Wie funktionieren HF- und VHF-Funksysteme?

Hochfrequenz und sehr hohe Frequenzen sind Funkwellen. Sie sind Teil des elektromagnetischen Spektrums und werden allgemein als Kurzwellenradio (für HF-Wellen) und frequenzmoduliert (für VHF-Wellen), auch bekannt als "FM" -Radio, bezeichnet. Beide Funkbänder werden bei der Ausstrahlung von kommerziellen Radiosendungen verwendet. VHF-Funkwellen werden auch zum Senden von Fernsehsignalen verwendet.

Das elektromagnetische Spektrum ist in verschiedene Wellen geladener Photonen unterteilt, die bei bestimmten Frequenzen schwingen. Das gesamte EM-Strahlungsspektrum (nach steigender Energie geordnet) besteht aus Radiowellen, Mikrowellen, Infrarotstrahlung, sichtbarem Licht, ultravioletter Strahlung, Röntgenstrahlen und Gammastrahlen. Radiowellen selbst können in verschiedene Frequenzen unterteilt werden, von ultraniedrig bis extrem hoch. Die Energiecharakteristik elektromagnetischer Strahlung kann entweder als Welle oder als Teilchen vorliegen.

Eine Funkwelle ist eine elektromagnetische Übertragung, die aus elektrischen und magnetischen Feldern besteht, die zusammen schwingen. Diese beiden Felder sind senkrecht ausgerichtet und breiten sich als Welle aus. Die Energie in der Welle bewegt sich zwischen dem elektrischen und dem magnetischen Feld hin und her. Die Frequenz, mit der eine Funkwelle pro Sekunde schwingt, wird in Einheiten von "Hertz" gemessen. Funksignale können entweder omnidirektional und breiten sich kugelförmig nach außen aus, oder sie können unidirektional sein und als a. nach außen abstrahlen fokussierter Strahl.

Hochfrequenz-Radiowellen schwingen zwischen 3 und 30 Megahertz. Dies ist auch als Kurzwellenband bekannt, und diese Frequenz wird für Amateurfunk, CB und kommerziellen Rundfunk verwendet. Kurzwellensendungen haben oft nachrichtenorientierte, politische oder religiöse Inhalte. HF-Wellen können sich an der Ionosphäre der Erde (einer Schicht geladener Teilchen in der Atmosphäre) brechen und an einen gewünschten Ort auf dem Boden umleiten. Auf diese Weise können Kurzwellen-Funksignale auf eine geographische Region ausgerichtet werden.

UKW-Funkwellen im Bereich von 30 bis 300 Megahertz werden auch als "frequenzmodulierte" oder FM-Wellen bezeichnet und für kommerzielle Radio- und Fernsehübertragungen verwendet. UKW-Signale können eine größere Menge an Informationen enthalten, weshalb das Signal klarer ist. FM-Wellen werden von der Ionosphäre nicht gebrochen. Ein Nachteil von FM besteht darin, dass die Signale geradlinig übertragen werden. Sender und Empfänger müssen daher eine Sichtverbindung haben; Andernfalls werden Signale aufgrund der Krümmung der Erde schließlich in den Weltraum übertragen.

Die Ausbreitung von Funkwellen kann durch eine Reihe von Umweltfaktoren beeinflusst werden, am häufigsten sind geografische Hindernisse wie Berge und Gewässer. UKW (FM)-Signale werden stärker von atmosphärischen Störungen wie Nebel oder Wolken beeinflusst als HF (Kurzwellen)-Signale. HF-Funkwellen unterliegen jedoch einer Brechung (oder Krümmung) durch die Ionosphäre, während dies bei VHF-Wellen nicht der Fall ist. Da UKW-Wellen eine höhere Frequenz und einen stärker gerichteten Fokus haben, müssen Sendeantennen höher platziert werden. Bei HF-Sendern ist dies nicht erforderlich, da sie die Ionosphärenbrechung nutzen, um ihre Signale zu lenken.