elektromagnetische Welle - Feuerwehr Marienberg
elektromagnetische Welle - Feuerwehr Marienberg
elektromagnetische Welle - Feuerwehr Marienberg
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erstellt HBM T. Neumann 11/2011
Lernziel:<br />
„Erklärung Physikalisch-technischen<br />
Grundlagen im BOS-Funkverkehr“<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
1. Eigenschaften von Funkwellen<br />
2. Bandbreiten<br />
3. Aufbau von <strong>elektromagnetische</strong>n <strong>Welle</strong>n<br />
4. Ausbreitung und Reichweiten<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
6. Verkehrsarten/Verkehrsformen<br />
7. Relaisbetrieb<br />
8. Gleichwellenfunk
1. Eigenschaften <strong>elektromagnetische</strong>r <strong>Welle</strong>n<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Als <strong>elektromagnetische</strong> <strong>Welle</strong> bezeichnet man eine <strong>Welle</strong> aus<br />
gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern. Dazu gehören<br />
Radiowellen, Licht und Gammastrahlung. Die Wechselwirkung<br />
<strong>elektromagnetische</strong>r <strong>Welle</strong>n mit Materie hängt von ihrer Frequenz ab, die<br />
über viele Größenordnungen variieren kann.<br />
Bereiche für den BOS-Funk<br />
8m-Band, ca. 35/39 MHz, kaum genutzt<br />
• 4m-Band, ca. 75/85 MHz<br />
• 2m-Band, ca. 165/170 MHz<br />
• 70cm-Band, ca. 444/449 MHz, Richtfunkstrecken<br />
Quelle Wikipedia
1. Eigenschaften <strong>elektromagnetische</strong>r <strong>Welle</strong>n<br />
<strong>Welle</strong>nbereich <strong>Welle</strong>nlänge Frequenz<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Langwelle 10 km - 1 km 30 - 300 kHz<br />
Mittelwelle 1 km - 100 m 300 kHz - 3 MHz<br />
Kurzwelle 100 m - 10 m 3 MHz - 30 MHz<br />
Ultra-Kurz-<strong>Welle</strong><br />
(Meterwellen)<br />
10 m - 1 m 30 MHz-300 MHz<br />
Dezimeterwelle 1 m - 10 cm 300 MHz - 3 GHz
2. Bandbreiten<br />
30 MHz 50 75 100 150 300<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
10 m 8 6 4 2 1<br />
4-m-Band<br />
Bereiche für den BOS-Funk<br />
8m-Band, ca. 35/39 MHz, kaum genutzt<br />
• 4m-Band, ca. 75/85 MHz<br />
• 2m-Band, ca. 165/170 MHz<br />
• 70cm-Band, ca. 444/449 MHz, Richtfunkstrecken<br />
74 MHz 78 82 86<br />
(4,05m)<br />
(3,48m)<br />
2-m-Band<br />
347 397 347 509<br />
375 510<br />
Unterband<br />
Oberband
2. Bandbreiten<br />
Frequenz 86.495<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
4-m-Band<br />
- 143 Kanäle im Unterband 20 KHz Kanalabstand<br />
- 163 Kanäle im Oberband 9,8 MHz Bandabstand<br />
- Kanalnummern von „347“ bis „510“<br />
- Kanäle „376-396“ nur im Oberband – im Unterband für<br />
Flugnavigation und Markierungsfeuer genutzt<br />
- <strong>Feuerwehr</strong> 462 - 471<br />
2-m-Band<br />
- Für Kurzstreckenverbindungen<br />
Frequenz 170.500<br />
- Kanal „201-292“ (2 wird oft weggelassen) 20 kHz-<br />
Abstand – Abstand Unter- zu Oberband 4,6 MHz<br />
- Neue digitale Alarmierung im 2m-Band<br />
- <strong>Feuerwehr</strong> 50, 53, 55, 56 (Notkanal 31)
2. Bandbreiten<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
70-cm-Band<br />
- 110 Kanäle<br />
- Nur für Festverbindungen (Punkt-zu-Punkt-Verkehr)<br />
- Kanalnummern „690-799“ Frequenzbereich 443,6000-<br />
444,9625 MHz<br />
- Vorteil kleine Antenne mit 5-15W Reichweite bis 30 km<br />
(Digitalfunk)<br />
Die Verteilung der Frequenzen und Kanäle erfolgt durch die<br />
Bundesnetzagentur. Störungen sind der zuständigen<br />
Funkmessung der Regulierungsbehörde zu melden.<br />
In jedem Funkverkehrskreis erfolgt die Überwachung der<br />
Einhaltung geltender Richtlinien durch die Betriebsleitung,<br />
deren Aufgabe die jeweilige Leitstelle wahrnimmt.
3. Aufbau <strong>elektromagnetische</strong>n <strong>Welle</strong>n<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n dienen als Träger der zu übermittelnden<br />
Information wobei deren Ausbreitungscharakteristik und Geschwindigkeit<br />
genutzt werden.<br />
Darstellung und Aufbau einer <strong>elektromagnetische</strong>n <strong>Welle</strong><br />
Strom<br />
+ Amplitude<br />
<strong>Welle</strong>nberg<br />
Zeit<br />
- Amplitude<br />
<strong>Welle</strong>nlänge<br />
<strong>Welle</strong>ntal
3. Aufbau <strong>elektromagnetische</strong>r <strong>Welle</strong>n<br />
3.1. Physikalische Grundlagen – Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n<br />
Darstellung Frequenz ist und die Aufbau Anzahl einer von <strong>elektromagnetische</strong>n Schwingungen <strong>Welle</strong> in 1 Sekunde.<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Strom<br />
+ Amplitude<br />
<strong>Welle</strong>nberg<br />
Zeit<br />
- Amplitude<br />
<strong>Welle</strong>nlänge<br />
<strong>Welle</strong>ntal
3. Aufbau <strong>elektromagnetische</strong>r <strong>Welle</strong>n<br />
3.1. Physikalische Grundlagen – Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n<br />
Frequenz ist die Anzahl von <strong>elektromagnetische</strong>n Schwingungen in 1 Sekunde.<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Strom<br />
1 Sekunde<br />
Zeit<br />
1 Hz (Herz)
3. Aufbau <strong>elektromagnetische</strong>r <strong>Welle</strong>n<br />
3.1. Physikalische Grundlagen – Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n<br />
Frequenz ist die Anzahl von <strong>elektromagnetische</strong>n Schwingungen in 1 Sekunde.<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
1 Sekunde<br />
5 Hz (Herz)<br />
Einheiten<br />
1000 Hz – 1 KHz<br />
1000 KHz - 1 MHz<br />
1000 MHz – 1 GHz<br />
Frequenzbereich im BOS-Funk<br />
Niederfrequenz (NF) 0-30.000 Hz<br />
Hochfrequenz (HF) > 150 KHz
4. Ausbreitungseigenschaften von Funkwellen<br />
4.1. Physikalische Grundlagen – Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
<strong>Welle</strong>nlänge<br />
Ist die Ausdehnung der <strong>Welle</strong> im Raum.<br />
(Ausbreitungsgeschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit 300.000.000 m/s)<br />
<strong>Welle</strong>nlänge =<br />
2 m =<br />
300.000.000 m/s<br />
Ausdehnung im Raum (m/s)<br />
Frequenz (Hz)<br />
150.000.000 Hz (150 MHz)<br />
4 m =<br />
300.000.000 m/s<br />
75.000.000 Hz (75 MHz)
Ausbildung Sprechfunker<br />
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n, die durch eine Sendeantenne<br />
ausgestrahlt werden, breiten sich „quasioptisch“ aus. Die<br />
geradlinige Ausbreitung wird durch Umwelteinflüsse wie<br />
Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck beeinflusst.<br />
Dadurch werden die Strahlen der Erdkrümmung angepasst.
Ausbildung Sprechfunker<br />
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n, die durch eine Sendeantenne<br />
ausgestrahlt werden, breiten sich „quasioptisch“ aus. Sie<br />
können durch Gegenstände und Luftschichten abgelenkt<br />
(reflektiert werden). Die Stärke nimmt mit zunehmender<br />
Entfernung sehr schnell ab.<br />
(Quelle Wikipedia)
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Fels<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Wald<br />
Trockener Boden<br />
Feuchter Boden<br />
Süßwasser<br />
Salzwasser<br />
100 km
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Im BOS-Funk (80 MHz) beträgt die Reichweite bei<br />
mittelfeuchtem Boden nur noch 40 km. Weitere Einflüsse:<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
- Sendefrequenzbereich (tiefe Frequ. -> höhere Reichweite)<br />
- Gelände (Abschirmung)<br />
- Antennenhöhe im Gelände<br />
- Sendeleistung (10 W) – je höher die Sendeleistung um so<br />
größer die Reichweite<br />
- Empfindlichkeit Empfänger (Ein- Ausgeschaltete Rauschsperre)<br />
- Ausrichtung Antenne (Antenne senkrecht Abstrahlrichtung)<br />
- Bodenbeschaffenheit<br />
- Geländeform<br />
- Bebauung
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Hindernisse in Form von:<br />
- Brücken<br />
- Zäunen<br />
- Hochspannungsmasten<br />
- Wäldern<br />
- Bergen<br />
- Gebäuden & Bebauung<br />
- Industrie
Ausbildung Sprechfunker<br />
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
- Strahlungsleistung des Senders<br />
- Aufstellungsort der sendenden und<br />
empfangenden Antenne<br />
- dem Geländeprofil von der Bodenbedeckung<br />
- von der Art der Bebauung<br />
- Absorption (Wald, Feld, Moor u.a.)<br />
- Reflexion (Felsen, Hochhäuser u.a.)
Ausbildung Sprechfunker<br />
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Elektromagnetische <strong>Welle</strong>n, die durch eine Sendeantenne<br />
ausgestrahlt werden, breiten sich „quasioptisch“ aus. Die<br />
geradlinige Ausbreitung wird durch Umwelteinflüsse wie<br />
Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck beeinflusst.<br />
Dadurch werden die Strahlen der Erdkrümmung angepasst.<br />
Reflektor<br />
Erhöhte Sendeantenne<br />
Sender<br />
Funkschatten
Ausbildung Sprechfunker<br />
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Reichweite ist die größtmögliche Entfernung<br />
zwischen zwei Sprechfunkgeräten, bei denen<br />
gerade noch eine sichere Verständigung<br />
möglich ist.<br />
Die Reichweite ist von verschiedenen Faktoren<br />
abhängig:<br />
1. Strahlungsleistung<br />
2. Empfängerempfind-<br />
‚lichkeit<br />
3. <strong>Welle</strong>nlänge, Frequenz<br />
4. dem Aufstellungsort der<br />
Antenne; Höhe der<br />
Antenne über der<br />
Umgebung<br />
5. den Bodenformen; Gebirge,<br />
Täler, Ebenen (Reflexion)<br />
6. der Bodendeckung; Wald,<br />
Heide, Feld (Absorption)<br />
Reflexion und Polarisation<br />
7. der Bodenbebauung;<br />
Stahlbauten, Eisenkonstruktionen<br />
(Absorption)
Ausbildung Sprechfunker<br />
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Einsatzgrundsätze<br />
• Antenne muss immer frei strahlen können<br />
und senkrecht stehen<br />
• Hochspannungsleitungen, hohe Gebäude,<br />
Brücken, geschlossene Räume, Bodensenken<br />
u.a. nach Möglichkeit meiden<br />
• Hindernisse in unmittelbarer Nähe der<br />
Antenne behindern den Funkverkehr<br />
erheblich. In vielen Fällen ist ein geringfügiger<br />
Standortwechsel von wenigen<br />
Metern ausreichend.
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Sendeanlagen im Bereich der ehemaligen „MEK“<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Sendeanlage<br />
Hohndorf<br />
Sendeanlage<br />
Drei-Brüder-Höhe<br />
Sendeanlage<br />
Schwartenberg
4. Ausbreitung und Reichweite<br />
Zusammenhang Antennenhöhe - Empfängerhöhe<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Höhe<br />
In m<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
Optische<br />
Sicht km<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
UKW-Reich-<br />
Weite km<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
Höhe<br />
In m<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
Nomogramm zur<br />
Bestimmung der Reichweite<br />
Bsp.:<br />
80m ortsfeste Antennenanlage<br />
4m Fahrzeughöhe<br />
45km Reichweite<br />
10<br />
30<br />
30<br />
10<br />
6<br />
20<br />
20<br />
6<br />
2<br />
10<br />
10<br />
2
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Die Funkanlagen bestehen aus:<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Antenneneinrichtung<br />
☞Antenne<br />
☞Antennen<br />
kabel<br />
Funkgerät<br />
☞ Sender<br />
☞Empfänger<br />
Besprechungseinrichtung<br />
☞Handapparat<br />
☞Mikrofon/<br />
Lautsprecher<br />
Stromversorgung<br />
☞Akkus<br />
☞ Netzteil<br />
☞Steckverbindung<br />
☞Bediengerät<br />
☞Hör-Sprech-<br />
Garnitur
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Die Funkanlagen bestehen aus:<br />
Antenne<br />
Ausbildung Sprechfunker<br />
Mikrofon<br />
Sender<br />
Weiche<br />
Bediengerät<br />
Empfänger<br />
Lautsprecher<br />
Spannungsversorgung
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Der Sender<br />
Sender erzeugt hochfrequente elektrische Schwingungen<br />
(HF) als Träger der Nachrichten. Die akustische Information<br />
wird als niederfrequente Schwingung auf die Trägerwelle<br />
aufmoduliert und über die Antenne als <strong>elektromagnetische</strong><br />
Schwingung abgestrahlt.<br />
Antenne<br />
HF-<br />
Verstärker<br />
Oszillator<br />
NF-<br />
Verstärker<br />
Mikrofon<br />
Erde
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Der Empfänger<br />
Im Empfänger werden die hochfrequenten Trägerwellen<br />
aufgenommen und verstärkt. Im Demodulator werden erfolgt<br />
die Trennung zwischen Trägerwelle (HF) und Information<br />
(NF). Über Lautsprecher wird verstärkte Information<br />
ausgegeben.<br />
Antenne<br />
HF-Verstärker<br />
Mischer<br />
ZF-Verstärker<br />
NF-<br />
Verstärker<br />
Lautsprecher<br />
Erde<br />
Oszillator<br />
Demodulator
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Die Antenne<br />
Die Antenne setzt beim Senden eine leistungsgebundene<br />
<strong>Welle</strong> in den Raum frei. Beim Empfangen werden <strong>Welle</strong>n aus<br />
dem Raum aufgenommen.<br />
Hochfrequente<br />
Energie<br />
Hochfrequente<br />
Energie<br />
Empfang<br />
Senden<br />
Elektromagnetische<br />
Energie<br />
Elektromagnetische<br />
Energie<br />
Antennenanlage bestehend aus:<br />
- Antennenstrahler - Zuleitung - Zubehör wie:<br />
- Weiche - Verteiler - Dämpfungsglied<br />
Form und Abmessung abhängig von der Betriebsfrequenz
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Modulation<br />
Ermöglicht die Übertragung von Informationen mit Hilfe von<br />
Trägermedien. Die akustische Information wird in eine<br />
niederfrequente Schwingung gewandelt. Die Amplitude<br />
entspricht der Lautstärke – die Frequenz der Tonhöhe.<br />
Es gibt 3 Grundsysteme der Modulation:<br />
Amplitudenmodulation<br />
Frequenzmodulation<br />
Digitalmodulation
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Amplitudenmodulation<br />
Ermöglicht die Übertragung von Informationen mit Hilfe von<br />
Trägermedien. Die akustische Information wird in eine<br />
niederfrequente Schwingung gewandelt. Die Amplitude<br />
entspricht der Lautstärke – die Frequenz der Tonhöhe.<br />
Strom<br />
Zeit
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Amplitudenmodulation<br />
Ermöglicht die Übertragung von Informationen mit Hilfe von<br />
Trägermedien. Die akustische Information wird in eine<br />
niederfrequente Schwingung gewandelt. Die Amplitude<br />
entspricht der Lautstärke – die Frequenz der Tonhöhe.<br />
Strom<br />
Zeit
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Frequenzmodulation<br />
Ermöglicht die Übertragung von Informationen mit Hilfe von<br />
Trägermedien. Die akustische Information wird in eine<br />
niederfrequente Schwingung gewandelt. Frequenz der<br />
Trägerwelle wird durch die Modulationsschwingung verändert.<br />
Strom<br />
Zeit
Ausbildung Sprechfunker<br />
Strom<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Frequenzmodulation<br />
Ermöglicht die Übertragung von Informationen mit Hilfe von<br />
Trägermedien. Die akustische Information wird in eine<br />
niederfrequente Schwingung gewandelt. Frequenz der<br />
Trägerwelle wird durch die Modulationsschwingung verändert.<br />
Zeit
Ausbildung Sprechfunker<br />
5. Aufbau Funkanlagen<br />
Digitalmodulation<br />
Es erfolgt eine Umsetzung des analogen Signals (Sprache) in<br />
eine digitale Form. Die Umsetzung erfolgt in einem A/D-<br />
Wandler und wird als „quantisieren“ bezeichnet. Bei der<br />
Übertragung wird eine Binärzahl als codierte Pulsfolge<br />
übertragen und im Empfänger dekodiert.<br />
Vorteile<br />
- Hohe Abhörsicherheit<br />
- Frequenzmehrfachnutzung<br />
- Hohe Übertragungsqualität<br />
- Ausschluss von Störgeräuschen<br />
aktuelle Einführung digitale<br />
Alarmierung<br />
Frequenz 170500 20-25 KHz
Quellen<br />
Wikipedia<br />
D. Centner physik. Grundlagen BOS-Funk<br />
Ausbildung Sprechfunker sächsische Landesfeuerwehrschule<br />
Ausbildung Sprechfunker ostfriesische <strong>Feuerwehr</strong>en<br />
Ausbildung Sprechfunker Niedersachsen LFS Celle & Loy<br />
Quellenangabe<br />
Danke für die<br />
Aufmerksamkeit
Sprache ändern