Abschnitt 3.8.3 · Wellenausbreitung und Ionosphäre · Technische Kenntnisse Klasse N. 6 Fragen, jede mit Erklärung.
Auf dieser Seite stehen alle 6 Prüfungsfragen zum Thema Wellenausbreitung oberhalb 30 MHz (Kapitel „Wellenausbreitung und Ionosphäre“). Überlege erst selbst und klappe dann die Lösung auf: Dort steht der Lösungsweg und bei jeder falschen Antwort, welcher Denkfehler dahintersteckt.
Auf Kurzwelle und auf UKW funkt man aus zwei völlig verschiedenen Gründen weit, und wer die beiden auseinanderhält, hat den ganzen Abschnitt verstanden. Kurzwelle lebt von der Ionosphäre: in etwa 130 bis 450 km Höhe (die für DX wichtigen Regionen) schlägt die Strahlung der Sonne Elektronen aus den Luftmolekülen, es entstehen elektrisch geladene Teilchen, und an diesen Schichten wird die Welle GEBROCHEN — refraktiert, nicht im Wortsinn gespiegelt — und kommt in weiter Entfernung wieder herunter. Weil die Sonne die Ursache ist, hängt alles von der Sonne ab: von der Tageszeit, der Jahreszeit und dem elfjährigen Zyklus der Sonnenaktivität. Die Antenne oder die Filterbandbreite spielen dafür keine Rolle. Aus dem Absprung folgt eine wichtige Nebenwirkung: rund um den Sender bleibt ein Ring, in dem nichts ankommt — die Bodenwelle reicht nicht mehr so weit und die Raumwelle springt darüber hinweg. Diese tote Zone ist der Grund, warum eine Frequenz frei klingt und trotzdem belegt ist: die Station, die dort arbeitet, sitzt in meiner toten Zone und ich höre sie einfach nicht. UKW dagegen kennt keinen Absprung im Normalfall. Dort gilt quasi-optische Sicht: man reicht so weit, wie man sehen kann, ein Stück weiter noch, weil die Atmosphäre den Strahl leicht krümmt — etwa 15 Prozent über den geografischen Horizont hinaus. Daraus folgt, dass auf UKW die HÖHE alles ist: höhere Antenne, weiterer Sichtkreis, mehr Reichweite. Steilere Abstrahlung oder die Nähe zur Ionosphäre haben damit nichts zu tun. Über diese Sichtgrenze hinaus helfen Sonderfälle. Legt sich in der Troposphäre eine warme Schicht über eine kalte (Inversion), wird der Strahl wie in einem Kanal geführt und trägt 800 bis 1000 km. Und im Sommer bilden sich in etwa 100 bis 110 km Höhe kleine, sehr stark ionisierte Wolken — Sporadic-E — an denen sogar das 2-m-Band über 1000 bis 2000 km brauchbar wird. Die Klasse E benennt die Schichten einzeln, und sie tun verschiedene Dinge. Für den Weitverkehr zählt die F-Region in etwa 130 bis 450 km Höhe, und dort vor allem die F2-Region: sie trägt die Kurzwellen-Fernausbreitung, auch nachts und auch auf 80 m. Die E-Region darunter sorgt vor allem in den Sommermonaten für gelegentliche Öffnungen vom oberen Kurzwellenbereich bis in den UKW-Bereich. Und die D-Region ganz unten bricht nicht, sie DÄMPFT — tagsüber und besonders auf den tiefen Bändern 80 m und 160 m. Damit ist die eine Frage beantwortet, die im Katalog mehrfach gestellt wird: welche Schicht hilft und welche schadet. Oben hilft, unten schadet, und beides macht dieselbe Sonne.
Kurzwelle lebt von
der Ionosphäre
Nicht Magnetosphäre, Hemisphäre oder Hydrosphäre.
Wodurch
elektrisch geladene Teilchen
Brechung, nicht Wärme, nicht Kälte.
Wesentlicher Faktor
der elfjährige Sonnenzyklus
Nicht Filter, nicht Antennenausrichtung.
Tote Zone
Ring ohne Empfang
Bodenwelle zu kurz, Raumwelle springt darüber. Darum klingt eine belegte Frequenz frei.
UKW
quasi-optische Sicht
So weit wie man sieht.
Funkhorizont
etwa 15 % weiter
Über den geografischen Horizont hinaus.
Antennenhöhe
mehr Sichtweite, mehr Reichweite
Nicht wegen der Ionosphäre, nicht wegen steilerer Abstrahlung.
800 bis 1000 km auf VHF
troposphärische Inversion
Warme Schicht über kalter führt den Strahl.
Sporadic-E
100 bis 110 km, vor allem im Sommer
Stark ionisierte Bereiche, Brechung.
Sporadic-E auf 2 m
1000 bis 2000 km
Nicht Nordamerika, nicht der Polarkreis, keine Gewitterwolken.
Wichtige Regionen für DX
etwa 130 bis 450 km Höhe
Dort sitzt die F-Region.
F2-Region
trägt den Weitverkehr
Auch nachts, auch im 80-m-Band.
E-Region
im Sommer gelegentlich bis UKW
Vom oberen Kurzwellenbereich bis in den UKW-Bereich.
D-Region
dämpft tagsüber
Stark im 80- und 160-m-Band.
Fernausbreitung entsteht
durch Brechung an geladenen Luftschichten
Refraktion, nicht Spiegelung.
Merken: Kurzwelle über die Ionosphäre, und die macht die Sonne — daher der elfjährige Zyklus, daher die tote Zone. UKW nach Sicht, rund 15 Prozent über den Horizont, also zählt die Höhe. Darüber hinaus nur mit Sonderfällen: Inversion für 800 bis 1000 km, Sporadic-E in 100 bis 110 km Höhe für 1000 bis 2000 km. Für die Klasse E die Schichten einzeln: F2 trägt den Weitverkehr (130 bis 450 km), die E-Region öffnet im Sommer bis UKW, und die D-Region dämpft tagsüber die tiefen Bänder. Oben hilft, unten schadet.
NH301Wie weit etwa reicht der Funkhorizont im UKW-Bereich über den geografischen Horizont hinaus? Er reicht etwa ...ab Klasse N
doppelt so weit.
15 % weiter.
bis zu viermal so weit.
halb so weit.
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Richtig ist B: 15 % weiter.
Kniff: Gesucht ist ein kleiner Zuschlag, kein Vielfaches: die Atmosphäre krümmt den Strahl nur leicht, und so liegt der Funkhorizont rund 15 Prozent hinter dem geografischen. Sortiere die Antworten danach — drei nennen ein Vielfaches oder sogar einen Abzug.
Warum die anderen nicht stimmen:
doppelt so weit. – Eine Verdopplung wäre keine leichte Krümmung mehr. So weit kommt man auf UKW nur mit Sonderfällen wie einer Inversion, nicht mit dem normalen Zuschlag.
bis zu viermal so weit. – Das Vierfache überschätzt den Effekt noch stärker und beschreibt eher einen Absprung wie auf Kurzwelle. Die Krümmung in der Atmosphäre leistet das nicht.
halb so weit. – Diese Antwort dreht die Richtung um: der Funkhorizont liegt nicht innerhalb des geografischen, sondern darüber hinaus. Die Krümmung verkürzt die Reichweite nicht, sie verlängert sie.
NH302Wie wirkt sich die Antennenhöhe auf die Reichweite einer UKW-Verbindung aus? Die Reichweite steigt mit zunehmender Antennenhöhe, weil ...ab Klasse N
dadurch steiler abgestrahlt werden kann.
sie näher an der Ionosphäre ist.
die quasi-optische Sichtweite zunimmt.
in höheren Luftschichten die Temperatur sinkt.
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Richtig ist C: die quasi-optische Sichtweite zunimmt.
Kniff: Gefragt ist die Begründung, nicht die Wirkung — dass die Reichweite steigt, steht schon in der Frage. Suche also die Antwort, die den Weg des Strahls beschreibt: mit der Höhe wandert der Horizont weiter hinaus, und so weit reicht die Verbindung. Die drei anderen führen Effekte ein, die mit dem Sichtkreis nichts zu tun haben.
Warum die anderen nicht stimmen:
dadurch steiler abgestrahlt werden kann. – Steile Abstrahlung wäre für Reichweite das Gegenteil des Gewünschten: sie schickt die Energie nach oben statt zum fernen Horizont. Die Montagehöhe ändert das Strahlungsdiagramm auch nicht in dieser Weise.
sie näher an der Ionosphäre ist. – Hier wird die Kurzwelle in eine UKW-Frage hineingetragen. Die Ionosphäre liegt viele Kilometer hoch; ob die Antenne zehn Meter höher steht, ist dafür ohne Bedeutung, und im UKW-Normalfall wird dort nicht gebrochen.
in höheren Luftschichten die Temperatur sinkt. – Die Temperaturabnahme mit der Höhe gibt es, sie erklärt hier aber nichts: die Reichweite wächst durch freie Sicht, nicht durch kältere Luft. Temperaturschichten wirken erst im Sonderfall der Inversion.
NH303In dem folgenden Geländeprofil sei S ein Sender im 2 m-Band. Welche der Empfangsstationen E1 bis E4 wird das Signal des Senders wahrscheinlich am besten empfangen?ab Klasse N
E_3
E_4
E_2
E_1
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Richtig ist A: E_3
Kniff: Im 2-m-Band (etwa 144 MHz) läuft die Welle quasioptisch: sie geht praktisch geradeaus wie ein Lichtstrahl und folgt dem Gelände nicht. Also ziehe von der Antennenspitze bei S gedachte gerade Linien zu den vier Empfangsstationen und prüfe, ob ein Hügel im Weg steht. Zu E3 geht die Linie über die zweite Kuppe hinweg frei durch, weil S und E3 beide oben auf Kuppen stehen. Zu E1 und E2 schneidet die Linie die zweite Kuppe — sie liegen in ihrem Funkschatten. Zu E4 geht es über die zweite Kuppe zwar frei, aber die dritte Kuppe, auf der E3 steht, schiebt sich davor. Nicht die Entfernung entscheidet, sondern die freie Sicht.
Warum die anderen nicht stimmen:
E_1 – E1 steht am abfallenden Hang der zweiten Kuppe, ein gutes Stück unterhalb ihres Gipfels. Genau dieser Gipfel liegt zwischen S und E1 und verdeckt die Sichtlinie. E1 liegt also im Funkschatten, obwohl es näher am Sender ist als E3.
E_2 – E2 steht im tiefsten Punkt des Tals, noch tiefer als E1. Auch hier steht die zweite Kuppe im Weg, und zwar noch deutlicher. Von allen vier Standorten ist dieser der am stärksten abgeschattete.
E_4 – E4 steht hinter der Kuppe von E3, auf dem abfallenden Hang. Die Linie von S kommt über die zweite Kuppe frei hinweg, läuft dann aber in die dritte Kuppe hinein. E4 liegt damit im Schatten des Hügels, auf dem E3 steht — und E3 fängt das Signal gerade vor ihm ab.
NH304Welcher Effekt ist normalerweise für die Ausbreitung eines VHF-Signals über 800 bis 1000 km verantwortlich?ab Klasse N
Reflexion an der Mondoberfläche
Atmosphärische Absorption
Bodenwellenausbreitung
Troposphärische Inversionsbildung
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Richtig ist D: Troposphärische Inversionsbildung
Kniff: Das Wort „normalerweise“ schränkt die Auswahl ein: gesucht ist der übliche Weg für diese Entfernung, keine Sonderbetriebsart. 800 bis 1000 km liegen weit über der Sicht, aber noch in der Atmosphäre. Und zwei Antworten nennen überhaupt keinen Mechanismus, der Reichweite schafft.
Warum die anderen nicht stimmen:
Reflexion an der Mondoberfläche – Die Funkverbindung über den Mond ist eine Sonderbetriebsart mit großen Antennen und hohem Aufwand und überbrückt ganz andere Entfernungen. Für 800 bis 1000 km ist sie weder üblich noch nötig.
Atmosphärische Absorption – Absorption heißt, dass die Atmosphäre Energie aufnimmt: sie verkürzt die Reichweite. Die Antwort verwechselt einen Verlustvorgang mit einem Ausbreitungsweg.
Bodenwellenausbreitung – Die Bodenwelle läuft entlang der Erdoberfläche und trägt vor allem auf langen und mittleren Wellen weit. Auf VHF reicht sie nur kurz, weil die Dämpfung am Boden mit der Frequenz stark zunimmt.
NH305Bei welcherAusbreitungsart wird über stark ionisierte Bereiche gearbeitet, die sich vor allem in den Sommermonaten in etwa 100 bis 110 Kilometer Höhe bilden?ab Klasse N
Reflexion an Gewitterwolken
Sporadic-E
Troposphärische Ausbreitung
Reflexion an Inversionsschichten
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Richtig ist B: Sporadic-E
Kniff: Der Schlüssel ist die Höhenangabe. 100 bis 110 km liegen weit oberhalb des Wetters, dort ist Ionosphäre, und zwar in der Höhe der E-Schicht; genau die steht im Namen der gesuchten Ausbreitungsart. Die drei anderen Antworten siedeln den Vorgang in der Troposphäre an, also in den untersten Kilometern.
Warum die anderen nicht stimmen:
Reflexion an Gewitterwolken – Gewitterwolken sind Wettererscheinungen in wenigen Kilometern Höhe und tragen keine Ionisation, an der eine Funkwelle gebrochen würde. Sie machen Störgeräusche im Empfänger, aber keine Ausbreitung.
Troposphärische Ausbreitung – Die Troposphäre ist die unterste Luftschicht, in der das Wetter stattfindet, und liegt damit eine Zehnerpotenz unter der genannten Höhe. Von stark ionisierten Bereichen kann dort keine Rede sein.
Reflexion an Inversionsschichten – Inversionen gibt es wirklich, aber in der Troposphäre: dort legt sich warme über kalte Luft und führt den Strahl wie in einem Kanal. Eine warme Luftschicht ist nicht ionisiert, und die Höhe der Frage passt nicht zu ihr.
NH306Ein Funkamateur sagt, dass auf dem 2 m-Band „Sporadic-E-Bedingungen“ herrschen. Er meint damit, dass derzeit ...ab Klasse N
Stationen aus Nordamerika zu hören sind, die über Refraktion (Brechung) an energiereichen leuchtenden Nachtwolken (NLCs) empfangen werden.
Stationen aus Entfernungen von 1000–2000 km zu hören sind, die über Refraktion (Brechung) in der sporadischen E-Region empfangen werden.
Stationen aus Nordamerika zu hören sind, die über Reflexion an Ionisationserscheinungen des Polarkreises empfangen werden.
Stationen aus Entfernungen von 1000–2000 km zu hören sind, die über Reflexion an Ionisationserscheinungen des Polarkreises empfangen werden.
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Richtig ist B: Stationen aus Entfernungen von 1000–2000 km zu hören sind, die über Refraktion (Brechung) in der sporadischen E-Region empfangen werden.
Kniff: Die vier Antworten unterscheiden sich in zwei Punkten: in der Entfernung und im genannten Mechanismus, und beide müssen stimmen. Nordamerika liegt von Europa aus mehrere Tausend Kilometer weit — ein Sporadic-E-Sprung auf 2 m trägt 1000 bis 2000 km. Genannt sein muss außerdem die sporadische E-Region selbst; Nachtwolken und Polarlicht-Ionisation sind andere Erscheinungen mit eigenen Namen.
Warum die anderen nicht stimmen:
Stationen aus Nordamerika zu hören sind, die über Refraktion (Brechung) an energiereichen leuchtenden Nachtwolken (NLCs) empfangen werden. – Beides trifft nicht zu: die Entfernung ist für einen Sporadic-E-Sprung viel zu groß, und leuchtende Nachtwolken sind Eiswolken, keine ionisierten Bereiche. Der Name der Ausbreitungsart verweist auf die E-Region, nicht auf Wolken.
Stationen aus Nordamerika zu hören sind, die über Reflexion an Ionisationserscheinungen des Polarkreises empfangen werden. – Auch hier ist die Entfernung zu groß, und der Mechanismus gehört zu einer anderen Ausbreitungsart: Ionisation in der Polarlichtzone ist Aurora, nicht Sporadic-E.
Stationen aus Entfernungen von 1000–2000 km zu hören sind, die über Reflexion an Ionisationserscheinungen des Polarkreises empfangen werden. – Die Entfernung stimmt, die Begründung nicht: gearbeitet wird über Brechung in der sporadischen E-Region, nicht über Ionisation am Polarkreis. Der angehängte Text „Messinstrumente“ ist eine Abschnittsüberschrift aus dem Katalog und gehört nicht zur Antwort.
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.
