Bodenwelle

Abstrahlung einer oberflächennahen Bodenwelle und einer an der Ionosphäre reflektierten Raumwelle.

Unter einer Bodenwelle versteht man die sich entlang der Erdoberfläche ausbreitenden Radiowellen einer Sendeantenne. Analog dazu breitet sich die Raumwelle von einem Sendemast in die Erdatmosphäre aus und kann unter bestimmten Bedingungen an der Ionosphäre reflektiert und wieder zurück zur Erde wandern.

Die Reichweite einer Bodenwelle ist einerseits von der Frequenz und andererseits von der Bodenbeschaffenheit abhängig. Über Wasserflächen ist die Abschwächung des elektromagnetischen Feldes geringer, als über trockenem oder felsigem Boden.

UKW

Die Reichweite der Bodenwelle im Ultrakurzwellenbereich ist stark abhängig von der Höhe der Antenne über Grund, der näheren Umgebung (Fresnelzone) sowie der Frequenz. Im Betriebsfunk geht die Frequenzplanung von einer Reichweite von 15 km aus. Theoretisch möglich wären 30 km. Darüber hinaus ist die Erde schon eine Kugel und die Funkwelle strahlt in den Weltraum. Durch bessere Beugung längerer Wellenlängen (tiefe Frequenzen) ergibt sich z.B. für das 4-m-Band eine viel günstigere Ausbreitung als im 2-m- oder 70-cm-Bereich. Hindernisse wie Bäume oder Berge können "umströmt werden".

Beugungseffekte am Boden bzw. bodennahen Inhomogeniäten der Atmosphäre, z.B. Inversionswetterlagen, ermöglichen auch bedeutend größere Reichweiten. Natürlich steigt dabei die Streckendämpfung stark an, was aber innerhalb bestimmter Grenzen durch höhere Sendeleistungen und Richtantennen kompensiert werden kann. Manche UKW-Rundfunksender erreichen so verlässliche Reichweiten von bis zu 200 km. So berühren sich die nutzbaren Empfangsgebiete der Deutschlandfunk-Sender Hornisgrinde im nördlichen Schwarzwald und Sender Ochsenkopf im Fichtelgebirge. Beide Sender arbeiten mit, für UKW-Hörfunksender ungewöhnlich hohen, Sendeleistungen von rund 100 kW.

Atmosphärische Effekte sind von ihrer Natur her stark schwankend. Sie sind im kommerziellen Einsatz unerwünscht, weil sie die zuverlässig überbrückbare Entfernung nicht erhöhen und im Extremfall zu Störungen zwischen unterschiedlichen Netzen auf der gleichen Frequenz führen. Im Amateurfunk dagegen sind sie erwünscht, weil sie extrem weite Verbindungen ermöglichen können.

Im UKW-Bereich kommt es aber auch zu Reflexionen der Bodenwelle an Objekten, und dies um so eher, je höher die Frequenz ist. Kleine Metallteile an Hochhäusern können so als Spiegel der Funkwellen dienen. Generell kann man sagen, das VHF-Frequenzen eher im ländlichen Raum bevorzugt werden, wegen der besseren Beugung. Im städtischen Umfeld würde man eher UHF-Frequenzen empfehlen, da diese leichter von anderen Gebäuden reflektiert werden können.

Mittelwelle oder Langwelle

Die Bodenwelle ist bei Mittel- und Langwellensendern von großer Bedeutung. Langwellensender haben eine Bodenwellenreichweite bei durchschnittlicher Bodenleitfähigkeit von bis zu 1000 Kilometern, Mittelwellensender eine solche von 250 Kilometern, wobei der exakte Wert von der elektrischen Leitfähigkeit des Erdbodens (ein Boden mit hoher elektrischer Leitfähigkeit wie Meerwasser ergibt eine größere Bodenwellenreichweite als ein solcher mit schlechter elektrischer Leitfähigkeit wie Wüstensand), der Sendeleistung und der Art der Sendeantenne abhängt. Die Raumwelle wird in diesen Frequenzbereichen tagsüber von der Ionosphäre absorbiert. In den Nachtstunden findet eine Reflexion an der Ionosphäre statt. Hierdurch erhöht sich die Reichweite beachtlich. Aus diesem Grund kann man in den Abendstunden mehr Sender im Lang- und Mittelwellenbereich empfangen, als am Tage. Allerdings kann es auch zu Verzerrungen kommen, wenn Boden- und Raumwelle mit gleicher Intensität am Empfänger eintreffen. Man bezeichnet dies als Nahschwund.

Kurzwelle

Im Kurzwellenbereich hat die Bodenwelle eine sehr geringe Reichweite und spielt nur im CB-Funk (11-m-Band) eine nennenswerte Rolle für Ortsgespräche. Die Raumwelle dagegen kann bei richtiger Frequenzwahl an der Ionosphäre reflektiert werden und wieder zurück zur Erdoberfläche wandern. Aus diesem Grund besitzen Kurzwellensender eine sehr große Reichweite und können sogar weltweit empfangen werden.

Literatur

• Helmut Röder, Heinz Ruckriegel, Heinz Häberle: Elektronik 3. Teil, Nachrichtenelektronik. 5. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Wuppertal, 1980, ISBN 3-8085-3225-4
• Stratis Karamanolis: Alles über CB Ein Handbuch für den CB Funker. 2. Auflage, Karamanolis Verlag, Putzbrunn, 1977
• Jürgen Detlefsen, Uwe Siart: Grundlagen der Hochfrequenztechnik. 2. Auflage, Oldenbourg Verlag, München Wien, 2006, ISBN 3-486-57866-9