1(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Wellenausbreitung im Raum

• Beeinflussungsmöglichkeiten• Frequenzabhängigkeit• Raumwelle - Bodenwelle

• Freiraum-Dämpfungsmass

• Nahfeld - Fernfeld

2(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Beeinflussungsmöglichkeiten

• Dämpfung

• Reflexion

• Interferenz

• Beugung

• Streuung

3(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Frequenzabhängigkeit

Ursache:

- Einstrahlung der Sonne

- Strahlung aus dem Weltraum

4(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Aufbau der Atmosphäre

5(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Ionosphäre

6(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Elektronendichte in der Ionosphäre

Tromsø, 22.1.1993

7(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Globale Elektronenverteilungin der Ionosphäre

8(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Bodenwelle

Bodenwelle: • Reichweite begrenzt• abhängig von der

Geländestruktur, Bebauung, Bewuchs

• Dämpfung• Beugung• Reflexion

9(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Raumwelle

Reflexion an Schichten derIonosphäre abhängig vom:

• Abstrahlwinkel

• der Frequenz

• den Eigenschaften der Reflexionsschicht.

eventuell Mehrfachreflexion

10(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

NahempfangszoneFernempfangszone

11(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Interferenzzone

12(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Schwund

Zeitabhängige frequenzselektive Änderung des Empfangssignals hinsichtlich Amplitude und Funktionsverlauf.

Schwund wird durch Interferenz von Raumwelle und Bodenwelle verursacht, da bei unterschied-lichen Laufwegen eine Phasendifferenz besteht.

13(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Nahfeld - Fernfeld

14(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Frequenzabhängigkeit

• Langwellen (LW)

• Mittelwellen (MW)

• Kurzwellen (KW)

• Meterwellen (UKW)

• Dezimeterwellen

• Zentimeterwellen

• Millimeterwellen

15(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Langwellen (LW)

• Ausbreitung nur mit der Bodenwelle

• Reichweite von der Strahlungsleistung abhängig

• Starke Dämpfung

• Gleiche Empfangsbedingungen bei Tag und bei Nacht und zu allen Jahreszeiten

16(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Mittelwellen (MW)

• Bodenwelle und reflektierte Raumwelle

• Abhängig von der Tageszeit

• Abhängig von der Jahreszeit

17(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Aufgaben:

Welche Wegdifferenz müsste zwischen Raumwelle und Bodenwelle bestehen, damit vollständige Auslöschung erreicht wird?

Zu welcher Jahreszeit ist der Empfang von Mittelwellen schlechter?

18(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Kurzwellen (KW)

• Reflexion der Raumwelle an der Ionosphäre

• Mehrfachreflexionen -> ausgeprägter Fernempfang

• Oft grosse tote Zonen• Übertragungsqualität von

Tageszeit, Jahreszeit, Sonnenfleckenzahl abhängig

19(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Sonnenflecken

20(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

MUF und LUF

MUF = maximum usable frequency

LUF = lowest usable frequency

21(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Meterwellen (UKW)

• Nur Bodenwelle interessant

• In der Regel keine Reflexion der Raumwelle an der Ionosphäre

• Geradlinige Ausbreitung (quasioptisch)

• Daher beschränkte Reichweite

• Zu beachten: Reflexion und Beugung

22(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Überreichweiten bei Meterwellen

• Reflexionsfähige Schichten in der Troposphäre

• Bei bestimmten Wetterlagen

23(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Dezimeterwellen

• quasioptisch

• Richtfunkverbindungen

• Fresnel-Zone muss frei von Hindernissen sein.

• Streustrahlung an Inhomogenitäten der Troposphäre möglich (Troposcatter).

24(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Fresnel-Zone

Das Rotationsellipsoid mit Breite b und Länge d muss frei von Hindernissen sein, damit sich keine Interferenzen bilden.

25(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Freiraum-Dämpfungsmass

• Für eine hindernisfreie Verbindung• Für Funkverbindungen mit quasioptischen

Wellen• Freiraum-Dämpfungsmass:

d = Abstand Sender - Empfänger

a0 =20⋅lg4⋅π ⋅dλ

dB

26(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Zentimeter- und Millimeterwellen

• Weisen das stärkste quasioptische Verhalten auf.

• Vorteil: einfach zu bündeln

• Nachteil: häufige Reflexionen

• Starke Dämpfung durch Gase und Wasser

27(C) 2002, Hermann Knoll, HTW Chur, Fachhochschule Ostschweiz

Aufgaben

• Bei einer Richtfunkanlage sei die Breite der Fresnel-Zone wegen vorhandener Hindernisse zwischen Sender und Empfänger vorgegeben. Was geschieht, wenn der Abstand zwischen Sender und Empfänger verringert wird?

• Welche Beeinflussungen können für elektro-magnetische Wellen in der Atmosphäre auftreten?