Funkwellen KW 
Ausbreitung kurzer Funkwellen (KW)
Im Kapitel Funktheorie haben wir gelernt, das sich Funkwellen wie Wellen im Wasser verhalten. Ebenso kamen akustische (Töne) und optische Wellen (das Licht) zur Sprache, welche prinzipiell auch nur Funkwellen mit extrem niedrigen bzw hohen Frequenzen sind. Nun wollen wir hier untersuchen, auf welchen Wegen sich Funkwellen im Frequenzbereich von 0-30 MHz ausbreiten.
Bodenwellen
Bodenwellen werden gradlinig vom Sender abgestrahlt d.h. sie breiten sich entlang der
Erdoberfläche aus. Dabei werden die Wellen von der Erdoberfläche selbst beeinflusst.
Berge sind unüberwindbare Hindernisse für Bodenwellen - und über Täler gleiten diese Wellen
einfach hinüber. Der Einfluss von Berg und Tal nennt man
Dämpfung.
Diese hat direkte Auswirkungen auf die Stärke einer
Funkwelle beim Empfänger (die sogenannte Feldstärke).Bodenwellen reichen über den sichtbaren Horizont hinaus und können (theoretisch) zwischen 20 (bei 28 MHz) und 150 km (bei 3,5 MHz) überbrücken. Außerdem sind Bodenwellen unabhängig von Tages- und Jahreszeiten und ermöglichen so zu jedem Zeitpunkt eine qualitativ sehr gute Verbindung zum Funkpartner auf kurzen Distanzen.
Übrigens: Im Bereich der Längstwellen (unterhalb 1 MHz) sind die Bodenwellen schon extrem weitreichend und können sogar unterhalb der Wasseroberfläche der Weltmeere empfangen werden. Man nutzt dies im militärischen Bereich für die Kommunikation mit getauchten U-Booten.
Raumwellen
Diese sind für den Funkbetrieb auf Kurzwelle wesentlich interessanter. Man versteht
darunter diejenigen Wellen, welche von einer Sendeantenne schräg in den Himmel abgestrahlt werden.
Wie wir alle in der Schule gelernt haben, wird die Erde von der
Atmosphäre umgeben.
Diese besteht aus mehreren Luftschichten unterschiedlichte Dichte, und wird auch Ionosphäre genannt.
Wichtig für Funkwellen sind die D-Schicht (60-100 km Höhe), die E-Schicht (100-150 km Höhe)
und die F-Schichten (zwischen 170 und 400 km Höhe). Vor allem letztgenannte sorgen
dafür, das von unten schräg einfallende kurze Funkwellen reflektiert und zur Erde zurückgestrahlt
werden.
Dieser Effekt ist vergleichbar mit einem Spiegel, welcher das Licht einer Taschenlampe
auf eine gegenüberliegende Wand zurückwirft. Man denke in diesem Zusammenhang vielleicht auch
daran, wie beim Billard-Spiel die Kugeln über die Bande abprallen bei einem Stoß mit dem Queue.
Zusätzliche Sprünge
Funkwellen zwischen 10 und 30 MHz werden nun von diesen Schichten (speziell den F-Schichten)
reflektiert und wieder zur Erde zurück "geworfen". Vielfach werden die Wellen von der
Erdoberfläche selbst wieder in den Raum gestrahlt, so dass mehrere Sprünge
entstehen. Die Funkwellen springen hin und her wie die Kugeln in einem Flipperautomaten.Kommen ausreichend viele Sprünge zusammen (bei günstigen atmosphärischen Bedingungen sowie hohe Sendeleistung), kann die Funkwelle einmal um die ganze Welt laufen. Der Effekt: Der Funker hört sich selbst mit einer deutlichen Zeitverzögerung in seinem Lautsprecher.
Aufladung der Atmosphäre
Die Fähigkeit der Luftschichten zur Reflexion von Funkwellen entstehen durch eine ständige Aufladung mittels Sonneneinstrahlung. Man nennt diesen Effekt Ionisation (daher auch Ionosphäre. Da sich die Erde selbst um ihre eigene Achse dreht und zudem noch in einer großen Ellipse um die Sonne fliegt entstehen die uns sehr bekannten Tages- und Jahreszeiten. Hierdurch werden die Luftschichten mal mehr und mal weniger stark durch die Strahlen der Sonnen aufgeladen. Die Stärke der Sonnenstrahlen selbst fällt und steigt zudem noch einem 11 Jahre dauernden Rhythmus, welcher am besten anhand der Zahl beobachtbarer Sonnenflecken beobachtet werden kann.
Das Funkwetter
Die oben angeführten Bedingungen führen nun dazu, daß eine Verbindung zu weit entfernten
Stationen nicht zu jeder Tageszeit auf jeder Frequenz möglich ist. Speziell die Frequenzen
zwischen 20 und 30 MHz (z.B. 10 Meter Amateurfunkband und 11-Meter CB-Funkband) sind sehr
stark von den Vorgängen auf der Sonnenoberfläche abhängig und somit stets nur in Jahren
großer Sonnenaktivitäten für Fernfunkverkehr zu gebrauchen. Daher werden
die Aktivitäten und Aufladefähigkeiten der Ionosphäre genauestens beobachtet und in Funkwetter-Berichten
interessierten Funkern zur Verfügung gestellt.
Aufgrund von Sonnenbeobachtungen können so unter anderem die Grenzfrequenzen LUF (Lowest Usable Frequency) und MUF (Maximum Usable Frequency) bestimmt werden. Zwischen LUF und MUF befindet sich der Frequenzbereich, welcher am besten geeignet ist, eine Fernverbindung herzustellen. In Jahren maximaler Sonnenaktivität steigt die MUF auf 35 MHz und ermöglicht Funkverkehr rund um die Welt auch für aktive CB-Funk mit kleiner Sendeleistung und natürlich auf allen Amateurfunkbändern. In Jahren geringer Sonnen-Aktivität liegt die MUF meist um 15 MHz herum. Frequenzen oberhalb de MUF sind für den Zuhörer praktisch "tot" und nur für lokale Funkgespräche (per Bodenwelle) nutzbar.
Bereiche ohne Empfang
Charakteristisch für Funkgespräche über Raumwellen ist das Auftreten einer oder mehrere
Toter Zonen. Darunter versteht man den Bereich, in welchem Bodenwellen nicht mehr - und
Raumwellen noch nicht empfangbar sind. Weitere Tote Zonen entstehen zwischen den
Auftreffpunkten der Raumwellen. In einer solchen Toten Zone kann das Signal der
sendenden Funkstation nicht empfangen werden, selbst wenn diese (wie im 10-Meterband
oft zu beobachten) nur wenige Kilometer vom Empfänger entfernt ist.
Wie man tote Zonen überbrückt
Auf den Frequenzbereichen zwischen 15 und 30 MHz umfasst die tote Zone üblicherweise die
komplette Bundesrepublik Deutschland und die angrenzenden europäischen Länder.
Kurzwellenfunk auf den Frequenzen unterhalb 15 MHz ist
tagsüber aufgrund ionosphärischen Bedingungen dann nicht brauchbar (Stichwort: Tagesdämpfung).
Im Falle von Katastrophen und Notfällen wollen Notfunker auf Kurzwelle aber eine stabile
Verbindung von München nach Berlin einrichten - und zwar 24 Stunden am Tag, ohne
Unterbrechung. Hier kommt eine besondere Abstrahltechnik für Funkwellen namens
NVIS = Near Vertical Incident Scatter" zum Einsatz.Auf gut Deutsch bedeutet das: Mittels spezieller Antennen werden die Funkwellen nicht flach über den Horizont gesendet, sondern steil nach oben in die Ionosphäre geleitet, von wo diese wiederum steil nach unten reflektiert werden. Man kann es leicht erraten und anhand der Grafik erkennen: Wenn die Funkwellen steil nach unten kommen, lösen sich Tote Zonen mehr oder weniger in Wohlgefallen auf und schrumpfen auf wenige Kilometer zusammen. Hier sind dann auch tagsüber Distanzen bis zu 600 Kilometer auf Frequenzen über 15 MHz erreichbar.