Hertzsche Wellen

Hertzsche Wellen sind elektromagnetische Wellen mit Wellenlängen zwischen 10 km und 1 cm, die zur Übertragung von Rundfunk und Fernsehen sowie zum Betrieb von Handys genutzt werden. Entsprechend ihrer jeweiligen Frequenz bzw. Wellenlänge besitzen hertzsche Wellen unterschiedliche Eigenschaften, die für verschiedene Anwendungen genutzt werden können.
Benannt sind diese elektromagnetischen Wellen nach dem deutschen Physiker HEINRICH HERTZ (1857-1894), der 1888 erstmals die Existenz elektromagnetischer Wellen nachgewiesen hat.

Einteilung, Eigenschaften und Anwendungen hertzscher Wellen

Hertzsche Wellen teilt man in verschiedene Frequenzbereiche bzw. Wellenlängenbereiche ein. In Bild 2 ist ein Überblick über diese Bereiche gegeben. Darüber hinaus sind dort die Frequenzbereiche genannt, die in der Technik vorrangig genutzt werden
Beachte: Diese in der Technik genutzten Bereiche sind nur ein Teil des gesamten Frequenzbereiches, der im Spektrum elektromagnetischer Wellen ausgewiesen ist.

Langwellen (LW oder LF = Low Frequencies) und Mittelwellen (MW oder MF = Medium Frequencies) werden um die Erde stark gebeugt. Sie breiten sich deshalb als sogenannte Bodenwellen entlang der Erdoberfläche aus. Außerdem werden sie an leitenden Schichten der Ionosphäre reflektiert. Solche Schichten befinden sich in 100 bis 400 km Höhe über der Erdoberfläche.
Die Bodenwelle reicht einige hundert Kilometer weit. Die an der Ionosphäre reflektierten Raumwellen ermöglichen noch viel größere Reichweiten der betreffenden Sender. Der Nachteil von Lang- und Mittelwellen besteht in der relativ geringen Qualität der Informationsübertragung, besonders bei Musiksendungen.
Um eine stärkere Überlappung verschiedener Sender zu vermeiden, dürfen z.B. bei Mittelwellensendern nur Töne bis 4,5 kHz übertragen werden. Der Senderabstand im Frequenzbereich liegt gegenwärtig bei 9 kHz. Damit haben im Mittelwellenbereich auch nur 110 Sender Platz.

Kurzwellen (KW, HF = High Frequencies) werden kaum gebeugt. Deshalb wird im Kurzwellenbereich vor allem mit Raumwellen gearbeitet, die an leitenden Schichten der Ionosphäre reflektiert werden. Damit sind sehr große Reichweiten, z.T. rund um die Erde, erreichbar. Der Nachteil von Kurzwellen besteht darin, dass die Beschaffenheit der leitenden Schichten in der Ionosphäre von der Sonnenaktivität und damit von der Tages- und Jahreszeit abhängig ist. Deshalb sind die Empfangsbedingungen von Kurzwellensendern sehr unterschiedlich.

Ultrakurzwellen (UKW) im Meterbereich (VHF = Very High Frequencies) und im Dezimeterbereich (UHF = Ultra High Frequencies) haben den Vorteil einer sehr hohen Übertragungsqualität. Sie werden deshalb für hochwertige Sendungen im UKW-Rundfunk und für das Fernsehen genutzt. Aufgrund der sehr hohen Trägerfrequenz bestehen keine Einschränkungen für die Übertragung hoher Tonfrequenzen bis zu 20 kHz. Eine so starke Begrenzung der Bandbreite wie im Mittelwellenbereich ist nicht notwendig. In den Bereich von 87,5 - 108 MHz passen immerhin 625 Sender mit einer Bandbreite von 32 kHz. Der Kanalabstand im UKW-Bereich beträgt heute 200 kHz, sodass es kaum zu Überlappungen von Sendern kommt.

Der Nachteil von Ultrakurzwellen besteht darin, dass sie kaum gebeugt und auch nicht an den leitenden Schichten der Ionosphäre reflektiert werden. Sie breiten sich nur geradlinig aus und haben demzufolge, wenn sie von einem Sender abgestrahlt werden, nur eine geringe Reichweite. Deshalb muss man für den UKW-Rundfunk und das Fernsehen ein Sendernetz aufbauen, um eine flächendeckende Versorgung zu gewährleisten.

Dadurch, dass Ultrakurzwellen an den leitenden Schichten der Ionosphäre nicht reflektiert werden, kann man auch geostationäre Nachrichtensatelliten nutzen, um bestimmte Gebiete zu versorgen. Dabei werden die ultrakurzen Wellen von einem Sender zu einem geostationären Nachrichtensatelliten übermittelt, verstärkt und in ein bestimmtes Gebiet wieder abgestrahlt. Diese Wellen können mithilfe von Satellitenantennen empfangen werden.

Im Dezimeterbereich liegen auch die Wellenlängen, die beim Mobilfunk (Handys) genutzt werden. Die Netze von D1 und D2 arbeiten mit einer Frequenz von 900 MHz. Das entspricht einer Wellenlänge von 0,33 m. Das E-Netz arbeitet mit der doppelten Frequenz von 1800 MHz und demzufolge mit einer Wellenlänge von 0,18 m.

Bei schnurlosen Telefonen liegt der Funkfrequenzbereich meist bei 1880 - 1 900 MHz, für die Übertragung von Informationen bei Thermometern mit schnurlosen Außensensoren verwendet man meist eine Frequenz von 433 MHz.