Grundlagen der Funktechnik und Netzwerkprotokolle

Grundlagen der Funktechnik

In vielen Kommunikationssystemen sind Sender und Empfänger nicht über ein Kabel verbunden. Dies wird durch Antennen erreicht. Antennen sind Geräte, die für die Umwandlung von elektromagnetischen Wellen in elektrische Impulse (Empfang) und umgekehrt (Sendung) verantwortlich sind.

Ein elektrischer Leiter, wie eine Antenne, kann Energie als Wellen abstrahlen, wenn ein variabler elektrischer Strom durch ihn fließt. Diese Wellen werden als elektromagnetische Wellen bezeichnet. Sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Raum aus und zeichnen sich durch ihre Frequenz und Wellenlänge aus.

Eigenschaften elektromagnetischer Wellen

• Wellenlänge: Der Raum, den eine Welle in einem Zyklus durchläuft.
• Amplitude (A): Der Maximalwert, den die Welle erreicht. Sie hängt von der Energie der Welle ab.
• Frequenz (f): Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, gemessen in Hertz (Hz).
• Zeitraum (T): Zeit für einen vollständigen Zyklus. Die Inverse ist die Frequenz: f = 1 / T.

Es gilt: c = Wellenlänge × Frequenz. Da die Lichtgeschwindigkeit (c) konstant ist, haben hochfrequente Signale eine kurze Wellenlänge, während niedrige Frequenzen eine sehr lange Wellenlänge aufweisen.

Die Gesamtheit aller elektromagnetischen Wellen, geordnet nach ihrer Frequenz, bildet das elektromagnetische Spektrum.

Frequenzbereiche

Hörbare Frequenzen für das menschliche Ohr liegen im Bereich von 20 bis 20.000 Hertz. Frequenzen oberhalb dieses Bereichs werden als Ultraschall bezeichnet (z. B. Sonar). Niedrigere Frequenzen nennt man Infraschall. Ähnliches gilt für das sichtbare Lichtspektrum: Unterhalb der Frequenz von Rot liegt Infrarotstrahlung (Wärme), oberhalb von Violett liegt Ultraviolettstrahlung, die von der Ozonschicht absorbiert wird.

Modulation von Funksignalen

Ohne Modulation würden Radiofrequenzsignale vom Empfänger nur als unverständliches Rauschen wahrgenommen. Bei der Modulation wird das Audiosignal mit dem HF-Signal (Trägerwelle) gemischt. Es gibt zwei Hauptarten der Modulation:

• Amplitudenmodulation (AM): Die Amplitude der Trägerwelle ändert sich entsprechend dem Audiosignal, während die Frequenz konstant bleibt.
• Frequenzmodulation (FM): Die Frequenz der Trägerwelle ändert sich entsprechend dem Audiosignal, während die Amplitude konstant bleibt.

Empfangsstufen eines Radios

1. Abstimmung: Feinabstimmung auf die Frequenz des Senders. Die Antenne wandelt das HF-Signal in ein elektrisches Signal um.
2. Verstärkung: Verstärkung der elektrischen Signalspannung.
3. Demodulation: Trennung der Nachricht vom Trägersignal.
4. Nachverstärkung: Verstärkung der Signalstärke der Nachricht.
5. Ausgabe: Umwandlung der elektrischen Signale in hörbare Schallwellen durch Lautsprecher.

Netzwerkprotokolle: TCP/IP

Wenn Computer in einem Netzwerk kommunizieren, erfolgt dies über ein Netzwerkprotokoll. TCP/IP ist das Standardprotokoll des Internets und besteht aus zwei grundlegenden Protokollen:

• TCP (Transmission Control Protocol): Ermöglicht die fehlerfreie Übertragung von Informationen über das Netzwerk.
• IP (Internet Protocol): Verantwortlich für den Transport der Informationen bis zum Zielcomputer.

Zusätzlich gibt es weitere Protokolle, die spezifische Funktionen innerhalb dieses Rahmens ermöglichen.