Peilempfänger

Unter Funkpeilung versteht man ein Verfahren, mittels Richtungsbestimmung oder Zeitmessung eines Funksignales die eigene Position oder die Position/Richtung des Senders zu bestimmen. Oft kann auch die Relativgeschwindigkeit Sender-Empfänger bestimmt werden.
Funkpeiler verhalten sich rein passiv und werten nur Wellen aus, die an anderer Stelle von anderen Geräten abgestrahlt werden. Zur Funkpeilung ist ein Empfänger und eine oder mehrere Richtantennen erforderlich.

Verfahren

Für Längst-, Lang- und Mittelwelle wird das Verfahren der Minimumpeilung angewandt, bei dem eine Ferrit- oder Rahmenantenne so lange gedreht wird, bis das Signal eine minimale Intensität hat. In diesen Fall zeigt die Achse der Spule zum Sender. Da die Anzeige doppeldeutig ist, wird das Signal noch dem von einer Stabantenne mit Rundempfangscharakteristik überlagert, um eine eindeutige Festlegung der Richtung zu ermöglichen. Siehe: Radiokompass

Im UKW- und Mikrowellen-Bereich wird meist eine Maximum-Peilung mit Hilfe einer Yagi- oder Parabolantenne durchgeführt.

Eine weitere Variante ist die Dopplerpeilung, vorwiegend im UKW-Bereich, die allerdings mit einem höheren technischen Aufwand verbunden ist:
Eine von vier oder mehr fest im Kreis montierten Antennen wird immer nacheinander an den Empfänger geschaltet, sodass sich eine elektronische Rotation einer virtuellen Empfangsantenne ergibt (ca. 300 Umdrehungen in der Sekunde). Läuft die Rotation dem Funksignal entgegen, so erhöht sich geringfügig die Empfangsfrequenz, entfernt sich die Rotation, so wird die Frequenz des Empfangssignals minimal niedriger. Durch diese virtuelle Rotation wird dem zu peilenden Funksignal aufgrund des Doppler-Effekts die Antennenumlauffrequenz aufmoduliert. Im Empfänger wird dieses annähernd sinusförmige NF-Signal mittels Frequenzdemodulation gewonnen und mit dem (bekannten) Antennensteuersignal verglichen: Die Phasenlagen beider Signale stehen in direkter Beziehung zur Richtung der einfallenden Welle. Die so gewonnene Richtungsinformation lässt sich auf wenige Grad genau z.B. auf einer runden Anzeige darstellen. Unter bestimmten Umständen ist es auch möglich, zur Richtung noch einen Elevationsswinkel zu berechnen. Je mehr Empfangsantennen im Kreis angeordnet sind, desto genauer wird die Bestimmung der Richtung.

Zur Peilung kann auch die Phasenlage der Signale zweier oder mehrerer Antennen ausgewertet werden. Mit einem Phasendiskriminator kann das Phasensignal gewonnen werden und direkt zur Nachführung der Antenne verwendet werden (engl. tracking).

Misst man die Absolutfrequenz des Empfangssignales ausreichend genau, kann die Relativgeschwindigkeit zwischen Sender und Empfänger bestimmt werden (Dopplereffekt).

Es kann auch die Zeit des Eintreffens eines zeitdiskreten Sende-Signales an mehreren Empfängern an verschiedenen Orten bestimmt werden. Damit kann nicht nur die Richtung, sondern auch die Entfernung zum Sender bestimmt werden. Umgekehrt kann die Zeit des Eintreffens mehrerer zeitcodierter und synchronisierter Sendersignale gemessen werden (z.B. bei der Ortsbestimmung mittels GPS-Empfänger).

Seinen eigenen Standort bestimmen kann man auch, indem man mehrere, in Karten verzeichnete Funkbaken oder sog. Funkfeuer (ortsfeste Peilsender / in der Fliegerei z.B. VOR - VHF omnidirectional radio range) anpeilt (wird seit langer Zeit auf Schiffen und Flugzeugen zur Funknavigation verwendet).

Prinzipiell zählen auch RADAR-Verfahren zur Methode der Funkpeilung – hier wird jedoch das Funkecho des Objektes ausgewertet.

Peilantennen

Zur Funkpeilung werden u.a. folgende Antennentypen verwendet:

• Ferritantennen für Lang- und Mittelwelle (Minimumpeilung)
• Rahmenantennen für Lang- bis Kurzwellen (Minimumpeilung)
• Dipol- und Yagi-Antennen für UKW (Maximumpeilung und Phasendiskrimination)
• Wendelantennen und Parabolspiegel-Antennen (Maximumpeilung und Phasendiskrimination)
• Rundstrahlantennen in Kreisanordnung (Adcock-Antenne)
• logarithmisch-periodische Yagi-Antennen (breitbandiger Empfang, Maximumpeilung) auf Funkmesswagen der Bundesnetzagentur (früher FTZ)

Anwendung

• militärisch / nachrichtendienstlich

Auffinden von Schiffen, Fahr- und Flugzeugen anhand ihres Funkverkehrs oder anhand von Störabstrahlungen

Orten von mobilen Sendestationen

Bestimmen der eigenen Position mittels Empfang der GPS-Satellitensender (eingeschränkt auch zivil nutzbar)

Auffinden von RADAR-Ortungs- und Feuerleitsystemen

Ortung von Agentenfunk

• exekutiv:

Auffinden des Ortes von Funktelefonen. Hierbei fungieren mehrere Mobilfunk-Basisstationen als "Peilempfänger", in dem sie mit Hilfe eines bestimmten Übertragungsparameters (Time-Advance) die ungefähre Entfernung zum Mobiltelefon berechnen.

Ortung von illegalen Sendern

Ortung von Funkstörquellen

• zivil:

Verfolgen von mit Peilsendern versehenen Tieren

Messen eines vertikalen Windprofiles mittels Ballonsonden (Bahnverfolgung)

Bahnverfolgung (engl. tracking) von Satelliten und Raketen anhand von deren Funksignalen

eigene Ortsbestimmung an Bord von Schiffen und Flugzeugen mittels Empfang ortsfester Peilsender (Funknavigation)

eigene Ortsbestimmung z.B. mit dem Galileo-Satelliten-Navigationssystem (GPS-Empfänger)

sog. Fuchsjagd als Amateurfunk-Sport und zur Weiterbildung (Auffinden versteckter Sender)

Orten von Gewitterblitzen in der Meteorologie anhand der von ihnen erzeugten elektromagnetischen Wellen

Literatur

• Bachmann, P. - Flugzeug-Instrumente, Motorbuch Verlag, Stuttgart 1992
• Arthur O. Bauer: Funkpeilung als alliierte Waffe gegen deutsche U-Boote 1939–1945. Selbstverlag, Diemen Niederlande 1997. ISBN 3-00-002142-6
• Dogan, Peter – Instrument Flight Training Manual 1999, ISBN 0916413128
• Jeppesen Sanderson – Privat Pilot Manual 2001, ISBN 0-88487-238-6
• Trenkle, Fritz - Die deutschen Funkpeil- und Horch-Verfahren bis 1945, AEG-Telefunken-Aktiengesellschaft, Frankfurt am Main 1982, ISBN 3-87087-129-6
• Kühr, Wolfgang – Der Privatflugzeugführer, Technik II, Band 3 1981, ISBN 392127009X
• Machados, Rod – Instrument Pilot´s Survival Manual 1998, ISBN 0-9631229-0-8
• US Department of Transportation, Federal Aviation Administration – Instrument Flying Handbook, AC61-27C, 1999

Weblinks

• Funknavigation: Peilen
• Dopplerprinzip in der Peiltechnik