Freizeit

Beispiele aus der Praxis

Ein Babyphon ist so einfach wie die Funktechnologie selbst. Es besteht aus einem Sender, der sich im Zimmer des Babys befindet, und einem Empfänger, mit dem die Eltern das Baby abhören können. Hier sind einige der wichtigsten Merkmale eines typischen Babyphones:

• Modulation: Amplitudenmodulation (AM)
• Frequenzbereich: 49 MHz
• Anzahl der Frequenzen: 1 oder 2
• Leistung des Senders: 0,25 Watt

(Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Begriffe wie „Modulation“ und „Frequenz“ im Moment keinen Sinn ergeben – wir kommen gleich darauf zurück).

Ein Mobiltelefon ist auch ein Funkgerät und ein viel ausgeklügelteres Gerät (siehe Funktionsweise von Mobiltelefonen für weitere Einzelheiten). Ein Handy enthält sowohl einen Sender als auch einen Empfänger, kann beide gleichzeitig benutzen, versteht Hunderte von verschiedenen Frequenzen und kann automatisch zwischen den Frequenzen umschalten. Hier sind einige der wichtigsten Merkmale eines typischen analogen Mobiltelefons:

• Modulation: Frequenzmodulation (FM)
• Frequenzbereich: 800 MHz
• Anzahl der Frequenzen: 1.664 (832 pro Anbieter, zwei Anbieter pro Gebiet)
• Leistung des Senders: 3 Watt

Einfache Sender

Du kannst dir ein Bild davon machen, wie ein Radiosender funktioniert, indem du mit einer Batterie und einem Stück Draht beginnst. In How Electromagnets Work kannst du sehen, dass eine Batterie Elektrizität (einen Strom von Elektronen) durch einen Draht sendet, wenn du den Draht zwischen den beiden Polen der Batterie anschließt. Die sich bewegenden Elektronen erzeugen ein Magnetfeld, das den Draht umgibt, und dieses Feld ist stark genug, um einen Kompass zu beeinflussen.

Nehmen wir an, du nimmst einen anderen Draht und legst ihn parallel zum Batteriedraht, aber einige Zentimeter (5 cm) von ihm entfernt. Wenn Sie ein sehr empfindliches Voltmeter an den Draht anschließen, passiert Folgendes: Jedes Mal, wenn du den ersten Draht an die Batterie anschließt oder von ihr trennst, wirst du eine sehr kleine Spannung und einen sehr kleinen Strom in dem zweiten Draht spüren; jedes sich ändernde Magnetfeld kann ein elektrisches Feld in einem Leiter induzieren – das ist das Grundprinzip eines jeden elektrischen Generators. So:

• Die Batterie erzeugt einen Elektronenfluss in dem ersten Draht.
• Die sich bewegenden Elektronen erzeugen ein Magnetfeld um den Draht.
• Das Magnetfeld dehnt sich auf den zweiten Draht aus.
• Sobald sich das Magnetfeld im ersten Draht ändert, beginnen die Elektronen im zweiten Draht zu fließen.

Wichtig ist, dass die Elektronen im zweiten Draht nur dann fließen, wenn Sie die Batterie anschließen oder abklemmen. Ein Magnetfeld bewirkt nicht, dass Elektronen in einem Draht fließen, es sei denn, das Magnetfeld ändert sich. Das Anschließen und Abklemmen der Batterie verändert das Magnetfeld (das Anschließen der Batterie an den Draht erzeugt das Magnetfeld, während das Abklemmen das Feld kollabieren lässt), so dass in diesen beiden Momenten Elektronen im zweiten Draht fließen.

Einfache Transmitter: Bauen Sie Ihren eigenen

Um einen einfachen Radiosender zu bauen, muss man einen sich schnell ändernden elektrischen Strom in einem Draht erzeugen. Das kann man tun, indem man eine Batterie schnell an- und abklemmt.

Ein besserer Weg ist die Erzeugung eines sich ständig ändernden elektrischen Stroms in einem Draht.

Indem man eine Sinuswelle erzeugt und sie durch ein Kabel leitet, erzeugt man einen einfachen Funksender. Es ist extrem einfach, eine Sinuswelle mit nur wenigen elektronischen Bauteilen zu erzeugen – ein Kondensator und eine Spule können die Sinuswelle erzeugen, und ein paar Transistoren können die Welle in ein starkes Signal verstärken (siehe Wie Oszillatoren funktionieren für Details, und hier ist ein einfaches Senderschema). Wenn man dieses Signal an eine Antenne sendet, kann man die Sinuswelle in den Weltraum übertragen.

Übermittlung von Informationen

Wenn Sie eine Sinuswelle und einen Sender haben, der die Sinuswelle mit einer Antenne in den Weltraum sendet, haben Sie einen Radiosender. Das einzige Problem ist, dass die Sinuswelle keine Informationen enthält. Man muss die Welle auf irgendeine Weise modulieren, um sie mit Informationen zu kodieren. Es gibt drei gängige Möglichkeiten, eine Sinuswelle zu modulieren:

Pulsmodulation – Bei der Pulsmodulation schalten Sie die Sinuswelle einfach ein und aus. Dies ist eine einfache Möglichkeit, Morsezeichen zu senden. PM ist nicht sehr verbreitet, aber ein gutes Beispiel dafür ist das Funksystem, das Signale an funkgesteuerte Uhren in den Vereinigten Staaten sendet. Ein PM-Sender ist in der Lage, die gesamten Vereinigten Staaten abzudecken!

Amplitudenmodulation – Sowohl AM-Radiosender als auch der Bildteil eines Fernsehsignals verwenden Amplitudenmodulation, um Informationen zu kodieren. Bei der Amplitudenmodulation ändert sich die Amplitude der Sinuswelle (ihre Spitze-Spitze-Spannung). So wird z. B. die von der Stimme einer Person erzeugte Sinuswelle der Sinuswelle des Senders überlagert, um ihre Amplitude zu verändern.

Frequenzmodulation – FM-Radiosender und Hunderte von anderen drahtlosen Technologien (einschließlich des Tonanteils eines Fernsehsignals, schnurloser Telefone, Mobiltelefone usw.) verwenden Frequenzmodulation. Der Vorteil von FM ist, dass es weitgehend immun gegen statische Störungen ist. Bei FM ändert sich die Sinuswellenfrequenz des Senders je nach Informationssignal nur geringfügig.

Sobald man eine Sinuswelle mit Informationen moduliert, kann man die Informationen übertragen!