Betriebsarten

Die Art, wie Informationen einem HF-Signal mitgegeben werden können, kann sehr unterschiedlich sein. Wurden in der Frühzeit der funkentelegraphischen Kommunikation Morsezeichen durch simple Ein-Aus-Tastung eines Signals übermittelt, wurde bereits in den Dreissigerjahren mit Funktelephonie gearbeitet. Gesprochene Informationen und Töne wurden einem Trägersignal aufmoduliert.

Im Sender kann bei neuzeitlicheren Geräten die Modulationsart vorgewählt werden, im Empfänger muss entsprechend die Betriebsart richtig gewählt werden, um das Signal zu demodulieren.

Unter Continuous Wave oder CW wird die Betriebsart gewählt, bei der ein unmodulierter Träger mit der Sendefrequenz im Rhythmus der Morsezeichen ausgestrahlt wird; teils wird diese Betriebsart als Telegraphie tonlos bezeichnet.

Die Sendetechnik ist durch einfache Tastung resp. Unterbrechung des Sendesignals sehr einfach, zum Empfang muss allerdings das Signal mit einem Telegraphie-Überlagerungsoszillator gemischt und somit hörbar gemacht werden, in einem einfachen Am- Rundfunkempfänger wird höchstens ein Rauschen im Rhythmus der Morsezeichen hörbar.

Mit dem Schalter Telegraphieüberlagerer oder BFO wird das Signal des Hilfsoszillators eingeschaltet, meist erlaubt es ein Regler, die Frequenz des BFO und somit die Tonhöhe des Morsesignals im Kopfhörer anzupassen.

Behelfsmässig können CW-Signale auch mit einem Audionempfänger, welcher mit übermässig angezogener Rückkopplung zum Schwingen gebracht wird, hörbar gemacht werden.

Als Telegraphie tönend wird eine Betriebsart bezeichnet, bei der ein Träger, der mit einer Tonfrequenz moduliert ist (in der Frühzeit der Sendertechnik wurde hierzu die Frequenz des Spannungsgenerators herangezogen), im Rhythmus der Morsezeichen ausgesendet wird.

Im Gegensatz zum unmodulierten Träger eines CW-Senders kann das Signal in A2 von einem normalen AM-Empfänger, sogar mit einem einfachen Detektorempfänger hörbar gemacht werden, was in der Frühzeit der Funktelegraphie den Bau sehr einfacher Empfänger erlaubte.

Für den Rundfunkempfang auf Mittel- und Langwelle und auch im Telephoniebetrieb der frühen militärischen Funkgeräte wird die Amplitudenmodulation eingesetzt, welche mit einfachen Empfängern vom Detektorempfänger bis zum komplexen Superhet empfangen werden kann, ohne dass ein Telegraphie - Überlagerer notwendig ist. Moderne Bezeichnung dieser Modulationsart ist A3E.

Durch die aufmodulierte Tonfrequenz wird die Breite der Hüllkurve des Sendesignals moduliert; der Modulationsgrad errechnet sich aus (a-b)/(a+b) * 100%. Ein einfacher Detektor resp. eine Röhren- oder Halbleiterdiode reicht zur Demodulation aus.

Der Energie- wie auch der Bandbreitenbedarf ist mit Amplitudenmodulation ausgesprochen gross: Ein Grossteil der Sendeenergie steckt im Trägersignal, mit dem aber keine Information übertragen wird, durch die identische Toninformation in beiden Seitenbändern ist das Signal im Frequenzspektrum breiter, es umfasst mehr als die doppelte Breite der obersten übertragenen Tonfrequenz, d.h. ein Signal mit guter Übertragungsqualität benötigt mehr Bandbreite resp. Kanalabstand, ein schmalbandiges Signal wird dumpf und schwer verständlich.

Ampitudenmodulierte Signale sind anfällig für Ausbreitungsstörungen (Fading), Prasseln und Knacksen durch statische Entladungen und Funkenflug an Generatoren, Motoren, etc.

Die zeitgemässe Bezeichnung der Modulationsart Einseitenband oder Single Sideband wäre eigentlich J3E.

Zur effizienteren Ausnutzung der Sendeenergie und Bandbreite wird die Einseitenbandmodulation eingesetzt: Hier wird lediglich ein Seitenband übertragen, in dem die modulierte Tonfrequenzinformation enthalten ist, auf die Aussendung eines Trägers und des identischen zweiten Seiotenbands (mit eigentlich redundanter Information) wird verzichtet. Die gesamte Sendeleistung der Senderöhre kann somit in die Informationsübertragung gesetzt werden.
Mit dem Verzicht auf die Ausstrahlung des zweiten Seitenbands kann auch Bandbreite im Frequenzspektrum eingespart werden.

SSB-Signale sind weniger anfällig auf selektives Fading und Prasselstörungen durch Funken.

In einer Aussendung in Einseitenbandmodulation kann das obere oder untere Seitenband ausgestrahlt werden, wird am Empfänger die falsche Einstellung gewählt, ist die Aussendung unverständlich.
In der militärischen und kommerziellen Kommunikation wird konsequent nur die Nutzung des oberen Seitenbands (USB) eingesetzt, im Amateurfunk wird auf Frequenzen unter 10 MHz in LSB und auf Frequenzen oberhalb von 10 MHz in USB gesendet,

Zum Empfang muss im Empfänger anstelle des Trägersignals ein Hilfsträger zugemischt werden. In hochwertigen Empfängern kommt ein Oszillator mit einer fixen Frequenzdifferenz zur Zwischenfrequenz zum Einsatz, in einfacheren Geräten wird der BFO (Telegraphieüberlagerer) dazu eingesetzt. Um die Sprachverständlichkeit zu optimieren, muss das zugemischte Trägersignal im korrekten Abstand zum Empfangenen Einseitenbandsignal liegen, ansonsten sind die Frequenzen zu tief, oder zu hoch, die Stimme des Sprechers quäkt wie Mickey Mouse. Eine Feinabstimmung ist deshalb zum Einseitenbandempfang voraussetzung.

Eine spezielle Spielform ist die Aussendung eines Signals mit unterschiedlichen Audioinformationen in beiden Seitenbändern eines Signals (meist mit unterdrücktem Träger), bezeichnet als ISB, „independent side band“. Diese Modulationsform A3B (oder B8E) kam auf Kurzwellen - Zuspielstrecken von internationalen Kurzwellenrundfunkdiensten zum Einsatz.

Die Frequenzmodulation, moderne Bezeichnung F3E kam erst mit den amerikanischen im VHF-Bereich arbeitenden Geräten gegen Ende des Zweiten Weltkriegs zum Einsatz.

Auf den höheren Frequenzbereichen ober von 30 MHz resp. dem oberen Ende des Kurzwellenbereichs spielt die Signalbandbreite resp. der Kanalabstand eine untergeordnete Rolle. FM-Signale haben eine deutlich bessere Audioqualität und Verständlichkeit, es kann einfacher mit einer Rauschsperre („Squelch“) gearbeitet werden, Fading ist als Übertragungsproblem kaum mehr relevant.

Bei einem frequenzmodulierten Sender muss die Sendefrequenz im Takt der Modulation in einem engen Bereich schwanken, im Empfänger ist zur Demodulation der Einsatz eines Limiters (zum Eliminieren ampitudenmodulierter Signalanteile, welche Störungen vermitteln) und eines Diskriminators notwendig, der Schaltungsaufwand ist deutlich höher.

Im Gegensatz zum UKW-Rundfunk, in dem mit einem Kanalabstand von 100 kHz (teils 50 kHz) gearbeitet wird, arbeitet man in der militärischen und BOS - Kommunikation mit einem Kanalabstand von 50 kHz, der in neuen Gerätegenerationen auf 25 kHz oder gar 12,5 kHz verringert werden konnte. Mit dem Frequenzgang resp. der Sprachübertragungsqualität müssen allerdings beim sogenannten NBFM (Narrow Band FM) Kompromisse eingegangen werden.

Zum Fernschreibbetrieb wird meist das FSK-Verfahren („Frequency Shift Keying“, frühere Bezeichnung F1, modern F1B) eingesetzt, im einfachsten Modulationsverfahren wird die Sendefrequenz für die beiden Zustände „Mark“ und „Space“ (entsprechend 0 und 1) um einen gewissen Betrag verschoben („Shift“, kann am Funkfernschreibdemodulator in der Regel vorgewählt werden).

Alternativ kann ein Einseitenbandsignal mit einem Audiosignal mit zwei unterschiedlichen Tonhöhen moduliert werden, um die Fernschreibsignale zu übertragen, diese Betriebsart wird als „Audio Frequency Shift Keying“ bezeichnet.

Eine ähnliche Betriebsart ist die Übertragung von Bilddaten in einem frquenzmodulierten Signal als „Faksimile“, die Betriebsart wird nach alter Bezeichnung als F4 resp. modern als F1C bezeichnet.

Ein gänzlich anderes Fernschreibverfahren ist das nach Rudolf Hell benannte Hell-Verfahren. Bei dem Faksimileverfahren werden sämtliche Buchstaben in eine 7×7 Punkmatrix umgesetzt und diese Impulse als Tonsignale mit einem AM-Sender ausgestrahlt.

Empfängerseitig werden die Hell-Signale dem Hell-Schreiber zugeführt, wo eine Schreibschnecke elektromagnetisch ein Farbband auf einen Papierstreifen presst und somit den Text als Klartext auf einen Telegrammstreifen druckt.

In der Schweiz waren kommerziell von Siemens erhältliche Hell-Schreiber auf den Grossstationen im Korps- resp. Armeerahmen im Einsatz, zur Übermittlung bei der Truppe wie mit dem deutschen Feld-Hellschreiber kam das Hell-Verfahren in der Schweiz nie zum Einsatz.