CB-Funk und die Geheimnisse der Fernkommunikation

Ob ich nur mit Freunden in der Nähe “plaudern” oder mich mit weit entfernten Stationen auf einem anderen Kontinent verbinden möchte – CB-Funk bietet beides. Aber was beeinflusst eigentlich die Reichweite von CB-Funk? Das klären wir hier.

Es ist schwer zu sagen, welcher dieser Faktoren der wichtigste ist, da sie sich fast alle gegenseitig beeinflussen. Und in allen Fällen gilt: “RF und Liebe gehen seltsame Wege.” Manchmal erreicht man selbst mit maximaler Leistung nicht das nächste Dorf, manchmal erreicht man mit nur 1 Watt Südamerika. Warum ist das so?

Die Ausbreitungsbedingungen von Funkwellen

Die Physik der Funkwellen ist seit ihrer Entdeckung vor über 100 Jahren ein aktives Forschungsgebiet. Auch heute noch sind nicht alle Effekte vollständig verstanden und daher nur teilweise vorhersagbar. Die Ausbreitung von Funkwellen hängt stark von der Frequenz ab. Bei CB sprechen wir von Frequenzen im oberen Kurzwellenbereich bei 27 MHz. Für diesen Kurzwellenbereich gibt es zwei mögliche Ausbreitungswege: Bodenwelle und Raumwelle.

Die Bodenwelle

Die Bodenwelle breitet sich entlang der Erdoberfläche aus. Sie unterliegt einer starken Dämpfung, da der Boden, Felsen usw. schlechte elektrische Leiter sind. Dies schränkt die Reichweite stark auf wenige oder einige Dutzend Kilometer ein. Die tatsächliche Reichweite, die mit der Bodenwellenausbreitung erreicht wird, hängt im Wesentlichen von der Sendeleistung, dem Gelände und dem Standort der Antenne oder der Antenne selbst ab. Es gibt jedoch physikalische Grenzen – selbst mit extrem hoher Sendeleistung und einer perfekten Antenne kann man irgendwann nicht mehr weiterkommen.

Manchmal ist diese begrenzte Reichweite jedoch genau das, was Sie wollen. Wenn Sie mit Freunden aus dem örtlichen Verein sprechen, können Signale aus großer Entfernung genauso störend sein wie Unterbrechungen durch ein Gewitter.

Die typische Reichweite der Bodenwelle für CB-Funk beträgt je nach Bedingungen etwa 5 bis 30 km.

Die Himmelswelle

Die Raumwelle hingegen folgt völlig anderen Regeln und kann selbst bei mäßiger Sendeleistung eine Reichweite von mehreren tausend Kilometern bieten. Die von der Antenne ausgesendeten Funkwellen bewegen sich nicht nur entlang der Erdoberfläche, sondern breiten sich auch nach oben aus. Wie stark dies geschieht, hängt vom Antennentyp und dessen Aufbau ab.

Auf ihrem Weg nach oben treffen die Radiowellen schließlich auf reflektierende Bereiche der Ionosphäre, die unseren Planeten umgibt. Die Ionosphäre ist der Bereich weit über der Atmosphäre, in einer Höhe von etwa 80 bis 400 km. Der Name leitet sich von dem dort stattfindenden Prozess der “Ionisierung” ab. Dabei handelt es sich um den physikalischen Effekt, bei dem ein Molekül durch starke Strahlung von seinen Elektronen “befreit” wird. War das Molekül zuvor mit seinen Elektronen elektrisch neutral, wird es nach dem Verlust seiner äußeren Elektronenhülle elektrisch positiv geladen.

Und genau diese “Ionisierung” ist es, die Radiowellen reflektiert. Genau genommen handelt es sich dabei nicht um Reflexion, sondern um Beugung und Brechung, Phänomene, die aus der Optik bekannt sind.

Sonnenstrahlen bahnen den Weg

Woher kommt die Strahlung, die Moleküle ionisiert? Von der Sonne! Unser Zentralgestirn produziert jede Sekunde unvorstellbar große Mengen an Energie, von denen ein erheblicher Teil als Strahlung hier ankommt. Glücklicherweise schützen uns die Ionosphäre und die Atmosphäre vor den schädlichen Auswirkungen dieser Strahlung. In großen Höhen wirkt diese Energie ungehindert und verursacht so – unter bestimmten Umständen – die Ionisierung der dort vorhandenen Luftmoleküle. Diese “Umstände” sind sehr komplex. Der Grad der Ionisierung hängt von der Dichte der Luftmoleküle, der Aktivität der Sonne, dem Winkel, in dem die Sonnenstrahlung auf die Erde trifft, usw. ab.

Der Gesamteffekt der Raumwelle ergibt sich somit aus einer Reflexion von Radiowellen in Höhen von 80 bis etwa 400 km. Diese Reflexionen sind nicht scharf definiert und verändern sich auch im Laufe der Zeit. Wenn sie vorhanden sind, kann ein Funksignal reflektiert und zurück zur Erdoberfläche gespiegelt werden. Und dort? Wieder nach oben reflektiert, trifft es erneut auf eine reflektierende Schicht in der Ionosphäre, wird nach unten gelenkt und so weiter. Nach etwa 7 solchen “Sprüngen” hat man die Welt umrundet und weltweiten Funkverkehr auf Kurzwelle erzeugt.

Im Frequenzbereich des CB-Funkverkehrs bei 27 MHz kommt es bei hoher Sonnenaktivität recht häufig vor, dass sich in einer Höhe von etwa 80 bis 100 km reflektierende Schichten bilden, die sogenannte E-Schicht. Aufgrund der relativ geringen Höhe ist die Reichweite auf etwa 2000 bis 3000 km begrenzt; nur selten kommt es zu Ausbreitungsphänomenen über mehrere Sprünge. Die Reflexionsstärke ist jedoch sehr gut, sodass selbst mit einer sehr geringen Leistung von nur wenigen Watt perfekte Verbindungen möglich sind. An solchen Tagen hören wir das Taxifunkgerät aus Moskau genauso klar wie den Nachbarn drei Straßen weiter. Diese Effekte treten manchmal sehr kurz und sporadisch auf, weshalb dieses Phänomen der Himmelswelle auch als Sporadic-E bezeichnet wird.

Es gibt noch weitere Effekte der Reflexion in großen Höhen (die sogenannten F-Schichten), die jedoch viel seltener auftreten und in der Regel nur bei hoher Sonnenaktivität zu beobachten sind. Und es gibt Effekte, deren Ursachen noch nicht vollständig geklärt sind, wie beispielsweise die sogenannte Trans-Equatorial Propagation (TEP), die CB-Funkern oft hervorragende Signale von Nord nach Süd liefert, beispielsweise von Europa nach Südamerika.

Was bestimmt eigentlich, wie weit Sie übertragen können?

Fassen wir zusammen: Die Bodenwelle erreicht je nach Antenne und Standort eine Reichweite von etwa 5 bis 30 km. Die Raumwelle erreicht eine Reichweite von etwa 400 bis 2-3000 km, in seltenen Fällen sogar noch mehr. Die Raumwelle ist stark von der Sonnenaktivität abhängig, die Bodenwelle hingegen nicht. Und wie immer gilt: Ohne eine gute, freistehende Antenne funktioniert kaum etwas.

Wenn Ihr Signal einfach spurlos verschwindet

Der Bereich, in dem die Bodenwelle nicht mehr ankommt und die Raumwelle noch nicht angekommen ist, wird als “Skip-Zone” bezeichnet. In dieser ringförmigen Zone um meinen Standort herum kann mein Signal selbst bei maximaler Leistung nicht empfangen werden.

Die Antenne und alles drum herum

Für viele Nutzer ist Antennentechnik vergleichbar mit schwarzer Magie. Aber es ist gar nicht so kompliziert, wenn man ein paar Grundregeln beachtet.
Bei Antennen wird zwischen Richtantennen und Rundstrahlantennen unterschieden. Bei Richtantennen sorgt die Konstruktion dafür, dass das elektromagnetische Feld in eine bestimmte Richtung gelenkt (gebündelt) wird. Auch wenn man von Antennengewinn spricht, erzeugt eine Antenne nicht mehr Energie, als ihr zugeführt wird. Die Energie wird lediglich in eine bestimmte Richtung gebündelt. Eine Rundstrahlantenne hingegen verteilt die gesamte Energie gleichmäßig in alle Richtungen. Man kann nicht sagen, dass eine Bauart besser ist als die andere – es hängt davon ab, was Sie damit erreichen möchten.

Eine Rundstrahlantenne ist besser geeignet, wenn ich meine Freunde, die über meinen Standort verteilt sind, gleichmäßig erreichen möchte. Das bedeutet nicht, dass damit keine Fernverbindungen möglich sind. Das sind sie durchaus, nur seltener und mit größeren Schwierigkeiten.

Eine Richtantenne hilft jedoch bei großen Entfernungen – allerdings nur in einer bestimmten Richtung. Das bedeutet, dass ich für maximale Flexibilität die Antenne drehbar aufstellen muss. Je nach Größe der Antenne kann dies sehr aufwendig sein. Schließlich müssen die Antenne und der Mast auch einem Sturm standhalten.

So holen Sie das Maximum aus Ihrer Antenne heraus

Im Allgemeinen können Sie einige Regeln für den Antennenbau befolgen, die eine bessere Reichweite gewährleisten.
Die Antenne sollte so hoch und freistehend wie möglich sein. Am besten also auf dem Dach des Hauses, und wenn das Haus auf einem Hügel steht – umso besser. Es ist gut, wenn sich keine großen, massiven Hindernisse in der Nähe der Antenne befinden. Also vorzugsweise über dem Lagergebäude mit Metallwänden und auf jeden Fall weit entfernt von allen Stromleitungen, Metallzäunen usw.

Mit dem richtigen Kabel mehr herausholen

Das Kabel zur Antenne sollte so kurz wie möglich und so lang wie nötig sein. Also lieber ein längeres Kabel, wenn ich dadurch einen viel besseren Standort erreichen kann. Ein nur 1 Meter langes Kabel nützt mir nichts, wenn die Antenne im Keller steht.

Das Kabel sollte von guter Qualität und nicht zu dünn sein. Dünne Kabel haben eine viel höhere Dämpfung, was sich eher in der Empfangsfeldstärke als in der Übertragung bemerkbar macht. Gute Kabel haben eine doppelte Abschirmung, die nicht nur gegen Störungen in anderen Fernsehern hilft, sondern mich auch vor Störungen aus der Nachbarschaft schützt. Und auch bei den Steckern sollte man nicht sparen, denn hier gibt es erhebliche Qualitätsunterschiede. Wenn Sie keine Erfahrung mit der Montage von Koaxialsteckern haben, ist die Investition in einen guten Kabelservice mit Installation sicherlich gut angelegt.

Wie Ihr Antennensystem zuverlässig bleibt

Auch die Antennenmast- und Erdungsarbeiten müssen ordnungsgemäß durchgeführt werden; es geht hier um Ihre eigene Sicherheit. Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass eine regelmäßige Überprüfung der Antennenanlage, etwa einmal pro Jahr, sehr sinnvoll ist und vor unerwarteten Störungen schützen kann. So manche korrodierte Kabelverbindung hat schon starke Störgeräusche verursacht. Direkt an der Antenne kann dies oft das Nutzsignal vollständig überlagern.

Auf lange Sicht hilft nur Macht?

Ja, liebe Sendeleistung. Viele Funkamateure haben ein Auge auf den großen “Brenner” geworfen, einen großen Sendeverstärker mit hoher Ausgangsleistung. Wir können den rechtlichen Aspekt schnell klären: In Deutschland sind je nach CB-Kanal und Modulation zwischen 4 und 12 Watt zulässig. Es gibt auch einen Unterschied in der Art und Weise, wie die Leistung gemessen wird, PEP oder ERP. Dazu gleich mehr. Mit anderen Worten: Eine höhere Leistung ist nicht zulässig, auch wenn sie für eine bessere Reichweite sehr hilfreich wäre.

Abgesehen vom rechtlichen Aspekt setzt auch die Physik einfache Grenzen. Es gibt immer Situationen, in denen viel Leistung kaum etwas hilft. Wenn das Gelände ungünstig ist, erreiche ich selbst mit 1000 Watt nicht das benachbarte Tal in den Bergen. Und wenn keine Ausbreitungsbedingungen vorliegen, kann ich auch mit einem “Nachbrenner” keine schaffen – das ferne Land bleibt unerreichbar. Aber bei guten Bedingungen reichen schon wenige legale Watt aus.

Bei der Verwendung eines Verstärkers sind noch weitere Aspekte zu berücksichtigen. Störungen bei Nachbarn sind viel wahrscheinlicher, die Geräte sind groß und schwer, Sie benötigen eine gute Kühlung usw.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Ja, eine höhere Sendeleistung ist in bestimmten Situationen hilfreich und erhöht die Wahrscheinlichkeit einer zuverlässigen Kommunikation. Aber eine hohe Leistung ist kein Allheilmittel, ganz abgesehen davon, ob sie zulässig ist oder nicht. Der Gesetzgeber hat die Leistungsgrenzen aus guten Gründen festgelegt, damit gegenseitige Störungen weitgehend vermieden werden können.

Warum SSB die Reichweite maximiert

Beeinflusst die Modulation wirklich die Reichweite? Ja, und wie! Im CB-Funk werden drei verschiedene Modulationsarten für die Sprachkommunikation (nicht für digitale Daten) verwendet: AM, FM und SSB. Ohne ins Detail zu gehen – SSB ist die Modulation, die die größte Reichweite verspricht. Dies liegt an der erforderlichen Bandbreite (2,4 kHz für SSB im Vergleich zu 6 oder 10 kHz für AM und FM). Eine schmalere Bandbreite bedeutet jedoch auch eine geringere Sprachqualität, aber das ist der Preis, den man zahlen muss. Im Vergleich zu AM konzentriert sich die gesamte Leistung auf ein Viertel der Bandbreite und erreicht damit deutlich mehr Reichweite. Und im Vergleich zu FM ist das Verhältnis für SSB sogar noch günstiger. Allerdings verliert man die hervorragende Sprachqualität und die geringeren Störungen von FM.

SSB ist daher die bessere Wahl für “DX”-Verkehr (Fernverkehr). Das bedeutet jedoch nicht, dass AM oder FM nicht manchmal ebenfalls Tausende von Kilometern erreichen können. Das liegt einfach daran, dass der Einfluss guter Ausbreitungsbedingungen viel größer ist als der Einfluss der Modulation.

Viel Macht – aber hört jemand zu?

In jedem Bereich der Funktechnik gibt es die “Krokodile” – große Klappe, aber kleine Ohren. Mit anderen Worten: sehr hohe Sendeleistung, aber der Empfänger ist “taub”. Natürlich müssen die Empfindlichkeit und Leistung des Empfängers an die Sendeleistung angepasst werden. Was nützt es mir, wenn ich in Argentinien gut zu hören bin, aber keine Signale von dort empfangen kann?
Heutige CB-Funkgeräte verfügen in der Regel über gute Empfänger hinsichtlich Empfindlichkeit und AGC-Regelung. Die tatsächliche Empfindlichkeit kann kaum beeinflusst, sondern nur gelegentlich überprüft werden. Es kann vorkommen, dass der Empfängereingang durch einen Blitzschlag in der Nähe zerstört wird, wodurch die Empfindlichkeit erheblich verringert wird. Es gibt Vorverstärker, die jedoch aufgrund ihres hohen Eigenrauschens und eines übersteuerten Empfängereingangs mehr Schaden als Nutzen verursachen.

Unterschiede beim Empfang bestehen bei zusätzlichen Geräten wie Rauschunterdrückung und Rauschunterdrücker. Wenn das Radio diese Funktionen nicht direkt bietet, können zusätzliche Geräte wie beispielsweise Filter von bhi Abhilfe schaffen. Auch die Position der Antenne hat einen großen Einfluss, beispielsweise wenn sie sich in der Nähe von Störquellen wie einer Stromleitung befindet.

Mit den richtigen Informationen für die beste Reichweite

Eine gute Reichweite hängt von vielen Faktoren ab, von denen wir einige beeinflussen können.

• Eine gute Richtantenne bietet eine größere Reichweite als eine Rundstrahlantenne – allerdings nur in eine Richtung.
• Mehr Leistung sorgt für mehr Reichweite – sofern gesetzlich zulässig. Es gibt Funkgeräte mit 12 Watt Sendeleistung und solche mit 4 Watt.
• Ein guter Standort für die Antenne ist sehr hilfreich – wenn das Kabel nicht übermäßig lang sein muss.
• Ein gutes Kabel ist immer hilfreich – ohne Wenn und Aber.
• Gute Ausbreitungsbedingungen sind der wichtigste Faktor, aber darauf haben wir keinen Einfluss. Wir können uns jedoch darüber informieren, wie die Bedingungen sind und wie sie sich in den kommenden Stunden und Tagen entwickeln könnten.