Radio

Funk ist die Technologie der Signalisierung und Kommunikation mit Hilfe von Funkwellen. Funkwellen sind elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz zwischen 30 Hertz (Hz) und 300 Gigahertz (GHz). Sie werden von einem elektronischen Gerät erzeugt, das als Sender bezeichnet wird und an eine Antenne angeschlossen ist, die die Wellen ausstrahlt, und von einer anderen Antenne empfangen, die an einen Funkempfänger angeschlossen ist. Funk ist in der modernen Technik sehr weit verbreitet, z. B. in der Funkkommunikation, im Radar, in der Funknavigation, in der Fernsteuerung, in der Fernerkundung und in anderen Anwendungen. ⓘ

Eine Vielzahl von Funkantennen auf dem Sandia Peak bei Albuquerque, New Mexico, USA ⓘ

In der Funkkommunikation, die u. a. bei Radio- und Fernsehübertragungen, Mobiltelefonen, Zwei-Wege-Funkgeräten, drahtlosen Netzwerken und der Satellitenkommunikation zum Einsatz kommt, werden Funkwellen verwendet, um Informationen von einem Sender zu einem Empfänger zu übertragen, indem das Funksignal im Sender moduliert wird (indem der Funkwelle ein Informationssignal aufgeprägt wird, indem ein Aspekt der Welle verändert wird). Beim Radar, das zur Ortung und Verfolgung von Objekten wie Flugzeugen, Schiffen, Raumfahrzeugen und Raketen eingesetzt wird, wird ein von einem Radarsender ausgesandter Radiowellenstrahl vom Zielobjekt reflektiert, und die reflektierten Wellen geben Aufschluss über den Standort des Objekts. In Funknavigationssystemen wie GPS und VOR empfängt ein mobiler Empfänger Funksignale von Navigationsfunkbaken, deren Position bekannt ist, und durch genaue Messung der Ankunftszeit der Funkwellen kann der Empfänger seine Position auf der Erde berechnen. Bei drahtlosen Funkfernsteuerungsgeräten wie Drohnen, Garagentoröffnern und schlüssellosen Zugangssystemen steuern Funksignale, die von einem Steuergerät gesendet werden, die Aktionen eines entfernten Geräts. ⓘ

Anwendungen von Radiowellen, bei denen die Wellen nicht über große Entfernungen übertragen werden, wie z. B. die in industriellen Prozessen und Mikrowellenöfen verwendete HF-Erwärmung und medizinische Anwendungen wie Diathermie und MRT-Geräte, werden normalerweise nicht als Radio bezeichnet. Das Substantiv Radio wird auch für einen Rundfunkempfänger verwendet. ⓘ

Die Existenz von Radiowellen wurde erstmals am 11. November 1886 von dem deutschen Physiker Heinrich Hertz nachgewiesen. Mitte der 1890er Jahre entwickelte Guglielmo Marconi auf der Grundlage von Techniken, die Physiker zur Erforschung elektromagnetischer Wellen einsetzten, den ersten Apparat für die Funkübertragung über große Entfernungen. 1895 sendete er eine drahtlose Morsecode-Nachricht an eine über einen Kilometer entfernte Quelle, und am 12. Dezember 1901 das erste transatlantische Signal. Die erste kommerzielle Radiosendung wurde am 2. November 1920 ausgestrahlt, als die Westinghouse Electric and Manufacturing Company in Pittsburgh unter dem Rufzeichen KDKA die Ergebnisse der Präsidentschaftswahlen Harding-Cox live übertrug. ⓘ

Die Ausstrahlung von Radiowellen ist gesetzlich geregelt und wird von einem internationalen Gremium, der International Telecommunication Union (ITU), koordiniert, die Frequenzbänder im Funkspektrum für verschiedene Zwecke zuweist. ⓘ

Detektorempfänger, Hersteller Hermann Pawlik – Elektrotechnische Fabrik Heliogen, um 1930 ⓘ

Röhrenradio „Volksempfänger“,
Typ VE 301, ab 1933, verschiedene Hersteller ⓘ

Röhrenradio Florida (1954), Blaupunkt ⓘ

Radio (lateinisch radius ‚Strahl‘) als Kurzwort für Radio- oder Rundfunkempfangsgerät bezeichnet einen Apparat zum Empfang von Hörfunksendungen. Diese werden bei herkömmlichen Radios von einer Rundfunk-Sendeanlage mittels terrestrischer Übertragung (wie Antennenfernsehen) über elektromagnetische Wellen oder als hochfrequente elektrische Signale über Breitbandkabel (wie Kabelfernsehen) ausgesendet. Die empfangene Information wird im Wesentlichen in Schall umgewandelt; zu einem kleinen Teil kann das Sendesignal zusätzlich auch Daten und Informationen enthalten, wie die RDS-Daten, die es beispielsweise ermöglichen, den Sendernamen zu übertragen. ⓘ

Neben einem Radioempfänger kann Hörfunk mit speziellen Erweiterungen, Zusatzgeräten, USB-Sticks, Computerprogrammen bzw. dazu geeigneten Modellserien empfangen werden, beispielsweise von:

• Computern (Streaming Audio, Internetradio),
• audiovisuellen Abspielgeräten (Kassettenrekorder, CD- und DVD-Spieler) und Fernsehgeräten
• Mobiltelefonen,
• Uhren und
• Spielzeugen

sowie mit

• analogen und digitalen Satelliten- oder Empfangsgeräten für Kabelfernsehen und
• digitalen Empfängern verschiedener Empfangstechniken wie SDR bzw. Digital Radio Mondiale (DRM), DAB, HD Radio und weiterer DVB-Verfahren

empfangen werden. ⓘ

Technik

Radiowellen werden von elektrischen Ladungen abgestrahlt, die beschleunigt werden. Sie werden künstlich durch zeitlich variierende elektrische Ströme erzeugt, die aus Elektronen bestehen, die in einem als Antenne bezeichneten Metallleiter hin und her fließen und dabei beschleunigt werden. Bei der Übertragung erzeugt ein Sender einen Wechselstrom mit Hochfrequenz, der an eine Antenne angelegt wird. Die Antenne strahlt die Energie des Stroms als Funkwellen ab. Wenn die Wellen auf die Antenne eines Funkempfängers treffen, schieben sie die Elektronen im Metall hin und her und erzeugen so einen winzigen Wechselstrom. Der an die Empfangsantenne angeschlossene Funkempfänger erfasst diesen oszillierenden Strom und verstärkt ihn. ⓘ

Mit zunehmender Entfernung von der Sendeantenne breiten sich die Funkwellen aus, so dass ihre Signalstärke (Intensität in Watt pro Quadratmeter) abnimmt. Daher können Funkübertragungen nur innerhalb einer begrenzten Reichweite des Senders empfangen werden, wobei die Entfernung von der Leistung des Senders, dem Strahlungsmuster der Antenne, der Empfindlichkeit des Empfängers, dem Rauschpegel und dem Vorhandensein von Hindernissen zwischen Sender und Empfänger abhängt. Eine Rundstrahlantenne sendet oder empfängt Funkwellen in alle Richtungen, während eine Richtantenne oder High-Gain-Antenne Funkwellen in einem Strahl in eine bestimmte Richtung sendet oder Wellen aus nur einer Richtung empfängt. ⓘ

Radiowellen bewegen sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit und in der Luft mit annähernd Lichtgeschwindigkeit. Die Wellenlänge einer Radiowelle, also der Abstand in Metern zwischen benachbarten Wellenbergen, ist also umgekehrt proportional zu ihrer Frequenz, gleich der Lichtgeschwindigkeit geteilt durch die Frequenz. ⓘ

Neben den Radiowellen können auch die anderen Arten von elektromagnetischen Wellen - Infrarot, sichtbares Licht, Ultraviolett, Röntgen- und Gammastrahlung - Informationen übertragen und zur Kommunikation genutzt werden. Die breite Verwendung von Funkwellen für die Telekommunikation ist vor allem auf ihre wünschenswerten Ausbreitungseigenschaften zurückzuführen, die sich aus ihrer großen Wellenlänge ergeben. Radiowellen können die Atmosphäre bei jedem Wetter, Laub und die meisten Baumaterialien durchdringen, und durch Beugung können sie Hindernisse umgehen. Im Gegensatz zu anderen elektromagnetischen Wellen werden sie von Objekten, die größer als ihre Wellenlänge sind, eher gestreut als absorbiert. ⓘ

Funkkommunikation

Funkübertragung. Informationen wie z. B. Schall werden von einem Wandler, z. B. einem Mikrofon, in ein elektrisches Signal umgewandelt, das eine vom Sender erzeugte Funkwelle moduliert. Ein Empfänger fängt die Funkwelle ab und extrahiert das informationstragende Modulationssignal, das mit einem anderen Wandler, z. B. einem Lautsprecher, wieder in eine für den Menschen nutzbare Form umgewandelt wird. ⓘ

Vergleich von AM- und FM-modulierten Funkwellen ⓘ

In Funkkommunikationssystemen werden Informationen mit Hilfe von Funkwellen durch den Raum übertragen. Auf der Sendeseite werden die zu übertragenden Informationen durch eine Art Wandler in ein zeitlich veränderliches elektrisches Signal, das so genannte Modulationssignal, umgewandelt. Bei dem Modulationssignal kann es sich um ein Audiosignal handeln, das den Ton eines Mikrofons wiedergibt, um ein Videosignal, das bewegte Bilder einer Videokamera darstellt, oder um ein digitales Signal, das aus einer Folge von Bits besteht, die binäre Daten eines Computers darstellen. Das Modulationssignal wird an einen Funksender angelegt. Im Sender erzeugt ein elektronischer Oszillator einen Wechselstrom, der mit einer Funkfrequenz schwingt, die Trägerwelle genannt wird, weil sie dazu dient, die Information durch die Luft zu "tragen". Das Informationssignal wird verwendet, um die Trägerwelle zu modulieren, d. h. einen bestimmten Aspekt der Trägerwelle zu verändern und die Information auf die Trägerwelle aufzuprägen. Verschiedene Funksysteme verwenden unterschiedliche Modulationsverfahren:

• AM (Amplitudenmodulation) - in einem AM-Sender wird die Amplitude (Stärke) der Funk-Trägerwelle durch das Modulationssignal verändert;
• FM (Frequenzmodulation) - in einem FM-Sender wird die Frequenz der Funk-Trägerwelle durch das Modulationssignal verändert;
• FSK (frequency-shift keying) - wird in drahtlosen digitalen Geräten zur Übertragung digitaler Signale verwendet, wobei die Frequenz der Trägerwelle periodisch zwischen zwei Frequenzen verschoben wird, die die beiden Binärziffern 0 und 1 darstellen, um eine Bitfolge zu übertragen;
• OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) - eine Familie komplizierter digitaler Modulationsverfahren, die in Systemen mit hoher Bandbreite wie Wi-Fi-Netzwerken, Mobiltelefonen, digitalem Fernsehen und digitalem Hörfunk (DAB) weit verbreitet sind, um digitale Daten mit einem Minimum an Funkfrequenzbandbreite zu übertragen. Es hat eine höhere spektrale Effizienz und ist resistenter gegen Schwund als AM oder FM. Bei OFDM werden mehrere eng beieinander liegende Trägerwellen über den Funkkanal übertragen, wobei jeder Träger mit Bits aus dem eingehenden Bitstrom moduliert wird, so dass mehrere Bits gleichzeitig und parallel gesendet werden. Am Empfänger werden die Träger demoduliert und die Bits in der richtigen Reihenfolge zu einem Bitstrom kombiniert. ⓘ

Es werden auch viele andere Modulationsarten verwendet. Bei einigen Arten wird keine Trägerwelle übertragen, sondern nur ein oder beide Modulationsseitenbänder. ⓘ

Der modulierte Träger wird im Sender verstärkt und an eine Sendeantenne angelegt, die die Energie als Funkwellen abstrahlt. Die Radiowellen tragen die Information zum Empfängerort. ⓘ

Am Empfänger induziert die Funkwelle eine winzige oszillierende Spannung in der Empfangsantenne, die eine schwächere Nachbildung des Stroms in der Sendeantenne ist. Diese Spannung wird an den Funkempfänger angelegt, der das schwache Funksignal verstärkt und dann demoduliert, um das ursprüngliche Modulationssignal aus der modulierten Trägerwelle zu extrahieren. Das Modulationssignal wird von einem Wandler wieder in eine für den Menschen nutzbare Form umgewandelt: Ein Audiosignal wird von einem Lautsprecher oder Kopfhörer in Schallwellen umgewandelt, ein Videosignal wird von einem Bildschirm in Bilder umgewandelt, während ein digitales Signal an einen Computer oder Mikroprozessor weitergeleitet wird, der mit den menschlichen Nutzern interagiert. ⓘ

Die Funkwellen vieler Sender gehen gleichzeitig durch die Luft, ohne sich gegenseitig zu stören, weil die Funkwellen jedes Senders mit einer anderen Frequenz schwingen, d. h. jeder Sender hat eine andere Frequenz, die in Hertz (Hz), Kilohertz (kHz), Megahertz (MHz) oder Gigahertz (GHz) gemessen wird. Die Empfangsantenne nimmt in der Regel die Funksignale vieler Sender auf. Der Empfänger verwendet abgestimmte Schaltkreise, um das gewünschte Funksignal aus allen von der Antenne empfangenen Signalen auszuwählen und die anderen zu verwerfen. Ein Schwingkreis (auch Resonanzkreis oder Tankkreis genannt) funktioniert wie ein Resonator, ähnlich wie eine Stimmgabel. Er hat eine natürliche Resonanzfrequenz, bei der er schwingt. Die Resonanzfrequenz des Schwingkreises des Empfängers wird vom Benutzer auf die Frequenz des gewünschten Radiosenders eingestellt; dies wird als "Abstimmen" bezeichnet. Das schwingende Radiosignal des gewünschten Senders versetzt den Schwingkreis in Resonanz, er schwingt mit und gibt das Signal an den Rest des Empfängers weiter. Funksignale auf anderen Frequenzen werden durch den Abstimmkreis blockiert und nicht weitergeleitet. ⓘ

Bandbreite

Frequenzspektrum eines typischen modulierten AM- oder FM-Radiosignals. Es besteht aus einer Komponente C auf der Frequenz der Trägerwelle $f_{c}$ und der Information (Modulation), die in zwei schmalen Frequenzbändern, den so genannten Seitenbändern (SB), direkt über und unter der Trägerfrequenz enthalten ist. ⓘ

Eine modulierte Radiowelle, die ein Informationssignal trägt, nimmt einen Frequenzbereich ein. Siehe Diagramm. Die Information (Modulation) in einem Funksignal ist in der Regel in schmalen Frequenzbändern konzentriert, den so genannten Seitenbändern (SB), die knapp oberhalb und unterhalb der Trägerfrequenz liegen. Die Breite des Frequenzbereichs, den das Funksignal belegt, also die höchste Frequenz abzüglich der niedrigsten Frequenz, wird als Bandbreite (BW) bezeichnet (in Hertz). Bei einem gegebenen Signal-Rausch-Verhältnis kann eine bestimmte Bandbreite die gleiche Menge an Informationen (Datenrate in Bits pro Sekunde) übertragen, unabhängig davon, wo im Funkfrequenzspektrum sie sich befindet; die Bandbreite ist also ein Maß für die Kapazität zur Informationsübertragung. Die für eine Funkübertragung benötigte Bandbreite hängt von der Datenrate der gesendeten Informationen (Modulationssignal) und der spektralen Effizienz des verwendeten Modulationsverfahrens ab, d. h. davon, wie viele Daten in jedem Kilohertz der Bandbreite übertragen werden können. Verschiedene Arten von Informationssignalen, die über Funk übertragen werden, haben unterschiedliche Datenraten. Ein Fernsehsignal (Video) hat zum Beispiel eine höhere Datenrate als ein Audiosignal. ⓘ

Das Funkspektrum, also der gesamte Bereich der Funkfrequenzen, der in einem bestimmten Gebiet für die Kommunikation genutzt werden kann, ist eine begrenzte Ressource. Jede Funkübertragung belegt einen Teil der verfügbaren Gesamtbandbreite. Funkbandbreite wird als Wirtschaftsgut betrachtet, das einen monetären Preis hat und zunehmend nachgefragt wird. In einigen Teilen des Funkspektrums wird das Recht zur Nutzung eines Frequenzbandes oder sogar eines einzelnen Funkkanals für Millionen von Dollar gekauft und verkauft. Es besteht also ein Anreiz, Technologien einzusetzen, um die von Funkdiensten genutzte Bandbreite zu minimieren. ⓘ

In den letzten Jahren fand ein Übergang von analogen zu digitalen Funkübertragungstechnologien statt. Ein Grund dafür ist, dass mit digitaler Modulation oft mehr Informationen (eine höhere Datenrate) in einer gegebenen Bandbreite übertragen werden können als mit analoger Modulation, indem Datenkompressionsalgorithmen, die die Redundanz der zu übertragenden Daten verringern, und eine effizientere Modulation eingesetzt werden. Weitere Gründe für den Übergang sind die größere Störfestigkeit der digitalen Modulation gegenüber analogem Rauschen, die höhere Leistung und Flexibilität digitaler Signalverarbeitungschips gegenüber analogen Schaltkreisen und die Möglichkeit, eine Vielzahl von Informationstypen mit derselben digitalen Modulation zu übertragen. ⓘ

Da es sich um eine feste Ressource handelt, die von immer mehr Nutzern nachgefragt wird, ist das Funkspektrum in den letzten Jahrzehnten zunehmend überlastet, und die Notwendigkeit, es effektiver zu nutzen, treibt viele zusätzliche Funkinnovationen voran, z. B. Bündelfunksysteme, Spreizspektrumsübertragung (Ultrabreitband), Wiederverwendung von Frequenzen, dynamische Frequenzverwaltung, Frequenzpooling und kognitiver Funk. ⓘ

ITU-Frequenzbänder

Die ITU unterteilt das Funkspektrum willkürlich in 12 Bänder, die jeweils bei einer Wellenlänge von einer Zehnerpotenz (10n) Meter beginnen und eine Frequenz von der dreifachen Zehnerpotenz haben und jeweils eine Dekade der Frequenz oder Wellenlänge abdecken. Jedes dieser Bänder hat einen traditionellen Namen:

Bandname	Abkürzung	Frequenz	Wellenlänge		Bandname	Abkürzung	Frequenz	Wellenlänge ⓘ
Äußerst niedrige Frequenz	ELF	3 - 30 Hz	100.000-10.000 km		Hohe Frequenz	HF	3 - 30 MHz	100-10 m
Superniedrigfrequenz	SLF	30 - 300 Hz	10.000-1.000 km		Sehr hohe Frequenz	VHF	30 - 300 MHz	10-1 m
Ultra-Niederfrequenz	ULF	300 - 3000 Hz	1.000-100 km		Ultrahochfrequenz	UHF	300-3000 MHz	100-10 cm
Sehr niedrige Frequenz	VLF	3 - 30 kHz	100-10 km		Superhochfrequenz	SHF	3 - 30 GHz	10-1 cm
Niedrige Frequenz	LF	30 - 300 kHz	10-1 km		Extrem hohe Frequenz	EHF	30 - 300 GHz	10-1 mm
Mittlere Frequenz	MF	300 - 3000 kHz	1000-100 m		Enorm hohe Frequenz	THF	300-3000 GHz	1-0,1 mm

Es ist zu erkennen, dass die Bandbreite, also der Frequenzbereich, der in jedem Band enthalten ist, nicht gleich ist, sondern mit zunehmender Frequenz exponentiell ansteigt; jedes Band enthält das Zehnfache der Bandbreite des vorhergehenden Bandes. Die größere Bandbreite, die zur Verfügung steht, hat dazu geführt, dass im Laufe der Geschichte des Radios immer höhere Frequenzen genutzt wurden. ⓘ

Regulierung

Der Äther ist eine von vielen Nutzern gemeinsam genutzte Ressource. Wenn zwei Funksender im selben Gebiet versuchen, auf derselben Frequenz zu senden, stören sie sich gegenseitig und verursachen einen verzerrten Empfang, so dass keine der beiden Übertragungen klar empfangen werden kann. Die Störung von Funkübertragungen kann nicht nur hohe wirtschaftliche Kosten verursachen, sondern auch lebensbedrohlich sein (z. B. im Falle von Störungen des Notrufs oder der Flugverkehrskontrolle). ⓘ

Um Störungen zwischen verschiedenen Nutzern zu vermeiden, wird die Aussendung von Funkwellen durch nationale Gesetze streng geregelt, die von einem internationalen Gremium, der Internationalen Fernmeldeunion (ITU), koordiniert werden, die Frequenzbänder für verschiedene Zwecke zuweist. Funksender müssen von den Regierungen je nach Verwendungszweck in verschiedenen Lizenzklassen zugelassen werden und sind auf bestimmte Frequenzen und Leistungsstufen beschränkt. In einigen Klassen, wie z. B. bei Radio- und Fernsehsendern, erhält der Sender eine eindeutige Kennung, die aus einer Buchstaben- und Zahlenfolge besteht, dem so genannten Rufzeichen, das bei allen Übertragungen verwendet werden muss. Der Funker muss im Besitz einer staatlichen Lizenz sein, wie z. B. der General Radiotelephone Operator Licence in den USA, die er durch Ablegen einer Prüfung erhält, in der er ausreichende technische und rechtliche Kenntnisse über den sicheren Funkbetrieb nachweisen muss. ⓘ

Ausnahmen von den oben genannten Vorschriften erlauben den unlizenzierten Betrieb von Kurzstreckensendern mit geringer Leistung in Konsumgütern wie Mobiltelefonen, schnurlosen Telefonen, drahtlosen Geräten, Walkie-Talkies, Bürgerfunkgeräten, drahtlosen Mikrofonen, Garagentoröffnern und Babyfonen durch die Öffentlichkeit. In den USA fallen diese unter Teil 15 der Vorschriften der Federal Communications Commission (FCC). Viele dieser Geräte nutzen die ISM-Bänder, eine Reihe von Frequenzbändern im gesamten Funkspektrum, die für die lizenzfreie Nutzung reserviert sind. Obwohl sie ohne Lizenz betrieben werden können, müssen diese Geräte wie alle Funkgeräte vor dem Verkauf in der Regel typgenehmigt werden. ⓘ

Anwendungen

Im Folgenden sind einige der wichtigsten Anwendungen von Funkgeräten nach Funktionen geordnet. ⓘ

Rundfunk

AM-Radiosender

FM-Radiosender

Fernsehsender

Antennen für den Rundfunk

Rundfunk ist die einseitige Übertragung von Informationen von einem Sender zu Empfängern, die zu einem öffentlichen Publikum gehören. Da die Radiowellen mit zunehmender Entfernung schwächer werden, kann ein Rundfunksender nur innerhalb einer bestimmten Entfernung von seinem Sender empfangen werden. Systeme, die von Satelliten aus senden, können in der Regel über ein ganzes Land oder einen ganzen Kontinent empfangen werden. Ältere terrestrische Radio- und Fernsehsender werden durch kommerzielle Werbung oder den Staat finanziert. Bei Abonnementsystemen wie Satellitenfernsehen und Satellitenradio zahlt der Kunde eine monatliche Gebühr. Bei diesen Systemen ist das Radiosignal verschlüsselt und kann nur vom Empfänger entschlüsselt werden, der vom Unternehmen kontrolliert wird und deaktiviert werden kann, wenn der Kunde die Rechnung nicht bezahlt. ⓘ

Der Rundfunk nutzt verschiedene Teile des Funkspektrums, je nach Art der übertragenen Signale und der gewünschten Zielgruppe. Lang- und Mittelwellensignale können Gebiete von mehreren hundert Kilometern Durchmesser zuverlässig abdecken, haben aber eine geringere Informationsübertragungskapazität und eignen sich daher am besten für Audiosignale (Sprache und Musik), wobei die Tonqualität durch natürliches und künstliches Rauschen beeinträchtigt werden kann. Die Kurzwellenbänder haben eine größere potenzielle Reichweite, sind aber anfälliger für Störungen durch weit entfernte Sender und wechselnde atmosphärische Bedingungen, die den Empfang beeinträchtigen. ⓘ

Im sehr hohen Frequenzbereich über 30 Megahertz hat die Erdatmosphäre weniger Einfluss auf die Reichweite der Signale, und die Ausbreitung über die Sichtlinie wird zum Hauptmodus. Diese höheren Frequenzen ermöglichen die große Bandbreite, die für Fernsehübertragungen erforderlich ist. Da natürliche und künstliche Rauschquellen bei diesen Frequenzen weniger präsent sind, ist eine qualitativ hochwertige Audioübertragung durch Frequenzmodulation möglich. ⓘ

Audio: Hörfunk

Unter Hörfunk versteht man die Übertragung von Audio (Ton) an Rundfunkempfänger, die zu einem öffentlichen Publikum gehören. Der analoge Ton ist die älteste Form der Rundfunkübertragung. Der AM-Rundfunk begann um 1920. Der UKW-Rundfunk wurde in den späten 1930er Jahren mit verbesserter Übertragungstreue eingeführt. Ein Rundfunkempfänger wird als Radio bezeichnet. Die meisten Radios können sowohl AM als auch FM empfangen und werden als AM/FM-Empfänger bezeichnet.

• AM (Amplitudenmodulation) - bei AM wird die Amplitude (Stärke) der Radioträgerwelle durch das Audiosignal verändert. Der AM-Rundfunk, die älteste Rundfunktechnologie, ist in den AM-Rundfunkbändern zwischen 148 und 283 kHz im Niederfrequenzband (LF) und zwischen 526 und 1706 kHz im Mittelfrequenzband (MF) zulässig. Da sich die Wellen in diesen Bändern als Bodenwellen ausbreiten, die dem Gelände folgen, können AM-Radiosender über den Horizont hinaus in Hunderten von Kilometern Entfernung empfangen werden, aber AM hat eine geringere Wiedergabetreue als FM. Die Strahlungsleistung (ERP) von AM-Sendern in den USA ist in der Regel auf maximal 10 kW begrenzt, obwohl einige wenige (Clear-Channel-Sender) mit 50 kW senden dürfen. AM-Sender senden im Mono-Ton; in den meisten Ländern gibt es AM-Stereo-Sendestandards, aber die Radioindustrie hat es mangels Nachfrage versäumt, diese zu übernehmen.
  • Kurzwellenrundfunk - AM-Rundfunk ist auch in den Kurzwellenbändern von alten Radiosendern erlaubt. Da Radiowellen in diesen Bändern interkontinentale Entfernungen überwinden können, indem sie an der Ionosphäre reflektiert werden, wird die Kurzwelle von internationalen Sendern genutzt, die in andere Länder senden.
    

    FM-Sender des Radiosenders KWNR, Las Vegas, der auf 95,5 MHz mit einer Leistung von 35 kW sendet
• FM (Frequenzmodulation) - bei FM wird die Frequenz des Radioträgersignals durch das Audiosignal leicht verändert. FM-Rundfunk ist in den UKW-Rundfunkbändern zwischen etwa 65 und 108 MHz im sehr hohen Frequenzbereich (VHF) erlaubt. Die Radiowellen in diesem Band bewegen sich auf Sichtlinie, so dass der UKW-Empfang durch den visuellen Horizont auf ca. 48-64 km (30-40 mi) begrenzt ist und durch Hügel blockiert werden kann. Es ist jedoch weniger anfällig für Störungen durch Funkgeräusche (RFI, Sferics, Rauschen) und hat eine höhere Wiedergabetreue, d. h. einen besseren Frequenzgang und weniger Audioverzerrungen, als AM. In den USA schwankt die Strahlungsleistung (ERP) von UKW-Sendern zwischen 6 und 100 kW.
• Digital Audio Broadcasting (DAB) wurde 1998 in einigen Ländern eingeführt. Es überträgt Audio als digitales Signal und nicht als analoges Signal wie AM und FM. DAB hat das Potenzial, eine höhere Klangqualität als UKW zu bieten (obwohl viele Sender nicht in dieser Qualität senden), ist unempfindlicher gegenüber Funkstörungen und Interferenzen, nutzt die knappe Bandbreite des Funkspektrums besser und bietet fortschrittliche Benutzerfunktionen wie elektronische Programmführer. Der Nachteil ist, dass es mit früheren Radios nicht kompatibel ist, so dass ein neuer DAB-Empfänger gekauft werden muss. Die meisten Länder planen eine Umstellung von UKW auf DAB. Die Vereinigten Staaten und Kanada haben sich entschieden, DAB nicht einzuführen. ⓘ

Ein einzelner DAB-Sender sendet ein Signal mit einer Bandbreite von 1.500 kHz, das 9 bis 12 digitale, durch OFDM modulierte Audiokanäle enthält, zwischen denen der Hörer wählen kann. Die Rundfunkanstalten können einen Kanal mit unterschiedlichen Bitraten übertragen, so dass verschiedene Kanäle eine unterschiedliche Audioqualität aufweisen können. In verschiedenen Ländern werden DAB-Sender entweder im Band III (174-240 MHz) oder im L-Band (1,452-1,492 GHz) im UHF-Bereich ausgestrahlt, so dass der Empfang wie bei UKW durch den visuellen Horizont auf etwa 64 km (40 Meilen) begrenzt ist. ⓘ

• Digital Radio Mondiale (DRM) ist ein konkurrierender digitaler terrestrischer Radiostandard, der hauptsächlich von Rundfunkveranstaltern als Ersatz für die alten AM- und FM-Sender mit höherer spektraler Effizienz entwickelt wurde. Mondiale bedeutet auf Französisch und Italienisch "weltweit". DRM wurde 2001 entwickelt, wird derzeit von 23 Ländern unterstützt und wurde ab 2003 von einigen europäischen und östlichen Rundfunkanstalten übernommen. Der DRM30-Modus nutzt die AM-Rundfunkbänder unter 30 MHz und ist als Ersatz für AM- und Kurzwellen-Rundfunk gedacht, während der DRM+-Modus UKW-Frequenzen nutzt, die auf das FM-Rundfunkband ausgerichtet sind, und als Ersatz für FM-Rundfunk gedacht ist. Der DRM-Modus ist mit bestehenden Rundfunkempfängern nicht kompatibel und erfordert den Kauf eines neuen DRM-Empfängers. Die verwendete Modulation ist eine Form von OFDM, genannt COFDM, bei der bis zu vier Träger in einem Kanal übertragen werden, der zuvor von einem einzigen AM- oder FM-Signal belegt war, das durch Quadraturamplitudenmodulation (QAM) moduliert wurde. Das DRM-System ist so konzipiert, dass es so weit wie möglich mit den vorhandenen AM- und FM-Radiosendern kompatibel ist, so dass ein Großteil der Ausrüstung in den vorhandenen Radiostationen nicht ersetzt werden muss.
• Satellitenradio ist ein Abonnement-Radiodienst, der digitale Audiosignale in CD-Qualität über ein Mikrowellen-Downlink-Signal von einem Direktübertragungssatelliten in einer geostationären Umlaufbahn 22.000 Meilen über der Erde direkt an die Empfänger der Abonnenten sendet. Es ist hauptsächlich für Autoradios in Fahrzeugen gedacht. Das Satellitenradio nutzt in Nordamerika das 2,3-GHz-S-Band, in anderen Teilen der Welt wird das für DAB zugewiesene 1,4-GHz-L-Band verwendet. ⓘ

Fernsehempfänger ⓘ

Für den digitalen Radioempfang, wie z. B. DAB, DAB+ und DRM, werden geeignete Geräte benötigt. Über DVB-S, DVB-C und in wenigen Gebieten auch über DVB-T werden ebenfalls Hörfunksender digital übertragen. Für jede dieser Techniken wird ein spezielles Empfangsgerät (Tuner oder Digitalreceiver) benötigt, oft Set-Top-Box genannt, wobei zur Wiedergabe der Töne zum Beispiel bereits vorhandene HiFi-Anlagen, PC-Lautsprecher oder Fernsehgeräte genutzt werden können. ⓘ

Die sogenannte Analogabschaltung, also das Umstellen der Radiosender auf die digitale Ausstrahlung, sollte den Verbraucher zwingen, neue Radioempfänger für den digitalen Empfang zu erwerben. Über die reine Übertragung von Audioinhalten hinaus sollte der digitale Hörfunk bei neuen Systemen weitergehende Bedeutung gewinnen, wie beispielsweise zur Übertragung von Verkehrstelematikinformationen (z. B. TMC oder TPEG) oder zur strukturierten Übertragung von Audioobjekten, die interaktive Nutzung erlauben. ⓘ

Das baldige Abschalten der analogen FM-Sender wird mittlerweile jedoch als äußerst zweifelhaft betrachtet, denn es zeichnet sich kein Durchbruch für digitales Radio in Europa ab – eine Ausnahme bildet hier nur Großbritannien mit einer digitalen Quote von etwa 20 Prozent (Stand 2012). Die Fachwelt ist sich weitgehend darüber einig, dass der analoge UKW- bzw. FM-Rundfunk (mindestens) noch die nächsten 10 bis 15 Jahre fortgeführt werden wird, bis das digitale Radio (wenn überhaupt) eine ausreichende Marktdurchdringung erlangt haben wird. ⓘ

Video: Fernsehrundfunk

Der Fernsehrundfunk ist die Übertragung von Bewegtbildern über Funk, die aus einer Folge von Standbildern bestehen, die auf einem Bildschirm eines Fernsehempfängers (einem "Fernseher" oder TV) zusammen mit einem synchronisierten Audio-(Ton)-Kanal angezeigt werden. Fernsehsignale (Videosignale) haben eine größere Bandbreite als Rundfunksignale (Audiosignale). Das analoge Fernsehen, die ursprüngliche Fernsehtechnologie, benötigte 6 MHz, weshalb die Fernsehfrequenzbänder in 6-MHz-Kanäle unterteilt sind, die heute "RF-Kanäle" genannt werden. Der aktuelle Fernsehstandard, der 2006 eingeführt wurde, ist ein digitales Format, das so genannte hochauflösende Fernsehen (HDTV), das Bilder mit einer höheren Auflösung, in der Regel 1080 Pixel in der Höhe und 1920 Pixel in der Breite, mit einer Rate von 25 oder 30 Bildern pro Sekunde überträgt. Die digitalen Fernsehübertragungssysteme (DTV), die seit 2006 das ältere analoge Fernsehen ersetzen, verwenden Bildkomprimierung und hocheffiziente digitale Modulationen wie OFDM und 8VSB, um HDTV-Videos mit einer geringeren Bandbreite als die alten analogen Kanäle zu übertragen und so knappe Funkfrequenzen zu sparen. Daher werden auf jedem der analogen 6-MHz-HF-Kanäle jetzt bis zu 7 DTV-Kanäle übertragen - diese werden "virtuelle Kanäle" genannt. Digitale Fernsehempfänger verhalten sich bei schlechtem Empfang oder Rauschen anders als beim analogen Fernsehen, was als "Digital Cliff"-Effekt bezeichnet wird. Im Gegensatz zum analogen Fernsehen, bei dem sich die Bildqualität bei zunehmend schlechtem Empfang allmählich verschlechtert, wird die Bildqualität beim digitalen Fernsehen nicht durch schlechten Empfang beeinträchtigt, bis der Empfänger ab einem bestimmten Punkt nicht mehr funktioniert und der Bildschirm schwarz wird. ⓘ

• Terrestrisches Fernsehen, OTA-Fernsehen oder Rundfunkfernsehen - die älteste Fernsehtechnik - ist die Übertragung von Fernsehsignalen von landgestützten Fernsehsendern zu den Fernsehempfängern (Fernseher genannt) in den Haushalten der Zuschauer. Terrestrisches Fernsehen nutzt die Frequenzbänder 41 - 88 MHz (VHF-Low-Band oder Band I, mit den HF-Kanälen 1-6), 174 - 240 MHz (VHF-High-Band oder Band III, mit den HF-Kanälen 7-13) und 470 - 614 MHz (UHF-Band IV und Band V, mit den HF-Kanälen 14 und höher). Die genauen Frequenzgrenzen variieren von Land zu Land. Die Ausbreitung erfolgt über die Sichtlinie, so dass der Empfang durch den optischen Horizont auf 30-40 Meilen (48-64 km) begrenzt ist. In den USA ist die effektive Strahlungsleistung (ERP) von Fernsehsendern auf 35 kW im niedrigen VHF-Band, 50 kW im hohen VHF-Band und 220 kW im UHF-Band begrenzt; die meisten Fernsehsender arbeiten mit weniger als 75 % dieser Grenzwerte. In den meisten Gebieten verwenden die Zuschauer eine einfache Dipolantenne mit Hasenohren auf dem Fernseher. In Randgebieten, die mehr als 15 Meilen von einem Sender entfernt sind, müssen die Zuschauer in der Regel eine auf dem Dach montierte Außenantenne verwenden, um einen ausreichenden Empfang zu haben. ⓘ

Satellitenfernsehschüssel auf einem Wohnhaus ⓘ

• Satellitenfernsehen - eine Set-Top-Box, die abonniertes, direkt ausgestrahltes Satellitenfernsehen empfängt und auf einem normalen Fernsehgerät anzeigt. Ein Direktübertragungssatellit in einer geostationären Umlaufbahn 22.200 Meilen (35.700 km) über dem Erdäquator überträgt viele Kanäle (bis zu 900), die auf ein 12,2 bis 12,7 GHz Ku-Band-Mikrowellen-Downlink-Signal moduliert sind, an eine Satellitenschüssel auf dem Dach des Hauses des Abonnenten. Das Mikrowellensignal wird an der Parabolantenne in eine niedrigere Zwischenfrequenz umgewandelt und über ein Koaxialkabel in das Gebäude zu einer Set-Top-Box geleitet, die an das Fernsehgerät des Abonnenten angeschlossen ist, wo es demoduliert und angezeigt wird. Der Abonnent zahlt eine monatliche Gebühr. ⓘ

Zeit

Staatliche Standardfrequenz- und Zeitsignaldienste betreiben Zeitfunkstationen, die kontinuierlich extrem genaue, von Atomuhren erzeugte Zeitsignale als Referenz zur Synchronisierung anderer Uhren ausstrahlen. Beispiele sind BPC, DCF77, JJY, MSF, RTZ, TDF, WWV und YVTO. Sie enthalten einen automatischen Empfänger, der in regelmäßigen Abständen (in der Regel wöchentlich) das Zeitsignal empfängt und dekodiert und die interne Quarzuhr der Uhr auf die korrekte Zeit zurückstellt, so dass eine kleine Uhr oder eine Tischuhr die gleiche Genauigkeit wie eine Atomuhr hat. Die Zahl der staatlichen Zeitstationen nimmt ab, da GPS-Satelliten und das Internet Network Time Protocol (NTP) ebenso genaue Zeitstandards bieten. ⓘ

Zwei-Wege-Sprachkommunikation

(links) Mobiltelefon aus dem frühen 21. Jahrhundert. (rechts) Mobilfunkturm, der von den Antennen von 3 verschiedenen Netzen gemeinsam genutzt wird. ⓘ

Ein Zwei-Wege-Funkgerät ist ein Audio-Transceiver, ein Empfänger und ein Sender in einem Gerät, das für die bidirektionale Sprachkommunikation von Mensch zu Mensch mit anderen Benutzern mit ähnlichen Funkgeräten verwendet wird. Eine ältere Bezeichnung für diese Art der Kommunikation ist Sprechfunk. Die Funkverbindung kann halbduplex sein, wie bei einem Walkie-Talkie, bei dem ein einzelner Funkkanal verwendet wird, auf dem nur ein Funkgerät gleichzeitig senden kann, so dass verschiedene Benutzer abwechselnd sprechen, indem sie eine "Push-to-talk"-Taste an ihrem Funkgerät drücken, die den Empfänger aus- und den Sender einschaltet. Oder die Funkverbindung ist vollduplex, eine bidirektionale Verbindung mit zwei Funkkanälen, so dass beide Personen gleichzeitig sprechen können, wie bei einem Mobiltelefon.

• Mobiltelefon - ein tragbares, drahtloses Telefon, das über Funksignale mit dem Telefonnetz verbunden ist, die mit einer lokalen Antenne an einer Mobilfunk-Basisstation (Mobilfunkturm) ausgetauscht werden. Der vom Anbieter abgedeckte Dienstbereich ist in kleine geografische Bereiche unterteilt, die als "Zellen" bezeichnet werden und jeweils von einer eigenen Basisstationsantenne und einem Mehrkanaltransceiver bedient werden. Alle Mobiltelefone in einer Zelle kommunizieren mit dieser Antenne auf separaten Frequenzkanälen, die aus einem gemeinsamen Pool von Frequenzen zugewiesen werden.

  Der Zweck der zellularen Organisation besteht darin, die Funkbandbreite durch Wiederverwendung von Frequenzen zu erhalten. Es werden Sender mit geringer Leistung verwendet, so dass die in einer Zelle verwendeten Funkwellen nicht weit über die Zelle hinaus übertragen werden, so dass dieselben Frequenzen in geografisch getrennten Zellen wiederverwendet werden können. Wenn ein Nutzer, der ein Mobiltelefon bei sich trägt, von einer Zelle in eine andere wechselt, wird sein Telefon automatisch und nahtlos an die neue Antenne "weitergereicht" und erhält neue Frequenzen. Mobiltelefone verfügen über einen hochautomatisierten digitalen Vollduplex-Transceiver mit OFDM-Modulation, der zwei digitale Funkkanäle nutzt, von denen jeder eine Richtung des bidirektionalen Gesprächs überträgt, sowie einen Steuerkanal, der das Wählen von Anrufen und die Übergabe" des Telefons an einen anderen Mobilfunkmast übernimmt. Ältere 2G-, 3G- und 4G-Netze verwenden Frequenzen im UHF- und niedrigen Mikrowellenbereich, zwischen 700 MHz und 3 GHz. Der Handysender passt seine Ausgangsleistung so an, dass er die für die Kommunikation mit dem Mobilfunkmast erforderliche Mindestleistung verwendet: 0,6 W, wenn er sich in der Nähe des Mastes befindet, bis zu 3 W, wenn er weiter entfernt ist. Die Sendeleistung des Mobilfunkkanals beträgt 50 W. Telefone der aktuellen Generation, Smartphones genannt, haben neben dem Telefonieren viele weitere Funktionen und verfügen daher über mehrere andere Funksender und -empfänger, die sie mit anderen Netzen verbinden: in der Regel ein Wi-Fi-Modem, ein Bluetooth-Modem und einen GPS-Empfänger.

  • 5G-Mobilfunknetz - Mobilfunknetze der nächsten Generation, die 2019 in Betrieb genommen werden. Ihr Hauptvorteil sind viel höhere Datenraten als bei den bisherigen Mobilfunknetzen, bis zu 10 Gbit/s, also 100 Mal schneller als die bisherige Mobilfunktechnologie 4G LTE. Die höheren Datenraten werden zum Teil durch die Verwendung von Funkwellen mit höherer Frequenz im höheren Mikrowellenband (3-6 GHz) und im Millimeterwellenband (ca. 28 und 39 GHz) erreicht. Da diese Frequenzen eine kürzere Reichweite haben als die bisherigen Mobilfunkbänder, werden die Zellen kleiner sein als die Zellen in den bisherigen Mobilfunknetzen, die viele Kilometer groß sein konnten. Millimeterwellen-Zellen werden nur einige Häuserblocks lang sein, und statt einer Basisstation und eines Antennenturms werden sie viele kleine Antennen haben, die an Versorgungsmasten und Gebäuden angebracht sind. ⓘ

Satellitentelefone, mit den großen Antennen, die für die Kommunikation mit dem Satelliten benötigt werden ⓘ

• Satellitentelefon (Satphone) - ein tragbares drahtloses Telefon, das einem Mobiltelefon ähnelt, aber über eine Funkverbindung zu einem Kommunikationssatelliten in der Umlaufbahn mit dem Telefonnetz verbunden ist und nicht über Mobilfunkmasten. Sie sind teurer als Mobiltelefone, haben aber den Vorteil, dass sie im Gegensatz zu Mobiltelefonen, die auf die von den Mobilfunkmasten abgedeckten Gebiete beschränkt sind, auf der ganzen Erde oder sogar fast überall genutzt werden können. Damit das Telefon über eine kleine Rundstrahlantenne mit einem Satelliten kommunizieren kann, werden bei den Systemen der ersten Generation Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn in einer Höhe von etwa 640-1.100 km (400-700 Meilen) über der Erdoberfläche eingesetzt. Bei einer Umlaufzeit von etwa 100 Minuten kann ein Satellit nur etwa 4 bis 15 Minuten in Sichtweite eines Telefons sein, so dass der Anruf an einen anderen Satelliten "weitergereicht" wird, wenn dieser den lokalen Horizont überschreitet. Daher ist eine große Anzahl von Satelliten, etwa 40 bis 70, erforderlich, um sicherzustellen, dass von jedem Punkt der Erde aus ständig mindestens ein Satellit in Sichtweite ist. Andere Satellitentelefonsysteme verwenden Satelliten in einer geostationären Umlaufbahn, für die nur einige wenige Satelliten benötigt werden, die jedoch in hohen Breitengraden wegen der terrestrischen Störungen nicht verwendet werden können.
• Schnurloses Telefon - ein Festnetztelefon, bei dem der Hörer tragbar ist und mit dem Rest des Telefons über eine Kurzstrecken-Vollduplex-Funkverbindung kommuniziert, anstatt mit einem Kabel verbunden zu sein. Sowohl das Mobilteil als auch die Basisstation verfügen über FM-Transceiver mit geringer Leistung, die im UHF-Band arbeiten und die bidirektionale Kurzstrecken-Funkverbindung übernehmen. ⓘ

Feuerwehrmann mit Walkie-Talkie ⓘ

• Mobiles Landfunksystem - mobile oder tragbare Halbduplex-Funkgeräte mit kurzer Reichweite, die im VHF- oder UHF-Band arbeiten und ohne Lizenz verwendet werden können. Sie sind häufig in Fahrzeugen installiert, wobei die mobilen Einheiten mit einem Disponenten an einer festen Basisstation kommunizieren. Spezielle Systeme mit reservierten Frequenzen werden von Rettungsdiensten, Polizei, Feuerwehr, Krankenwagen, Notdiensten und anderen staatlichen Diensten verwendet. Andere Systeme werden von kommerziellen Unternehmen wie Taxi- und Lieferdiensten genutzt. VHF-Systeme nutzen Kanäle im Bereich von 30-50 MHz und 150-172 MHz. UHF-Systeme nutzen den Frequenzbereich 450-470 MHz und in einigen Gebieten den Bereich 470-512 MHz. Im Allgemeinen haben VHF-Systeme eine größere Reichweite als UHF-Systeme, erfordern aber auch längere Antennen. Hauptsächlich wird AM- oder FM-Modulation verwendet, aber es werden auch digitale Systeme wie DMR eingeführt. Die abgestrahlte Leistung ist in der Regel auf 4 Watt begrenzt. Diese Systeme haben eine recht begrenzte Reichweite, die je nach Gelände in der Regel 3 bis 20 Meilen (4,8 bis 32 km) beträgt. Repeater, die auf hohen Gebäuden, Hügeln oder Berggipfeln installiert sind, werden oft eingesetzt, um die Reichweite zu erhöhen, wenn ein größerer Bereich als die Sichtlinie abgedeckt werden soll. Beispiele für landmobile Systeme sind CB, FRS, GMRS und MURS. Moderne digitale Systeme, so genannte Bündelfunksysteme, verfügen über ein digitales Kanalverwaltungssystem mit einem Kontrollkanal, der den Benutzergruppen automatisch Frequenzkanäle zuweist.
  • Walkie-Talkie - ein batteriebetriebenes, tragbares Halbduplex-Zweiwege-Funkgerät, das in mobilen Landfunksystemen verwendet wird. * Airband - Halbduplex-Funksystem, das von Flugzeugpiloten zur Kommunikation mit anderen Flugzeugen und den Fluglotsen am Boden verwendet wird. Dieses wichtige System ist der Hauptkommunikationskanal für die Flugverkehrskontrolle. Für die meiste Kommunikation bei Überlandflügen in Luftkorridoren wird ein VHF-AM-System mit Kanälen zwischen 108 und 137 MHz im VHF-Band verwendet. Dieses System hat eine typische Übertragungsreichweite von 320 km (200 Meilen) für Flugzeuge in Reiseflughöhe. Für Flüge in entlegeneren Gebieten, wie z. B. Transozeanflüge, verwenden Flugzeuge das HF-Band oder Kanäle auf den Inmarsat- oder Iridium-Satelliten. Militärflugzeuge nutzen auch ein spezielles UHF-AM-Band von 225,0 bis 399,95 MHz. ⓘ

VHF-Seefunk auf einem Schiff ⓘ

• Seefunk - Funkgeräte mittlerer Reichweite auf Schiffen, die für die Kommunikation von Schiff zu Schiff, von Schiff zu Luft und von Schiff zu Land mit dem Hafenmeister verwendet werden. Sie nutzen UKW-Kanäle zwischen 156 und 174 MHz im VHF-Band mit einer Leistung von bis zu 25 Watt, was ihnen eine Reichweite von etwa 97 km (60 Meilen) verleiht. Einige Kanäle sind halbduplex, andere vollduplex, um mit dem Telefonnetz kompatibel zu sein und den Nutzern die Möglichkeit zu geben, über einen Schiffsfunker zu telefonieren.
• Amateurfunk - Langstrecken-Halbduplex-Zwei-Wege-Funkgerät, das von Hobbyisten für nichtkommerzielle Zwecke verwendet wird: Freizeit-Funkkontakte mit anderen Amateuren, freiwillige Notfallkommunikation bei Katastrophen, Wettbewerbe und Experimente. Funkamateure müssen eine Amateurfunklizenz besitzen und erhalten ein eindeutiges Rufzeichen, das bei Übertragungen als Kennung verwendet werden muss. Der Amateurfunk ist auf kleine Frequenzbänder, die Amateurfunkbänder, beschränkt, die über das gesamte Funkspektrum von 136 kHz bis 2,4 GHz verteilt sind. Innerhalb dieser Bänder können Amateure auf jeder beliebigen Frequenz mit einer Vielzahl von Modulationsverfahren senden. Neben dem Sprechfunk sind die Amateure die einzigen Funker, die noch die Morsezeichen-Funktelegrafie verwenden. ⓘ

Einseitiger Sprechfunk

Die einseitige, unidirektionale Funkübertragung wird als Simplex bezeichnet.

• Babyphone - ein Gerät für Eltern von Kleinkindern, das die Geräusche des Babys an einen Empfänger überträgt, den die Eltern bei sich tragen, damit sie das Baby überwachen können, während sie sich in anderen Teilen des Hauses aufhalten. Diese Geräte senden im FM-Bereich auf 49,300, 49,830, 49,845, 49,860 oder 49,875 MHz mit geringer Leistung. Viele Babyphone haben Duplex-Kanäle, damit die Eltern mit dem Baby sprechen können, und Videokameras, die ein Bild des Babys zeigen.
• Drahtloses Mikrofon - ein batteriebetriebenes Mikrofon mit einem Sender mit kurzer Reichweite, das in der Hand gehalten oder am Körper getragen wird und seinen Ton per Funk an eine in der Nähe befindliche Empfangseinheit überträgt, die an ein Soundsystem angeschlossen ist. Drahtlose Mikrofone werden von Rednern, Künstlern und Fernsehpersönlichkeiten verwendet, damit sie sich frei bewegen können, ohne ein Mikrofonkabel mit sich führen zu müssen. Analoge Modelle übertragen in FM auf ungenutzten Teilen der Fernsehübertragungsfrequenzen im VHF- und UHF-Band. Einige Modelle übertragen auf zwei Frequenzkanälen für Diversity-Empfang, um zu verhindern, dass die Übertragung durch Nullen unterbrochen wird, wenn sich der Künstler bewegt. Einige Modelle arbeiten mit digitaler Modulation, um den unerlaubten Empfang durch Scanner-Radioempfänger zu verhindern; diese arbeiten in den ISM-Bändern 900 MHz, 2,4 GHz oder 6 GHz. ⓘ

Datenübertragung

• Drahtlose Netzwerke - automatisierte Funkverbindungen, die digitale Daten zwischen Computern und anderen drahtlosen Geräten mit Hilfe von Funkwellen übertragen und die Geräte transparent in einem Computernetzwerk miteinander verbinden. Computernetzwerke können jede Form von Daten übertragen: Neben E-Mails und Webseiten werden auch Telefongespräche (VoIP), Audio- und Videoinhalte (so genannte Streaming Media) übertragen. Die Sicherheit ist bei drahtlosen Netzwerken ein größeres Problem als bei verkabelten Netzwerken, da jeder in der Nähe, der über ein drahtloses Modem verfügt, auf das Signal zugreifen und versuchen kann, sich einzuloggen. Die Funksignale von drahtlosen Netzwerken werden mit WPA verschlüsselt.
  

  Laptop-Computer mit Wi-Fi und typischer drahtloser Heimrouter (rechts), der ihn mit dem Internet verbindet
  • Wireless LAN (drahtloses lokales Netzwerk oder Wi-Fi) - basierend auf den IEEE-802.11-Standards sind dies die am weitesten verbreiteten Computernetzwerke, die für die Implementierung lokaler Netzwerke ohne Kabel verwendet werden. Sie verbinden Computer, Laptops, Mobiltelefone, Videospielkonsolen, Smart-TVs und Drucker in einem Haus oder Büro miteinander und mit einem drahtlosen Router, der sie mit dem Internet über eine Draht- oder Kabelverbindung verbindet. Drahtlose Router in öffentlichen Einrichtungen wie Bibliotheken, Hotels und Cafés schaffen drahtlose Zugangspunkte (Hotspots), über die die Öffentlichkeit mit tragbaren Geräten wie Smartphones, Tablets oder Laptops auf das Internet zugreifen kann. Jedes Gerät tauscht Daten über ein drahtloses Modem (Wireless Network Interface Controller) aus, einen automatisierten Mikrowellensender und -empfänger mit einer Rundstrahlantenne, der im Hintergrund arbeitet und Datenpakete mit dem Router austauscht. Wi-Fi nutzt Kanäle im 2,4-GHz- und 5-GHz-ISM-Band mit OFDM-Modulation (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), um Daten mit hohen Raten zu übertragen. Die Sender in Wi-Fi-Modems sind je nach Land auf eine Strahlungsleistung von 200 mW bis 1 Watt begrenzt. Die maximale Reichweite in Innenräumen beträgt 50 m (150 ft) bei 2,4 GHz und 20 m (50 ft) bei 5 GHz.
    

    Drahtloser WAN-Router in der Nachbarschaft am Telefonmast
  • Drahtloses WAN (Wireless Wide Area Network, WWAN) - eine Reihe von Technologien, die einen drahtlosen Internetzugang über einen größeren Bereich als Wi-Fi-Netzwerke ermöglichen - von einem Bürogebäude über einen Campus bis hin zu einem Stadtviertel oder einer ganzen Stadt. Die am häufigsten verwendeten Technologien sind: Mobilfunkmodems, die Computerdaten per Funk mit Funktürmen austauschen, Internetzugang per Satellit und niedrigere Frequenzen im UHF-Band, die eine größere Reichweite haben als Wi-Fi-Frequenzen. Da WWAN-Netze sehr viel teurer und komplizierter zu verwalten sind als Wi-Fi-Netze, ist ihr Einsatz bisher im Allgemeinen auf private Netze großer Unternehmen beschränkt.
  • Bluetooth - eine drahtlose Schnittstelle mit sehr kurzer Reichweite auf einem tragbaren drahtlosen Gerät, die als Ersatz für eine Draht- oder Kabelverbindung verwendet wird, hauptsächlich um Dateien zwischen tragbaren Geräten auszutauschen und Handys und Musikplayer mit drahtlosen Kopfhörern zu verbinden. Im am weitesten verbreiteten Modus ist die Sendeleistung auf 1 Milliwatt begrenzt, was eine sehr kurze Reichweite von bis zu 10 m ergibt. Das System nutzt das Frequenzsprungverfahren, bei dem aufeinanderfolgende Datenpakete in pseudozufälliger Reihenfolge auf einem der 79 1-MHz-Bluetooth-Kanäle zwischen 2,4 und 2,83 GHz im ISM-Band übertragen werden. Auf diese Weise können Bluetooth-Netze in Gegenwart von Rauschen, anderen drahtlosen Geräten und anderen Bluetooth-Netzen, die dieselben Frequenzen verwenden, betrieben werden, da die Wahrscheinlichkeit, dass ein anderes Gerät zur gleichen Zeit wie das Bluetooth-Modem versucht, auf derselben Frequenz zu senden, gering ist. Im Falle einer solchen "Kollision" sendet das Bluetooth-Modem das Datenpaket einfach auf einer anderen Frequenz erneut aus.
  • Paketfunk - ein drahtloses Peer-to-Peer-Ad-hoc-Netz über große Entfernungen, in dem Datenpakete zwischen computergesteuerten Funkmodems (Sender/Empfänger), den so genannten Knoten, ausgetauscht werden, die kilometerweit voneinander entfernt sein können und möglicherweise mobil sind. Jeder Knoten kommuniziert nur mit benachbarten Knoten, so dass die Datenpakete von Knoten zu Knoten weitergegeben werden, bis sie ihr Ziel erreichen. Verwendet das X.25-Netzwerkprotokoll. Paketfunksysteme werden in begrenztem Umfang von kommerziellen Telekommunikationsunternehmen und von der Amateurfunkgemeinschaft genutzt.
• Textnachrichten (SMS) - dies ist ein Dienst für Mobiltelefone, der es dem Benutzer ermöglicht, eine kurze alphanumerische Nachricht zu schreiben und an eine andere Telefonnummer zu senden, wobei der Text auf dem Bildschirm des Empfängers angezeigt wird. Er basiert auf dem Short Message Service (SMS), der die freie Bandbreite des Kontrollfunkkanals nutzt, der von Mobiltelefonen für Hintergrundfunktionen wie Wählen und Weiterreichen von Zellen verwendet wird. Aufgrund der technischen Beschränkungen des Kanals sind die Textnachrichten auf 160 alphanumerische Zeichen begrenzt. ⓘ

Parabolantennen von Mikrowellen-Relaisverbindungen auf einem Turm in Australien ⓘ

• Mikrowellenrelais - eine digitale Punkt-zu-Punkt-Datenübertragungsstrecke mit hoher Bandbreite, die aus einem Mikrowellensender besteht, der mit einer Parabolantenne verbunden ist, die einen Mikrowellenstrahl an eine andere Parabolantenne und einen Empfänger sendet. Da sich die Antennen in Sichtweite befinden müssen, sind die Entfernungen durch den optischen Horizont auf 30-40 Meilen (48-64 km) begrenzt. Mikrowellenverbindungen werden für private Geschäftsdaten, Weitverkehrs-Computernetzwerke (WANs) und von Telefongesellschaften zur Übertragung von Ferngesprächen und Fernsehsignalen zwischen Städten genutzt.
• Telemetrie - automatische Einweg-(Simplex-)Übertragung von Mess- und Betriebsdaten von einem entfernten Prozess oder Gerät zu einem Empfänger zur Überwachung. Telemetrie wird für die Überwachung von Raketen, Drohnen, Satelliten und Wetterballons während des Flugs, für die Rücksendung wissenschaftlicher Daten von interplanetarischen Raumfahrzeugen zur Erde, für die Kommunikation mit elektronischen biomedizinischen Sensoren, die in den menschlichen Körper implantiert sind, und für die Protokollierung von Bohrungen verwendet. Häufig werden mehrere Datenkanäle im Frequenzmultiplexverfahren oder im Zeitmultiplexverfahren übertragen. Die Telemetrie wird allmählich auch in Verbraucheranwendungen eingesetzt, wie z. B.:
  • Automatische Ablesung von Zählern - Strom-, Wasser- und Gaszähler, die, wenn sie durch ein Abfragesignal ausgelöst werden, ihre Zählerstände per Funk an ein Ablesefahrzeug des Versorgungsunternehmens am Straßenrand übermitteln, so dass ein Angestellter nicht mehr das Grundstück des Kunden betreten muss, um den Zähler manuell abzulesen.
  • Elektronische Mauterhebung - auf mautpflichtigen Straßen eine Alternative zur manuellen Erhebung der Maut an einer Mautstelle, bei der ein Transponder in einem Fahrzeug, der durch einen straßenseitigen Sender ausgelöst wird, ein Signal an einen straßenseitigen Empfänger sendet, um die Nutzung der Straße durch das Fahrzeug zu registrieren, so dass dem Eigentümer die Maut in Rechnung gestellt werden kann. ⓘ

RFID-Tag von einer DVD ⓘ

• Radio Frequency Identification (RFID) - Identifizierungsetiketten, die einen winzigen Funktransponder (Empfänger und Sender) enthalten und an Waren angebracht werden. Wenn es einen Abfrageimpuls von Radiowellen von einem nahegelegenen Lesegerät empfängt, sendet das Etikett eine ID-Nummer zurück, die zur Inventarisierung von Waren verwendet werden kann. Passive Etiketten, die häufigste Art, haben einen Chip, der durch die vom Lesegerät empfangene Funkenergie gespeist und durch eine Diode gleichgerichtet wird, und können so klein wie ein Reiskorn sein. Sie sind in Produkten, Kleidungsstücken, Eisenbahnwaggons, Bibliotheksbüchern und Fluggepäckanhängern enthalten und werden bei Haustieren und Nutztieren (Mikrochip-Implantat) und sogar bei Menschen unter die Haut implantiert. Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes wurden mit Tags ausgeräumt, die verschlüsselte Signale verwenden und das Lesegerät authentifizieren, bevor sie antworten. Passive Tags verwenden die ISM-Bänder 125-134 kHz, 13, 900 MHz sowie 2,4 und 5 GHz und haben eine kurze Reichweite. Aktive Tags, die mit einer Batterie betrieben werden, sind größer, können aber ein stärkeres Signal senden und haben eine Reichweite von mehreren hundert Metern.
• U-Boot-Kommunikation - Unter Wasser sind U-Boote durch das leitfähige Meerwasser von jeglichem normalen Funkverkehr mit ihren militärischen Kommandobehörden abgeschnitten. Radiowellen mit ausreichend niedrigen Frequenzen im VLF- (30 bis 3 kHz) und ELF-Band (unter 3 kHz) sind jedoch in der Lage, das Meerwasser zu durchdringen. Die Marine betreibt große Sendeanlagen an Land mit einer Leistung im Megawattbereich, um verschlüsselte Nachrichten an ihre U-Boote in den Weltmeeren zu übermitteln. Aufgrund der geringen Bandbreite können diese Systeme keine Sprache übertragen, sondern nur Textnachrichten mit einer langsamen Datenrate. Der Kommunikationskanal ist einseitig, da die für die Übertragung von VLF- oder ELF-Wellen erforderlichen langen Antennen nicht auf ein U-Boot passen. VLF-Sender verwenden kilometerlange Drahtantennen wie Schirmantennen. Einige wenige Nationen verwenden ELF-Sender, die mit einer Frequenz von etwa 80 Hz arbeiten und die Kommunikation mit U-Booten in geringeren Tiefen ermöglichen. Diese verwenden noch größere Antennen, so genannte Bodendipole, die aus zwei 23-60 km voneinander entfernten Erdverbindungen bestehen, die durch Freileitungen mit einem Kraftwerkssender verbunden sind. ⓘ

Weltraumkommunikation

Satellitenkommunikationszentrum Dubna in Russland ⓘ

Dies ist eine Funkverbindung zwischen einem Raumfahrzeug und einer Bodenstation auf der Erde oder einem anderen Raumfahrzeug. Die Kommunikation mit Raumfahrzeugen erfordert die längsten Übertragungsdistanzen aller Funkverbindungen, die bei interplanetaren Raumfahrzeugen bis zu mehreren Milliarden Kilometern betragen können. Um die schwachen Signale von weit entfernten Raumfahrzeugen zu empfangen, verwenden Satellitenbodenstationen große Parabolantennen mit einem Durchmesser von bis zu 25 Metern und extrem empfindliche Empfänger. Es werden hohe Frequenzen im Mikrowellenbereich verwendet, da Mikrowellen die Ionosphäre ohne Brechung durchdringen und die Antennen mit hoher Verstärkung, die benötigt werden, um die Funkenergie in einen schmalen, auf den Empfänger gerichteten Strahl zu bündeln, klein sind und nur wenig Platz in einem Satelliten einnehmen. Teile des UHF-, L-, C-, S-, ku- und ka-Bandes sind für die Weltraumkommunikation vorgesehen. Eine Funkverbindung, die Daten von der Erdoberfläche zu einem Raumfahrzeug überträgt, wird als Uplink bezeichnet, während eine Verbindung, die Daten vom Raumfahrzeug zum Boden überträgt, als Downlink bezeichnet wird. ⓘ

Kommunikationssatellit im Besitz von Aserbaidschan ⓘ

• Kommunikationssatellit - ein künstlicher Satellit, der als Telekommunikationsrelais zur Übertragung von Daten zwischen weit voneinander entfernten Punkten auf der Erde dient. Sie werden eingesetzt, weil sich die für die Telekommunikation verwendeten Mikrowellen auf der Sichtlinie bewegen und sich daher nicht um die Erdkrümmung herum ausbreiten können. Am 1. Januar 2021 befanden sich 2.224 Kommunikationssatelliten in der Erdumlaufbahn. Die meisten von ihnen befinden sich in einer geostationären Umlaufbahn in einer Höhe von 35.700 km (22.200 Meilen) über dem Äquator, so dass der Satellit immer am gleichen Punkt des Himmels zu stehen scheint und die Satellitenantennen der Bodenstationen permanent auf diesen Punkt ausgerichtet werden können und sich nicht bewegen müssen, um ihn zu verfolgen. In einer Satellitenbodenstation senden ein Mikrowellensender und eine große Parabolantenne ein Mikrowellen-Uplink-Signal an den Satelliten. Das Uplink-Signal überträgt viele Telekommunikationskanäle, z. B. Ferngespräche, Fernsehprogramme und Internetsignale, mit einer Technik namens Frequenzmultiplexing (FDM). Auf dem Satelliten empfängt ein Transponder das Signal, setzt es auf eine andere Downlink-Frequenz um, um Interferenzen mit dem Uplink-Signal zu vermeiden, und sendet es an eine andere Bodenstation weiter, die weit von der ersten Station entfernt sein kann. Dort wird das Downlink-Signal demoduliert und der Telekommunikationsverkehr, den es transportiert, über das Festnetz an die lokalen Empfänger weitergeleitet. Kommunikationssatelliten verfügen in der Regel über mehrere Dutzend Transponder auf verschiedenen Frequenzen, die von verschiedenen Nutzern geleast werden.
• Direktübertragungssatellit - ein geostationärer Kommunikationssatellit, der in Satellitenradio- und -fernsehsystemen Endkundenprogramme direkt zu den Empfängern in den Wohnungen und Fahrzeugen der Abonnenten auf der Erde überträgt. Er verwendet eine höhere Sendeleistung als andere Kommunikationssatelliten, damit das Signal von den Verbrauchern mit einer kleinen, unauffälligen Antenne empfangen werden kann. Beim Satellitenfernsehen werden beispielsweise Downlink-Frequenzen von 12,2 bis 12,7 GHz im Ku-Band mit einer Sendeleistung von 100 bis 250 Watt verwendet, die von relativ kleinen, an der Außenseite von Gebäuden angebrachten 43-80 cm großen Satellitenschüsseln empfangen werden können. ⓘ

Radar

Militärischer Fluglotse auf einem Flugzeugträger der US Navy überwacht Flugzeuge auf dem Radarschirm ⓘ

Radar ist eine Funkortungsmethode, die zur Ortung und Verfolgung von Flugzeugen, Raumfahrzeugen, Raketen, Schiffen und Fahrzeugen sowie zur Kartierung von Wettermustern und Gelände verwendet wird. Ein Radargerät besteht aus einem Sender und einem Empfänger. Der Sender sendet einen schmalen Strahl von Radiowellen aus, der den umgebenden Raum abtastet. Wenn der Strahl auf ein Zielobjekt trifft, werden die Funkwellen zum Empfänger zurückreflektiert. Die Richtung des Strahls gibt Aufschluss über den Standort des Objekts. Da sich Funkwellen mit einer konstanten Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit fortbewegen, kann durch Messung der kurzen Zeitverzögerung zwischen dem ausgesendeten Impuls und dem empfangenen "Echo" die Entfernung zum Ziel berechnet werden. Die Ziele werden oft grafisch auf einem Kartenbildschirm, dem Radarschirm, dargestellt. Mit dem Doppler-Radar kann die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Objekts gemessen werden, indem die Frequenzänderung der zurückkommenden Funkwellen aufgrund des Dopplereffekts gemessen wird. ⓘ

Radargeräte verwenden hauptsächlich hohe Frequenzen im Mikrowellenbereich, da diese Frequenzen von Objekten in der Größe von Fahrzeugen stark reflektiert werden und sich mit kompakten Antennen in enge Strahlen bündeln lassen. Weit verbreitet sind Parabolantennen (Dish). Bei den meisten Radargeräten dient die Sendeantenne gleichzeitig als Empfangsantenne; dies wird als monostatisches Radar bezeichnet. Ein Radargerät, das getrennte Sende- und Empfangsantennen verwendet, wird als bistatisches Radargerät bezeichnet. ⓘ

Antenne des Flughafenüberwachungsradars ASR-8. Sie dreht sich einmal alle 4,8 Sekunden. Die rechteckige Antenne an der Spitze ist das Sekundärradar. ⓘ

• Flughafenüberwachungsradar - In der Luftfahrt ist das Radar das wichtigste Instrument der Flugverkehrskontrolle. Eine rotierende Parabolantenne sendet einen vertikalen, fächerförmigen Mikrowellenstrahl über den Luftraum, und das Radargerät zeigt die Position der Flugzeuge als "Lichtpunkte" auf einem Bildschirm, dem so genannten Radarschirm, an. Das Flughafenradar arbeitet bei 2,7 - 2,9 GHz im Mikrowellen-S-Band. Auf großen Flughäfen wird das Radarbild auf mehreren Bildschirmen in einem Betriebsraum, dem TRACON (Terminal Radar Approach Control), angezeigt, wo die Fluglotsen die Flugzeuge über Funk anweisen, um eine sichere Trennung der Flugzeuge zu gewährleisten.
  • Sekundäres Überwachungsradar - Die Flugzeuge sind mit Radartranspondern ausgestattet, die bei Auslösung durch das eingehende Radarsignal ein Mikrowellensignal zurücksenden. Dadurch wird das Flugzeug auf dem Radarschirm stärker sichtbar. Das Radargerät, das den Transponder auslöst und den Rückstrahl empfängt und in der Regel über der primären Radarantenne angebracht ist, wird als sekundäres Überwachungsradar bezeichnet. Da das Radar die Höhe eines Flugzeugs nicht genau messen kann, sendet der Transponder auch die vom Höhenmesser gemessene Höhe des Flugzeugs und eine Kennnummer zur Identifizierung des Flugzeugs zurück, die auf dem Radarbildschirm angezeigt wird.
• Elektronische Gegenmaßnahmen (ECM) - Militärische elektronische Abwehrsysteme, die die Wirksamkeit des gegnerischen Radars beeinträchtigen oder es mit falschen Informationen täuschen sollen, um zu verhindern, dass der Feind lokale Streitkräfte orten kann. Sie bestehen oft aus leistungsstarken Mikrowellensendern, die feindliche Radarsignale nachahmen können, um falsche Zielanzeigen auf den gegnerischen Radarschirmen zu erzeugen.
• Radarhöhenmesser - ein spezielles Radargerät an einem Flugzeug, das die Höhe des Flugzeugs über dem Gelände misst, indem es einen Funkstrahl von der Bodenoberfläche abprallen lässt und die Zeit misst, bis das Echo zurückkehrt. ⓘ

Rotierende Schiffsradarantenne auf einem Schiff ⓘ

• Schiffsradar - ein X-Band-Radar auf Schiffen, das dazu dient, Schiffe in der Nähe und Hindernisse wie Brücken zu erkennen. Eine rotierende Antenne sendet einen vertikalen, fächerförmigen Mikrowellenstrahl über die Wasseroberfläche, die das Schiff umgibt, bis hin zum Horizont.
• Wetterradar - Ein Doppler-Radar, das Wettersysteme kartiert und Windgeschwindigkeiten durch Reflexion von Mikrowellen an Regentropfen misst.
• Phased-Array-Radar - Ein Radargerät, das ein Phased-Array verwendet, eine computergesteuerte Antenne, die den Radarstrahl schnell in verschiedene Richtungen lenken kann, ohne die Antenne zu bewegen. Phased-Array-Radare wurden vom Militär entwickelt, um sich schnell bewegende Raketen und Flugzeuge zu verfolgen. Sie sind in militärischen Ausrüstungen weit verbreitet und werden nun auch für zivile Anwendungen genutzt.
• Synthetisches Aperturradar (SAR) - ein spezielles luftgestütztes Radargerät, das eine hochauflösende Karte des Geländes erstellt. Das Radar ist an einem Flugzeug oder Raumfahrzeug angebracht, und die Radarantenne strahlt einen Strahl von Radiowellen seitlich im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung auf den Boden ab. Bei der Verarbeitung des zurückkehrenden Radarsignals wird die Bewegung des Fahrzeugs genutzt, um eine große Antenne zu simulieren, wodurch das Radar eine höhere Auflösung erhält.
• Bodenradar - ein spezielles Radargerät, das in einem Wagen über die Bodenoberfläche gerollt wird und einen Strahl von Radiowellen in den Boden sendet, der ein Bild von Objekten unter der Oberfläche erzeugt. Es werden Frequenzen von 100 MHz bis zu einigen GHz verwendet. Da Radiowellen nicht sehr tief in den Boden eindringen können, ist die Tiefe des GPR auf etwa 50 Fuß begrenzt.
• Kollisionsvermeidungssystem - ein Kurzstreckenradar- oder LIDAR-System an einem Auto oder Fahrzeug, das erkennt, wenn das Fahrzeug mit einem Objekt zusammenzustoßen droht, und die Bremsen betätigt, um die Kollision zu verhindern.
• Radarzünder - ein Zünder für eine Fliegerbombe, der mit Hilfe eines Radarhöhenmessers die Höhe der Bombe über dem Boden misst, während sie fällt, und sie in einer bestimmten Höhe zur Explosion bringt.
• Radarpistole - Ein tragbares Doppler-Radargerät, das von der Verkehrspolizei verwendet wird, um die Geschwindigkeit von Fahrzeugen zu messen und festzustellen, ob sie sich an die örtliche Geschwindigkeitsbegrenzung halten. Wenn der Beamte das Gerät auf ein Fahrzeug richtet und den Auslöser drückt, erscheint die Geschwindigkeit auf einem numerischen Display. Geschwindigkeitsmessgeräte verwenden das X-Band oder das Ku-Band. ⓘ

Funkortung

Radiolokalisierung ist ein allgemeiner Begriff für eine Reihe von Techniken, die Funkwellen nutzen, um den Standort von Objekten zu bestimmen oder zur Navigation. ⓘ

Ein persönlicher Navigationsassistent mit GPS-Empfänger in einem Auto, der Fahranweisungen zu einem Zielort geben kann. ⓘ

• Globales Satellitennavigationssystem (GNSS) oder Satellitennavigationssystem - Ein System von Satelliten, das es ermöglicht, den geografischen Standort auf der Erde (Breitengrad, Längengrad und Höhe/Höhe) mit hoher Präzision (bis auf wenige Meter genau) durch kleine tragbare Navigationsgeräte zu bestimmen, indem die Ankunft der Funksignale der Satelliten zeitlich abgestimmt wird. Dies sind die heute am weitesten verbreiteten Navigationssysteme. Die wichtigsten Satellitennavigationssysteme sind das US-amerikanische Global Positioning System (GPS), das russische GLONASS, das chinesische BeiDou Navigation Satellite System (BDS) und das Galileo-System der Europäischen Union.
  • Global Positioning System (GPS) - Das am weitesten verbreitete Satellitennavigationssystem, das von der US Air Force betrieben wird und eine Konstellation von 31 Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn nutzt. Die Umlaufbahnen der Satelliten sind so verteilt, dass sich zu jedem Zeitpunkt mindestens vier Satelliten über dem Horizont über jedem Punkt der Erde befinden. Jeder Satellit hat eine Atomuhr an Bord und sendet ein kontinuierliches Funksignal, das ein präzises Zeitsignal sowie seine aktuelle Position enthält. Es werden zwei Frequenzen verwendet, 1,2276 und 1,57542 GHz. Da die Geschwindigkeit von Radiowellen praktisch konstant ist, ist die Verzögerung des Funksignals von einem Satelliten proportional zur Entfernung des Empfängers vom Satelliten. Durch den Empfang der Signale von mindestens vier Satelliten kann ein GPS-Empfänger seine Position auf der Erde berechnen, indem er die Ankunftszeit der Funksignale vergleicht. Da die Position jedes Satelliten zu einem bestimmten Zeitpunkt genau bekannt ist, kann die Position des Empfängers von einem Mikroprozessor im Empfänger aus der Verzögerung berechnet werden. Die Position kann als Breiten- und Längengrad oder als Markierung auf einer elektronischen Karte angezeigt werden. GPS-Empfänger sind in fast allen Mobiltelefonen und in Fahrzeugen wie Autos, Flugzeugen und Schiffen eingebaut und werden verwendet, um Drohnen, Raketen, Marschflugkörper und sogar Artilleriegeschosse zu ihrem Ziel zu leiten, und es werden tragbare GPS-Empfänger für Wanderer und das Militär hergestellt.
• Funkfeuer - ein ortsfester terrestrischer Funksender, der ein kontinuierliches Funksignal aussendet, das von Flugzeugen und Schiffen zur Navigation verwendet wird. Die Standorte der Baken werden auf Navigationskarten für Flugzeuge und Schiffe eingezeichnet.
  

  VOR/DME-Flugfunknavigationsbake
  • Very High-Frequency Omnidirectional Range (VOR) - ein weltweites Flugfunknavigationssystem, das aus ortsfesten Funkbaken am Boden besteht, die zwischen 108,00 und 117,95 MHz im VHF-Band senden. Ein automatisches Navigationsinstrument im Flugzeug zeigt eine Peilung zu einem nahe gelegenen VOR-Sender an. Ein VOR-Funkfeuer sendet zwei Signale gleichzeitig auf unterschiedlichen Frequenzen aus. Eine Richtantenne sendet einen Strahl von Funkwellen aus, der sich wie ein Leuchtturm mit einer festen Frequenz, 30 Mal pro Sekunde, dreht. Wenn der Richtstrahl nach Norden gerichtet ist, sendet eine Rundstrahlantenne einen Impuls aus. Durch Messung der Phasendifferenz dieser beiden Signale kann ein Flugzeug seine Peilung (oder "Radial") von der Station genau bestimmen. Durch die Peilung von zwei VOR-Baken kann ein Flugzeug seine Position (Fix" genannt) mit einer Genauigkeit von etwa 90 Metern bestimmen. Die meisten VOR-Baken verfügen auch über eine Entfernungsmessfunktion, die als Entfernungsmessgerät (DME) bezeichnet wird; diese werden VOR/DME genannt. Das Flugzeug sendet ein Funksignal an die VOR/DME-Bake und ein Transponder sendet ein Rücksignal. Aus der Ausbreitungsverzögerung zwischen dem gesendeten und dem empfangenen Signal kann das Flugzeug seine Entfernung zur Bake berechnen. Auf diese Weise kann ein Flugzeug seinen Standort mit nur einer VOR-Bake bestimmen. Da UKW-Frequenzen mit Sichtverbindung verwendet werden, haben VOR-Baken eine Reichweite von etwa 200 Meilen für Flugzeuge in Reiseflughöhe. TACAN ist ein ähnliches militärisches Funkbakensystem, das auf den Frequenzen 962-1213 MHz sendet, und eine kombinierte VOR- und TACAN-Bake wird VORTAC genannt. Im Jahr 2000 gab es weltweit etwa 3000 VOR-Baken, aber diese Zahl nimmt ab, da die Luftfahrt auf das RNAV-System umstellt, das sich auf die Satellitennavigation des Global Positioning System stützt.
  • Non-Directional Beacon (NDB) - Ältere ortsfeste Funkbaken, die vor dem VOR-System verwendet wurden und ein einfaches Signal in alle Richtungen aussenden, das von Flugzeugen oder Schiffen zur Funkpeilung verwendet werden kann. Flugzeuge verwenden automatische Peilungsempfänger (ADF), die eine Richtantenne verwenden, um die Peilung zum Funkfeuer zu bestimmen. Durch die Peilung von zwei Baken können sie ihre Position bestimmen. NDBs verwenden Frequenzen zwischen 190 und 1750 kHz im LF- und MF-Band, die sich als Boden- oder Himmelswellen viel weiter über den Horizont ausbreiten als VOR-Baken. Sie senden ein Rufzeichen, das aus ein bis drei Morsebuchstaben besteht, als Kennung aus. ⓘ

EPIRB (Emergency Locator Beacon) auf einem Schiff ⓘ

• Emergency Locator Beacon - ein tragbarer batteriebetriebener Funksender, der in Notfällen eingesetzt wird, um Flugzeuge, Schiffe und Personen zu orten, die in Not geraten sind und sofort gerettet werden müssen. Verschiedene Arten von Notrufbaken werden von Flugzeugen, Schiffen, Fahrzeugen, Wanderern und Skilangläufern mitgeführt. Im Falle eines Notfalls, z. B. wenn ein Flugzeug abstürzt, ein Schiff sinkt oder ein Wanderer sich verirrt, wird der Sender ausgelöst und beginnt, ein kontinuierliches Funksignal auszusenden, das von Such- und Rettungsteams genutzt wird, um den Notfall schnell zu finden und Hilfe zu leisten. Die EPIRBs (Emergency Position Indicating Rescue Beacons) der neuesten Generation enthalten einen GPS-Empfänger und übermitteln den Rettungsteams ihren genauen Standort auf 20 Meter genau.
  • Cospas-Sarsat - ein internationales humanitäres Konsortium staatlicher und privater Einrichtungen, das als Dispatcher für Such- und Rettungsaktionen fungiert. Es betreibt ein Netz von etwa 47 Satelliten mit Funkempfängern, die Notsignale von Notrufbaken überall auf der Erde erfassen, die auf der internationalen Cospas-Notfrequenz 406 MHz gesendet werden. Die Satelliten berechnen den geografischen Standort der Bake innerhalb von 2 km, indem sie die Doppler-Frequenzverschiebung der Funkwellen aufgrund der relativen Bewegung des Senders und des Satelliten messen, und übermitteln die Informationen schnell an die entsprechenden lokalen Rettungsorganisationen, die die Suche und Rettung durchführen. ⓘ

Wildhüter bei der Verfolgung eines mit einem Funksender versehenen Berglöwen ⓘ

• Funkpeilung (Radio Direction Finding, RDF) - eine allgemeine Technik, die seit den frühen 1900er Jahren eingesetzt wird und bei der spezielle Funkempfänger mit Richtantennen (RDF-Empfänger) verwendet werden, um die genaue Peilung eines Funksignals zu bestimmen und so den Standort des Senders zu ermitteln. Der Standort eines terrestrischen Senders kann durch einfache Triangulation aus den Peilungen von zwei geografisch voneinander getrennten RDF-Stationen bestimmt werden, und zwar als der Punkt, an dem sich die beiden Peilungslinien kreuzen, was als "Fixpunkt" bezeichnet wird. Das Militär nutzt RDF, um feindliche Truppen anhand ihrer taktischen Funkübertragungen zu orten, die Spionageabwehr nutzt es, um geheime Sender zu orten, die von Spionageagenten verwendet werden, und Regierungen nutzen es, um nicht lizenzierte Sender oder Störquellen zu lokalisieren. Ältere RDF-Empfänger verwenden drehbare Schleifenantennen. Die Antenne wird so lange gedreht, bis die Funksignalstärke am schwächsten ist, was anzeigt, dass sich der Sender in einer der beiden Nullstellen der Antenne befindet. Die Nullstellen werden verwendet, da sie schärfer sind als die Keulen (Maxima) der Antenne. Modernere Empfänger verwenden Phased-Array-Antennen, die eine viel höhere Winkelauflösung haben.
  • Verfolgung von Tierwanderungen - eine in der Wildtierbiologie, Naturschutzbiologie und im Wildtiermanagement weit verbreitete Technik, bei der kleine batteriebetriebene Funksender an Wildtieren angebracht werden, damit ihre Bewegungen mit einem RDF-Richtfunkempfänger verfolgt werden können. Manchmal wird der Sender dem Tier eingepflanzt. In der Regel wird das VHF-Band verwendet, da die Antennen in diesem Band recht kompakt sind. Der Empfänger verfügt über eine Richtantenne (in der Regel eine kleine Yagi), die so lange gedreht wird, bis das empfangene Signal am stärksten ist; zu diesem Zeitpunkt ist die Antenne in Richtung des Tieres ausgerichtet. Hochentwickelte Systeme, die in den letzten Jahren eingesetzt wurden, verwenden Satelliten, um das Tier zu verfolgen, oder Geolokalisierungsmarken mit GPS-Empfängern, die den Standort des Tieres aufzeichnen und übertragen. ⓘ

Fernsteuerung

MQ-1 Predator-Drohne der US Air Force, die von einem Piloten am Boden ferngesteuert wird ⓘ

Funkfernsteuerung ist die Verwendung von elektronischen Steuersignalen, die von einem Sender über Funkwellen gesendet werden, um die Aktionen eines Geräts an einem entfernten Standort zu steuern. Fernsteuerungssysteme können auch Telemetriekanäle in die andere Richtung umfassen, die dazu dienen, Echtzeitinformationen über den Zustand des Geräts an die Kontrollstation zu übermitteln. Unbemannte Raumfahrzeuge sind ein Beispiel für ferngesteuerte Maschinen, die durch von Satellitenbodenstationen übertragene Befehle gesteuert werden. Die meisten Handfernbedienungen, die zur Steuerung von Unterhaltungselektronikprodukten wie Fernsehern oder DVD-Playern verwendet werden, arbeiten mit Infrarotlicht und nicht mit Funkwellen, sind also kein Beispiel für eine Funkfernsteuerung. Ein Sicherheitsproblem bei Fernbedienungssystemen ist das Spoofing, bei dem eine unbefugte Person eine Imitation des Steuersignals sendet, um die Kontrolle über das Gerät zu übernehmen. Beispiele für Funkfernsteuerungen:

• Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV, Drohne) - Eine Drohne ist ein Luftfahrzeug ohne Piloten an Bord, das per Fernsteuerung von einem Piloten an einem anderen Ort, in der Regel in einer Pilotenstation am Boden, geflogen wird. Sie werden vom Militär zur Aufklärung und für Bodenangriffe eingesetzt, und in jüngerer Zeit auch von der zivilen Welt für die Nachrichtenberichterstattung und Luftaufnahmen. Der Pilot verwendet Flugzeugsteuerungen wie einen Joystick oder ein Lenkrad, die Steuersignale erzeugen, die per Funk an die Drohne übertragen werden, um die Flugflächen und den Motor zu steuern. Ein Telemetriesystem überträgt ein Videobild von einer Kamera in der Drohne, damit der Pilot sehen kann, wohin sich das Fluggerät bewegt, sowie Daten von einem GPS-Empfänger, die die Echtzeit-Position des Fluggeräts angeben. Drohnen verfügen über hochentwickelte automatische Pilotensysteme an Bord, die einen stabilen Flug gewährleisten und nur für Richtungsänderungen eine manuelle Steuerung erfordern. ⓘ

Schlüsselloser Fernbedienungsschlüssel für ein Auto

• Schlüsselloses Zugangssystem - ein batteriebetriebener Handsender mit kurzer Reichweite, der in den meisten modernen Autos enthalten ist und mit dem die Türen eines Fahrzeugs von außen ver- und entriegelt werden können, ohne dass ein Schlüssel benötigt wird. Wenn ein Knopf gedrückt wird, sendet der Sender ein codiertes Funksignal an einen Empfänger im Fahrzeug und betätigt die Schlösser. Der Schlüsselanhänger muss sich in der Nähe des Fahrzeugs befinden, in der Regel in einem Umkreis von 5 bis 20 Metern. In Nordamerika und Japan wird eine Frequenz von 315 MHz verwendet, während in Europa 433,92 und 868 MHz zum Einsatz kommen. Einige Modelle können auch den Motor aus der Ferne starten, um das Fahrzeug warmzufahren. Ein Sicherheitsproblem bei allen schlüssellosen Zugangssystemen ist ein Replay-Angriff, bei dem ein Dieb mit einem speziellen Empfänger ("Codegrabber") das Funksignal während des Öffnens aufzeichnet, das später wieder abgespielt werden kann, um die Tür zu öffnen. Um dies zu verhindern, verwenden schlüssellose Systeme ein Rolling-Code-System, bei dem ein Pseudozufallszahlengenerator in der Fernbedienung bei jeder Benutzung einen anderen Zufallsschlüssel erzeugt. Um Diebe daran zu hindern, den Pseudozufallsgenerator zu simulieren, um den nächsten Schlüssel zu berechnen, wird das Funksignal zusätzlich verschlüsselt.
  • Garagentoröffner - ein Handsender mit kurzer Reichweite, der das elektrisch betriebene Garagentor eines Gebäudes von außen öffnen oder schließen kann, so dass der Besitzer das Tor öffnen kann, wenn er mit seinem Auto vorfährt, und es schließen kann, wenn er es verlässt. Auf Tastendruck sendet die Steuerung ein kodiertes FSK-Funksignal an einen Empfänger im Toröffner und hebt oder senkt das Tor. Moderne Öffner arbeiten mit 310, 315 oder 390 MHz. Um zu verhindern, dass ein Dieb einen Replay-Angriff durchführt, verwenden moderne Türöffner ein Rolling-Code-System. ⓘ

Quadcopter, ein beliebtes ferngesteuertes Spielzeug ⓘ

• Funkgesteuerte Modelle - ein beliebtes Hobby ist das Spielen mit funkgesteuerten Modellbooten, -autos, -flugzeugen und -hubschraubern (Quadcoptern), die über Funksignale von einer Handkonsole mit Joystick gesteuert werden. Die meisten neueren Sender verwenden das 2,4-GHz-ISM-Band mit mehreren Steuerkanälen, die mit PWM, PCM oder FSK moduliert werden.
• Drahtlose Türklingel - Eine Türklingel für Wohngebäude, die drahtlos funktioniert, so dass keine Drähte durch die Gebäudewände verlegt werden müssen. Sie besteht aus einem Türklingelknopf neben der Tür, der einen kleinen batteriebetriebenen Sender enthält. Wenn die Türklingel gedrückt wird, sendet sie ein Signal an einen Empfänger im Haus, der über einen Lautsprecher verfügt, der mit einem Glockenton anzeigt, dass jemand an der Tür ist. Sie verwenden normalerweise das 2,4-GHz-ISM-Band. Der verwendete Frequenzkanal kann normalerweise vom Eigentümer geändert werden, falls eine andere Türklingel in der Nähe denselben Kanal verwendet. ⓘ

Störung

Unter Funkstörung versteht man das absichtliche Aussenden von Funksignalen, um den Empfang anderer Funksignale zu stören. Störgeräte werden als "Signalunterdrücker", "Interferenzgeneratoren" oder einfach als Störsender bezeichnet. ⓘ

In Kriegszeiten setzen Militärs Störsender ein, um den taktischen Funkverkehr der Gegner zu stören. Da Radiowellen die Landesgrenzen überschreiten können, setzen einige totalitäre Länder, die Zensur betreiben, Störsender ein, um zu verhindern, dass ihre Bürger Sendungen von Radiosendern in anderen Ländern hören können. Die Störung wird in der Regel durch einen leistungsstarken Sender erreicht, der auf der gleichen Frequenz wie der Zielsender Rauschen erzeugt. ⓘ

Das US-Bundesgesetz verbietet den nicht-militärischen Betrieb oder Verkauf jeglicher Art von Störsendern, einschließlich solcher, die GPS-, Mobilfunk-, Wi-Fi- und Polizeiradare stören. ⓘ

Wissenschaftliche Forschung

• Die Radioastronomie ist die wissenschaftliche Untersuchung der von astronomischen Objekten ausgesandten Radiowellen. Radioastronomen verwenden Radioteleskope, große Radioantennen und -empfänger, um die Radiowellen von astronomischen Radioquellen zu empfangen und zu untersuchen. Da astronomische Radioquellen so weit entfernt sind, sind die von ihnen ausgehenden Radiowellen extrem schwach und erfordern extrem empfindliche Empfänger. Radioteleskope sind die empfindlichsten Radioempfänger, die es gibt. Sie verwenden große Parabolantennen mit einem Durchmesser von bis zu 500 Metern, um genügend Radiowellenenergie für die Untersuchung zu sammeln. Die HF-Frontend-Elektronik des Empfängers wird häufig mit flüssigem Stickstoff gekühlt, um das thermische Rauschen zu verringern. Mehrere Antennen werden oft zu Arrays zusammengeschaltet, die wie eine einzige Antenne funktionieren, um die Sammelstärke zu erhöhen. Bei der Very Long Baseline Interferometry (VLBI) werden Radioteleskope auf verschiedenen Kontinenten miteinander verbunden, wodurch die Auflösung einer Antenne mit einem Durchmesser von mehreren tausend Kilometern erreicht werden kann.
• Fernerkundung - in der Radiowelt ist die Fernerkundung der Empfang von elektromagnetischen Wellen, die von natürlichen Objekten oder der Atmosphäre ausgestrahlt werden, zu wissenschaftlichen Forschungszwecken. Alle warmen Objekte senden Mikrowellen aus, und das ausgestrahlte Spektrum kann zur Bestimmung der Temperatur verwendet werden. Mikrowellenradiometer werden in der Meteorologie und den Geowissenschaften eingesetzt, um die Temperatur der Atmosphäre und der Erdoberfläche sowie chemische Reaktionen in der Atmosphäre zu bestimmen. ⓘ

Etymologie

Das Wort "Radio" leitet sich von dem lateinischen Wort "radius" ab, das "Speiche eines Rades, Lichtstrahl, Strahl" bedeutet. Der Begriff wurde erstmals 1881 im Bereich der Kommunikation verwendet, als Alexander Graham Bell auf Anregung des französischen Wissenschaftlers Ernest Mercadier den Begriff "Radiophon" (d. h. "ausgestrahlter Schall") als alternative Bezeichnung für sein optisches Übertragungssystem Photophon verwendete. Diese Erfindung sollte sich jedoch nicht durchsetzen. ⓘ

Nachdem Heinrich Hertz 1886 die Existenz von Radiowellen entdeckt hatte, wurden zunächst verschiedene Begriffe für diese Strahlung verwendet, darunter "Hertzsche Wellen", "elektrische Wellen" und "Ätherwellen". Die ersten praktischen Funkkommunikationssysteme, die Guglielmo Marconi 1894-5 entwickelte, übertrugen Telegraphensignale mit Hilfe von Radiowellen, weshalb die Funkkommunikation zunächst "drahtlose Telegrafie" genannt wurde. Bis etwa 1910 umfasste der Begriff "drahtlose Telegrafie" auch eine Reihe anderer experimenteller Systeme zur drahtlosen Übertragung von Telegrafiesignalen, darunter die elektrostatische Induktion, die elektromagnetische Induktion sowie die Wasser- und Erdleitung, so dass ein präziserer Begriff benötigt wurde, der sich ausschließlich auf elektromagnetische Strahlung bezog. ⓘ

Die erste Verwendung von radio- in Verbindung mit elektromagnetischer Strahlung scheint der französische Physiker Édouard Branly gewesen zu sein, der 1890 den Kohärenzdetektor entwickelte, den er auf Französisch radio-conducteur nannte. Die Vorsilbe Radio- wurde später zur Bildung weiterer beschreibender zusammengesetzter Wörter und von Wörtern mit Bindestrich verwendet, insbesondere in Europa. So wurde Anfang 1898 in der britischen Zeitschrift The Practical Engineer auf "the radiotelegraph" und "radiotelegraphy" verwiesen, und im französischen Text der Berliner Funktelegrafiekonventionen von 1903 und 1906 finden sich die Ausdrücke "radiotélégraphique" und "radiotélégrammes". ⓘ

Die Verwendung von "Radio" als eigenständiges Wort geht mindestens auf den 30. Dezember 1904 zurück, als in den Anweisungen der britischen Post für die Übermittlung von Telegrammen festgelegt wurde, dass "das Wort 'Radio'... in den Dienstanweisungen gesendet wird". Diese Praxis wurde allgemein übernommen und das Wort "Radio" international durch die Berliner Radiotelegrafenkonvention von 1906 eingeführt, die eine Dienstvorschrift enthielt, in der festgelegt wurde, dass "Funktelegramme in der Präambel angeben sollen, dass der Dienst 'Radio' ist". ⓘ

Die Umstellung auf "Radio" anstelle von "Wireless" vollzog sich in der englischsprachigen Welt langsam und uneinheitlich. Lee de Forest trug dazu bei, das neue Wort in den Vereinigten Staaten populär zu machen - Anfang 1907 gründete er die DeForest Radio Telephone Company, und in seinem Brief in der Electrical World vom 22. Juni 1907 über die Notwendigkeit gesetzlicher Beschränkungen warnte er: "Solange eine solche strenge Regulierung nicht durchgesetzt wird, wird das Radio-Chaos mit Sicherheit die Folge sein". Auch die Marine der Vereinigten Staaten sollte eine Rolle spielen. Obwohl in ihrer Übersetzung des Berliner Übereinkommens von 1906 die Begriffe "drahtloser Telegraf" und "drahtloses Telegramm" verwendet wurden, begann sie 1912, stattdessen die Verwendung von "Radio" zu fördern. Mit der Einführung des Rundfunks in den 1920er Jahren wurde der Begriff von der breiten Öffentlichkeit zunehmend bevorzugt. (Das Wort "broadcasting" hat seinen Ursprung in einem landwirtschaftlichen Begriff, der so viel bedeutet wie "weites Ausstreuen von Saatgut"). In den Ländern des britischen Commonwealth war der Begriff "wireless" bis Mitte des 20. Jahrhunderts üblich, obwohl die Zeitschrift der British Broadcasting Corporation im Vereinigten Königreich seit ihrer Gründung Anfang der 1920er Jahre "Radio Times" hieß. ⓘ

In den letzten Jahren hat der Begriff "drahtlos" als allgemeinere Bezeichnung für Geräte, die mit elektromagnetischer Strahlung, entweder Radiowellen oder Licht, kommunizieren, wieder an Popularität gewonnen. Dies ist auf das rasche Wachstum von Computernetzwerken mit kurzer Reichweite, z. B. drahtlose lokale Netzwerke (Wi-Fi) und Bluetooth, sowie von Mobiltelefonen zurückzuführen, um diese Anwendungen von der traditionellen "Funk"-Kommunikation, wie z. B. dem Rundfunk, zu unterscheiden. ⓘ

Geschichte

Im deutschsprachigen Raum begann der Rundfunkbetrieb 1920 zuerst in der Schweiz und Deutschland mit Testsendungen, erste regelmäßige Programmausstrahlungen folgten Ende 1922 und Anfang 1923 durch zwei schweizerische Flugplatzsender, im Herbst 1923 mit der reichsdeutschen Funk-Stunde Berlin und im Oktober 1924 mit der österreichischen RAVAG in Wien. Ort der ersten reichsdeutschen Rundfunksendungen war das erste Tonstudio Deutschlands, das heutige Altbaustudio der Universität der Künste Berlin in Berlin. ⓘ

Siehe Geschichte des Radios, Erfindung des Radios, Zeitleiste des Radios, Geschichte des Rundfunks ⓘ

Einstufung als Rundfunkempfangsgerät

In Deutschland ist ein Radio ein Rundfunkempfangsgerät im Sinne des deutschen Rundfunkgebührenstaatsvertrages, d. h. eine „technische Einrichtung, die zur drahtlosen oder drahtgebundenen, nicht zeitversetzten Hör- oder Sichtbarmachung oder Aufzeichnung von Rundfunkdarbietungen (Hörfunk und Fernsehen) geeignet ist“. ⓘ

Analoger Radioempfang

Entwicklung der Empfangsgeräte

Portabler Röhren-Radioempfänger (1937) einschließlich Koffer. Centrum Radio (Schweden) ⓘ

Philips Philetta 1955 (Deutschland) ⓘ

Kofferradio, Röhrengerät Teddy-Boy (1957), Grundig ⓘ

Musiktruhe bzw. -schrank HM 6-81 (1958), entworfen von dem Möbeldesigner Herbert Hirche, Braun ⓘ

Radioempfänger Stockholm (ab 1963), fünf Röhren, 4 Watt, Blaupunkt ⓘ

Röhrenradio Kleinsuper SK 2, Braun ⓘ

Anfangszeit

In den Anfangsjahren war die Technik analoger Empfangsgeräte für einen Großteil der Bevölkerung unerschwinglich. Allerdings war durch den Selbstbau beispielsweise eines Detektorempfängers ein Empfang von Ortssendern auch für ärmere Bevölkerungsschichten möglich. Nicht zuletzt war nach dem Ersten Weltkrieg weltweit eine große Anzahl deaktivierter Militärfunker vorhanden, die nicht nur technische Erfahrung mit Empfangsgeräten hatten, sondern ein Mitspracherecht bei der Entwicklung des künftigen Hörfunks einforderten. Allein in Deutschland waren dies etwa 100.000 ehemalige Militärfunker. ⓘ

Am 22. Dezember 1920 fand im Deutschen Reich (Weimarer Republik) die erste öffentliche Rundfunkübertragung eines Weihnachtskonzerts durch den Sender Königs Wusterhausen der Reichspost statt. Dieses Ereignis war ein bedeutender Meilenstein zur Entwicklung des öffentlichen Rundfunks in Deutschland. ⓘ

Ende der 1920er Jahre wurden dank neuer Fertigungsmethoden besonders Röhrenradios deutlich preiswerter angeboten. So wurde das erste weitverbreitete Gerät im deutschsprachigen Raum der fünf Jahre lang von Audion produzierte Ortsempfänger OE333 der damaligen Loewe-Audion GmbH (zuvor Radio Frequenz Loewe) in Berlin-Steglitz, vorgestellt auf der Funkausstellung 1926. Wegen der modernen Methoden wird Siegmund Loewe in der englischsprachigen Literatur als „deutscher Henry Ford“ beschrieben. Der OE333 kostete 36,50 Reichsmark einschließlich der Dreifachtriode 3NF (vergleichbar mit der späteren ECC83). Lediglich die entsprechende Antennenspule aus Draht musste dazugekauft werden. ⓘ

Um alle Bevölkerungsschichten mit der nationalsozialistischen Propaganda effektiver zu erreichen, wurde 1933 der Volksempfänger entwickelt und im August 1933 vom Reichsminister für Volksaufklärung und Propaganda präsentiert. Das Gerät kostete etwa halb so viel wie die bis dahin in Deutschland erhältlichen Radios. Es war ein einfach konstruiertes Gerät, das zu einem Preis von 76 Reichsmark verkauft wurde (entspricht inflationsbereinigt in heutiger Währung 366 Euro). ⓘ

Hochwertige Radiogeräte waren mit einer Gegentaktendstufe bestückt. Zur Vereinfachung der Senderwahl gab es schon vor dem Zweiten Weltkrieg vereinzelte Gerätemodelle mit einem automatischen, durch einen Motor angetriebenen Sendersuchlauf sowie mit mehreren sogenannten Sendertasten zum Umschalten häufig gehörter Sendestationen. Auch die Entwicklung von Autoradios begann schon vor dem Krieg in Europa und Übersee, sie spielten auf dem Markt aber noch kaum eine Rolle, da sie teuer und recht anfällig waren. ⓘ

Nachkriegszeit

Taschenradio Altona Collection 1940, hier Miniatur-Replica (1995?) von Crosley Duette 56TD-R, Copyright Micron Technology, Abmessungen 135 × 90 × 45 mm ⓘ

Nach dem Zweiten Weltkrieg kamen ab 1949 mit dem Beginn des UKW-Rundfunks in Deutschland Geräte zum Empfang von UKW-Sendern mit Frequenzmodulation auf den Markt. Diese waren – wie viele Produkte im Nachkriegsdeutschland – gemessen am Einkommen noch verhältnismäßig teuer. Im Jahr 1952 kostete z. B. ein Überlagerungsempfänger (Superhet/Super) mit UKW-Bereich in Westdeutschland 380 DM (entspricht inflationsbereinigt in heutiger Währung 999 Euro). Für die vorhandenen Rundfunkempfänger war mit preiswerten Zusatzgeräten auch UKW-Empfang möglich. ⓘ

Bauelemente

In frühen analogen Radios wurden neben dem Detektorempfänger auch Geräte mit Elektronenröhren für den Empfang und zur Verstärkung verwendet, sie werden daher als Röhrenempfänger bezeichnet. Die Empfangsprinzipien dieser Röhrenempfänger waren das Audion und später der Überlagerungsempfänger. ⓘ

Stationäre wie tragbare Geräte gab es von den 1920er bis in die 1950er Jahre neben den einfacheren Detektorempfängern mit Detektorbausteinen oder Spitzendiode ausschließlich als Röhrenempfänger. Tragbare Geräte, die Kofferradios, waren mit Batterieröhren, Heiz- und Anodenbatterien bestückt. ⓘ

Im Jahr 1953 brachte eine US-amerikanische Firma den Regency TR-1, das erste Transistorradio, ein Taschenradio mit vier Transistoren, auf den Markt. Diese Neuerung wurde durch das 1948 bei Bell entwickelte elektronische Halbleiter-Bauelement-Transistor möglich. In Deutschland folgte 1957 die pfälzische Firma Akkord-Radio ebenfalls mit einem kleinen Transistorgerät. Zeitweise erschienen auch gemischt-bestückte Geräte, bei denen sowohl Transistoren als auch Röhren eingesetzt waren. ⓘ

Transistorradios mit diesen neuen aktiven, verstärkenden Bauelementen hatten gegenüber den bisherigen Geräten mehrere Vorteile: Sie waren kleiner, leichter, unempfindlicher gegen Stöße und benötigten vergleichsweise wenig Energie, so dass ein Betrieb mit Trockenbatterien über lange Zeit möglich war. Bald gab es Geräte im Taschenformat; die Bauteile standen dichtgedrängt und aufrecht auf einer Leiterplatte. ⓘ

In der weiteren Entwicklung wurden Transistoren und Widerstände ab Anfang der 1960er Jahre zu integrierten Schaltkreisen zusammengefasst, was abermals zu Größen- und Kostenreduzierungen führte. Der von der nicht mehr bestehenden britischen Firma Ferranti entwickelte Schaltkreis ZN414 ist leicht verändert bis heute als TA7642 von anderen Herstellern erhältlich. ⓘ

Mit dem Einsatz von elektronischen Bauteilen zum Sendersuchlauf und zur digitalen Frequenzanzeige, beispielsweise beim Blaupunkt-Autoradio Bamberg QTS Super Arimat (produziert von 1979 bis 1980), setzte teilweise eine Digitalisierung der Empfänger ein. Die bisher prägenden Radioskalen verschwanden damit zunehmend, das Aussehen und die Bedienung von Radios veränderten sich grundlegend. Teure und montageaufwendige mechanische Teile konnten bald komplett durch Elektronik ersetzt werden. ⓘ

Schaltungsprinzipien

Im klassischen Radio werden zunächst die von der Sendeanlage abgestrahlten elektromagnetischen Wellen in einer geeigneten Antenne in Wechselstrom umgesetzt. Dieser wird so weiterverarbeitet, dass nur ganz bestimmte Schwingungsfrequenzen – ein enger Frequenzbereich um z. B. 801 kHz herum, in dem ein bestimmtes Radioprogramm übertragen wird – ausgewählt und verstärkt werden und der übertragene Inhalt – Sprache, Töne, Musik – in seiner ursprünglichen Frequenzlage zur Wiedergabe über Lautsprecher zurückgewonnen wird. Anhand des für diese Aufgabe angewendeten Schaltungsprinzips wird unter anderem zwischen Geradeausempfänger und Überlagerungsempfänger unterschieden. ⓘ

Weiterentwicklungen

Radiorekorder bzw. Radiorecorder – eine Kombination von Radioteil und Kassettenrekorder. Abbildung von Geräten verschiedener Hersteller (Citizen, Sharp, Sony, Toshiba, Hitachi, JVC und der ehemaligen Firma Lloyd’s Electronics) ⓘ

Weltempfänger Grundig Satellit 2100 mit mehreren Kurzwellen-Bereichen ⓘ

Radiowecker Grundig Sonoclock 30a mit Festsender-Tasten (Stationstasten) ⓘ

Portabler Weltempfänger Trixi 3000 Stereo mit zwei Zusatz-Lautsprecherboxen von HEA (Houben-Elektro-Akustik) ⓘ

Eine Belebung des Rundfunkgeräteabsatzes brachte u. a. in Deutschland der im August 1963 auf der 23. Großen Deutschen Funk-Ausstellung in Berlin vorgestellte UKW- bzw. FM-Stereorundfunk. Aus den einfachen, meist tragbaren Transistorradios entwickelten sich in den 1970er Jahren Stereo-Gerätekombinationen mit Kassettenrekordern und zehn Jahre später auch CD-Spielern. Die Radiorekorder waren in der Jugendkultur bis Ende der 1980er Jahre weit verbreitet. ⓘ

Der Rundfunkdienst der Autofahrer-Rundfunk-Information (ARI) und das Radio Data System (RDS) waren weitere Meilensteine in der Entwicklung von analogen Empfangsgeräten, insbesondere von Autoradios. ⓘ

Weltempfänger sind Radiogeräte, die speziell für einen Empfang des weltweiten Kurzwellenrundfunks optimiert sind. ⓘ

Die Miniaturisierung führte zu Streichholzschachtel-große Miniradios mit Ohr- bzw. Kopfhörern, zu um ein Radioteil ergänzte Walkman-Geräte und zu in Mobiltelefonen integrierte Radioempfangs-Funktion. ⓘ

Das bloße Radioempfangsteil wird im Fachjargon als Tuner (en. to tune – abstimmen) bezeichnet. Daran ist die Antenne angeschlossen. Das Empfangsteil liefert am Ausgang ein zunächst kleines Audiosignal, dass in einem nachfolgenden (oft ebenfalls im Gerät eingebauten) Audioverstärker für die Lautsprecher verstärkt wird. Weitere Begriffe sind Empfangsgerät und Receiver (englisch für Empfänger). ⓘ

Digitaler Radioempfang

Empfangsgerät stream 83i für UKW, DAB+ und WLAN, Baujahr 2011, Firma Roberts-Radio ⓘ

Die Entwicklung von digitalen Übertragungstechniken bzw. Endgeräten begann Ende des 20. Jahrhunderts. Ohne Ausrüstung eines zusätzlichen jeweiligen digitalen bzw. analogen Empfangsteiles ist mit Digitalradios der Empfang von analogen Radiosendern und umgekehrt von digitalen Stationen mit Analogempfängern nicht möglich. ⓘ

Digital Radio Mondiale

Auch auf Mittel-, Lang- und Kurzwelle senden heute AM-Rundfunkstationen mit dem digitalen Übertragungsverfahren, dem Digital Radio Mondiale, wodurch eine stereophone Übertragung in besserer Klangqualität ermöglicht wird. Das Verfahren konnte sich mangels Empfangsgeräten nicht durchsetzen. ⓘ

Software Defined Radio

Die Digitalisierung des bisher überwiegend analogen Radios wird mit der Einführung des Software Defined Radio (SDR) konsequent weitergeführt. Software Defined Radio soll möglichst die gesamte Signalverarbeitung eines Hochfrequenzsenders oder -empfängers unter Verwendung anpassbarer Hardware über Software definieren. Mit austauschbaren Softwaremodulen lassen sich neue digitale Übertragungsverfahren implementieren. ⓘ

Die SDR-Technik bietet die Möglichkeit, mit neuen Softwaremodulen effizientere Funkübertragungssysteme zu testen, ohne dass vorhandene SDR-Empfänger nach einem Softwareupdate unbrauchbar werden. Im engeren Sinn handelt es sich hierbei um ein Funktelekommunikationssystem, das eine softwarekonfigurierbare Hardware zur Modulation und Demodulation sowie zur Aufwärts- bzw. Abwärtsmischung eines Datensignals benutzt. Heute werden sowohl für den Amateurfunk als auch für den Empfang von DRM-Ausstrahlungen SDR-Empfänger angeboten. ⓘ

Internetradio und Streaming

Beim digitalen Rundfunk werden die Audiosignale als sogenannter Broadcast verbreitet, während beim Live-Streaming für das Webradio üblicherweise die Daten nur nach einer Aufforderung (Request) des Empfängers für diesen direkt adressiert ausgesendet werden (Client-Server-Modell). Ebenso wie der Digitalrundfunk wird das Internetradio häufig als Digitalradio bezeichnet. ⓘ

Die Datenübertragung des Internetradios findet sowohl terrestrisch (WLAN, WiMAX, UMTS), als auch über Kupferkabel, Glasfaserkabel und über Kommunikationssatelliten statt. Das Audioformat ist nicht festgelegt; meist werden jedoch gängige Streaming-Formate wie MP3 oder WMA verwendet. Die Verbreitung ist praktisch gleich der Verbreitung des Internets, was die „Ausstrahlung“ für Radiosender vergleichsweise einfach gestaltet. ⓘ

Der Radionutzer benötigt zum Empfang des Internetradios einen entsprechenden Streaming-Client. Solche Clients sind im Internet leicht verfügbar, zudem oftmals kostenlos. Für den Betreiber von nativen Internet-Sendern wiederum hält sich der technische Aufwand für dessen Betrieb in Grenzen. Aufgrund dieser Faktoren könnte das Internetradio als Digitalradio große Bedeutung erlangen. So gab es 2009 in Deutschland mehr als 1900 Internetradiosender; die durchschnittliche Nutzungsdauer betrug 73 Minuten pro Tag. Der Empfang kann dabei über einen Personal Computer oder über spezielle Internetradiogeräte erfolgen. Reine Internetradiogeräte sind bereits im Handel. ⓘ

Bereits im Jahr 2006 hörten europaweit mehr als 20 Millionen Menschen Internetradio; die Prognose für 2010 lag bei knapp 32 Millionen Hörern. ⓘ

Mediatheken und Podcasting

Begleitend zum Radioprogramm entstanden Internetpräsenzen und Websites, die von vielen etablierten Rundfunkstationen die Möglichkeit boten, ausgewählte Radiosendungen eine Zeit lang als Podcast nachzuhören, in Form einer Mediathek oder als Abonnent. Es gibt für Interessenten und Lehrer die Möglichkeit, Textinhalte zur Sendung zum Nachlesen herunterzuladen. Mit der Erstellung eines laufend aktualisierten Webjournals mit gegenüber dem Rundfunk erweiterten und laufend aktualisierten Artikelbaums samt Bildern und Links zu Quellen entstanden Webpräsenzen mit einem Zusatznutzen gegenüber einem reinen Radio-Rundfunkprogramm. ⓘ