Oszilloskop – Amateurfunk Prüfungsfragen Klasse E mit Lösung

Auf dieser Seite stehen alle 4 Prüfungsfragen zum Thema Oszilloskop (Kapitel „Messungen und Messinstrumente“). Überlege erst selbst und klappe dann die Lösung auf: Dort steht der Lösungsweg und bei jeder falschen Antwort, welcher Denkfehler dahintersteckt.

▶ Diese 4 Fragen im Trainer üben

Im Lehrgang des DARC nachlesen (50ohm.de):

Oszilloskop I – Strom, Spannung, Widerstand, Leistung, Energie
Oszilloskop II – Strom, Spannung, Widerstand, Leistung, Energie

Messgeräte: welches wofür

Ein Messgerät kann immer nur die eine Größe zeigen, für die es gebaut ist — und die Frage lautet deshalb stets: WAS will ich wissen? Will ich wissen, ob die Antenne zur Leitung passt, brauche ich das Stehwellenmessgerät, denn es vergleicht die hinlaufende mit der rücklaufenden Welle. Daraus folgt, wie es eingebaut wird: es muss ZWISCHEN Sender und Antenne liegen, denn ohne Sender läuft keine Welle hin, und ohne Antenne gibt es nichts zu prüfen. Ein Dummy Load an der Stelle der Antenne wäre der Gegentest — dann sieht man, ob das System selbst in Ordnung ist, aber nichts über die Antenne. In einem ideal angepassten System zeigt das Gerät eine 1: kein Rücklauf. Will ich wissen, auf welcher Frequenz mein Sender arbeitet, brauche ich den Frequenzzähler; das S-Meter zeigt Pegel, das HF-Voltmeter Spannung, und das SWR-Meter sagt über die Frequenz gar nichts. Und will ich sehen, WIE das Signal aussieht, gibt es zwei Blickrichtungen auf dieselbe Sache. Das Oszillogramm zeigt den zeitlichen Verlauf — die Spannung von links nach rechts über der Zeit, so wie man eine Schwingung zeichnen würde. Das Amplitudenspektrum zeigt stattdessen, aus welchen Frequenzanteilen das Signal besteht: über der Frequenzachse steht bei jeder enthaltenen Frequenz ein Strich. Für den Funkamateur ist das der wichtigere Blick, denn Oberwellen und Nebenaussendungen sieht man nur dort — im Zeitbild verstecken sie sich in einer leicht verformten Kurve. Beide Geräte zeigen übrigens Spannungen; der Unterschied ist nicht Strom gegen Spannung, sondern Zeit gegen Frequenz. Zwei Gedanken kommen in der Klasse E dazu. Erstens: ein Messgerät verändert die Schaltung, in die man es einbaut, und gute Messtechnik heißt, diese Rückwirkung klein zu halten. Ein Spannungsmessgerät wird PARALLEL zum Messobjekt gelegt, denn nur dort liegt die gesuchte Spannung an — und es muss HOCHOHMIG sein, damit es selbst kaum Strom zieht und die Spannung dadurch nicht verfälscht. Zweitens: wo man misst, entscheidet, was man erfährt. Ein SWR-Meter zwischen Sender und Kabel zeigt, was der Sender sieht, und das ist für den Schutz der Endstufe die richtige Stelle. Wer aber eine möglichst genaue Aussage über die ANTENNE will, schleift es zwischen Antennenkabel und Antenne ein — denn das Kabel dämpft die rücklaufende Welle und lässt das SWR von der Station aus besser aussehen als es ist. Beide Angaben sind richtig, sie beantworten verschiedene Fragen. Und beim Frequenzzähler gilt die Kette: steht ein 10:1-Teiler davor, ist die wirkliche Frequenz das ZEHNFACHE der Anzeige.

Antennenanpassung	Stehwellenmessgerät	Vergleicht Hin- und Rücklauf.
Wie eingeschleift	zwischen Transceiver und Antenne	Irgendwo in der Leitung. Für eine Aussage über die Antenne selbst siehe weiter unten.
Ideal angepasst	SWR zeigt 1	Kein Rücklauf. Nicht 0, nicht unendlich.
Sendefrequenz	Frequenzzähler	Nicht S-Meter, nicht HF-Voltmeter, nicht SWR-Meter.
Empfangspegel	S-Meter	Im Empfänger.
Feldstärke im Raum	Feldstärkemessgerät	Sagt nichts über die Anpassung.
Oszillogramm	zeitlicher Verlauf	Spannung über der Zeit.
Amplitudenspektrum	Frequenzanteile	Dort sieht man Oberwellen und Nebenaussendungen.
Beide zeigen	Spannungen	Der Unterschied ist Zeit gegen Frequenz, nicht Strom gegen Spannung.
Spannungsmessgerät	parallel und hochohmig	Parallel zum Messobjekt, damit die Spannung dort anliegt; hochohmig, damit es den Kreis nicht belastet.
NF-Verzerrungen	Oszilloskop	Man sieht die verformte Kurve.
SWR im Sendebetrieb	SWR-Messbrücke	Gemessen wird bei laufendem Sender.
Genaueste Aussage zur Antenne	zwischen Antennenkabel und Antenne	Direkt an der Antenne — dann wirkt das Kabel nicht mit.
Anpassung UHF-Sender	SWR-Meter	Zwischen Sender und Speiseleitung.
Frequenzteiler 10:1	Anzeige mal 10	14,5625 MHz angezeigt heißt 145,625 MHz.

Merken: SWR-Meter für die Anpassung, und zwar zwischen Sender und Antenne — ideal angepasst zeigt es 1. Frequenzzähler für die Frequenz. Und der Unterschied zwischen Oszillogramm und Spektrum ist die Achse: das eine zeigt die Zeit, das andere die Frequenzanteile. Neu in der Klasse E: Spannung wird parallel und hochohmig gemessen. Und die Messstelle entscheidet — für die Endstufe zwischen Sender und Kabel, für eine Aussage über die Antenne direkt an der Antenne. Ein 10:1-Teiler bedeutet: Anzeige mal 10.

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Die 4 Fragen

EI301Die Zeitbasis eines Oszilloskop ist so eingestellt, dass ein Skalenteil 0,5 ms entspricht. Welche Periodendauer hat die angelegte Spannung?ab Klasse E

Ein Oszillogramm auf einem Raster von sechs Kästchen Höhe und acht Kästchen Breite; eine Beschriftung der Achsen gibt es nicht, die Zeit pro Kästchen steht nur im Aufgabentext. Die Kurve ist eine Sinuslinie. Sie beginnt am linken Rand genau auf der waagerechten Mittellinie und steigt, erreicht nach zwei Kästchen ihren Gipfel, schneidet nach vier Kästchen die Mittellinie wieder abwärts, hat nach sechs Kästchen ihren Tiefpunkt und kommt am rechten Rand, nach acht Kästchen, wieder auf der Mittellinie an. Zu sehen ist also genau eine vollständige Schwingung über die ganze Bildbreite.

1,5 ms
4 ms
3 ms
2 ms

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Richtig ist B: 4 ms

Lösungsweg:

Eine vollständige Schwingung über das ganze Bild: 8 Kästchen
Ein Kästchen entspricht 0,5 ms
T = 8 · 0,5 ms = 4 ms

Kniff: Eine Periode ist die Strecke, nach der sich der Kurvenverlauf wiederholt — also vom Nulldurchgang nach oben bis zum nächsten Nulldurchgang nach oben, oder von Gipfel zu Gipfel. Im Bild ist das die ganze Breite: acht Kästchen. Der Nulldurchgang in der Mitte, nach vier Kästchen, gehört noch zur selben Schwingung; wer dort schon aufhört, hat nur die halbe Periode. Dann mit 0,5 ms je Kästchen umrechnen.

Warum die anderen nicht stimmen:

2 ms – Gezählt wurden nur vier Kästchen, also vom Anfang bis zum Nulldurchgang in der Mitte. Das ist die halbe Periode — dort ist die Kurve zwar wieder bei null, läuft aber nach unten statt nach oben.
3 ms – Das entspricht sechs Kästchen, also der Strecke bis zum Tiefpunkt. Das sind drei Viertel der Schwingung; bis zur Wiederholung fehlen noch zwei Kästchen.
1,5 ms – Das wären drei Kästchen. Zu dieser Strecke gehört in der Kurve keine Marke — Gipfel, Nulldurchgang und Tiefpunkt liegen bei zwei, vier und sechs Kästchen. Eine Blindantwort.

EI302Die Zeitbasis eines Oszilloskops ist so eingestellt, dass ein Skalenteil 0,5 ms entspricht. Welche Frequenz hat die angelegte Spannung?ab Klasse E

667 Hz
250 Hz
500 Hz
333 Hz

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Richtig ist B: 250 Hz

Lösungsweg:

Eine vollständige Schwingung: 8 Kästchen
T = 8 · 0,5 ms = 4 ms = 0,004 s
f = 1 / T = 1 / 0,004 s = 250 Hz

Kniff: Erst die Periodendauer aus dem Bild ablesen, dann den Kehrwert bilden — in dieser Reihenfolge. Die Kurve braucht für eine vollständige Schwingung die ganze Bildbreite, also acht Kästchen zu 0,5 ms, das sind 4 ms. Wer bei vier Kästchen aufhört, erwischt nur die halbe Periode und bekommt die doppelte Frequenz. Beim Kehrwert müssen die Millisekunden in Sekunden umgerechnet werden: 4 ms sind 0,004 s.

Warum die anderen nicht stimmen:

500 Hz – Hier wurden nur vier Kästchen als Periode gezählt, also die halbe Schwingung bis zum Nulldurchgang in der Bildmitte: 1 / 0,002 s = 500 Hz. Halbe Periodendauer heißt doppelte Frequenz.
333 Hz – Das gehört zu sechs Kästchen, also 3 ms — der Strecke bis zum Tiefpunkt: 1 / 0,003 s = 333 Hz. Die Schwingung ist dort aber noch nicht zu Ende.
667 Hz – Das gehört zu drei Kästchen (1,5 ms). In der Kurve gibt es zu dieser Strecke keine Marke; Gipfel, Nulldurchgang und Tiefpunkt liegen bei zwei, vier und sechs Kästchen. Eine Blindantwort.

EI303Die Impulsdauer beträgt hier ...ab Klasse E

Ein Oszilloskopschirm mit Gitternetz, acht Felder in der Waagerechten und sechs in der Senkrechten. Links steht „3 V/Div.", die Nulllinie ist mit „0 V" bezeichnet, unten rechts steht „50 µs/Div.". Aufgezeichnet ist ein einzelner, oben abgeflachter Impuls. Die Kurve liegt links auf der Nulllinie, hebt sich nach knapp einem Feld ab, steigt über etwa 1,3 Felder schräg an und läuft dann als waagerechtes Dach in Höhe von vier Feldern über der Nulllinie. Bei knapp fünf Feldern knickt sie ab, fällt über etwa 1,3 Felder schräg zurück und liegt ab gut sechs Feldern wieder flach auf der Nulllinie. Beide Flanken sind gleich steil, das Dach ist deutlich kürzer als der Fuß des Impulses.

150 μs.
200 μs.
230 μs.
260 μs.

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Richtig ist B: 200 μs.

Lösungsweg:

Impulshöhe aus dem Bild: das Dach liegt 4 Felder über der Nulllinie
Halbe Höhe: 2 Felder über der Nulllinie
Auf dieser Höhe: Anstieg bei 1,5 Feldern, Abfall bei 5,5 Feldern, also 4 Felder breit
Impulsdauer: 4 · 50 µs = 200 µs

Kniff: Ein Impuls mit schrägen Flanken hat keine eindeutige Breite — man muss sagen, in welcher Höhe gemessen wird, und festgelegt ist die halbe Impulshöhe. Also zuerst die Höhe bestimmen: das Dach liegt 4 Felder über der Nulllinie, die Hälfte davon sind 2 Felder. Auf dieser Höhe schneidet die ansteigende Flanke bei 1,5 Feldern und die fallende bei 5,5 Feldern, das sind genau 4 Felder. Wer am Fuß misst, bekommt zu viel, wer nur das Dach nimmt, zu wenig. Die Angabe 3 V/Div. braucht man nur, um die halbe Höhe zu finden; gerechnet wird mit 50 µs je Feld.

Warum die anderen nicht stimmen:

150 μs. – Hier ist nur das waagerechte Dach abgezählt: von 2 bis 5 Feldern sind es 3 Felder, also 150 µs. Die Flanken zählen aber je zur Hälfte mit; am Dach gemessen kommt der Impuls zu kurz heraus.
230 μs. – Die beiden Flanken sind nach verschiedenen Regeln abgelesen: die eine am Fußpunkt, die andere auf halber Höhe. Das ergibt etwa 4,6 Felder und damit 230 µs. Beide Flanken müssen in derselben Höhe angeschnitten werden.
260 μs. – Das ist die Breite am Fuß: von der Stelle, an der die Kurve die Nulllinie verlässt, bis dorthin, wo sie sie wieder erreicht, etwa 5,2 Felder. So gemessen zählen beide Flanken voll mit statt je zur Hälfte.

EI304Welches dieser Geräte wird für die Anzeige von NF-Verzerrungen verwendet?ab Klasse E

Ein Transistorvoltmeter
Ein Oszilloskop
Ein Frequenzzähler
Ein Vielfachmessgerät

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Richtig ist B: Ein Oszilloskop

Kniff: Verzerrung heißt, dass die Kurvenform nicht mehr stimmt. Du brauchst also ein Gerät, das die Form zeigt, und nicht eines, das einen einzelnen Zahlenwert ausgibt.

Warum die anderen nicht stimmen:

Ein Transistorvoltmeter – Es zeigt einen Spannungswert. Eine verformte Kurve kann denselben Wert ergeben wie eine saubere, die Verzerrung bleibt unsichtbar.
Ein Frequenzzähler – Er zählt die Frequenz. Ein verzerrtes Signal hat dieselbe Grundfrequenz wie ein unverzerrtes, die Anzeige ändert sich also nicht.
Ein Vielfachmessgerät – Es misst Spannung, Strom und Widerstand, jeweils als Zahl. Für die Gestalt eines Signals ist es nicht gebaut.

Mehr dazu: Messgeräte: welches wofür

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Fragen und Abbildungen: Prüfungsfragenkatalog der Bundesnetzagentur, 3. Auflage (gültig seit 24. Juni 2024), Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – 2.0. Die Antworten sind gemischt. Erklärungen, Lösungswege und Begriffsblätter: Amateurfunk-Trainer.