Elektromagnetische Wellen und Felder
Wärmestrahlen, Licht und Röntgenstrahlen sind nichts anderes als elektromagnetische Wellen.
Wellenlänge eines Signals
Die Wellenlänge (lambda) und die Frequenz f hängen unmittelbar zusammen. Die Wellenlänge (lambda) eines Signals ergibt sich aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Frequenz. In Vakuum oder Luft beträgt die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer elektromagnetischen Welle 300.000 km/s (Lichtgeschwindigkeit) = 300.000.000 m/s. In anderen Stoffen liegt sie abhängig von der relativen Dielektrizitätskonstante niedriger. Die Wellenlänge ist beispielsweise in einem Kabel kürzer als in der Luft.
- Wellenlänge (m) = Lichtgeschwindigkeit (m/s) / Frequenz (Hz)
- Wellenlänge (m) = 300.000.000 (m/s) / Frequenz (Hz)
Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Frequenz
- Je höher eine Frequenz, desto kürzer die Wellenlänge.
- Je länger die Wellenlänge, desto niedriger die Frequenz.
Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen
Niedrige Frequenzen, also lange Wellenlängen, haben die größte Reichweite. Sie eignen sich am besten für Funktechniken.
Elektromagnetische Wellen mit hohen Frequenzen (kurze Wellenlänge) breiten sich nur quasi-linear aus. Eine Übertragung ist deshalb nur bei Sichtverbindung möglich. Kurze Wellenlängen können nur sehr schwer in Gebäude eindringen. Funktechniken, die in hohen Frequenzbereichen arbeiten haben nur eine begrenzte Reichweite.
Störungen für elektromagnetische Wellen
- Wettererscheinungen
- Schaltvorgänge im Stromnetz (ein- und ausschalten von Geräten)
- hochfrequente Übertragungen im Stromnetz (hochfrequente Abstrahlung)
- metallische Gegenstände
- großflächige Objekte
Die Ausbreitungsbedingungen von elektromagnetischen Feldern ändern sich schon bei kleinsten Veränderungen. Insbesondere bei kurzen Wellenlängen (im hohen Frequenzbereich) unterliegt die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen sehr vielen Umgebungseinflüssen.
Änderungen der Antennenposition oder Gegenstände in der Nähe der Antenne wirken auf die elektromagnetischen Felder. Wenn die Position des Empfängers oder Senders nur vergleichsweise geringfügig verändert wird, können sich erhebliche Verbesserungen oder Verschlechterungen einstellen. Vor allem metallische Gegenstände in direkter Nähe stören erheblich. In einer bestimmten Richtung kann schon auf geringer Distanz nichts mehr gehen, wenn ein großflächiger metallischer Gegenstand, die Funksignale einfach so verschluckt.
Jeder leitende Gegenstand, der ungefähr so groß oder größer ist, als die Wellenlänge, kann die Abstrahlung der Antenne beeinflussen. Je nach Frequenz zählt dazu auch Wasser. Das bedeutet auch, das Nebel, feuchte Luft, Pflanzen und der menschliche Körper als Störer in Frage kommen. Wasser kann Sendeenergie aufnehmen und in Wärme umsetzen. Diese Energie steht zur weiteren Ausbreitung des Funksignals nicht mehr zur Verfügung. Nach dem selben Prinzip funktionieren Mikrowellenherde. Doch für die Funksignale ist das störend.
Manche Materialien sind für Funksignale nahezu undurchdringlich. Je besser ein Gegenstand leitet, desto geringer ist die Durchdringung. Wenig Durchdringung bedeutet auch hohe Reflektion oder Abschirmung. Deshalb sind Metalle und Wasser, aber auch Beton, Gift für die Übertragung von Funksignalen. Hier ist die Reflektion oder Abschirmung sehr stark.
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- Verstärkung und Dämpfung
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