Ausbreitung - Troposphärenfunk

 

Wenn das Militär auf Amateurfunk-Techniken blickt

Sollte die Kommunikation im Krisenfall tatsächlich unabhängig von Satelliten und anfälligen Kabelinfrastrukturen funktionieren? Wie erst kürzlich im Fachportal hartpunkt unter der Meldung „Satellitenunabhängige Kommunikation: Tragbare Troposcatter-Systeme sollen TaWAN ergänzen“ berichtet wurde, setzt das Militär angesichts zunehmender Bedrohungen wieder verstärkt auf diese bodenbundene Technik. Wenn Satellitenverbindungen im Ernstfall durch Jamming oder kinetische Einwirkung ausfallen, schließt der Troposphärenfunk die entscheidenden Lücken in der vernetzten Kommunikation.

Vor Einführung der Satellitenkommunikation und moderner Weitverkehrsnetze waren troposphärische Überhorizontstrecken das Rückgrat absolut krisenfester, abhörsicherer und von zivilen Netzen unabhängiger Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Ein prominentes historisches Beispiel ist das legendäre ACE High-Netz der NATO oder die strategische Direktverbindung zwischen dem isolierten West-Berlin und der Bundesrepublik Deutschland während des „Kalten Krieges“. Damals wie heute fasziniert dieser Ansatz: Während Satellitenverbindungen leicht gestört werden können und herkömmliche Richtfunkstrecken strikt an die Sichtlinie (Line-of-Sight) gebunden sind, bietet der Troposcatter eine robuste, dezentrale Alternative.

Genau diese Resilienz und Unabhängigkeit macht die Technologie auch für den ambitionierten Amateurfunk so wertvoll. Wer sich mit den physikalischen Parametern von Scatter-Verbindungen auseinandersetzt, betreibt nicht nur reinen Funkbetrieb, sondern schlägt die Brücke zu einer harten, bodenständigen Infrastrukturunabhängigkeit, die im Krisen- und Katastrophenschutz ihresgleichen sucht.

Vom militärischen Konzept zum Amateurfunk-Experiment

Bild: hartpunkt / Waldemar Geiger

Wäre es nicht schön, jeden Tag deutschlandweite, störungsfreie Funkverbindungen zu führen? Wer die derzeitige Situation auf dem 80m-Deutschlandband kennt, weiß, wie schwierig das ist. Neben den oft nicht zuträglichen Ausbreitungsbedingungen stören LED-Netzteile, PLC & Co. Welcher Ausweg bietet sich an, um die Ursprünglichkeit des Funkens zu erleben, ohne die internetaffinen digitalen Betriebsarten zu nutzen?

Wir erinnern uns an die Zeiten der alten C-Lizenz: Damals war es den Inhabern nicht gestattet, Kurzwellenfunkbetrieb zu machen. Also orientierte man sich am Machbaren und nutzte die höheren Bänder für Verbindungen über mehrere hundert Kilometer. Diese Möglichkeit ist anscheinend bei vielen heutigen Funkfreunden in Vergessenheit geraten. Gerade mit modernen Transceivern und deren vergleichsweise hoher Ausgangsleistung, hoher Empfängerempfindlichkeit, dämpfungsarmen Antennenkabeln und ausgereiften Antennenkonzepten ist es möglich, erfolgreich an diese Hochzeit der VHF-/UHF-Bänder anzuknüpfen.

Troposphärenfunk

Mit Troposphäre bezeichnet man die unterste Schicht der Atmosphäre, in der das gesamte Wettergeschehen stattfindet. Sie reicht vom Erdboden bis in eine – je nach Jahreszeit bedingten – Höhe von etwa zehn bis fünfzehn Kilometern. In den oberen Schichten der Troposphäre finden ständig meist chaotische Turbulenzen statt, die durch verschiedenste meteorologische Ereignisse hervorgerufen werden. Die Turbulenzen, deren Abmessungen im Bereich von etwa 100 Metern liegen, führen zu Dichte-, Feuchtigkeits- und Dielektrizitätsänderungen.

An diesen räumlich ausgedehnten „Blasen“ streut sich ein kleiner Teil der hindurchgehenden Hochfrequenzstrahlung. Diesen Effekt nutzt der Troposphärenfunk (Troposcatter) aus, um Verbindungen über große Entfernungen vom unteren VHF-Bereich bis hin zu UHF zu ermöglichen. Diese Verbindungen sind tagtäglich konstant möglich. Veranschaulichen kann man sich die troposphärische Streuung an den nächtlichen Lichtglocken großer Städte, die bei feuchtem Wetter bis weit hinter dem Horizont zu sehen sind. Dort wirken kleinste Wassertropfen in der Atmosphäre als Verursacher der Lichtstreuung.

Mindestausstattung

Versuche haben gezeigt, dass bei einer Troposcatter-Verbindung mit etwa 80 dB Zusatzdämpfung gegenüber der Freiraumausbreitung gerechnet werden muss. Zudem ändern sich Struktur und Position der Reflexionsräume stetig, weshalb Tropoverbindungen sehr oft mit mehr oder weniger tiefen Schwundphasen (Fading) verbunden sind.

Legt man auf Sender- und Empfängerseite beispielsweise jeweils eine 10-Element-Yagiantenne (mit einem Gewinn von ca. 12 dBd) zugrunde, bedeutet dies, dass im 2m-Band mit einer Senderausgangsleistung von 100 Watt in SSB Entfernungen von 300 bis 400 Kilometern mit gut verständlichen Signalen und einer ausreichenden Schwundreserve überbrückt werden können. Bei dem Einsatz von antennennahen Empfangsvorverstärkern und/oder leistungsfähigeren Antennenanlagen steigen die Reichweiten natürlich noch an. Auf höheren Bändern sind – dank des im Verhältnis zur Ausbreitungsdämpfung überproportional steigenden Antennengewinns – sogar noch bessere Resultate erzielbar.

Abgrenzung zu anderen Ausbreitungsarten

Neben dem täglich nutzbaren Troposcatter bieten troposphärische Überreichweiten, Reflexionen an der sporadischen E-Schicht, Erd-Mond-Erde-Verbindungen (EME) und Satellitenfunk weitere Möglichkeiten des Überhorizontfunkbetriebs auf den VHF-/UHF-Bändern. Diese sind jedoch meist nur zeitweise und/oder mit teils erheblichem technischen Aufwand realisierbar.

Fazit

So oder so: Jenseits von 30 MHz bieten sich äußerst interessante Betriebsmöglichkeiten. Moderne Technik sowie oft bereits vorhandene, aber ungenutzte Geräte und Antennen gestatten verlässliche, deutschlandweite Funkverbindungen. Sie führen – anders als der „digitale Internetfunk“ – zu einem echten, erlebbaren Alltagsabenteuer und machen den Amateurfunk wieder zu dem, was er im besten Sinne sein soll: Experimentalfunk.

Ich freue mich auf zahlreiche Anrufe auf 144,300 MHz und den anderen SSB-Direktfrequenzen!