gelangt (*Mehrwegeausbreitung*). Wenn sich zudem die Amplitude und/oder Phase dieser Funkwellen verändert, führt dies im Empfänger zu einer ständig schwankenden Feldstärke des Signals. Der Fachbegriff für dieses Phänomen lautet *Fading* (*Schwund*). Es gibt sogar eine Abkürzung dafür: *QSB*, sodass man seinem Funkpartner das auch mitteilen kann. Das Schwanken von Amplitude und/oder Phase wird auf der Kurzwelle durch die Brechung an der Ionosphäre verursacht, auf VHF und darüber häufig durch Reflexion des Signals an beweglichen Objekten.
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[question:EH203]
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[question:EH202]
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Die einfachste Art der Fehlererkennung wird durch das Hinzufügen eines zusätzlichen Bits realisiert, dem Prüfbit. Es wird auch *Parity Bit* genannt. Es gibt zwei Varianten dieses Verfahrens. Bei *Even Parity* wird der Wert dieses Bits für jeden Block so gewählt, dass die Anzahl der auf 1 gesetzten Bits immer gerade ist. Bei *Odd Parity* hingegen muss die Anzahl immer ungerade sein. Sender und Empfänger müssen sich vor der Übertragung einig sein, welche der beiden Varianten verwendet wird.
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Nehmen wir an, wir wollen folgendes Byte mit Even Parity übertragen:
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[picture:677:byte:Ein Byte]
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Wir zählen 5 Einsen, also eine ungerade Anzahl. Das Prüfbit muss demnach auf 1 gesetzt werden, damit eine gerade Anzahl an Einsen herauskommt:
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[picture:678:even_parity:Das Byte mit Even Parity Bit]
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Wenn nun ein Übertragungsfehler *ein* Bit verändert (von 1 zu 0 oder umgekehrt), dann wird die Anzahl der Einsen ungerade. Der Empfänger erkannt daran, dass ein Fehler vorliegt.
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Ein weiteres Beispiel folgt hier:
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[picture:679:even_parity:Byte mit Even Parity]
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Im ursprünglichen Byte zählen wir 4 Einsen, was einer geraden Anzahl entspricht. Deshalb müssen wir als Prüfbit eine 0 einfügen.
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Dieses Verfahren stößt schnell an seine Grenzen, nämlich dann, wenn mehr als ein Fehler bei der Übertragung passiert. Werden bei der Übertragung zwei Bits verändert, so bleibt die Anzahl der Einsen gerade. Der Empfänger kann nicht mehr erkennen, dass Fehler aufgetreten sind. Treten bei der Übertragung drei Fehler auf, so entsteht wieder eine ungerade Anzahl von Einsen und der Empfänger erkennt die Fehler.
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Odd Parity funktioniert im Prinzip genauso, mit einem einzigen Unterschied: Die Anzahl der Einsen muss nicht gerade, sondern immer ungerade sein. Für Odd Parity gilt genauso wie für Even Parity, dass nur eine ungerade Anzahl falsch übertragener Bits erkannt wird. Eine fehlerfreie Übertragung kann hingegen nicht von einer geraden Anzahl an Fehlern unterschieden werden.
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[question:AE411]
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[question:AE412]
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Um Mehrbitfehler zu erkennen, kann man weitere Prüfbits hinzufügen. Dies funktioniert sehr gut bei Nachrichten mit einer festen Länge. Ist die Länge der Daten variabel, verwendet man oft spezielle Prüfsummenverfahren wie die *zyklische Redundanzprüfung (CRC)*, welche Fehler bis auf eine gewisse Restwahrscheinlichkeit erkennen. Ähnliche Verfahren sind auch im Alltag anzutreffen, beispielsweise bei Ausweisnummern oder der IBAN.
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[question:AE410]
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Some files were not shown because too many files have changed in this diff Show More
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