Wie Radio funktioniert

„Radiowellen“ übertragen Musik, Gespräche, Bilder und Daten unsichtbar durch die Luft, oft über Millionen von Kilometern hinweg – und das jeden Tag auf tausende von verschiedenen Wegen! Obwohl Radiowellen unsichtbar und für den Menschen völlig unbemerkbar sind, haben sie die Gesellschaft völlig verändert. Ob es sich nun um ein Mobiltelefon, ein Babyphone, ein schnurloses Telefon oder eine der Tausenden anderen drahtlosen Technologien handelt, sie alle nutzen Funkwellen zur Kommunikation.

Hier sind nur einige der alltäglichen Technologien, die auf Funkwellen angewiesen sind:

• AM- und FM-Radioübertragungen
• Schnurlose Telefone
• Garagentoröffner
• Drahtlose Netzwerke
• Funkgesteuertes Spielzeug
• Fernsehübertragungen
• Handys
• GPS-Empfänger
• Amateurfunkgeräte
• Satellitenkommunikation
• Polizeifunkgeräte
• Drahtlose Uhren

Die Liste geht weiter und weiter… Sogar Dinge wie Radar und Mikrowellenöfen hängen von Funkwellen ab. Dinge wie Kommunikations- und Navigationssatelliten wären ohne Funkwellen nicht möglich, ebenso wenig wie die moderne Luftfahrt – ein Flugzeug hängt von einem Dutzend verschiedener Funksysteme ab. Der derzeitige Trend zum drahtlosen Internetzugang nutzt ebenfalls Funkwellen, und das bedeutet in Zukunft noch viel mehr Komfort!

Das Witzige daran ist, dass Funk im Grunde eine unglaublich einfache Technologie ist. Mit nur ein paar elektronischen Bauteilen, die höchstens ein oder zwei Dollar kosten, kann man einfache Funksender und -empfänger bauen. Die Geschichte, wie etwas so Einfaches zu einer Grundlagentechnologie der modernen Welt wurde, ist faszinierend!

In diesem Artikel werden wir die Technologie des Radios erforschen, damit Sie verstehen können, wie unsichtbare Radiowellen so viele Dinge möglich machen!

Das einfachste Radio

Radio kann unglaublich einfach sein, und um die Jahrhundertwende machte diese Einfachheit frühe Experimente für so gut wie jeden möglich. Wie einfach kann es werden? Hier ist ein Beispiel:

• Nimm eine frische 9-Volt-Batterie und eine Münze.
• Suchen Sie ein AM-Radio und stellen Sie es auf einen Bereich der Skala ein, in dem Sie Rauschen hören.
• Halten Sie nun die Batterie in die Nähe der Antenne und tippen Sie mit der Münze schnell auf die beiden Pole der Batterie (so dass Sie sie für einen Moment miteinander verbinden).
• Sie werden ein Knistern im Radio hören, das durch das An- und Abkoppeln der Münze verursacht wird.

Die Kombination aus Batterie und Münze ist ein Funksender! Er sendet nichts Nützliches (nur Rauschen), und er wird nicht sehr weit senden (nur ein paar Zentimeter, weil er nicht für die Entfernung optimiert ist). Aber wenn Sie das Rauschen nutzen, um den Morsecode zu tippen, können Sie mit diesem einfachen Gerät tatsächlich über mehrere Zentimeter kommunizieren!

Ein (etwas) aufwändigeres Radio

Wenn Sie etwas mehr Aufwand betreiben wollen, verwenden Sie eine Metallfeile und zwei Drahtstücke. Verbinden Sie den Griff der Feile mit einem Pol Ihrer 9-Volt-Batterie. Schließen Sie das andere Stück Draht an den anderen Pol an und führen Sie das freie Ende des Drahtes an der Feile auf und ab. Wenn Sie dies im Dunkeln tun, können Sie sehr kleine 9-Volt-Funken sehen, die an der Feile entlanglaufen, wenn sich die Drahtspitze mit den Rippen der Feile verbindet und löst. Wenn Sie die Feile in die Nähe eines AM-Radios halten, werden Sie ein starkes Rauschen hören.

In den Anfängen des Radios wurden die Sender Funkenspulen genannt, die einen kontinuierlichen Funkenstrom mit viel höherer Spannung (z. B. 20.000 Volt) erzeugten. Die hohe Spannung erzeugte große, fette Funken, wie man sie von einer Zündkerze kennt, und sie konnten weiter senden. Heute ist ein solcher Sender illegal, weil er das gesamte Funkspektrum verschmutzt, aber in der Anfangszeit funktionierte er gut und war sehr verbreitet, weil noch nicht viele Menschen Funkwellen nutzten.

Radio-Grundlagen: Die Teile

Wie im vorigen Abschnitt gesehen, ist es unglaublich einfach, mit Rauschen zu senden. Alle heutigen Funkgeräte verwenden jedoch kontinuierliche Sinuswellen zur Übertragung von Informationen (Audio, Video, Daten). Der Grund dafür, dass wir heute kontinuierliche Sinuswellen verwenden, ist, dass so viele verschiedene Menschen und Geräte gleichzeitig Funkwellen nutzen wollen. Wenn du eine Möglichkeit hättest, sie zu sehen, würdest du feststellen, dass es buchstäblich Tausende von verschiedenen Radiowellen (in Form von Sinuswellen) um dich herum gibt – Fernsehsendungen, AM- und FM-Radiosendungen, Polizei- und Feuerwehrradios, Satelliten-TV-Übertragungen, Handygespräche, GPS-Signale und so weiter. Es ist erstaunlich, wie viele Verwendungsmöglichkeiten es heute für Radiowellen gibt (siehe Funktionsweise des Funkspektrums). Jedes unterschiedliche Funksignal verwendet eine andere Sinusfrequenz, und so werden sie alle voneinander getrennt.

Jede Funkanlage besteht aus zwei Teilen:

• Der Sender
• Der Empfänger

Der Sender nimmt eine Art von Nachricht auf (z. B. den Klang der Stimme einer Person, Bilder für ein Fernsehgerät, Daten für ein Funkmodem oder was auch immer), kodiert sie in eine Sinuswelle und sendet sie mit Radiowellen aus. Der Empfänger empfängt die Funkwellen und entschlüsselt die Nachricht aus der empfangenen Sinuswelle. Sowohl der Sender als auch der Empfänger verwenden Antennen, um das Funksignal abzustrahlen und zu erfassen.