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{{Dieser Artikel|behandelt das Thema Funktechnik. Zur Zeitschrift [[Funktechnik (Zeitschrift)|Funktechnik]] siehe ebenda.}}
[[Datei:Shortwave Berlin.jpg|mini|[[Kurzwelle]]n-Funkantenne der chinesischen Botschaft in Berlin]]
'''Funktechnik''' oder '''Funk''' (veraltet: „Funkentechnik“)<ref>{{Literatur
|Titel=Fortschritte der Funkentechnik und ihre Grenzgebiete
|Hrsg=Hanns Günther
|Verlag=[[Franckh’sche Verlagshandlung]]
|Ort=Stuttgart
|Datum=1936
|Sprache=de
|Online=https://www.lynge.com/en/technology/52694-fortschritte-der-funkentechnik-und-ihre-grenzgebiete-1-8-bd/}}</ref> ist eine Bezeichnung für die Methode, [[Signal]]e mit Hilfe [[Modulation (Technik)|modulierter]] [[Elektromagnetische Welle|elektromagnetischer Wellen]] im [[Hochfrequenz]]bereich (auch genannt: HF‑Signale oder [[Radiowelle]]n) drahtlos zu übertragen. Eine Form der [[draht]]gebundenen Nachrichtenübertragung dieser Signale ist die sogenannte [[Trägerfrequenztechnik]].

Anwendungen in Industrie und Medizin, die [[Hochfrequenztechnik]] nur als Werkzeug einsetzen (wie z. B. Härte-, Schmelz- und [[Mikrowellenherd|Mikrowellenöfen]] oder Therapiegeräte), verwenden dagegen in der Regel unmodulierte HF‑Signale ohne aufgeprägte Informationen und werden deshalb ''nicht'' der Funktechnik zugeordnet.

== Geschichte und Begriffsherkunft ==
{{Hauptartikel|Geschichte der Funktechnik}}
[[Datei:Modern Spark Gap Transmitter.jpg|mini|Die namensgebenden ''[[Funke (Entladung)|Funken]]'' lassen sich bei diesem modernen Nachbau eines historischen [[Knallfunkensender|Knallfunkensenders]] sehr gut erkennen]]
[[Datei:Siegelmarke Funken-Telegraphenschule Mürwik W0320291.jpg|mini|Siegelmarke der ''[[Funk- und Telegraphenhaus (Flensburg-Mürwik)|Funken-Telegraphenschule Mürwik]]'' der [[Kaiserliche Marine|Kaiserlichen Marine]]]]
Die Existenz von frei im Raum sich ausbreitenden elektromagnetischen Wellen wurde 1864 von [[James Clerk Maxwell]] auf Grund theoretischer Überlegungen vorhergesagt und am 11. November 1886 von [[Heinrich Hertz]] zum ersten Mal experimentell bestätigt.

Der Name „Funk“ geht dabei auf die [[Funke (Entladung)|Entladungsfunken]] zurück, die bei den frühen [[Sendeanlage]]n auftraten. Diese arbeiteten mit [[Funkenstrecke]]n. Durch die starken, [[oberwelle]]nreichen Strom- und Spannungsimpulse entstanden hierbei auch die gewünschten Funkwellen. Am 20. März 1900 erhielt [[Nikola Tesla]] sein erstes Patent über die drahtlose Energieübertragung, das heute als erstes Patent der Funktechnik gilt. Die erste Funkverbindung gelang [[Guglielmo Marconi]] 1895 mit einem [[Knallfunkensender]] und dem Nachbau eines Empfängers von [[Alexander Stepanowitsch Popow]] über eine Entfernung von etwa fünf Kilometern. Diese Pioniere der Funktechnik gelten heute als die ersten [[Funkamateur]]e.

Der Physiker [[Ferdinand Braun]] bekam 1909 zusammen mit Marconi, dem die praktische Umsetzung und die [[Guglielmo Marconi#Transatlantische Funkverbindung|erste transatlantische Funkübertragung]] gelang, den [[Nobelpreis für Physik]] „als Anerkennung ihrer Verdienste um die Entwicklung der [[Funktelegrafie|drahtlosen Telegraphie]]“. Braun hatte am 20. September 1898 eine erste drahtlose Nachrichtenübermittlung am Physikalischen Institut in [[Straßburg]] aufgebaut, die kurz darauf 30 km weit bis in den [[Vogesen]]ort [[Mutzig]] reichte. Marconi errichtete 1897 die erste kabellose Verbindung über den [[Bristolkanal]], und im gleichen Jahr errichtete Braun von [[Cuxhaven]] aus eine 3 km bis zur [[Kugelbake]] reichende Funkverbindung. Am 24. September 1900 wurde eine solche Verbindung über die 62 km lange Strecke Cuxhaven–[[Helgoland]] geschaffen. Am 12. Dezember 1901 gelang möglicherweise die erste transatlantische Funkübertragung zwischen [[Poldhu]] (Halbinsel [[The Lizard]], [[Cornwall]]) und [[St. John’s (Neufundland)]]. Es wurde das Morsezeichen für den Buchstaben „S“ (<code>···</code>) telegrafiert und knapp 3500 km hinweg über den Ozean empfangen. Allerdings blieb der Empfang offiziell unbestätigt. Dies gelang dann aber am 18. Januar 1903.

Diese primitive und heute unerwünschte Erzeugung von Funkwellen erlaubte nur Nachrichtenübermittlung durch [[Morsezeichen]], beispielsweise von der [[Großfunkstelle Nauen]] zu den Schiffen der kaiserlichen Marine oder zu den [[Funkstationen in Deutsch-Südwestafrika]]. Erst nach der Entdeckung der [[Oszillatorschaltung]] mit einer [[Elektronenröhre]] durch [[Alexander Meißner]] und die darauf aufbauenden Entwicklungen nach 1913 konnten weitere [[Modulation (Technik)|Modulationsarten]] entwickelt werden. Voraussetzung dafür ist eine zunächst konstante Ausgangsleistung, die bei Übertragung von Ton, Bild und später auch Daten gezielt geändert werden kann.

Die erste Sprachnachricht wurde im Jahr 1900 von [[Reginald Fessenden]] gesendet. Die erste [[Hörfunksendung|Rundfunkübertragung]] fand zum Weihnachtsfest 1906 statt. Fessenden las die Weihnachtsgeschichte aus der Bibel vor. Die Übertragung war in 500 Metern Umkreis zu empfangen.

== Allgemeines ==
Die Funktechnik basiert auf der physikalischen Möglichkeit, dass man eine elektromagnetische Welle – ein sich im Raum ausbreitendes im Idealfall möglichst sinusförmiges [[Hochfrequenz]]signal (HF‑Signal) bestimmter [[Frequenz]] und [[Amplitude]] – als [[Träger (Nachrichtentechnik)|Träger]] für Information, wie [[Daten]] (im einfachsten Fall [[Morsezeichen]]), [[Sprache]] oder [[Musik]] oder andere [[Nachricht]]en nutzen kann. Dazu muss das Trägersignal in geeigneter Weise durch das Nachrichtensignal [[Modulation (Technik)|moduliert]] werden. Man kennt diverse [[Modulationsart]]en, von denen die elementarste das einfache Ein- und Ausschalten ([[Tastung]]) des Trägers ist, wie es mithilfe einer [[Morsetaste]] von Hand gemacht werden kann. Etwas fortschrittlichere, inzwischen aber auch schon „traditionelle“ Methoden sind die [[Amplitudenmodulation]] (AM) mit Sprache oder die [[Frequenzmodulation]] (FM). In allen Fällen wird das modulierte HF‑Signal über eine [[Antennentechnik|Antenne]] [[Antenne#Prinzip|abgestrahlt]] ([[Sendeanlage|gesendet]]) und auf der [[Empfangsgerät|Empfängerseite]] durch eine weitere Antenne wieder aufgenommen. Dort kann das [[Nutzsignal]] durch [[Demodulation]] wieder zurückgewonnen und die ursprünglichen Nachrichten (Morsezeichen, Töne, Sprache, Musik, Daten, [[Fotografische Aufnahme|Bilder]] oder [[Videotechnik|Videos]]) wieder hörbar oder sichtbar gemacht oder auf andere Weise verarbeitet werden.

Der Vorteil gegenüber konkurrierenden Übertragungsarten ist, dass
* es sehr viele unterschiedliche Trägerfrequenzen gibt, die sich gegenseitig nicht beeinflussen
* keine elektrischen Kabel zwischen Sender und Empfänger verlegt werden müssen
* die Anzahl der Funkempfänger praktisch keinen technischen Einschränkungen unterliegt
* Sender und insbesondere Empfänger sehr gut getarnt sein und u. U. kaum entdeckt werden können

Nachteilig ist, dass
* man die Sendungen abhören kann, ohne entdeckt zu werden. Die Nutzung der übermittelten Daten kann aber durch [[Verschlüsselung]] erschwert werden
* die Kommunikation durch [[Störsender]] erschwert oder unmöglich gemacht werden kann
* der technische Aufwand erheblich ist, was aber durch Fortschritte der Mikroelektronik immer weniger ins Gewicht fällt
* im gesamten Ausbreitungsbereich des Senders jedes Frequenzband nur von einem einzigen Sender genutzt werden kann, sofern nicht Techniken wie [[Richtfunk]] oder [[Zeitmultiplex]]verfahren eingesetzt werden

Beim [[Hörfunk]] und [[Fernsehen]] sendet ein Teilnehmer, der [[Radio]]- oder Fernsehsender, und alle anderen Teilnehmer auf diesem [[Kanal (Informationstheorie)|Kanal]] empfangen nur, ohne selbst zu senden. Die Übertragung ist unidirektional – sie geht nur in eine Richtung.

Beim [[Sprechfunk]] oder Tastfunk (Morsen) senden mehrere Personen abwechselnd auf demselben Kanal (meist einer einzigen Frequenz oder einem Frequenzpaar), so dass [[Kommunikation]] in beide Richtungen möglich ist. Im Gegensatz zur unidirektionalen Übertragung (z. B. Rundfunk) ist so ein Informationsfluss in beiden Richtungen möglich (bidirektional).

Wer auf einer bestimmten [[Sendefrequenz]] unter welchen Bedingungen funken darf, ist Gegenstand staatlicher Regulierung. So werden von Organisationen der [[Frequenzverwaltung]] etwa [[Frequenzplan|Frequenzpläne]] erstellt und [[Frequenzzuteilung]]en (als Allgemeinzuteilung oder konkret) vorgenommen. Die Technik kann dazu beitragen, die [[Gut (Wirtschaftswissenschaft)#Nach Ausschließbarkeit und Rivalität|begrenzte]] Ressource „Frequenz“ sparsam zu nutzen, etwa bei der Flächenabdeckung durch [[Gleichwellennetz]]e, oder allgemein durch Optimieren der benötigten [[Bandbreite]].

In der jüngeren Geschichte der Funktechnik werden häufig direkt von den Geräten [[Kommunikationsprotokoll]]e wie [[Global System for Mobile Communications|GSM]], [[Universal Mobile Telecommunications System|UMTS]] (beides für [[Mobiltelefon]]e), [[IEEE 802.11]] (drahtloses Computernetzwerk) oder [[Bluetooth]] (drahtlose Kommunikation mit digitalen Peripheriegeräten) verwendet.

Obwohl sich die Technik heutzutage stark von der von 1920 unterscheidet, und beim Senden zumeist keinerlei Entladungsfunken mehr sichtbar sind, erhielt sich der namensgebende Wortbestandteil ''Funk'' in zahlreichen Wörtern der deutschen Sprache wie ''[[Flugfunk]]'', ''[[Hörfunk]]'', ''[[Mobilfunk]]'', ''[[Rundfunk]]'', ''[[Sprechfunk]]'' bis heute. Auch einige Firmennamen wie ''[[Telefunken]]'' enthalten ihn.

Eine neue Entwicklung der Funktechnik wurde durch extrem energiesparende Miniaturisierung möglich: [[batterielose Funktechnik]] für die Anwendung in Schaltern und Sensoren. Auch bei der Vernetzung verschiedenartiger Geräte wird die batterielose Funktechnik bereits eingesetzt. Die für den Sendeprozess erforderliche Energie wird dabei durch [[Energy Harvesting]] aus der Umgebung gewonnen (z. B. aus Tastendruck, Temperaturdifferenz, Licht oder Vibrationen).

== Probleme und Störungen ==
[[Datei:Relaisstelle.svg|mini|hochkant=1.6|Reichweitenverbesserung mittels terrestrischer Relaisstation auf einer Bergspitze]]
Da sich elektromagnetische Wellen oberhalb etwa 60 MHz physikalisch gesehen quasioptisch ausbreiten, werden [[Funkrelaisstation|Relaisstationen]] benötigt, wenn um den Erdball ([[Kugel]]) gefunkt werden soll. Diese Aufgabe übernehmen heutzutage z. B. Satelliten.

Gase ([[Erdatmosphäre]]) können den Signalweg beeinträchtigen. Dabei kommt es zu einer Vielzahl von Effekten, die von der benutzten [[Frequenz]], der Dichte des Gases, der [[Ionisation]] und der Schichtung im Signalweg abhängig ist. Eine Übertragung durch flüssige und feste Medien führt zu einer starken Dämpfung des Signals.

Bei Frequenzen größer als etwa 100 MHz treten zunehmend Störungen durch [[Reflexion (Physik)|Reflexionen]] an Mauerwerk, Metallbauwerken, Drähten oder Türmen auf. Die Reflexionen führen zu zeitlich versetztem Doppelempfang mit Signalverfälschungen und Gruppenlaufzeitverzerrungen. Es kommt zu teilweiser oder vollständiger Auslöschung gegenphasiger Signalanteile. Die Bewegungen von [[Sendeantenne|Sende-]] oder Empfangsantenne oder anderen Objekten im Signalweg können die Übertragung beeinträchtigen (Anwendung beim [[Passivradar]] und in Radar-Bewegungsmeldern!). Es kommt zu Geisterbildern beim Fernsehempfang und zu Problemen bei der [[Global Positioning System|GPS]]-Nutzung.

* [[Polarlicht|Aurora]] (Streuung und Reflexion an Nordlicht-Ionisationsschichten, siehe [[Polarlicht#Einfluss auf technische Einrichtungen]])
* Echo-Empfang („Geisterbilder“ durch verschiedene, durch Reflexion verursachte Empfangswege)
'''Effekte bei der drahtlosen Ausbreitung in der Erdatmosphäre'''
* [[Fading (Elektrotechnik)|Fading]] (Schwund, sich stark verändernde [[Elektrische Feldstärke|Feldstärke]])
* Flatter-[[Fading (Elektrotechnik)|Fading]] (Schwund mit schnell wechselnder Feldstärke)
* [[Maximum Usable Frequency]] (höchste nutzbare Kurzwellenfrequenz, die noch an der Ionosphäre reflektiert wird)
* [[Meteorscatter]] (Streuung und Reflexion an ionisierten Meteoriten-Leuchtspuren)
* [[Mögel-Dellinger-Effekt]], englisch [[Ionosphäre#SID|Sudden ionospheric disturbance]] (SID)
* [[Nahschwund]] und [[Tagesdämpfung]] im Mittelwellenbereich
* [[Kurzwelle#Reflexion an Schichten der Ionosphäre|Reflexion]] an der [[Ionosphäre]]
* Reflexion an der [[Sporadic-E|sporadischen E-Schicht]]
* [[selektiver Trägerschwund]]
* Tropo-Ausbreitung ([[Überreichweite]] durch Reflexion und Tunnelung in [[Inversionsschicht]]en)

Durch die Auswahl der [[Modulationsart]] und der [[Amateurfunkbetriebsart|Betriebsart]] lassen sich viele Störungen erheblich vermindern.

== Anwendungen ==
Es gibt zahlreiche Anwendungen der Funktechnik, amtlich werden sie in [[Funkdienst]]e eingeteilt. Beispiele sind:
* [[Amateurfunkdienst|Amateurfunk]]
* [[Betriebsfunk]]
* [[BOS-Funk]] (für [[Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben]], z. B. [[Polizeifunk]])
* [[Datenfunk]] (auch für die [[Mobiltelefonie]])
* [[Flugfunk]]
* [[Funknavigation]]
* [[Funkfernsteuerung]] (Haustechnik, Forschung, Industrie und Modellbau)
* [[Jedermannfunk]] ([[CB-Funk]], [[Short Range Devices|SRD]], [[PMR446]], [[DMR446]], [[Freenet (Funkanwendung)|Freenet]])
* [[Mobiler Seefunkdienst]]
* [[Rundfunk]] ([[Hörfunk]] und [[Fernsehen]])
* [[Telemetrie]]
* [[Zugfunk]]
* [[RFID]] (''Radio Frequency Identification Device'', Funkchips)
* [[Near Field Communication]] (NFC)

Je nach deren Bedürfnissen kommen vielfältige technische und organisatorische Formen zum Einsatz wie
* [[Analogtechnik|Analoge]] oder [[Digitalsignal|digitale]] Signalübertragung
* [[Duplex (Nachrichtentechnik)|Ein- oder Zweirichtungsbetrieb]]
* [[Freie Funknetze|Freifunk]]
* [[Funknetz]]e
* [[Kommunikationssatellit]]en
* [[Richtfunk]]
* [[Terrestrische Übertragung]]

== Siehe auch ==
* [[Indoor-Empfang]]

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=[[Wolfgang Schreier]]
|Titel=Die Entstehung der Funktechnik
|Verlag=Deutsches Museum
|Ort=München
|Datum=1996
|ISBN=3-924183-35-X}}
* {{Literatur
|Autor=Artur Fürst
|Titel=Im Bannkreis von Nauen
|Verlag=Deutsche Verlags-Anstalt
|Ort=Stuttgart, Berlin
|Datum=1923}}

== Weblinks ==
{{Commonscat|Radio electronic diagrams|audio=1|video=0}}
* [http://www.kefk.net/Research/Funk/HA-Funk/ha_2-1.html Ursprünge: Elektromagnetische Wellen und drahtlose Telegraphie]
* [http://www.senderkw.de/ Der Funkerberg in Königs Wusterhausen – Wiege des Rundfunks in Deutschland]
* [https://www.youtube.com/watch?v=g57z0qFdPdQ ''Guglielmo Marconi Wireless Telegraphy''], [[YouTube]]-Video (14′21″) zur Geschichte der Funktechnik (englisch).

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4018908-9}}

[[Kategorie:Funktechnik| ]]
[[Kategorie:Ingenieurwissenschaftliches Fachgebiet]]
[[Kategorie:Technisches Fachgebiet]]

Funktechnik - Versionsgeschichte

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