Reichweite von Funkwellen – warum der Funk dort endet, wo die Sicht endet

„Wir haben kein Netz“ ist im Sprechfunk selten eine Frage des Geräts und fast immer eine Frage der Physik. Wer versteht, wie sich Funkwellen ausbreiten, kann eine schlechte Verbindung gezielt verbessern – statt lauter zu sprechen oder das Funkgerät zu schütteln.

Diese Seite fasst die physikalischen und technischen Grundlagen aus dem THW-Handbuch Sprechfunk im THW (Kapitel 2) zusammen: Wie weit kommt ein Funksignal, was bremst es, und wo stellt man eine Funkstelle sinnvollerweise auf? Die Betriebsabwicklung steht separat unter Sprechfunk-Regeln.

Bei der Übertragung von Nachrichten über Funk wird die Verbindung zwischen Sende- und Empfangsstation durch elektromagnetische Wellen hergestellt. Beschrieben werden sie durch die Amplitude (wie „groß“ die Welle ist) und die Wellenlänge λ – die Strecke, in die ein Wellenberg und ein Wellental hineinpassen.

Elektromagnetische Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit c aus, also mit rund 300.000 km pro Sekunde. Frequenz und Wellenlänge hängen darüber zusammen:

f = c / λ

Frequenz und Wellenlänge verhalten sich also umgekehrt proportional: Wird die Wellenlänge kleiner, steigt die Frequenz. Niedrige Frequenzen haben eine große Wellenlänge. Genau daher kommen die Bandnamen im BOS-Funk:

Die Frequenzen innerhalb der analogen Bänder sind zur besseren Übersichtlichkeit in Kanäle unterteilt:

• Das 2-Meter-Band enthält die Kanäle 01–92.
• Das 4-Meter-Band enthält die Kanäle 347–510.

Die Besonderheit: Einem Kanal sind immer zwei Frequenzen zugeordnet – das Unterband (U) und das Oberband (O). Geschrieben wird das als „500/U“ oder „500/O“. Der Abstand zwischen den beiden zu einem Kanal gehörenden Frequenzen ist für alle Kanäle gleich groß und beträgt im 4-Meter-Band 9,8 MHz.

Erst diese Paarbildung ermöglicht den Bau von Relaisstellen und Gleichwellennetzen: Eine Frequenz zum Senden zur Relaisfunkstelle hin im Unterband, eine Frequenz im Oberband, auf der die Relaisfunkstelle das Signal wieder aussendet. Der geschaltete Kanal bleibt derselbe. Mehr dazu unter Verkehrsarten.

Im Digitalfunk BOS bei rund 400 MHz entfällt die Einteilung in Kanäle: Das Netz wird per IT gesteuert, der Nutzer stellt stattdessen eine Rufgruppe ein.

Die im BOS-Sprechfunk verwendeten Wellenbereiche – die sogenannten Meterwellen – breiten sich geradlinig aus. Daraus folgt die wichtigste Faustregel überhaupt:

Die Reichweite ist etwa auf die optische Sichtweite beschränkt.

Hindernisse begrenzen die Reichweite. Hinter einem Berg oder einem großen Gebäude entsteht ein Funkschattenbereich – wer sich darin befindet, steckt in einem Funkloch.

Reflexion und Beugung

Meterwellen können, ähnlich wie Licht, reflektiert oder gebeugt werden. Das hat zwei praktische Konsequenzen, die sich zunächst widersprechen:

• Man hat Empfang ohne Sichtverbindung – etwa weil die Welle an einer glatten, leitfähigen Fläche reflektiert oder am Kamm eines Berges gebeugt wurde. Solche Verbindungen reichen weiter als die optische Sicht, bieten aber meist keine gesicherte Funkverbindung.
• Man hat keinen Empfang trotz Sichtverbindung. In diesen eher seltenen Fällen kommt es zur vollständigen Auslöschung des Funksignals durch Überlagerung von direkter und reflektierter Welle am Empfänger.

Deshalb gilt für analoge Sprechfunkgeräte: Die Reichweite ist umso größer, je höher eine Funkstelle aufgebaut ist.

Weitere Einflussgrößen auf die Reichweite sind:

• die Sendeleistung,
• die Art der Antenne,
• das Antennenkabel und
• die lokalen Gegebenheiten in unmittelbarer Nähe der Funkstelle, etwa Bebauung und Bewuchs.

Besonders ungünstige Standorte

Innerhalb von Fabriken und Bahnhofshallen, in Bunkern sowie in der Nähe eiserner Brücken und von Wäldern werden die vom Sender abgestrahlten Wellen abgeschirmt. Für den Empfang gilt dasselbe. Weitere typische Problemzonen sind Hochhäuser und Tiefgaragen; als Hindernisse wirken außerdem Berge, Hügel, Ortschaften und große Eisenkonstruktionen wie Hochspannungsleitungen und Brücken.

Wegen der Ausbreitungseigenschaften der Meterwellen gilt für die Wahl des Aufbauplatzes einer Sprechfunkbetriebsstelle:

• möglichst freie Sicht zu den Empfangsstellen,
• keine Metallmasten, Bäume oder Häuser in unmittelbarer Nähe.

Selbstverständlich kommen weitere Kriterien hinzu – Infrastruktur und funktaktische Gegebenheiten. Im Digitalfunk können die Empfangsstellen dabei sowohl die Basisstationen des Funknetzes als auch andere Sprechfunkstellen sein; im Direktbetrieb (DMO) zählt wieder die Sicht zur Gegenstelle.

Zu Aufbau, Schutzabständen zu Freileitungen und dem Verhalten bei Gewitter siehe die Seite Antennen und Antennenleitungen.

Wenn die Verbindung schlecht ist, hilft diese Reihenfolge – von der billigsten Maßnahme aufwärts:

1. Erstmaßnahme: geringfügiger Standortwechsel. Ein paar Schritte, ein Fenster, eine Etage höher – oft reicht das schon, weil Auslöschung und Funkschatten sehr kleinräumig sein können.
2. Antennen immer senkrecht stellen – auch auf dem Fahrzeugdach. Eine geneigte Antenne verschlechtert das Abstrahldiagramm messbar.
3. Im Analogfunk: Rauschsperre ausschalten. Schwache Signale, die die Rauschsperre nicht öffnen, werden dadurch überhaupt erst hörbar.
4. Handsprechfunkgeräte nicht in Fahrzeugkabinen einsetzen. Die Karosserie schirmt ab. Stattdessen das Fahrzeugfunkgerät oder eine Außenantenne nutzen.

Bringt das nichts, bleibt die technische Lösung: eine Relaisfunkstelle, die Reichweite vergrößert und Funkschattenbereiche verkleinert – siehe Verkehrsarten und Relaisbetrieb.

Physik lässt sich schwer im Unterrichtsraum vermitteln – aber gut auf dem Übungsgelände. Verteile die Teilnehmer einer Funkübung bewusst so, dass Keller, Hallen und Geländekanten dazwischenliegen: Die Gruppe merkt selbst, wo die Verbindung abreißt und welcher Schritt zur Seite sie zurückbringt. Der Sprechfunk Übungsgenerator liefert dazu die Funksprüche und den Nachrichtenplan – die Übungsleitung sieht live, welche Station gerade nicht durchkommt.