2021-04-29 Technik Klasse A: Lektion Kurzwellenausbreitung

Diese Lektion (Lehrkraft: DJ3EI) behandelt Stoff, der von 54 Fragen aus dem BNetzA-Fragenkatalog abgefragt wird.

Hausaufgaben

Hausaufgaben, ehe die Lektion im Kurs drankommt

Den Rest dieser Datei vorbereitend lesen. "Bonusmaterial" ist für Interessierte und kann überschlagen werden.

Einmal die Fragen zur Lektion in afutest durchgehen. Dabei die "Maximale Fragenzahl" auf "alle" einstellen. Während der Prüfung bekommt Ihr Schmierpapier ("Konzeptpapier" im Amsdeutsch) und die Formelsammlung der Klasse A von der BNetzA gestellt und könnt den von Euch mitgebrachten nicht-programmierbaren und textspeicherlosen Taschenrechner benutzen. Also ist es klug, wenn Ihr es gleich so übt.

Sich dabei aufschreiben, welche Fragen man nicht gewusst hat. Diese Liste zum Kurs mitbringen.

Hausaufgaben, nachdem die Lektion im Kurs dran war

Die Fragen zur Lektion in afutest durchgehen. Dabei immer noch auftretende Problem durch Nachlesen, Nachfragen oder andere Mittel lösen. Das Ziel ist die Zuversicht, von diesen Fragen höchstens drei oder vier nicht beantworten zu können.

Info zur Lektion

Leider muss man sich dieses Thema aus dem Online-Kurs etwas zusammensuchen:

• Das Meiste steht im Technik-E-Kapitel Wellenausbreitung, bei der Überschrift "UKW-Wellenausbreitung" kann aufgehört werden, zu lesen.

• Dann geht es weiter bei der Technik A, dort ebenfalls im Kapitel Wellenausbreitung; hier wird aufgehört zu lesen, wenn die Überschrift erscheint "Die Wellenausbreitung oberhalb 30 MHz".

Merkhilfen

Die Schichten sind von unten nach oben alphabetisch sortiert.

"D" steht für "doof" und "dämpfend".

F2 steht für "fein". Mit F1 sind wir nicht zufrieden.

E ist extra (gibt es nicht immer).

Die Höhen verdoppeln sich von unten nach oben:

• E mit 100 km an der Grenze zum Weltraum
• F1 ist doppelt so hoch, 200 km.
• F2 ist nochmal doppelt so hoch, 400 km.
• Nur D tanzt mal wieder aus der Reihe: So um 70 oder 80 km.

Das Hintergrundrauschen ist bei den langwelligeren Kurzwellenbändern deutlich größer als bei den kürzeren. Man kommt sowohl mit 80 m als auch mit 10 m im Prinzip um die Welt, wenn die Bedingungen stimmen - aber im 10 m - Band genügt sehr viel weniger Leistung, um über das Hintergrundrauschen hinweg zu kommen.

Die kurzwelligen UV-Strahlen, die die F2-Schicht erzeugen, kann man auf der Erde nicht mehr messen - da sie ja in der oberen Atmosphäre schon weggefangen werden. Die Sonne sendet aber auch Radiowellen aus, zum Beispiel im cm - Bereich, also im GHz-Bereich. Die sind auf dem Erdboden problemlos zu empfangen. Man fasst die Stärke dieser GHz-Aussendungen der Sonne zusammen in einem "solaren Flux"-Wert, "SFI". Normalerweise werden Messwerte verschiedener Stationen gemittelt, die über die Erdoberfläche verteilt sind; insofern schwankt der SFI nicht über Tag und Nacht. Die gemessenen GHz-Wellen selbst sind viel zu langwellig, um zu ionisieren. Es stellt sich aber heraus, dass ein hoher solarer Flux und starke UV-Strahlung gemeinsam auftreten. Die Sonne funktioniert halt so. Beispiel-Zahlenwerte: Niedriger solarer Flux von 65-70: Das 10 m - Band ist zu, 40 m hat eine ausgeprägte tote Zone und 15 m öffnet nur kurz (im Sommer mehr als im Winter). Solarer Flux 100 und höher: Das 10 m - Band geht jeden Tag prima, das 40 m - Band hat tagsüber keine tote Zone mehr.

Band-Steckbriefe

Im Chat wurde berichtet, dass es mit diesen Fragen TI231-TI235 immer wieder Probleme gibt. Hier ein paar spezifische Tipps dazu:

• 80 m, 40 m, 20 m, 15 m und 10 m sind die "klassischen" Amateurfunkbänder. Bis auf 15 m sind die Wellenlängen jeweils halbiert, das ist Absicht. Es sind dies die Bänder, auf denen KW-Funkwettbewerbe hauptsächlich stattfinden ("Contest", in z.B. 24 oder 48 Stunden möglichst viele möglichst weite Verbindungen machen). Zur richtigen Zeit auf dem richtigen Band zu sein ist Voraussetzung, um in einem Contest einen guten Platz zu erreichen. Wenn die BNetzA in ihren "Steckbrief-Fragen" nach Bändern fragt, geht es immer um eines dieser klassischen Bänder.

• Nehmen wir Frage TI231. Je kürzer die Wellenlänge, um so weniger Sendeleistung braucht man. Die Formulierung "sehr kleine Sendeleistung" deutet darum auf das 10 m - Band hin. Genauso: Je kürzer die Wellenlänge, um so aufgeladener muss die F2-Schicht sein. Nach Sonnenuntergang ist die zwar noch lange da, wird aber schwächer. "Der Ausbreitungsweg muss auf der Tagseite erfolgen.": Auch ein Indiz fürs 10 m - Band, das bezüglich der F2-Schicht am anspruchsvollsten ist.

• Andere Frage, nämlich TI233: "Fast zu allen Zeiten lässt sich das Band für den Verkehr mit anderen Kontinenten nutzen. Im Sonnenfleckenminimum ist das Band nur tagsüber und in der Dämmerungsperiode offen." Im Minimum sind die 10 m und das 15 m - Bänder fast nicht mehr nutzbar. "Fast zu allen Zeiten" schließt aber das Sonnenfleckenminimum ein und damit 10 m und 15 m aus. "Nur tagsüber" schließt 80 m und 40 m aus, in denen man wegen der D-Schicht-Tagesdämpfung genau tagsüber keine Interkontinentalverbindungen (Abkürzung: DX-Verbindungen) schafft. Also: 20 m.

• Der Unterschied zwischen 40 m und 80 m ist graduell. Kommen wir zur Frage TI235: "Während der Tagesstunden können nur relativ geringe Entfernungen überbrückt werden, weil die Wellen von der D-Schicht stark absorbiert werden." Das ist 80 m. "Während des Sonnenfleckenminimums ist in den Morgenstunden oft interkontinentaler Funkverkehr möglich." Im Sonnenfleckenminimum ist die F2-Schicht nach einer langen Nacht zu schwach für 40 m, in den Morgenstunden geht da nichts mehr. Das ist auch 80 m.

• In TI234 heißt es: "Nachts und während der Wintermonate vergrößert sich die Sprungdistanz mit einem Maximum um Mitternacht." Beste Bedingungen um Mitternacht, wenn die D-Schicht und die F1-Schicht schon weg sind, aber die F2-Schicht noch gut durchhält. Das ist 40 m. 80 m ist viel genügsamer und geht noch bis morgens. Auch die vergrößerte Tagesreichweite von 1000 km deutet auf 40 m hin, nicht 80 m.

• Stellt Euch einen schlaflosen Funker vor: Tagsüber 10 m (wenn's denn überhaupt auf ist), am frühen Abend 15 m, dann geht noch eine Weile 20 m, irgendwann geht auch das nicht mehr, dann weiter mit 40 m bis nach Mitternacht. Irgendwann ist die F2-Schicht auch für 40 m nicht mehr. Dann 80 m, das geht weiter bis zum Morgen. Tatsächlich sind das genau die Bänder, auf denen die Conteste (Funkwettbewerbe) laufen.

• Bleibt noch Frage TI232: "Während des Sonnenfleckenmaximums ist das Band fast durchgehend für den DX-Verkehr geöffnet. Im Sonnenfleckenminimum ist das Band bestenfalls in den Sommermonaten tagsüber und meist nur kurzzeitig für den DX- Verkehr brauchbar." Das könnte fast das 10 m - Band sein, aber der Hinweis auf die kleinen Sendeleistungen fehlt. Und im Sonnenfleckenminimum ist die F2-Schicht durchweg zu schwach für 10 m. Also 15 m.

Bonusmaterial

Übrigens ermöglichen das moderne FT-8 (und ähnliche, JT8, JT65) eben doch recht regelmäßige Nutzung des 15 m - Bandes im Sonnenfleckenminimum. Aber FT-8 gab es noch nicht, als der Fragenkatalog erstellt wurde.

Ionosphären "Wetterbericht" Juliusruh

In Juliusruh existiert eine Forschungsstelle, die regelmäßig die MUF schätzt. Etwas höher findet man die Kurve der kritischen Frequenz, Juliusruh nennt sie foF2. Erfahrung: Wenn es laut Juliusruh schon nicht mehr gehen sollte, geht es manchmal immer noch, vor allem in südliche Richtungen.

WebSDR Twente

Die Uni Twente bietet ein über den Browser bedienbares Kurzwellenradio WebSDR, mit dem man Amateurfunksendungen hören kann. Wer so weit rauszoomt, dass das ganze Kurzwellenspektrum zu sehen ist, sieht die aktuelle MUF. Auch spannend ist, sich dort das Spektrum eines ganzen Tages anzuschauen. Man sieht, dass 80 m (3500-3800) tagsüber nicht geht. 40 m geht mehr oder weniger Tag und Nacht. 20 m geht tagsüber, bis in die Nacht hinein, aber irgendwann ist Schluss.