Sender(-technik)

Vereinfacht gesagt: Sender sind elektrische Schaltkreise, welche elektromagnetische Schwingungen erzeugen und über eine Antenne an die Umwelt abgeben. Sender für Sprachübertragung wandeln niederfrequente Schwingungen der menschlichen Sprache in hochfrequente, sendefähige Schwingungen um. Es handelt sich hierbei um eine Analog-Übertragung. Angefangen hat alles mit Sendern zur Übermittlung von Morsezeichen. Sprach-, Text- und Bild-Übertragung erfordern immer Zusatzgeräte und Einrichtungen, zur Wandlung der Quellensignale (zum Beispiel Sprache) in elektromagnetische, niederfrequente Schwingungen (Modulatoren und Demodulatoren).

Übrigens: Eine Stimmgabel, wie sie von Musikern verwendet wird, ist ein tatsächlich nichts anderes als ein Sender für akustische Wellen! Sie vibriert in einer ganz bestimmten Tonhöhe, sobald man sie anschlägt.

Woraus besteht nun solch ein Sender im Wesentlichen? Dies betrachten wir hier nun beispielhaft anhand seiner einzelnen Komponenten. Detaillierte elektronische Schaltbilder sprengen den Rahmen und sind nur für ein Fachpublikum verständlich. Wir arbeiten daher hier mit Blockschaltbildern, einer schematischen Darstellung der Sender-Komponenten.

Mikrofon und NF-Verstärker

Das Mikrofon wandelt die Schallwellen der Sprache (zwischen 30 und 3000 Hz) in eine Wechselspannung gleicher Frequenz um. Der nachgeschaltete NF-(Niederfrequenz-) Verstärker verstärkt das Wechselspannungs-Signal möglichst linear (ohne Verzerrung oder Veränderung des Signals).
In modernen Funkgeräten gehört immer auch eine Sprechtaste zum Mikrofon - oder für den "Hands-Free-Betrieb" eine Komponente namens VOX (Voice Operated Switching), welche den Sender aktiv schaltet, sobald über das Mikrofon Sprache registriert wird.

Oszillator

Eine aktive elektromagnetische Komponente namens Schwingkreis (unsere Stimmgabel) erzeugt eine elektromagnetische Schwingung in unserer gewünschten Sendefrequenz. Ein Oszillator kann entweder durch Quarze oder durch eine PLL (Phase Locked Loop, Phasenrückkopplung) genannte Mikroprozessorschaltung gesteuert werden. Mit Quarzen werden üblicherweise Sender für Einzelfrequenzen (Kanalgeräte) betrieben. PLLs können hingegen eine mehr oder weniger große Bandbreite an Frequenzen erzeugen (Multikanal- oder Frequenzband-Sender).

Mischer/Modulator

Im Mischer/Modulator werden die hochfrequenten Signale des Oszillators mit den niederfrequenten Signalen aus dem Mikrofon gemischt zu einem einzigen hochfrequenten, aber noch schwachen sendefähigen Signal. Es gibt viele Möglichkeiten, wie Amplituden- oder Frequenz-Modulation, welche in einem eigenen Kapitel erläutert werden. Je nach Modulationsart ist der Modulator mehr (SSB/FM) oder weniger komplex (AM, CW) aufgebaut.

HF-Verstärker und Antenne

Jeder Sender besitzt einen internen Verstärker für jene Signale, welche im Mischer/Modulator erzeugt wird. Je nach Geräteart und verfügbarer Stromversorgung fällt diese Verstärkung mehr oder weniger groß aus. Es kann jederzeit ein externen HF-Verstärker (eine Endstufe, im CB-Funk-Jargon auch "Brenner" bzw "Nachbrenner" genannt) zwischen Senderausgang und Antenne angeschlossen werden.
Die Antenne ist keine interne Senderkomponente, und wird über eine Draht-Verbindung mit dem Sender verbunden und hat die Aufgabe, die am Senderausgang entstehenden hochfrequenten Signale an die Umwelt abzustrahlen.

Bei hohen Frequenzen: Skin-Effekt

Ein elektrischer Grundsatz lautet: Mit zunehmender Frequenz verlagert sich der Elektronen-Strom an die Oberfläche eines Leiters (Skin-Effekt). Dies bedeutet, das zum Beispiel im Kurzwellenbereich die Signale eines Senders im Inneren durch einen Kupferleiter fliessen. Bei Frequenzen im Gigahertz-Bereich fließen die Elektronen der Funksignale jedoch zunehmend an der Oberfläche dieses Leiters. Das bedeutet, das Sender mit zunehmender Frequenz wesentlich komplexer aufzubauen sind. Die Leitungen, welche die hochfrequenten Ströme transportieren müssen im Gigahertz-Bereich als Hohlleiter ausgeführt werden. Lang-, Mittel- und Kurzwellensender können relativ problemlos mit herkömmlicher Kupferverdrahtung aufgebaut werden.