Start › Lexikon › Die Funkwelle: Geschwindigkeit, Wellenlänge, Polarisation

Die Funkwelle: Geschwindigkeit, Wellenlänge, Polarisation

Begriffsblatt für die Amateurfunkprüfung – kurz, mit den Fragen, die dazu drankommen.

Ausbreitungsgeschwindigkeitetwa 300 000 km/sLichtgeschwindigkeit c. Nicht 3000, nicht 30 000, nicht 3 000 000.
In Meter je Sekundeetwa 300 000 000 m/s3 mal 10 hoch 8.
Wellenlängeλ = c / fBequem: λ in m = 300 / f in MHz
Frequenzf = c / λBequem: f in MHz = 300 / λ in m
2,08 m144 MHz300 / 2,08 = 144
433,5 MHz0,69 m300 / 433,5 = 0,692 — also 69 cm, daher der Bandname 70 cm.
PolarisationSchwingungsrichtung des E-FeldesVon der Antenne vorgegeben.
Welche es gibthorizontal, vertikal, links- und rechtszirkularNicht longitudinal, nicht koaxial, nicht kohärent.
Warum beachtengleiche Polarisation, wenig VerlustGekreuzt geht viel Signal verloren.
Praxis UKW-RelaisvertikalHandfunkgeräte haben senkrechte Antennen.
Wodurch ein Feld entstehtzeitlich veränderlicher StromEin konstanter Strom strahlt nicht.
Wie sie sich ausbreitetWechselwirkung von E- und H-FeldJedes erzeugt das andere neu — deshalb braucht sie kein Medium.
Winkel zwischen E und H90 GradIm Fernfeld bei Freiraumausbreitung.
Im FernfeldE, H und Richtung rechtwinkligAlle drei stehen senkrecht zueinander.
Polarisation bestimmtdie Richtung des E-FeldesDer Vektor des elektrischen Feldes, nicht des magnetischen.
1,84 MHz163 m300 / 1,84
21 MHz14,29 m300 / 21
28,5 MHz10,5 mDaher der Bandname 10 m.
80,0 m3,75 MHz300 / 80
30 mm10 GHz0,03 m — bei GHz erst in Meter umrechnen.
10 cm3 GHz0,1 m

Merken: Licht ist 300 000 km/s, und daraus folgt alles: λ in Meter gleich 300 geteilt durch die Frequenz in MHz. 144 MHz sind 2,08 m, 433,5 MHz sind 0,69 m. Die Polarisation kommt von der Antenne und muss auf beiden Seiten gleich sein, sonst geht Signal verloren. Neu in der Klasse E: gestrahlt wird nur von VERÄNDERLICHEM Strom, E und H erzeugen sich gegenseitig, und im Fernfeld stehen E, H und Richtung rechtwinklig zueinander. Die Polarisation gibt immer das elektrische Feld an.

Der Zusammenhang

Eine Funkwelle läuft im Freiraum immer gleich schnell: mit Lichtgeschwindigkeit, rund 300 000 km/s, also 300 000 000 m/s. Diese Zahl ändert sich nicht mit der Frequenz, der Leistung oder der Antenne — sie ist eine Naturkonstante. Und weil sie fest ist, hängen Wellenlänge und Frequenz zwangsläufig zusammen: in einer Sekunde legt die Welle 300 000 km zurück, und in dieser Strecke liegen genau f Schwingungen. Also ist die Wellenlänge die Strecke geteilt durch die Anzahl, λ = c/f, und umgestellt f = c/λ. Für die Prüfung lohnt die bequeme Form: λ in Meter ist 300 geteilt durch f in MHz. Damit rechnet man in einer Zeile: 300/144 = 2,08 m, 300/433,5 = 0,69 m, und umgekehrt 300/2,08 = 144 MHz. Daran hängen auch die Bandnamen — das 2-m-Band liegt bei 144 MHz, das 70-cm-Band bei 433 MHz. Die Polarisation ist die Richtung, in der das elektrische Feld der Welle schwingt, und sie wird von der Antenne vorgegeben: ein waagerechter Dipol strahlt waagerecht polarisiert, ein senkrechter senkrecht. Man unterscheidet horizontal, vertikal sowie links- und rechtszirkular. Wichtig ist das, weil die Empfangsantenne nur das aufnimmt, was in ihrer eigenen Richtung schwingt: stehen Sende- und Empfangsantenne gekreuzt, geht ein großer Teil des Signals verloren. Deshalb funkt man auf UKW über Relais senkrecht polarisiert (Handfunkgeräte haben senkrechte Antennen) und im Weitverkehr über Yagi-Antennen meist waagerecht — man muss nur wissen, was der andere benutzt. In der Klasse E kommt der Grund dazu, warum es diese Welle überhaupt gibt. Ein Feld entsteht nicht durch Strom, sondern durch VERÄNDERLICHEN Strom: ein konstanter Gleichstrom hat ein Magnetfeld, aber er strahlt nicht. Verändert sich der Strom, erzeugt das wechselnde Magnetfeld ein elektrisches Feld, dieses wieder ein magnetisches, und so schaukelt sich das Paar in den Raum hinaus — deshalb braucht eine Funkwelle kein Medium und kommt durch das Vakuum. Aus dieser Wechselwirkung folgt die Geometrie: im Fernfeld stehen E-Feld, H-Feld und Ausbreitungsrichtung alle drei rechtwinklig zueinander, E und H also im Winkel von 90 Grad. Und weil beide Felder vorhanden sind, muss verabredet werden, welches die Polarisation angibt — es ist das ELEKTRISCHE. Beim Rechnen ändert sich nichts, nur die Bänder werden länger und kürzer: 300 geteilt durch 1,84 ergibt 163 m, und bei Gigahertz lohnt es, erst die Millimeter in Meter zu bringen — 30 mm sind 0,03 m, und 300 geteilt durch 0,03 sind 10 000 MHz, also 10 GHz.

Herkunft: Fragenkatalog Klasse N. Auf dem Formelblatt der Prüfung steht λ = c/f; die bequeme Kurzform „300 geteilt durch f in MHz“ ist daraus gerechnet. Welche Polarisation in der Praxis auf welchem Band üblich ist, wird nicht geprüft.

Diese Prüfungsfragen gehören dazu

▶ Im Trainer üben Alle Begriffsblätter