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Mikrowellen

Mikrowellen

Der Begriff Mikrowellen fasst die Dezi-, Zenti- und Millimeterwellen zusammen. Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen, deren Wellenlänge zwischen 1 mm und 1 m liegt, was einem Frequenzbereich von 0,3 GHz bis 300 GHz entspricht. Mikrowellen kommen in der Radartechnik, im Mikrowellenherd sowie in vielen technischen Anwendungen wie Plasmaanlagen, drahtlosen Kommunikationssystemen (Mobilfunk, Bluetooth, Satelliten-Fernsehen, WLan) oder Sensorsystemen zum Einsatz. Für andere technische Anwendungen sind die Frequenzen ca. 800 MHz, 2,45 GHz und etwa 13 GHz freigegeben; der bekannte Mikrowellenofen arbeitet bei 2,45 GHz. Aufgrund ihres Frequenzspektrums sind Mikrowellen besonders zum Anregen von Dipol- und Multipolschwingungen geeignet. Besonders anschaulich ist dieser Effekt bei der Schwingungsanregung von Wassermolekülen im Mikrowellenherd. Obwohl die Resonanzfrequenz des Wassermoleküls bei 18 GHz liegt, kann es mit einem üblichen Mikrowellenofen (2,45 GHz) gut angeregt werden, was eine hohe Absorption der Mikrowellenstrahlung durch das Wassermolekül zur Folge hat. Die absorbierte Energie wird in Form von Wärme abgegeben. Die Dielektrizitätskonstante beschreibt die frequenzabhängigen Absorptionseigenschaften von Stoffen, und somit deren Erwärmung. Da es sich bei der Mikrowellenstrahlung um elektromagnetische Strahlung handelt, gehorcht sie wie das Licht den Maxwellgleichungen. Dies hat zur Folge, das sie ebenfalls reflektiert und gebrochen wird und interferieren kann. Sie wird von Metallen und elektrischen Leitern reflektiert und nur wenig absorbiert. Geeignete Isolatoren (z. B. einige Thermoplaste, insbesondere PTFE (Teflon), Glas, viele Keramiken, Glimmer) sind jedoch durchlässig für diese Strahlung und absorbieren sie nur wenig - daher können z. B. optisch undurchsichtige Kunststofflinsen zur Bündelung von Mikrowellen eingesetzt werden. Oberhalb von etwa 1 GHz können Mikrowellen nicht bzw. kaum in einem elektrischem Leiter transportiert werden, da hier die Reflexionseigenschaften des Metalls zu stark werden. Stattdessen kommen hier Hohlleiter zum Einsatz. Mikrowellen sehr hoher Leistung können durch Laufzeit-Röhren Klystrons oder Magnetrons erzeugt werden; letztere werden auch in Mikrowellenherden verwendet. Sehr gut absorbiert werden Mikrowellen durch Ferrite. Manche militärische Flugzeuge schützen sich mit einer entsprechenden Beschichtung auf diese Weise vor dem Aufspüren durch Radar (Stealth-Technologie).

Literatur


- Klaus-Peter Möllmann, Michael Vollmer: Kochen mit Zentimeterwellen: Die Physik der Haushaltsmikrowelle. Physik in unserer Zeit 35(1), S. 38 – 44 (2004), ISSN 0031-9252 Kategorie:Funktechnik Kategorie:Elektrodynamik ja:マイクロ波

Dezimeterwellen

Dezimeterwellen sind Mikrowellen, deren Wellenlänge im Dezimeterbereich, also zwischen 10 dm und 1 dm liegt, was einem Frequenzband von 0,3 GHz bis 3 GHz entspricht. Dieses Frequenzband wird auch als UHF-Band bezeichnet, wobei UHF für Ultra High Frequency steht. Dezimeterwellen werden für die Übertragung von Fernsehprogrammen, den Mobilfunk und in Mikrowellenherden genutzt. Die Frequenzbereiche, die für das terrestrische Fernsehen verwendet werden, sind aufgeteilt in die Frequenzbänder UHF IV (470 MHz bis 606 MHz) (Kanäle 21 bis 37) und UHF V (606 MHz bis 862 MHz) (Kanäle 38 bis 69). Außerdem liegt das Hyperband des Kabelfernsehens mit den Sonderkanälen S21 bis S41 im Dezimeterwellenbereich zwischen 300 MHz und 450 MHz. Die übrigen Fernsehfrequenzen (VHF I und III, untere und mittlere Sonderkanäle) sind dagegen der Ultrakurzwelle zugehörig. Kategorie:Funktechnik Kategorie:Elektromagnetisches Spektrum ja:極超短波 ko:UHF

Millimeterwellen

Millimeterwellen sind Mikrowellen, deren Wellenlänge im Millimeterbereich, also zwischen 1 mm und 10 mm liegt, was einem Frequenzband von 30 GHz bis 300 GHz entspricht. Dieses Frequenzband wird auch als EHF-Band bezeichnet, wobei EHF für Extremely High Frequency steht. Millimeterwellen werden beim Militär als Radarwellen (z.B. bei Hubschraubern und durch Wände sehenden Nachtsichtgeräten), im Gebäudeüberwachungsbereich (als versteckt montierte Bewegungsmelder) und für radarbasierte ACC-Systeme im Frequenzbereich zwischen 76 und 77 GHz eingesetzt.

Weblinks


- [http://www.wissenschaft.de/wissen/news/258298.html www.wissenschaft.de: Fledermaustechnik "Tadar" schaut Flugpassagieren in die Jackentasche] Kategorie:Funktechnik Kategorie:Elektromagnetisches Spektrum ja:ミリ波

Wellenlänge

Als Wellenlänge, Symbol λ (griech.: Lambda), wird der kleinste Abstand zweier Punkte gleicher Phase einer Welle bezeichnet. Dabei haben zwei Punkte die gleiche Phase, wenn sie sich in gleicher Weise begegnen, d.h. wenn sie im zeitlichen Ablauf die gleiche Auslenkung und die gleiche Bewegungsrichtung haben. Bei Wasserwellen entspricht die Wellenlänge zum Beispiel dem Abstand zweier benachbarter Wellenberge oder Wellentäler. Es gilt : \lambda=\frac , wobei c die Ausbreitungsgeschwindigkeit oder die Phasengeschwindigkeit und f die Frequenz der Welle ist.

Typische Größen


- λ = Wellenlänge z. B. einer elektromagnetischen Welle oder einer Schallwelle

Wellenlängen sichtbaren Lichts: Farben

Das menschliche Auge ist in einem Wellenlängenbereich von etwa 760 nm (rot) bis 380 nm (violett) empfindlich. Bienen sehen zum Beispiel auch kurzwelligeres Licht, das sogenannte ultraviolette UV-Licht, können dafür aber kein rotes Licht wahrnehmen. Weitere Informationen zum Farbempfinden des Auges unter Farbe.

Wellenlänge elektromagnetischer Wellen im Medium

Wenn Lichtwellen oder andere elektromagnetische Wellen ein Medium durchqueren, wird ihre Wellenlänge entsprechend der Brechzahl n reduziert, die Frequenz jedoch bleibt unverändert. Die Wellenlänge im Medium \lambda^\prime beträgt : \lambda^\prime = \frac , wobei \lambda_0 die Vakuumwellenlänge der Welle ist. Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung werden üblicherweise als Vakuumwellenlänge angegeben, ohne dass das explizit ausgedrückt wird.

De-Broglie-Wellenlänge

Louis-Victor de Broglie entdeckte, dass alle Partikel mit einem Impuls p eine Wellenlänge haben, sie wird De-Broglie-Wellenlänge genannt. Für ein relativistisches Teilchen kann die Wellenlänge mit folgender Gleichung bestimmt werden: : \lambda = \frac = \frac \sqrt Dabei ist h das Plancksche Wirkungsquantum, m die Masse und v die Geschwindigkeit des Teilchens.

Siehe auch


- | Amplitude | Dielektrizitätskonstante | Frequenz | Lichtgeschwindigkeit | Periode (Physik) | Schallgeschwindigkeit |

Weblinks


- [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-wellenlaenge.htm Berechnung von Wellenlänge, Frequenz und Schallgeschwindigkeit oder Lichtgeschwindigkeit]
- [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-wellen.htm Berechnung der Wellenlänge einer Schallwelle in Luft bei gegebener Frequenz und Temperatur]
- [http://www.bbs-winsen.de/GoBlack/Astronom/Theorie/t_wellen.htm Tabelle der Wellen mit zugehöriger Wellenlänge, Energie und Frequenz] Kategorie:Wellenlehre Kategorie:Theoretische Elektrotechnik ja:波長 ko:파장 th:ความยาวคลื่น

Radar

Radar (RAdio Detection And Ranging oder Radio Angle Detection And Ranging) ist die Bezeichnung für ein Ortungsverfahren sowie ein dafür verwendetes Gerät, das elektromagnetische Wellen (üblicherweise Mikrowellen im MHz- und GHz-Bereich) gebündelt als Primärsignal aussendet, danach von Objekten reflektierte "Echos" als Sekundärsignal empfängt und nach verschiedenen Kriterien ortet und auswertet. So können Informationen über weit entfernte Objekte gewonnen werden. Es gibt unterschiedliche Radarprinzipien, siehe auch Harmonisches Radar und Überhorizontradar. Verschiedene Informationen können aus den empfangenen Wellen herausgelesen werden:
- aus dem Winkel gegenüber Norden ergibt sich die relative Richtung des angepeilten Objektes
- aus der Zeit zwischen Absenden und Empfangen kann die Entfernung berechnet werden (siehe Lichtgeschwindigkeit)
- aus der reflektierten Frequenz kann berechnet werden, ob und wie sich das Objekt relativ zum Beobachter nähert oder entfernt (siehe Doppler-Effekt)
- aus dem Verfolgen der einzelnen Messvorgänge ergibt sich die bereits zurückgelegte Bahn bzw. Strecke des Objektes
- bei guter Auflösung des Radars können sogar Bilder des Objekts erzeugt werden. Das verwendete Wort Radar ist ein englisches Akronym aus "radio detection and ranging" (etwa: Auffinden und Entfernungsmessung mit Radiowellen). Die aus dem Deutschen kommende ursprüngliche Bezeichnung Funkmeßtechnik wurde nach dem Zweiten Weltkrieg in der Bundesrepublik Deutschland durch den Begriff Radar ersetzt. In der DDR wurde in der Fachsprache weiterhin von Funkmeßtechnik gesprochen.

Geschichte

DDR Heinrich Hertz stellte 1886 beim experimentellen Nachweis von elektromagnetischen Wellen fest, dass Radiowellen von metallischen Gegenständen reflektiert werden. Elf Jahre später wiederholte der Inder Jagadis Chandra Bose die Hertzschen Versuche in Kalkutta, diesmal jedoch mit einer kürzeren Wellenlänge als Hertz. Auf Grund dieser Versuche entwickelte Bose unter anderem Wellenleiter. Die ersten Versuche der Ortung mittels Radiowellen führte 1904 der deutsche Hochfrequenztechniker Christian Hülsmeyer durch. Sein Telemobiloskop konnte die Laufzeit von Wellen, die von einem Schiff zurückgeworfen wurden, messen und wurde am 30. April 1904 zum Patent angemeldet. Der Titel der Patentschrift Nr. 165546 lautete: :„Verfahren, um entfernte metallische Gegenstände mittels elektrischer Wellen einem Beobachter zu melden.
Vorliegende Erfindung hat eine Vorrichtung zum Gegenstand, durch welche die Annäherung beziehungsweise Bewegung entfernter metallischer Gegenstände (Schiffe, Züge oder dergleichen) mittels elektrischer Wellen einem Beobachter durch hör- oder sichtbare Signale gemeldet wird [...]“ Der 23-jährige Christian Hülsmeyer wollte eigentlich Lehrer werden. Bei Experimenten im Physiksaal des Bremer Lehrerseminars kam er auf eine - für die Entwicklung der Radartechnik - bahnbrechende Idee. Beim Experimentieren mit den Hertz'schen Spiegelversuchen stellte Hülsmeyer fest, dass von einem Sender ausgesandte und von Metallflächen zurückgeworfene elektrische Wellen zur Ermittlung entfernter metallischer Objekte verwendet werden können - sein besonderes Interesse galt Schiffen. Wahrscheinlich unbeeinflusst von Hülsmeyers Patent wurden 1911 in den USA die Grundprinzipien des Radars vom Science Fiction-Autor und Erfinder Hugo Gernsback in einem seiner Romane skizziert.

Geschichte der Radarentwicklung in Deutschland

Der Durchbruch zur breiten Anwendung kam für die Radartechnik erst im Zweiten Weltkrieg. Dr. Rudolf Kühnhold, der wissenschaftliche Direktor der Nachrichten-Versuchsabteilung der deutschen Marine, trieb die Entwicklung entscheidend voran. 1934 gelingen Dr. Rudolf Kühnhold im Kieler Hafen die ersten Versuche mit einem von ihm entwickelten Apparat, dem sogenannten Dezimeter-Telegraphie-Gerät bzw. DeTe-Gerät. Bei seinen Versuchen konnte er nicht nur wie geplant Schiffe, sondern auch über den Hafen fliegende Flugzeuge orten. Noch war die Entfernung, in der das Radar arbeitete, für die militärische Nutzung nicht geeignet, doch in den folgenden Monaten ging die Entwicklung schnell voran. Bereits im Oktober gelangen Entfernungsmessungen über rund 40 Kilometer. Im Zweiten Weltkrieg erlangte die Radartechnik in der Seekriegs-, vor allem aber auch in der Luftkriegsführung große Bedeutung und wurde meist in Verbindung mit Flakstellungen eingesetzt. Der erste militärisch erfolgreiche radargeleitete Abfangeinsatz der Geschichte erfolgte am 18. Dezember 1939, als britische Bomber zum Angriff auf deutsche Kriegsschiffe in der Deutschen Bucht anflogen. Die nach der Ortung der Bomber aufsteigenden Abfangjäger fügten den Bombern schwere Verluste zu. Einen ungewollten und verhängnisvollen Nebeneffekt hatte das übereilte Ausrüsten deutscher U-Boote mit noch nicht ausgereiften Radar-Warnempfängern. Sie wurden eingesetzt, um herannahende, feindliche Aufklärungsflugzeuge mit aktiviertem Radar frühzeitig zu erkennen. Diese Radar-Überwachungsempfänger strahlten jedoch eine intern erzeugte Oszillatorfrequenz praktisch ungehindert ab. Dies machte sie ortbar: Die unabsichtlich abgestrahlte Oszillatorfrequenz gestattete nicht nur die Bestimmung der Richtung, in der sich ein U-Boot befand, sondern bedeutete auch, dass dieses aufgetaucht war und mit feindlicher Radaraufklärung rechnete. Die U-Boote wurden damit zu einem leicht zu findenden Ziel. Der vermeintliche Vorteil kehrte sich ins Gegenteil um. Hersteller war die sog. GEMA. Die GEMA hatte auch eine Zweigstelle in Wahlstatt/Schlesien (bei Liegnitz). Nach dem Einmarsch der Roten Armee war mein Vater(damals 11 Jahre) im Objekt,einem ehemaligen Kloster.Die Radargeräte waren noch vorhanden,ebenso die schriftlichen Unterlagen und Zeichnungen.Die Russen hatten scheinbar kein interesse (keine sofortigen Requirirungen).

Geschichte der Radarentwicklung in England

Oszillator Während sich die Radarentwicklung in Deutschland am Anfang mit dem Erkennen von Schiffszielen beschäftigte, war in England die Erkennung von Flugzeugen der Ausgangspunkt der Entwicklung. Bereits in der Ionosphären-Forschung hatte man Funkimpulse verwendet und aus der Laufzeit bis zum Eintreffen des reflektierten Signals die Höhe der Ionosphäre bestimmt. Diese Methode wurde nun für die Funkortung weiterentwickelt. Der Leiter der Radioversuchsstation in Slough Robert Watson-Watt und sein Mitarbeiter der Physiker Arnold Wilkins legten am 12. Februar 1935 ihren Bericht Erkennen und Orte von Flugzeugen durch Funk vor, in dem sie bereits alle wesentlichen Grundzüge des Radars beschrieben. Bereits am 26. Februar 1935 wurde der erste Feldversuch durchgeführt. Der BBC-Sender in Daventry sendete ein Signal mit 49 m Wellenlänge. Dies war auf die Flügelspannweite üblicher Bomber-Flugzeuge abgestimmt, die bei ungefähr der Hälfte dieser Länge lagen und somit Halbwellendipole darstellten. Hiervon wurden gute Reflektionseigenschaften erwartet. Eine mobile Empfangsstation, ausgerüstet mit einem für damalige Zeit sehr modernen Kathodenstrahl-Oszilloskop, befand sich in ca. 1 Meile Entfernung. Das über diesem Gebiet fliegende Testflugzeug erzeugte tatsächlich durch die an seinem Rumpf reflektierten Funkwellen einen zusätzlichen Leuchtpunkt auf dem Schirm des Oszilloskops. Das Flugzeug konnte bereits bei diesem ersten Test bis zu einer Entfernung von 13 km verfolgt werden. Nach diesen erfolgreichen Testergebnissen wurde die englische Radarentwicklung mit hohem Aufwand begonnen. Bereits im Januar 1936 waren für alle Aspekte der Radarortung (Entfernung, Höhenwinkel und Ortungsrichtung) Lösungen gefunden worden. Sogar das Prinzip eines Zielfolgeradars konnte am 20. Juni 1939 Winston Churchill praktisch demonstriert werden. Im Jahre 1937 begann man, an der Ostküste der britischen Insel ein Kette von 20 Küsten-Radar-Stellungen, die sogenannte Chain Home zu installieren. Sie arbeitete bei 10 bis 13,5 m Wellenlänge (22-30 MHz), sendete 25 Pulse pro Sekunde mit 200 kW Leistung und hatte eine Reichweite von 200 km. Ab Karfreitag 1939 war diese Radarkette im 24-Stunden Dauerbetrieb. Den Deutschen blieb die Installation der hohen Masten natürlich nicht verborgen. Anfang Mai und im August 1939 unternahmen sie deshalb zwei elektronische Aufklärungsflüge mit dem Luftschiff LZ 130 Graf Zeppelin II über dem Ärmelkanal, um den Stand der englischen Radartechnik zu erkunden. Sie haben jedoch keine Radarsignale gefunden. Dies lag daran, dass die deutsche Radarentwicklung im Bereich von 1,5 bis 0,5 m Wellenlänge stattfand, die Radarstationen an der englischen Kanalküste, die seit Karfreitag 1939 im Einsatz waren, den für die deutschen Ingenieure völlig abwegigen Bereich von 10 m Wellenlänge benutzten. Chain Home hatte zwar ein hohe Reichweite, konnte aber keine Tiefflieger entdecken. Deshalb wurde zusätzlich Chain Home Low, eine Tiefflug-Radarkette mit 80 km Reichweite bei 1,5 m Wellenlänge (200 MHz) installiert. Die Radarkette erwies sich als wichtiger Vorteil in der Luftschlacht um England, da die Angriffe rechtzeitig erkannt und die Verteidigung besser koordiniert werden konnte. Es wurden alsbald auch Radargeräte für den Einsatz in Flugzeugen entwickelt. Nachdem die ersten Geräte aufgrund ihrer Wellenlänge von minimal 50 cm nur mäßig brauchbar waren, gelang zwei britischen Forschern am 21. Februar 1940 der Aufbau des ersten Laborgerätes eines Magnetrons zur Erzeugung von 10 cm Wellen. Hieraus wurde das H2S-Gerät entwickelt, ein Bordradar für Flugzeuge, mit dem die Konturen der Landschaft wie auf einer Karte dargestellt wurden. Der erstmalige Einsatz erfolgte am 30.-31. Januar 1943 bei einem Bombenangriff auf Hamburg. Es gab ein einfaches Mittel, um die Nutzung von Radar zu stören. Beide Seiten, Deutschland und England, hatten dieses Mittel unabhängig voneinander entdeckt und hielten diese Entdeckung dann streng geheim, um damit nicht der Gegenseite die Methode zu verraten, wie wiederum das eigene Radar gestört werden könnte. Es handelte sich hierbei um Stanniolstreifen, die auf die halbe Wellenlänge der verwendeten Radargeräte zugeschnitten und von Flugzeugen in großer Menge abgeworfen wurden. Es waren dann die Engländer, die diese Methode dann noch bei der Operation Gomorrha, dem Bombenangriff auf Hamburg am 24. Juli 1943, einsetzten. Es wurden 92 Mio Streifen, das entspricht 40 Tonnen, abgeworfen. Die Entwicklung eines geeigneten Gegenmittels hatte auf deutscher Seite dann Erfolg. Das Würzlaus-Gerät konnte die Geschwindigkeit des Radarziels anhand des Dopplereffekts bestimmen. Langsam fliegende oder stillstehende Objekte, wie die Staniolstreifen, wurden dann einfach ausgeblendet.

Einsatzgebiete

1943 1943 Radargeräte wurden für verschiedene Verwendungszwecke entwickelt:
- Frühwarnstationen, die vor anfliegenden Flugzeugen warnen, wie das Freya-Radar
- Radargeräte zur Zielverfolgung, als "Schüsseln"; siehe Würzburg-Riese
- Bomber bekamen Bordradar, um auch bei Nacht am Boden Einzelheiten erkennen zu können
- Nachtjäger bekamen Radar, um bei Nacht gegnerische Flugzeuge angreifen zu können
- Schiffsradar, um feindliche Schiffe und Flugzeuge zu entdecken oder um Kollisionen zu vermeiden.
- Wetterradar, Erkennung und Ortung von Schlechtwetterfronten
- Radargeräte zur Messung der Geschwindigkeit im Straßenverkehr mit Geräten u.a. der Fa. Multanova und Traffipax.
- Kfz-Technik. Seit Ende der 1990er Jahre sind für Fahrzeuge der gehobenen Mittelklasse und der Oberklasse radarbasierte Abstandshalter erhältlich. Allerdings ist die Marktdurchdringung noch relativ dünn (ca. 300.000 bis 700.000 Systeme weltweit im Jahr 2003). Der Generationenwechsel in Richtung kostengünstiger Systeme hat 2003/2004 begonnen. Analysten sehen durch die gekoppelte Nutzung solcher Systeme mit sog. "Notbrems"-Funktionalitäten ein enormes Wachstumpotenzial von >500.000 Systemen / Jahr bis 2012. Ein weiteres Anwendungsgebiet stellen Nahbereichsfunktionen dar. Die entsprechende Frequenzzulassung für die "hoffnungsvollste" Technologie (24GHz, Kurzpuls) wurde Ende 2004 erteilt. Allerdings ist diese Zulassung an etliche Auflagen gekoppelt, weswegen die Markführer (Raytheon, Siemens, etc.) an Technologien für das 77-79 GHz-Band arbeiten.
- Miniatur-Radargeräte als Bewegungs- oder Füllstandsmelder
- Wissenschaftliche Forschung: Kartierung von Himmelskörpern mit undurchsichtiger Atmosphäre wie dem Planeten Venus, Vermessung des Sonnensystems Nach dem Zweiten Weltkrieg kam auch die Lenkung radargesteuerter Waffen wie Flugabwehrraketen dazu. Außerdem wurde das Radar auch für die zivile Schiff- und Luftfahrt eingesetzt. Die heutige Passagierluftfahrt wäre ohne Luftraumüberwachung durch Radar nicht denkbar. Auch Satelliten und Weltraumschrott werden heute durch Radar überwacht. Als die Radargeräte leistungsfähiger wurden, entdeckte auch die Wissenschaft diese Technologie. Wetterradargeräte helfen in der Meteorologie oder an Bord von Flugzeugen bei der Wettervorhersage. Mittels großer Stationen können vom Boden aus Radarbilder vom Mond, der Sonne sowie einigen Planeten erzeugt werden. Umgekehrt kann auch die Erde vom Weltraum aus durch satellitengestütze Radargeräte vermessen und erforscht werden.

Technische Funktion

Bei Radargeräten unterscheidet man prinzipiell zwischen Puls- und CW-Radargeräten. Ein Pulsradargerät sendet Impulse mit einer typischen Länge im unteren Mikrosekundenbereich und wartet dann auf Echos. Die Entfernung wird durch die Formel : r= r = Entfernung
c0 = Lichtgeschwindigkeit
t = Zeit ermittelt. Je nach Reichweite des Radargerätes wird nun einige Mikro- bis Millisekunden empfangen, bevor der nächste Impuls ausgesendet wird. Bekannteste Anwendungsgebiete sind Luftraumüberwachung und Wetterradar. Dreht sich die Antenne, kann mit einer entsprechenden Anzeige eine Karte reflektierender Objekte erzeugt werden. Durch Verfahrenstechnik (Festzeichenunterdrückung, MTI) können elektronisch dabei feststehende Objekte ausgeblendet werden. Transponder an Flugzeugen können zur Identifikation beitragen, indem sie dem auftreffenden Radarsignal beim Reflektieren aktiv ein charakteristisches Digital-Muster hinzufügen, das die vom Operator zugewiesene Flugzeug-Kennung, die Höhe über Grund und die Geschwindigkeit über Grund, die vom Flugzeug gemessen sind, kodieren. Mit einer entsprechenden Auswerte-Elektronik lässt sich auch die relative Geschwindigkeit der georteten Objekte, deren Höhe und auch die Größe ermitteln. Auswertungen von Oberwellen für die Luftraumüberwachung erlauben Rückschlüsse auf den Flugzeugtyp, der das Echo generiert hat. Stationäre Pulsradargeräte erreichen Leistungen bis zu 100 MW als Spitzenimpulsleistung. Ein Anflugradar an Flughäfen sendet zwei senkrecht aufeinander stehende Fächer aus, diese dienen der Kontrolle von Anflugrichtung und -winkel und gestattet Piloten bei schlechter Sicht eine sog. Instrumentenlandung. Dabei wird ihnen jede Abweichung vom idealen Landekurs an Bord angezeigt (sog. Instrument Landing System, ILS). Das Bodengestützte STCA (Short Term Collision Avoidance) System zur Kollisionsvermeidung verwendet das Luftraumüberwachungsradar. Es berechnet aus Geschwindigkeit, Position und Orientierung von Flugobjekten die Wahrscheinlichkeit eines nahen Vorbeifluges (near miss) oder gar Zusammenstoßes von Flugzeugen und warnt optisch und akustisch den Fluglotsen. Um in Impulsradar-Geräten die hohen Sendeleistungen zu erzeugen, welche zur Ortung z.B. über einige 100 km nötig sind, werden Magnetrons verwendet. Dazu wird ein Magnetron z.B. mittels Hochspannungs-Schaltröhren gepulst betrieben. Da in diesen Schaltröhren dabei auch Röntgenstrahlung entstand, führte dies öfter zu Strahlenschäden an früher unzureichend abgeschirmtem Bedien- und Wartungs-Personal militärischer Radar-Geräte. Ein CW-Radar (CW = Continuous Wave, Dauersender) kann z.B. auch zur Geschwindigkeitsmessung genutzt werden. Dabei wird über eine Antenne eine konstante Frequenz abgestrahlt, die vom Ziel (beispielsweise einem Auto) reflektiert wird und mit einer gewissen Dopplerverschiebung zurückkommt. Durch einen Vergleich der gesendeten mit der empfangenen Frequenz kann die Geschwindigkeit bestimmt werden. Diese CW-Radargeräte können keine Entfernungen messen. Die erforderlichen Sendeleistungen sind sehr gering. Die Radargeräte der Verkehrs-Polizei ("Radar-Fallen") sind solche CW-Radargeräte. Eine weitere Art sind die "Modulated CW-Radar" oder FM-Radar-Geräte. Sie senden mit einer sich ständig ändernden Frequenz. Die Frequenz steigt entweder linear an, um bei einer bestimmten Frequenz abrupt auf den Anfangswert wieder abzufallen (Sägezahnmuster), oder sie steigt und fällt abwechselnd mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit. Durch die lineare Änderung der Frequenz und das stetige Senden ist es möglich, neben der Differenzgeschwindigkeit zwischen Sender und Objekt auch gleichzeitig deren absolute Entfernung voneinander zu ermitteln. Radar-Höhenmesser von Flugzeugen und Abstandswarngeräte /-radare in Autos arbeiten nach diesem Prinzip.

Siehe auch


- | passives Radar | Sekundärradar | Radarkuppel | Stealth | Synthetic Aperture Radar | Überhorizont-Radar | Niederschlagsradar | Radargeräte als Verkehrsüberwachung | Harmonisches Radar | Radarschirm | Ground Controlled Approach | Ionosonde | Lidar | Active Electronically Scanned Array |

Literatur


- Robert Buderi: The invention that changed the world. Simon & Schuster, New York 1996, ISBN 0-684-81021-2
- Fritz Trenkle: Die deutschen Funkmessverfahren bis 1945. Hüthig, Heidelberg 1986, ISBN 3-7785-1400-8
- Brian Johnson: Streng geheim: Wissenschaft und Technik im Zweiten Weltkrieg. Wiener Verlag, Wien 1978, ISBN 3-89350-818-X
- Ulrich Kern: Die Entstehung des Radarverfahrens. Zur Geschichte der Radartechnik bis 1945. Dissertation, Stuttgart 1984
- David Pritchard: Durch Raum und Zeit: Radarentwicklung und -einsatz 1904–1945. Stuttgart 1992
- Frank Reuter: Funkmeß. Die Entwicklung und der Einsatz des RADAR-Verfahrens in Deutschland bis zum Ende des Zweiten Weltkriegs. Opladen 1971

Weblinks


- [http://www.itnu.de/radargrundlagen/top.html Radargrundlagen]
- [http://www.forgottenplaces.de/rsboostedt04c.htm SRE-LL und SRT-4 Radaranlage]
- [http://www.radarpages.co.uk/mob/ch/chainhome.htm Website über die Chain Home (englisch)] ! Kategorie:Militärtechnik ja:レーダー ms:Radar

Mikrowellenherd

Ein Mikrowellenherd ist ein Küchengerät zum raschen Erhitzen von Speisen. Er wurde 1947 von Percy Spencer bei der Firma Raytheon erfunden.

Funktionsweise

Der Mikrowellenherd verwendet Mikrowellen einer Frequenz, bei der die in Lebensmitteln enthaltenen Wassermoleküle angeregt werden können. Auch spezielles, sogenanntes Bräunungsgeschirr sowie andere verlustbehaftete dielektrische, elektrisch mittelmäßig leitfähige Stoffe sowie ferromagnetische Keramik werden erwärmt. Mikrowellenherde benutzen elektromagnetische Strahlung von typischerweise rund 2,455 GHz. Bei dieser Frequenz werden die Wassermoleküle (da sie ein Dipolmoment besitzen) zur Schwingung angeregt. Diese Rotationswärme der Wassermoleküle überträgt sich nun auf die gesamte Speise. Gefrorenes Wasser (Eis) kann übrigens nur schlecht im Mikrowellenherd erwärmt werden, da die Wassermoleküle im Eiskristall fixiert sind, also schlecht beweglich sind. Daher werden die Mikrowellenstrahlen im Eis nur wenig absorbiert. Wasser hat jedoch bei 2,455 GHz keine ausgesprochene Resonanzfrequenz; die niedrigste Resonanzfrequenz von freien Wassermolekülen liegt bei 22,23508 GHz. Die Frequenzwahl ist vielmehr das Ergebnis des verfügbaren freien ISM-Frequenzbandes und einer ausreichend hohen Eindringtiefe in Speisen. Dennoch ist die verbleibende Absorption von Wasser bei 2.45 GHz sehr hoch. (vgl. Dielektrizitätszahl) Um eine möglichst gleichmäßige Erwärmung der Speisen zu erreichen, müssen ortsfeste Moden in ihnen verhindert werden. Zu diesem Zweck kommt oft ein sogenannter Stirrer zum Einsatz. Dabei handelt es sich um ein rotierendes, kompliziert geformtes Metallrad im Inneren des Garraumes (meist an der Decke unter einer geeigneten Abdeckung), welches wie ein elektromagnetischer "Quirl" funktioniert, indem er die Schwingungsmoden des wie ein Hohlraumresonator wirkenden Garraumes ständig ändert. Als zusätzliche Maßnahme werden die Speisen meist auf einem Drehteller gedreht. Aufgrund des unterschiedlichen Wassergehalts verschiedener Speisen (oder Teilen davon) kann es trotzdem zur inhomogenen Erwärmung kommen - so erwärmen sich beispielsweise Knochen relativ gering im Vergleich zum Fleisch. Moderne Mikrowellenherde verfügen über eine sog. Auftaufunktion. Hierbei wird in kurzen Abständen zuerst durch Mikrowellen bereits geschmolzenes Wasser erwärmt, dann einige Zeit gewartet, bis durch die zugeführte Wärme noch gefrorenes Wasser aufgetaut wird, um dann wieder von vorne zu beginnen. Es wird allgemein empfohlen, die Speisen in mehreren Intervallen mit Zwischenzeiten zu erwärmen. Berüchtigt sind so genannte "hot spots" in den Speisen - diese können zu Verkohlungen und Schadstoffen führen. Auch der Effekt des Überhitzens von Wasser in glatten Gefäßen ist eine möglich Gefahrenquelle: Es kann passieren, dass Wasser über den eigentlichen Siedepunkt erhitzt wird, ohne zu sieden - diese Gefahr besteht vor allem bei mehrmaligem Erhitzen in der Mikrowelle. Das überhitzte (Siedeverzug) Wasser kann dann bei Bewegung plötzlich verdampfen. Das bedeutet, dass bei Entnahme ein Teil des Wassers explosionsartig zu Dampf wird und Wasser aus dem Gefäß schleudert. Abhilfe kann hier ein im Glas stehen gelassener Glasstab schaffen, an dem sich beim Sieden Dampfblasen bilden können. Metalle im Garraum erhitzen sich je nach ihren Abmessungen unterschiedlich stark: Dünne Metallschichten (z.B. Alufolie, Geschirr mit metallischen Verzierungen) werden schnell heiß; dickere (z.B. Besteck) eher mäßig schnell, besonders wenn man sie "kühlt": Man kann, entgegen dem verbreiteten Gerücht, Metall sei tabu in der Mikrowelle, beim Erhitzen einer Flüssigkeit z.B. einen Metall-Löffel hineinstellen, was auch dem Siedeverzug entgegenwirkt. Wenn man Metallstücke mit geeigneter Geometrie (z.B. Gabeln) in den Garraum einbringt, können Funkenüberschläge entstehen, wenn die erzeugte elektrische Feldstärke ausreichend ist (≥10^6 V/m). Die Mikrowellen werden mit Hilfe eines Magnetrons erzeugt. Zur Versorgung des Magnetrons ist eine hohe Anodenspannung erforderlich (bis zu 5 kV), die im Gerät mit Hilfe eines Hochspannungstrafos und einer Spannungsverdopplerschaltung erzeugt wird. Es ist darauf zu achten, dass das Magnetron immer ausreichend belastet wird, da es sonst Schaden nehmen kann. Deshalb sollte man kein Mikrowellengerät mit leerem Garraum einschalten. Die Leistungssteuerung erfolgt, indem das Magnetron im Rhythmus von einigen Sekunden ein- und ausgeschaltet wird.

Wirkungsgrad

Ein Elektroherd hat einen Wirkungsgrad von fast 100 %. Ein Mikrowellenherd kommt nur auf 50 bis 60 %, der Rest der aufgenommenen elektrischen Energie wird in Abwärme umgesetzt. Andererseits heizt ein Mikrowellenherd gezielt das Kochgut, nicht aber die Umgebung. Als Richtgröße nimmt man ca. 250 ml Wasser an: Es ist günstiger, 250 ml Wasser in der Mikrowelle zu erhitzen, als einen Topf zusammen mit der Wassermenge auf einem Elektroherd. Bei größeren Flüssigkeitsmengen ist der Elektroherd sparsamer, da die Aufheizung des Topfs weniger ins Gewicht fällt.

Literatur


- Klaus-Peter Möllmann, Michael Vollmer: Kochen mit Zentimeterwellen: Die Physik der Haushaltsmikrowelle. Physik in unserer Zeit 35(1), S. 38 – 44 (2004), ISSN 0031-9252

Siehe auch

Gasherd, Elektroherd, Induktionsherd, Hohlleiter, Hohlraumresonator

Weblinks


- [http://apache.airnet.com.au/~fastinfo/microwave/videos/H2O-2-divx5.avi Video von überhitztem Wasser in einem Mikrowellenherd mit anschließendem Siedeverzug.]
- [http://papers.ssrn.com/sol3/Delivery.cfm/SSRN_ID470321_code355448.pdf?abstractid=470321&mirid=2 Die Katze in der Mikrowelle?] (pdf)
- [http://www.wissen.de/xt/default.do?MENUID=40,156,538&MENUNAME=InfoContainer&OCCURRENCEID=SL0011764677.WLV0115_sp_0027.TM01-FullContent&WissenID=Q2TJGvXP1yd2T2aKbzuTYXIerYg2sygKvojbuaJKEoRa1DyDA3ve|2058059664663110946/182718474/6/7063/7063/7003/7003/7063/-1|-5085202905868484604/182718475/6/7063/7063/7003/7003/7063/-1|1130678554035 Mikrowellenherd auf wissen.de] (Multimedia)
- [http://www.pflaum.de/dh.dir/dh/archiv/2005/01/mikrowelle.pdf Was sucht die Lampe in der Mikrowelle? Artikel aus de Hausgeräte 1/2005] Kategorie:Elektrogerät Kategorie:Küchenmaschine ja:電子レンジ th:เตาอบไมโครเวฟ

Mobilfunk

Mobilfunk ist die Sammelbezeichnung für den Betrieb von beweglichen Funkgeräten. Darunter fallen vor allem tragbare Telefone, (Mobiltelefone, siehe auch: Mobilfunknetz) und in Fahrzeuge eingebaute Wechselsprechgeräte (z.B. Taxifunk). Es existieren jedoch viele weitere Anwendungsbereiche, wie zum Beispiel mobile Datenerfassung, Funkrufdienste, Telemetrie, See- und Binnenschifffahrtfunkdienste, CB- und Amateurfunk, die nicht ortsgebunden sind.

Mobilfunk als gesellschaftliches Phänomen

Der Mobilfunk fand vor allem durch die GSM-Netze für Handys Mitte der 1990er Jahre starke Verbreitung. Dadurch ist er aber auch zu einem gesellschaftlichen Phänomen (Handy-Etikette, "Lästigkeitsfaktor" bei öffentlichen und privaten Feiern und Veranstaltungen) geworden. Auch im Straßenverkehrsrecht hat die Nutzung des Mobilfunks ihre Spuren hinterlassen. Über eine Regelung wird festgelegt, unter welchen Voraussetzungen das Handy während der Autofahrt benutzt werden darf, um so die Sicherheit des Straßenverkehrs zu gewährleisten. Im Bereich der Medizin wird über mögliche Gesundheitsschäden durch die elektromagnetischen Wellen der Mobiltelefone und Mobilfunksender diskutiert. Bedingt durch diesen Diskurs über Elektrosmog und das immer dichter geknüpfte Netz des Mobilfunk nehmen auch die politischen Auseinandersetzungen über Mobilfunkmasten zu. Nicht zuletzt haben Mobilfunkmasten, die oft aus technischen Gründen an exponierten Lagen aufgestellt werden, Einfluß auf das Landschaftsbild und werfen so neue Fragen für Politik und Raumplanung auf.

Mobilfunk als wirtschaftlicher Faktor

Das drahtlose Fernsprechen wurde spätestens in den 1990er Jahren mit dem Aufkommen des GSM-Netzes, durch Mobilfunkgesellschaften günstigeren Gesprächstarifen und der massenhaften Verbreitung in der Bevölkerung zu einem bedeutenden und profitablen wirtschaftlichen Faktor. Größtenteils private Mobilfunkgesellschaften konkurrieren seither um Marktanteile in einem stark boomenden Sektor. Die Mobilfunktechnologie spielte eine besondere Rolle in der Entwicklung der New Economy und bei der Schaffung zahlreicher neuer Arbeitsplätze. Geplante Steuern auf Handymasten lösen in Österreich Kontroversen aus.

Mobilfunkantennen

Durch das Vermieten von Flächen an geeigneten Objekten für die Montage von Mobilfunkantennen können Einnahmen erzielt werden, die unter anderem zum Unterhalt des Bauwerks herangezogen werden können. Auf diese Weise können zum Beispiel historisch bedeutende Sendetürme sehr wirtschaftlich als technisches Denkmal erhalten werden. So wird zum Beispiel der Sendeturm des Senders Gleiwitz, des letzten noch bestehenden aus Holz gebauten Sendeturms durch Vermietung von Montagemöglichkeiten für Antennen für Mobilfunk gedeckt. Gleiches gilt für den Sendemast in Dobl (Steiermark).

Systematiken

Technische Systematiken

Grob unterschieden werden Einwegesystem (Simplex) und Mehrwegesysteme (Halb-Duplex und Duplex). Bei Einwegesystemen ist nur der Empfang (Funkruf) oder seltener nur das Senden (Rundfunk, autonome Pegelstandsmelder der Wasserwirtschaft, Wetterstationen oder auch "Abhörwanzen") möglich. Bei Mehrwegesystemen kann das Endgerät sowohl senden als auch empfangen. Ist dies gleichzeitig möglich (wie bei Mobiltelefonen), so spricht man von Vollduplex.

Nicht-öffentliche und öffentliche Mobilfunknetze

Mobilfunk unterteilt sich in einen öffentlichen und einen nicht öffentlichen Teil. Unter den nicht öffentlichen Mobilfunk fällt zum Beispiel der Flugfunk, der CB-Funk und der Betriebsfunk (diese überraschende Zuordnung des CB-Funks entstammt der offiziellen DBP-/Telekom-Systematik). Das Spektrum der Nutzer des Betriebsfunks reicht von der Polizei (Polizeifunk), der Feuerwehr (BOS-Funk) über Verkehrsbetriebe (zum Beispiel Flugfunk) und Taxi-Unternehmen bis zu privaten Unternehmen, beispielsweise des Baugewerbes. Als CB-Funk (Citizens Band Radio, "Bürgerfrequenzband", Jedermann-Funk, Bürgerfunk) bezeichnet man einen Funk im 11-Meter-Band auf insgesamt 80 Kanälen 26,565 MHz bis 27,405 MHz. Die Reichweite liegt bei etwa 10 - 15 km bei der höchstzulässigen Ausgangsleistung. Der Betrieb von mobilen Anlagen (insbesondere in Kfz) ist in Deutschland seit 1975 genehmigungs- und gebührenfrei. Der Amateurfunk ist privater Funkverkehr, der das erfolgreiche Ablegen einer Prüfung voraussetzt, die zu einer staatlichen Genehmigung (Amateurfunk-Lizenz) führt. Jedem Funkamateur ist ein Rufzeichen zugeteilt, das aus einer 3-6-stelligen Buchstaben-Ziffern-Kombination besteht und dessen erste Stellen den jeweiligen Staat angeben. Die Frequenzen für Funkamateure sind international vereinbart. Entsprechend der benutzten Frequenz kann jeder Punkt der Erde erreicht werden, zum Teil unter Verwendung von Amateurfunksatelliten. Die Nutzung ist jedoch nur für rein private Zwecke erlaubt; das Austauschen von politischen Informationen ist zum Beispiel verboten. In den USA waren die ersten Funkamateure bereits 1911 aktiv, heute weltweit über eine Million, davon 78.000 in Deutschland (Stand 12/2003). Die öffentlichen Mobilfunknetze werden unter anderem von der Telekom AG, vormals Deutsche Bundespost TELEKOM, zur Verfügung gestellt. Sie können von jedermann benutzt werden. Die öffentlichen Mobilfunknetze sind die Funktelefonnetze, die Funkrufnetze, das Rheinfunknetz und das [http://www.seefunknetz.de] Seefunknetz. Die Funktelefonie (drahtloses Fernsprechen, Funkfernsprechen) basiert auf dem Prinzip des Fernsprechens, welches folgende drei Schritte umfasst: # Signalumwandlung der vom Sprecher erzeugten Schallwellen über die Membranbewegungen in einem Mikrophon in ein elektrisches Signal; # elektrische Übertragung dieses Signals über eine Vermittlungseinrichtung zum zweiten Teilnehmer; # Rückwandlung des elektrischen Signals durch die Membranbewegungen in der Hörkapsel in Schallwellen. Die Übertragung des Fernsprechsignals kann oberirdisch als Freilandleitung, unterirdisch als Kabel, im Inlandsverkehr drahtlos über Richtfunkstrecken oder im Überseeverkehr drahtlos über Kommunikationssatelliten (Nachrichtensatelliten) erfolgen. In Berlin standen 1989 2.700 analoge Telefonkanäle über Kupferkabel, 28.800 digitale Telefonkanäle über Glasfaserkabel, 18.240 analoge und 2.160 digitale Telefonkanäle über Richtfunkstrecken zum Fernnetz des Bundesgebietes zur Verfügung.

Geschichte der Mobiltelefonie in Deutschland

In der Geschichte des Telefons seit 1950 gibt es in der BR Deutschland öffentliche Funktelefonnetze, doch dienten sie in der Regel nur speziellen Zwecken. Das A-Netz (ab 1958) und das B-Netz (1972 bis 1994) sowie C-Netz werden nicht mehr angeboten. Derzeit sind die Funktelefonnetze im GSM-Standard und UMTS-Standard D-Netz 900 MHZ (Anbieter: T-Mobile Deutschland und Vodafone D2) und E-Netz1800 MHZ (Anbieter: E-Plus, O2 (Germany), ehem. Viag Interkom, T-Mobile Deutschland und Vodafone D2) auf dem Markt. Das Öffentliche bewegliche Landfunknetz (Autotelefon, öffentlicher beweglicher Landfunkdienst, öbL) ist ein "öffentliches Funknetz für Nachrichtenverbindungen von beweglichen Funkstellen untereinander und mit Endstellen des öffentlichen Fernsprechnetzes". Die in einem solchen Netz gebotenen Dienste heißen "öffentliche bewegliche Landfunkdienste". Mit dem Landfunknetz ist es möglich, über ein Autotelefon In- und Auslandsgespräche über das öffentliche Fernsprechnetz herzustellen: "Der Verbindungsaufbau von einem Teilnehmer des Fernsprechnetzes zum PKW-Teilnehmer erfolgt über die gewöhnlichen Vermittlungseinrichtungen, eine Überleitvermittlung (die in das Funknetz überleitet) sowie über diejenige Landfunkstelle, die dem PKW-Teilnehmer geographisch am nächsten liegt". Die Fahrzeuge müssen mit einer Sprechfunkanlage ausgerüstet sein und sich im Versorgungsbereich einer festen Landfunkstelle befinden.

Satellitenkommunikation

Daneben existieren und existierten auch noch satellitengestützte Mobilfunknetze. Der Nutzen dieser Systeme, obwohl sie weltweit funktionieren, ist wegen unhandlicher und teurer Endgeräte und hoher Gesprächskosten nur in speziellen Bereichen sinnvoll. Es etabliert sich aber immer mehr durch bessere Technik und günstigerer Preise dort wo kein Festnetz oder terristrisches Mobilfunknetz vorhanden ist, so z.B. im Nahen Osten

Funkrufnetze

Aktive Systeme

Cityruf

Cityruf ist ein Funkrufdienst der DeTeMobil GmbH, Bonn, vormals Deutsche Bundespost TELEKOM, mit zellularer Struktur, bei dem Mitteilungen per Funk von der Cityruf-Sendestelle zum tragbaren Cityruf-Empfänger übertragen werden. Der öffentliche Cityruf-Probebetrieb wurde im November 1988 in Berlin und Frankfurt/Main aufgenommen, im März 1989 wurde Cityruf offiziell als Dienstleistung der Deutschen Bundespost TELEKOM eingeführt. Am 31. Dezember 1988 gab es 333 Teilnehmer in Berlin und 603 Teilnehmer in Frankfurt am Main. Cityruf wird nicht bundesweit flächendeckend, sondern in so genannten Rufzonen ausgestrahlt. Der Einzugsbereich einer Rufzone entspricht etwa einer Großstadt. Im Cityruf gibt es drei Typen von Cityruf-Empfängern: Nur-Ton-Empfänger, Numerik-Empfänger und Alphanumerik-Empfänger. Die Eingabe erfolgt abhängig von der Rufklasse des Empfängers mit verschiedenen Zugangs-Rufnummern über das normale Telefon mit einem besonderen Eingabegerät (zum Beispiel Mehrfrequenztonsender), über Telex, Teletex oder Internet ([http://www.emessage.de e
- Cityruf]). Für die Eingabe von numerischen oder alphanumerischen Mitteilungen steht auch eine Handvermittlung zur Verfügung. Die Rufabsendung erfolgt über die Vorwahl 0164 plus . Bis Ende 1989 sollten alle Landeshauptstädte und alle Städte über 100.000 Einwohner an das Cityruf-Netz angeschlossen sein. Der Chaos Computer Club (CCC) und die holländische Computer-Zeitung »Hacktik« wiesen 1991 nach, dass Cityruf-Meldungen mit geringem Aufwand von beliebigen Dritten im Klartext gelesen werden können.

Inmarsat-Paging

Inmarsat-Paging ist ein weltweiter Rufdienst via Satellit.

Nicht mehr aktive Systeme

Chekker

Chekker ist ein öffentlicher Mobilfunkdienst der Telekom, bei dem Kunden mit Funkgeräten über eine Entfernung von bis zu 100 km miteinander kommunizieren können. Chekker wird insbesondere von Unternehmen mit Außenstellen genutzt und soll den herkömmlichen Betriebsfunk ersetzen, der mit Reichweiten von 10 bis 15 km nur für innerbetriebliche Kommunikation zur Verfügung steht. Die Funkdienste der seit 1992 in Konkurrenz zur Telekom anbietenden 28 privaten Unternehmen dürfen seit April 1993 zwischen den Funkstationen eigene Übertragungswege aufbauen, die bis dahin von der Telekom gemietet werden mussten. Private Funkdienste erlauben Anrufe von Funkgerät zu Telefon und umgekehrt. Chekker ermöglicht lediglich Anrufe von Funkgerät zu Telefon. Chekker weist gegenüber dem privaten Betriebsfunk einige Vorteile auf: Der Teilnehmer nutzt das öffentliche Funknetz, ihm entstehen keine Kosten für den Aufbau einer eigenen Infrastruktur (zum Beispiel für Einrichtung und Wartung eines Sendemastes). Die Gespräche werden gleichmäßig auf die verfügbaren Kanäle verteilt (sog. Bündelfunktechnik); freiwerdende oder vorübergehend nicht genutzte Frequenzen werden sofort anderweitig vergeben, so dass Wartezeiten auf eine der nur begrenzt vorhandenen Frequenzen entfallen. Durch Umverteilung der Kanäle während des Gesprächs ist ein gewisser Schutz vor Mithören gewährleistet. Anfang 1993 waren in Deutschland insgesamt 27 Chekker-Funknetze eingerichtet, davon zehn in Ostdeutschland. Bei der Telekom waren 32.000 Chekker-Geräte angemeldet, 19.000 davon in den neuen Ländern. Mitte 1993 kostete das Gerät für die Chekker-Zentrale knapp 4.000 DM, ein Funkgerät rund 2.500-3.500 DM. Die monatliche Gebühr pro Funkgerät, mit der auch alle Gespächskosten abgegolten waren, betrug 59,80 DM. Datenfernübertragung (DFÜ) unabhängig von Leitungen wird ermöglicht durch Modacom (= Mobile Data Communication), einem zellularen Mobilfunkdienst mit Handover und Roaming. Die Informationen werden vom Sender über ein Funkmodem an eine Post-Antenne übermittelt und von dort über Datenleitungen an Firmen weitergegeben, die an das Datex-P-Netz angeschlossen sind. Nach Aufnahme des Regelbetriebes (1993) plant die Betreiberin DeTeMobil, im Endausbau eine Versorgung von etwa 80% des Bundesgebietes zu versorgen.

Birdie

Birdie war ein Mobilfunkdienst der Telekom, der mit einem schnurlosen Handgerät im Umkreis von 50 - 300 m um eine speziell gekennzeichnete Vermittlungsstation (primär Telefonzellen) abgehende Telefonate ermöglichte. Mit dem selben Handgerät konnte man zu Hause darüber hinaus wie gewohnt mit einer entsprechenden Heimstation sowohl abgehende wie ankommende Anrufe tätigen. Der bis Mitte 1993 im Rahmen eines Feldversuches in Münster (Analog) und München (Digital CT2) erprobte Dienst hatte der Telekom zufolge insbesondere vor dem Hintergrund des in den Startlöchern stehenden Mobilfunkservice D1 keine ausreichenden Marktchancen mehr in Deutschland; der Feldversuch wurde daher Mitte 1993 eingestellt. Der allgemeine Oberbegriff für diese Art von Mobilfunk war Telepoint. In anderen Staaten Europas und Asiens wurde dieser Dienst zum Teil mit Erfolg als Regelbetrieb durchgeführt.

Eurosignal

Eurosignal (Europäischer Funkrufdienst, "Europiep", "Euromessage") ist ein Funkrufdienst der DeTeMobil GmbH, Bonn, (vormals Deutschen Bundespost TELEKOM) mit zellularer Struktur im Nur-Ton-Verfahren, der seit 1974 in Betrieb ist. Nachrichten an Eurosignal-Empfänger werden über das Telefon abgesetzt. Der Empfänger erhält ein optisches oder akustisches Signal. Die Übermittlung von bis zu vier verschiedenen Signalen je Empfänger ist durch Wahl einer bestimmten Rufnummer möglich. Die Bedeutung der Signale muss vorher zwischen den Partnern verabredet werden. Empfangsbereitschaft besteht fast überall in Europa. Um dem Eurosignal-Teilnehmer eine Information zu übermitteln, muss der Anrufer wissen, in welchem Funkrufbereich sich der Eurosignal-Teilnehmer befindet. Die BR Deutschland war 1989 in drei Funkrufbereiche (Nord, Mitte und Süd) unterteilt. Eurosignal-Empfänger sind derzeit nur noch gebraucht erhältlich. Am 31. Dezember 1988 gab es im Bereich der Deutschen Bundespost TELEKOM 170.489, davon im Land Berlin 7.515 Eurosignal-Teilnehmer. "Gegenüber dem öffentlichen beweglichen Landfunkdienst (`Autotelefon´) hat der Europäische Funkrufdienst den Vorteil, erheblich kostengünstiger zu sein (Kostenrelation etwa 1 : 10). Außerdem kann der Funkruf-Empfänger wegen seiner geringen Abmessungen (etwa Notizbuch-Format) überall mitgeführt werden." Eurosignal dürfte vielen Radiohörern noch bekannt gewesen sein, denn das Signal von Eurosignal war früher für das am unteren Ende des UKW-Bandes hörbare Gedüdel verantwortlich.

Scall

Scall ist ein Funkrufdienst, der von der DeTeMobil GmbH, Bonn, 1994 in Betrieb genommen wurde. Zuletzt wurde es von e
- Message Wireless Information Services Deutschland GmbH betrieben und für Privatkunden zum 30. März 2002 abgeschaltet. Die Besonderheit von Scall war das Fehlen monatlicher Grundgebühren. Der Besitzer eines Scall-Empfängers war in seinem persönlichen Empfangsbereich - in einem Kreisdurchmesser von etwa 50 km um seine Postleitzahl - erreichbar. Scall konnte deutschlandweit genutzt werden; es wurden die Cityruf-Frequenzen genutzt. Die Rufabsendung erfolgte durch das Anwählen der Vorwahl 01681 plus Rufnummer; Kosten fielen für den Anrufenden an.

TeLMI

TeLMI war ein Funkrufdienst der Deutschen Funkruf GmbH (DFR); die DFR ist ein Zusammenschluss von Mannesmann, Motorola und anderen Firmen. Die Besonderheit von TeLMI ist - wie beim Funkrufdienst Scall - das Fehlen monatlicher Grundgebühren. Der Funkrufdienst ist seit Dezember 1995 in Betrieb. Der Betreiber plante keine flächendeckende Netzdeckung; bis Anfang 1997 ist TeLMI nur in Ballungszentren verfügbar gewesen; auf Autobahnen können TeLMI-Botschaften nicht empfangen werden. Die Rufabsendung erfolgt bei numerischen Daten durch das Anwählen der Vorwahl 0166-5 plus Rufnummer oder bei alphanumerischen Daten durch das Anwählen der Vorwahl 0166-1 plus Rufnummer; Kosten fallen jeweils für den Anrufenden an (1,3-Sekunden-Takt). Zusätzlich existiert eine Sprachbox, von der Nachrichten abgehört werden können. Aufgrund finanzieller Schwierigkeiten und einem Insolvenzverfahren wurde der Betrieb des Funknetzes zum 3. Januar 2002 eingestellt.

Quix

Quix war ein Funkrufdienst der Miniruf GmbH, Hannover, der 1995 in Betrieb ging. Es wurden bundesweit acht Regionen unterschieden; gegen Monatstarif war auch eine nationale Erreichbarkeit möglich. Eine Besonderheit von Quix lag in der Möglichkeit, dpa-Agenturmeldungen (Nachrichtenschlagzeilen) zu empfangen. Der Dienst wurde am 31. Dezember 2000 abgeschaltet, bedingt durch die weite Verbreitung der Mobiltelefone, war das System finanziell nicht mehr rentabel.

ERMES

ERMES ist ein Funkrufdiensten mit zellularer Struktur, der als europäischer Funkrufstandard konzipiert war. In Deutschland musste die Einführung unterbrochen werden, da das Kabelfernsehen erheblich gestört wurde.

Omniport

Omniport ist ein Funkrufdienst der Detex, Darmstadt, der seit 1994 in Betrieb ist. Der Funkrufdienst nutzt RDS und ist daher überall in Deutschland verfügbar, wo es Hörfunk gibt; aus diesem Grunde gibt es auch keine Rufzonen. Der Betrieb wurde zum 31. Dezember 1997 eingestellt.

Weitere Funknetze

Weitere Funknetze sind das Rheinfunknetz und das Seefunknetz.

Siehe auch


- Geschichte des Telefons
- Elektrosmog
- A-Netz
- B-Netz
- C-Netz
- D-Netz
- E-Netz

Weblinks


- [http://www.handymuseum.de/index2.htm Geschichte des Mobilfunks in Deutschland]
- [http://www.gsmworld.com Alle GSM/UMTS-Netze weltweit, Netzkarten und Roamingpartner]
- [http://www.seefunknetz.de Geschichte von 100 Jahren Seefunk - Spezifikationen und Ausblicke]
- [http://mobilfaq.in-ulm.de/ Mobilfunk FAQs] Kategorie:Mobilfunk Kategorie:Funktechnik

Bluetooth

Bluetooth // ist ein Industriestandard gemäß IEEE 802.15.1 für die drahtlose (Funk-)Vernetzung von Geräten über kurze Distanz. Bluetooth bietet eine drahtlose Schnittstelle, über die sowohl mobile Kleingeräte wie Mobiltelefone und PDAs als auch Computer und Peripheriegeräte miteinander kommunizieren können. Ein solches Netzwerk wird auch als Wireless Personal Area Network (WPAN) bezeichnet. Wireless Personal Area Network

Geschichte

Die Entwicklung von Bluetooth begann 1994 bei Ericsson, als man nach einer Möglichkeit suchte, die Kabel zwischen Mobiltelefonen und Zusatzgeräten zu ersetzen. Zusammen mit anderen Industriepartnern gründete man 1998 die Bluetooth SIG, um Bluetooth als de-facto-Standard zu etablieren. Um dies zu erreichen, setzte man sich das Ziel, einen Transceiver zu spezifizieren mit geringen Herstellungskosten, flexiblen Einsatzmöglichkeiten, niedrigem Energieverbrauch, Robustheit gegenüber Störungen und der Fähigkeit, Daten für multimediale Anwendungen zu übertragen. Der Bluetooth-Standard ist inzwischen von der Arbeitsgruppe der IEEE für WPANs als [http://ieee802.org/15/Bluetooth/ IEEE 802.15.1] adaptiert worden.

Herkunft des Namens

Der Name Bluetooth stammt vom dänischen König Harald Blåtand (der Nachname bedeutet soviel wie Blauzahn), dem es im Mittelalter als erstem gelang, große Bereiche Skandinaviens (Teile von Dänemark, Schweden und Norwegen) unter seiner Herrschaft zu vereinen. So wie Harald Blåtand die Skandinavier einte, soll Bluetooth die Landschaft der Kommunikation elektronischer Kleingeräte einen. Ein Ziel der Bluetooth-Entwickler ist es, die verschiedensten Geräte ohne Konfiguration durch den Benutzer miteinander kommunizieren zu lassen. Dies geschieht durch so genannte Profile. Einen ähnlichen Ansatz kann man bei Apples Rendezvous finden (hier ist es jedoch die herkömmliche Netzwerkstruktur).

Bluetooth-Modul

Rendezvous Die Basis eines Bluetooth-Systems ist ein Mikrochip, das Bluetooth-Modul. Es benötigt wenig Energie, bietet integrierte Sicherheitsmechanismen und ist günstig herzustellen. Somit kann es in einer breiten Palette von elektronischen Geräten eingesetzt werden. Prinzipiell besteht ein Bluetooth-Modul aus einem HF-Teil und einem Basisband-Controller, der die Schnittstelle zum Hostsystem, zum Beispiel dem PC, Laptop oder Handy darstellt. In der Norm sind drei Sendeleistungsklassen mit 1 mW (0 dBm), 2,5 mW (4 dBm) und 100 mW (20 dBm) definiert, die Reichweiten von 10 m bis 100 m zulassen. Die Stromaufnahme ist gering, liegt im Standby-Betrieb bei 0,3 mA und erreicht maximal 140 mA. Die Empfangsteile besitzen eine Empfindlichkeit von min. −70 dBm und arbeiten mit einer Kanalbreite von 1 MHz.

Bluetooth-Hotspot

Seit Anfang 2005 verbreiten sich zunehmend öffentliche Bluetooth Hotspots, über die man mit Bluetooth-Geräten kostenlos ortsbezogenen Daten empfangen kann. Diese Bluetooth-Hotspots werden vielfach von Unternehmen als Mobile Marketing-Instrument eingesetzt.

Funktionsweise

Bluetooth-Geräte senden im lizenzfreien ISM-Band (von Industrial-, Scientific-, Medical-Band) zwischen 2,402 GHz und 2,480 GHz. Sie dürfen weltweit zulassungsfrei betrieben werden. Störungen können aber z.B. durch WLAN-Netze, schnurlose (drahtlose) Telefone, Garagentoröffner oder Mikrowellenherde verursacht werden, die im gleichen Frequenzband arbeiten. Um Robustheit gegenüber Störungen zu erreichen, wird ein Frequenzsprungverfahren (Frequency Hopping) eingesetzt, bei dem das Frequenzband in 79 Frequenzstufen im 1-MHz-Abstand eingeteilt wird, die bis zu 1600 Mal in der Sekunde gewechselt werden (es gibt auch Pakettypen, bei denen nicht so oft gewechselt wird). Am unteren und oberen Ende gibt es jeweils ein Frequenzband als Sicherheitsband (Guard Band) zu benachbarten Frequenzbereichen. Theoretisch kann eine Datenübertragungsrate von 723,2 kbps beim Herunterladen (Download) bei gleichzeitigen 57,6 kbps beim Heraufladen (Upload) erreicht werden. Mit der Version 2.0 – auch EDR (Enhanced Data Rate) genannt – können Daten max. etwa dreimal so schnell übertragen werden, also mit rund 2,2 Mbit/s. Schon in Version 1.1 implementiert: Ein Bluetooth-Gerät kann gleichzeitig bis zu sieben Verbindungen aufrechterhalten, wobei sich diese Geräte die verfügbare Bandbreite teilen müssen (shared medium). Bluetooth unterstützt die Übertragung von Sprache und Daten. Eine Verschlüsselung der transportierten Daten ist ebenfalls möglich.

Reichweite

Trotz der geringen theoretischen Reichweite der Bluetooth-Geräte von 10 bis 100 Metern (Klasse I: 100 mW --> 100 m, Klasse II: 2,5 mW --> 20 m, Klasse III: 1 mW --> 10 m) sollte man sich nicht in falscher Sicherheit wiegen. Mit einem modifizierten Bluetooth-USB-Dongle mit Richtfunkantenne ist es zum Beispiel möglich, ein Bluetooth-Handy bei Sichtkontakt noch aus etwa 1,6 Kilometer Entfernung anzusprechen.

Abhörsicherheit

Die behauptete Datensicherheit gegen Abhören ist seit Frühjahr 2005 Geschichte. Die israelischen Forscher A. Wool und Y. Shaked beschrieben in ihrem Artikel [http://www.eng.tau.ac.il/~yash/shaked-wool-mobisys05/] ein einfaches, leicht nachvollziehbares Verfahren, mit dem sich Lauscher jederzeit in eine vorhandene, angeblich (abhör-)sichere Verbindung einnisten können. Dieses Daten"phishing" beruht darauf, dass bestimmte Codes (PIN) des Funk-Empfänger- und Funk-Sende-Moduls neu ausgetauscht werden, wenn eine gezielt eingebrachte Funk-"Störung" des vorhandenen Verkehrs auftritt, wobei sie eben abge"fischt" werden und zum Miteinklinken in eine bisher durch Authentifizierung als sicher geltende Verbindung dienen. Als Schutz vor solchen Angriffen empfehlen die Autoren die Verwendung von PINs mit deutlich mehr als 4 Zeichen Länge. Außerdem sollten Benutzer Gegenstellen möglichst selten mit PIN-Eingabe anmelden. Besser ist es, einmal erkannte Gegenstellen in der Authentifzierungsliste zu speichern.

Systemarchitektur

Ein Bluetooth-Netzwerk (Piconet) kann bis zu 255 Teilnehmer umfassen, wovon acht Geräte gleichzeitig aktiv sein können. Es besteht aus einem Master und bis zu sieben weiteren Teilnehmern (Slave). Der Master steuert die Kommunikation und vergibt Sendeslots an die Slaves. Ein Bluetooth-Gerät kann in mehreren Piconetzen angemeldet sein, allerdings nur in einem Netz als Master. Bis zu zehn Piconetze bilden ein Scatternet (von to scatter = ausstreuen), wobei die Teilnehmer untereinander in Kontakt treten können. Hierbei wird jedes Piconet durch eine unterschiedliche Frequency-Hopping-Folge identifiziert.

Bluetooth-Basisband

Es werden zwei unterschiedliche physikalische Datenkanäle zur Verfügung gestellt. Einmal bis zu drei Datenkanäle zum Beispiel für Sprache mit einer festen Datenrate von 64 kbit/s, also mit definierter Bandbreite wie bei ISDN. Dieses Verfahren heißt leitungsvermittelte oder synchrone Verbindung. Die andere Übertragungsform ist die Paketvermittlung oder asynchrone Verbindung, die ein speicherndes Verhalten des Übertragungsgerätes voraussetzt, wie bei der Internet-Technik. Das Bluetooth-Protokoll unterstützt einen asymmetrischen Datenkanal mit Datenraten von maximal 732,2 kbit/s in eine Richtung und 57,6 kbit/s in die Gegenrichtung, oder eine symmetrische Datenverbindung mit 433,9 kbit/s in beide Richtungen. Werden gerade keine synchronen Datenpakete versandt, kann Bluetooth die asynchrone Übertragung anbieten. Hierüber werden alle Dienste, sowohl das Versenden von Nutzdatenpaketen als auch die Übermittlung von Steuerinformationen, zwischen zwei Bluetooth-Stationen abgewickelt. Bluetooth-Datenpakete bestehen aus einem 72-bit-Zugriffscode, einem 54-bit-Header sowie einem variablen Nutzdatenfeld von 0 bit bis 2745 bit (Pakettyp DH5) Länge. Für Bluetooth 2.0+EDR sind bis zu 8168 bit Nutzdaten pro Paket (3-DH5) möglich.

Verbindungsaufbau

Sobald Bluetooth-Geräte in Betrieb gesetzt werden, identifizieren sich die einzelnen Bluetooth-Controller innerhalb von zwei Sekunden über eine individuelle und unverwechselbare 48 bit lange Seriennummer. Im Standby-Modus lauschen unverbundene Geräte in Abständen von 1,28 Sekunden nach Nachrichten und kontrollieren dabei 32 Hop-Frequenzen. Eine Verbindung kann von einem beliebigen Gerät ausgehen, das sich dadurch zum Master erhebt. Der Kontakt zu den Slaves wird durch eine Inquiry-Nachricht (von inquiry (engl.) = Erkundigung) und danach durch eine Page-Message (von to page (engl.) = (per Lautsprecher) ausrufen, message (engl.) = Nachricht) hergestellt, falls die Hardware-Adresse der Geräte unbekannt ist. Bei bekannter Adresse fällt der erste Schritt weg. Im Page-Zustand sendet der Master 16 identische Page-Telegramme auf 16 unterschiedlichen Hopping-Frequenzen, die für die Slaves bestimmt sind. Danach befinden sich die Stationen im Status "Verbunden". Durchschnittlich wird eine Verbindungsaufnahme innerhalb von 0,6 Sekunden erreicht. Wenn keine Daten zu übertragen sind, kann der Master in einem Piconet seine Slave-Einheiten in einen Hold-Modus zur Stromersparnis versetzen. Weitere Low-Power-Zustände, die vor allem für Portable-Anwendungen wie Mobiltelefone geeignet sind, sind der SNIFF- und PARK-Modus. Im SNIFF-Modus (von to sniff (engl.) = schnüffeln) arbeitet ein Slave in einem reduzierten Zyklus, während im PARK-Modus ein Gerät weiterhin synchronisiert bleibt, aber nicht am Verkehr teilnimmt. Seit 2005 kann zum Verbindungsaufbau zweier Bluetooth Geräte optional NFC genutzt werden. Dieses zusätzliche RF-Protokoll unterstützt Bluetooth insbesondere beim erstmaligen Pairing von Bluetooth Geräten und dem Nutzen von Bluetooth-Protokollen wie z.B. OBEX.

Bluetooth-Profile

Folgende Profile sind für Bluetooth implementiert:

siehe auch


- Enhanced Data Rate
- IrDA
- ZigBee
- Bonjour (Apple)
- Bluejacking
- NFC
- Wireless LAN
- WiMAX

Literatur


- Martin Sauter, Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme, September 2004, ISBN 3-528-05886-2, http://www.cm-networks.de
- A. Merkle und A. Terzis: Digitale Funkkommunikation mit Bluetooth. Franzis, ISBN 3772346545

Weblinks


- [http://www.bluetooth.com/ bluetooth.com] The Official Bluetooth Wireless Info Site (englisch)
- [http://www.bluetooth.org/ bluetooth.org] The Official Bluetooth Membership Site (englisch)
- [http://grouper.ieee.org/groups/802/15/ IEEE 802.15] Working Group for WPANs (englisch)
- [http://www.chip.de/artikel/c_druckansicht_12137428.html CHIP Bluetooth-FAQ] für Einsteiger
- [http://www.tutorial-reports.com/wireless/bluetooth/ Bluetooth Tutorial] mit ausführlichen Artikeln für Spezialisten (englisch)
- [http://www.heise.de/mobil/bluetooth/db/ Heise Bluetooth Datenbank] technische Eigenschaften in Deutschland lieferbarer Bluetooth-Produkte
- [http://www.bluez.org/ BlueZ] Official Linux Bluetooth protocol stack (englisch)
- [http://trifinite.org/trifinite_stuff.html trifinite.org] demonstriert mit Sicherheitslücken in Bluetooth-Anwendungen (englisch)
- [http://www.bluetooth-infos.de] www.bluetooth-infos.de (deutsch) Kategorie:Schnittstelle (Hardware) Kategorie:Funktechnik ja:Bluetooth ko:블루투스

Satelliten-Fernsehen

Satellitenfernsehen ist die Übertragung von Fernsehprogrammen über Fernsehsatelliten direkt an den Zuschauer, ohne Umwege über Terrestrische Sender bzw. Kabelnetze. In Mitteleuropa empfangbare Satelliten-TV-Programme werden beispielsweise von den Astra- oder Eutelsat-Satelliten ausgestrahlt. Zum Empfang von Satellitenfernsehen wird eine Parabolantenne mit LNB sowie ein Satellitenreceiver benötigt Da offensichtlich der Träger-Rauschabstand (CNR) bei Satellitenübertragungen sehr niedrig ist – typisch sind 10 bis 18 dB – (das zu übertragende Nutz-Signal ist nur wenig über dem sowieso vorhandenen atmosphärischen "Rauschen" zwischen den Sendern), wird hier in der Regel bei analoger Übertragung das Signal mittels Frequenzmodulation störresistenter gemacht; bei digitaler Übertragung kommen nur Modulationsverfahren wie 2-PSK, 4-PSK und 8-PSK in Frage. Derzeitige Satelliten benutzen 4-PSK und können damit 2 bits pro Symbol (sogenannte Symbol-Rate) übertragen. Die spektrale Verteilung von FM-moduliertem FBAS-Signal ist allerdings etwas ungünstig, so dass bei schwachen Empfangsbedingungen zwar Bilder mit geringer Farbsättigung noch gut übertragen werden können, jedoch Bilder mit intensiven Rottönen zu sogenannten "Fischen" (schwarze und weiße Striche darin) neigen. Das in den 80igern entwickelte D2-MAC, das ohne Farbunterträger funktioniert, ist in dieser Beziehung deutlich robuster (auch wenn das nicht das primäre Entwicklungsziel war). Besonders in nördlichen Ländern fand das D2-MAC großen Zulauf, wo es auch heute noch vereinzelt verwendet wird. Die Empfangsprobleme die sich u.a. in o.g. "Fischen" äußern, konnten mit Fehlerkorrektur-Verfahren der volldigitalen Fernsehtechnik vollständig überwunden werden, siehe hierzu DVB-S.

Siehe auch


- Liste der Fernsehsender
- Liste asiatischer TV-Programme in Europa
- Satellitenradio
- Fernsehsatellit ja:衛星放送

Wassermolekül

Das Molekül des Wassers besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Es ist die Grundlage zur Erklärung der Eigenschaften des Wassers. Geometrisch ist das Wassermolekül gewinkelt und entspricht in der VSEPR-Theorie dem AB2E2-Typ. Die zwei Wasserstoffatome und die zwei Elektronenpaare sind folglich in die Ecken eines gedachten Tetraeders gerichtet. Der Winkel, den die beiden O-H-Bindungen einschließen, beträgt 104,45°. Er weicht aufgrund des erhöhten Platzbedarfs der freien Elektronenpaare vom idealen Tetraederwinkel (~109,47°) ab. Die Bindungslänge der O-H-Bindungen beträgt jeweils 95,84 Picometer. Picometer Im Wassermolekül verbinden sich die 1s-Orbitale von zwei Wasserstoffatomen mit je einem sp3-Hybridorbital des Sauerstoff-Atoms zu zwei σ-Bindungen (Abb. 4). Die vier Orbitale der bindenden und nichtbindenden Elektronenpaare sind nach den Ecken eines Tetraeders ausgerichtet. Die in Abbildung 1 rot eingezeichneten Elektronenpaare befinden sich in den Atomorbitalen und die grauen Elektronenpaare in den Molekülorbitalen.

Dipolmoment

Sauerstoff hat in der Pauling-Skala mit 3,5 eine um 1,4 höhere Elektronegativität als Wasserstoff mit 2,1. Durch die gewinkelte Geometrie des Moleküls und die unterschiedlichen Partialladungen der Atome hat es auf der Seite des Sauerstoffs negative und auf der Seite der beiden Wasserstoffatome positive Polarität. Diese bewirkt das Dipolmoment, das in der Gasphase 1,84 Debye beträgt. Im Unterschied zum linear aufgebauten Kohlenstoffdioxid zeigt sich dabei, dass die winklige Anordnung der beiden Wasserstoffatome einen gegenseitigen Ausgleich der polaren Atombindungen verhindert, die Ladungsschwerpunkte also nicht zusammen fallen. Erst hierdurch besitzt Wasser ein permanentes elektrisches Dipolmoment und weist viele hierdurch bedingte Eigenschaften auf. Eine Erklärung für diese winklige Anordnung liefert die VSEPR-Theorie anhand der beiden einsamen Elektronenpaare des Sauerstoffatoms. Durch die unterschiedlichen Partialladungen kann das Molekül von bestimmten elektromagnetischen Wellen, den Mikrowellen, in Rotationen versetzt werden, welche zur Erwärmung des Wassers führen.

Wasserstoffbrückenbindung

Rotation Wassermoleküle wechselwirken miteinander über Wasserstoffbrückenbindungen und besitzen dadurch ausgeprägte zwischenmolekulare Anziehungskräfte. Es handelt sich dabei um keine beständige, feste Verkettung. Der Verbund der über Wasserstoffbrückenbindungen unbeständig verketteten Wassermoleküle besteht nur Bruchteile von Sekunden, wonach sich die einzelnen Moleküle wieder aus dem Verbund lösen und sich in einem ebenso kurzen Zeitraum erneut verketten. Dieser Vorgang wiederholt sich ständig und führt letztendlich zur Ausbildung eines variablen Clusters, wie in der rechten Abbildung skizzenhaft dargestellt. Für die Ausbildung der Wasserstoffbrückenbindungen ist unter anderem der kleine Durchmesser des Wasserstoffatoms von Bedeutung, da es sich nur so in ausreichendem Maße dem Sauerstoffatom nähern kann. Die höheren Homologen des Wasser, zum Beispiel Schwefelwasserstoff H2S, bilden derartige Bindungen aufgrund der geringeren Elektronegativitätsdifferenz zwischen den Bindungspartnern nicht aus. Die Verkettung der Wassermoleküle durch Wasserstoffbrückenbindungen ist die Ursache für viele besondere Eigenschaften, zum Beispiel dafür, dass Wasser trotz der geringen molaren Masse von rund 18 g/mol unter Standardbedingungen flüssig ist. H2S liegt im Gegensatz dazu gasförmig vor. Auch, dass Wasser aufgrund seiner Dichteanomalie die größte Dichte bei rund vier Grad Celsius aufweist und somit beispielsweise Eis auf flüssigem Wasser schwimmen kann, ist auf die Wasserstoffbrückenbindungen zurückzuführen.

Schweres, halbschweres und überschweres Wasser

Neben dem „normalen“ Wasser gibt es noch das „schwere Wasser“ (Deuteriumoxid, D2O), das „halbschwere Wasser“ (HDO) und das „überschwere Wasser“ (Tritiumoxid, T2O). Bei diesen Wässern sind die normalen Wasserstoffatome (Protium, Symbol H) teilweise oder ganz durch ihre schwereren Isotope Deuterium (D) oder Tritium (T) ersetzt. Schwere Wasser unterscheiden sich bezüglich ihrer physikalischen wie chemischen Eigenschaften von gewöhnlichem Wasser. Sie besitzen einen höheren Schmelzpunkt, einen höheren Siedepunkt und eine größere Dichte. Aufgrund des besonders großen Massenunterschieds zwischen Protium und Tritium bzw. Deuterium ist hier der kinetische Isotopeneffekt besonders ausgeprägt. Folglich wird bei Ersatz des normalen Wassers mit schwererem Wasser bei chemischen Gleichgewichtsreaktionen die Gleichgewichtslage verändert, was zum Beispiel im menschlichen Körper zu gesundheitlichen Folgen führen kann. Deuteriertes Wasser wird aufgrund der anderen Spineigenschaften des Kernspins als Lösungsmittel für NMR-Analytik benutzt. Die Wasserstoffisotope des Wassermoleküls werden zusammen mit dem Sauerstoffisotop 18O als Tracer verwandt.

Weblinks

Kategorie:Wasser

Brechung (Physik)

Brechung bezeichnet die Richtungsänderung einer Welle aufgrund einer lokalen Änderung ihrer Ausbreitungsgeschwindigkeit, die durch den Brechungsindex beschrieben wird. Treffen Elektromagnetische Wellen wie z.B. Licht von ein Medium (z.B. Luft) auf ein anderes (z.B. Glas), deren Brechungsindices sich unterscheiden, wird ein Teil des Lichts reflektiert, ein anderer erfährt eine Ablenkung gemäß dem Snelliusschen Brechungsgesetzes.

Anwendungen

Bild:Brechungluftrp.jpg|Ein Stab, der in einem leerem Glas steht. Bild:Brechungluftwasserp.jpg|Nach dem Zufüllen von Wasser erscheint der Stab ein wenig abgeknickt. Bild:brechungluftuwrp.jpg|Vergleich des Stabs im leeren Glas und noch einmal eingetaucht in Wasser. Image:Pencil_in_a_bowl_of_water.png|Schemazeichnung zur Erklärung des Effekts Die Bildserie zeigt die veränderte Form eines Stabes durch Lichtbrechung, nachdem er in Wasser eintaucht. Deshalb verlangt es einige Übung, um Fische von der Oberfläche aus im Wasser zu ergreifen. Die optischen Eigenschaften von Linsen basieren auf Brechung. Bei Linsen ist, anders als bei einem optischen Prisma, die Dispersion, das ist die Abhängigkeit des Brechungsindexes von der Wellenlänge, unerwünscht. Optisch anisotrope Materialien können doppelbrechend sein: ein Lichtstrahl teilt sich in zwei Strahlen unterschiedlicher Polarisation, die unterschiedlich stark gebrochen werden. Erdbebenwellen werden im Erdinneren gebrochen. Daraus erhält man Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Erdmantels und auf Änderungen von Dichte und Elastizität seiner Gesteine. Die Analyse der Laufzeit von seismischen Wellen wird in der Geophysik auch für die Exploration von Erdöl und anderen Lagerstätten eingesetzt.

Unterschied zwischen Brechung, Beugung und Extinktion

Während Brechung (engl. Refraction) die Richtungsänderung einer Welle durch veränderte Geschwindigkeit in verschiedenen Medien ist, bedeutet Beugung (engl. Diffraction) die Ablenkung an einem Hindernis (Spalt, Gitter, Linsenrand usw). Der Unterschied beider Begriffe wird am Beispiel von Linsenoptiken deutlich. Bei Linsenfernrohren haben Brechung und Beugung folgende Auswirkungen:
- Mittels des Snelliusschen Brechungsgesetzes kann man den Strahlengang durch Objektiv und Okular berechnen. Aber die Geometrische Optik sagt nichts über die Auflösung des Fernrohrs (Trennschärfe bei kleinen Winkeln).
- Die Beugung, hervorgerufen durch die Größe der Linse (Apertur) begrenzt die Auflösung. Die Extinktion ist die Abschwächung eines Signals, z.B. Licht bei Nebel.

Siehe auch


- Meta-Material

Weblinks


- [http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Lichtbrechung Mineralienatlas Lichtbrechung]
- [http://www.virtualuniversity.ch/mathematik/5.html Java-Anschaungs-Applet]
- [http://www.geogebra.at/de/upload/files/dynamische_arbeitsblaetter/lwolf/brechung/brechung.html dynamische Arbeitsblätter zum Thema "Brechung und Totalreflexion"] Kategorie:Wellenlehre Kategorie:Optik Kategorie:Geophysik ja:屈折

Polytetrafluorethylen

Polytetrafluorethylen (Kurzzeichen PTFE, gelegentlich auch Polytetrafluorethen oder -äthylen) ist ein vollfluoriertes Polymer. Umgangssprachlich wird dieser Kunststoff oft mit dem Handelsnamen Teflon der Firma DuPont bezeichnet. Weitere Handelsnamen anderer Hersteller von PTFE sind DyneonTM PTFE (ehemals Hostaflon), Heydeflon, Ekafluvin, Fluon, Algoflon und Polyflon sowie Gore-Tex. PTFE gehört zur Klasse der Polyhalogenolefine, zu der auch PCTFE (Polytrifluormonochlorethen) gehört.

Geschichte

Entgegen einer weitläufigen Meinung ist PTFE kein Nebenprodukt der Raumfahrt, die erst 1957 begann. Es wurde bereits 1938 von dem Chemiker Roy Plunkett durch Zufall entdeckt, als er auf der Suche nach Kältemitteln für Kühlschränke mit Tetrafluorethylen (TFE) experimentierte und vergaß, die Flasche mit dem Gas über Nacht kühl zu lagern. Am nächsten Tag hatte sich das Gas in PTFE umgewandelt. Nach seinem Entdecker heißt das noch heute gebräuchliche Herstellungsverfahren Plunkett-Verfahren. Dabei wird die Polymerisation bei hohem Druck mit Peroxiden eingeleitet. 1941 erhielt DuPont das Patent auf PTFE. Im Jahre 1943 fand PTFE erstmals technische Verwendung als Korrosionsschutz beim Atombombenbau. Teflon schützte dort die Gaszentrifugen und Rohrleitungen vor dem extrem korrosiven Gas Uranhexafluorid. Später beschichtete der französische Chemiker Marc Grégoire seine Angelschnur mit Teflon, um sie leichter entwirren zu können. Seine Ehefrau Colette kam 1954 auf die Idee, Töpfe und Pfannen zu beschichten.

Herstellung

PTFE wird aus Chloroform CHCl3 durch partielle Fluoridierung hergestellt, wobei zunächst Chlorfluormethan CHClF2 und Tetrafluorethen C2F4 erzeugt werden. Als Katalysator fungiert hierbei Antimon(V)-chloridfluorid (SbCl4F). CHCl3 + 2 HF → CHClF2 + 2 HCl
2 CHClF2 → C2F4 + 2 HCl
Tetrafluorethen wird anschließend einer radikalischen Polymerisation unter Druck unterzogen. Je nach Bedingungen ergeben sich unterschiedliche Molekül- und Partikelgrößen: n C2F4 → -[CF2]2n- Da diese Reaktionen stark exotherm ist und sich die Monomereinheiten bei hohen Temperaturen leicht explosiv zersetzen, wird die Polymerisation in Suspension durchgeführt. Strukturformel von PTFE: F F F F F | | | | | ··· -C-C-C-C-C- ··· | | | | | F F F F F

Eigenschaften

PTFE zeichnet sich durch mehrere Besonderheiten aus:
- PTFE ist sehr reaktionsträge. Selbst aggressive Säuren wie Königswasser können PTFE nicht angreifen. Der Grund liegt in der besonders starken Bindung zwischen den Kohlenstoff- und den Fluoratomen, da Fluor das Element mit der stärksten Elektronegativität ist. So gelingt es vielen Substanzen nicht, die Bindungen aufzubrechen und mit PTFE chemisch zu reagieren.
- PTFE hat einen sehr geringen Reibungskoeffizienten. PTFE rutscht auf PTFE ähnlich gut wie nasses Eis auf nassem Eis. Außerdem ist die Haftreibung genauso groß wie die Gleitreibung, so dass der Übergang vom Stillstand zur Bewegung ohne Rucken stattfindet.
- An PTFE bleibt so gut wie nichts haften, da seine Oberflächenspannung extrem niedrig ist.
- Dichte: 2,10 .. 2,30 g/cm³
- Äußerst beständig gegen alle Säuren und Basen, Alkohole, Ketone, Benzine, Öle usw.; unbeständig nur gegen Natrium; Einsatztemperatur bis 260 °C (bei Temperaturen über 400 °C werden hochtoxische Pyrolyseprodukte wie z. B. Fluorphosgen (COF2) freigesetzt); frostbeständig bis -200 °C; nur nach Vorbehandlung klebbar; schweißen möglich, aber nicht üblich; leicht wachsartige Oberfläche (nicht so ausgeprägt wie bei PE); physiologisch unbedenklich
- Hohe Wärmeausdehnung, Phasenumwandlung von triklinem zu hexagonalem Kristallgitter bei 19 °C mit Volumenänderung
- Brennprobe: Nicht brennbar; in heißer Flamme findet bei Rotglut Zersetzung statt; dabei Geruch nach Salz- und Fluorwasserstoffsäure; die entstehenden Dämpfe sind giftig und können Haustiere schwer schädigen oder töten und führen beim Menschen zum Polymerfieber.

Anwendungen

Wegen seiner chemischen Trägheit wird PTFE als Beschichtung dort eingesetzt, wo aggressive Chemikalien vorkommen. Schon bei Aufbereitung von Uran für die ersten Atombomben (Manhattan-Projekt) wurde das sehr reaktionsfreudige Uranhexafluorid in PTFE-beschichteten Gefäßen aufbewahrt. Im Bereich der Dichtungstechnik wird PTFE als Basiscompound in vielen Anwendungen eingesetzt. Insbesondere im Bereich:
- Wellendichtring (Marketingbezeichnungen sind beispielsweise Simmerring, Radiamatic, HTS2)
- Nutring (beispielsweise Merkel Freudenberg)
- Faltenbälge (beispielsweise Simrit) Weiterhin wird PTFE auch im Chemieanlagenbau als Auskleidungswerkstoff (beispielsweise Dr. Schnabel) für Kompensatoren, Rohrleitungen und Kolonnen eingesetzt. Die gängigste Verarbeitungsform bei der Auskleidung ist die isostatische Vorgehensweise. Hierbei wird das PTFE unter hohem Druck an die Wände des auszukleidenden Aggregates gepresst. Die vielfältigen und relativ einfachen Möglichkeiten der Compoundierung ermöglichen spezielle Mischungen für zahlreiche Anwendungen, die in diversen Parametern (beispielsweise Druck, Oberflächengüte, Geschwindigkeit etc.) differieren können. Durch seine geringe Reibung ist PTFE als Beschichtung für Lager und Dichtungen interessant. In der Medizin wird PTFE beispielsweise bei Implantaten verwendet. Zum einen sorgt seine chemische Beständigkeit für eine lange Lebensdauer und gute Verträglichkeit, zum anderen verringert die glatte Oberfläche die Entstehung von Blutgerinnseln. Aufgrund dieser Verträglichkeit findet es auch immer mehr Anwendung als Piercing-Schmuck - wobei hier darauf geachtet werden sollte, dass der PTFE-Schmuck für den Einsatz im/am Körper hergestellt wurde, da es bei "industriellem" PTFE immer zu chemischen Rückständen durch das Sintern kommen kann. Durch den Einsatz von Piercing-Schmuck aus PTFE als Ersteinsatzmaterial werden wesentlich kürzere Abheilzeiten erreicht als vergleichsweise bei Verwendung von Titan. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften ist PTFE nicht ringförmig für den Piercingbereich geläufig, sondern ausschließlich in Stabform im Einsatz. Durch die extrem hohe Wärmebeständigkeit kann PTFE im Gegensatz zu anderen Kunststoffen ohne Probleme im Autoklaven dampfsterilisiert werden und ist somit ein hervorragendes Ersteinsatzmaterial. In der Optik wird Teflon als Linsenmaterial eingesetzt, da es im fernen Infrarotbereich transparent ist. Im Bereich der Hochfrequenztechnik ist PTFE aufgrund seiner geringen Dielektrizitätskonstante ein beliebter Werkstoff beispielsweise für Kabelisolationen. Und auch im Hygienebereich ist PTFE zu finden, zum Beispiel als Zahnseide. Das Material wird auch bei Munition eingesetzt. PTFE wird auch im Brückenlagerbau als Gleitwerkstoff eingesetzt.

Antihaft-Beschichtungen

Die bekannteste Anwendung ist sicherlich die Antihaft-Beschichtung in Pfannen und Töpfen. Die berühmte Frage "Wenn nichts an Teflon haftet, wie haftet das Teflon dann an der Pfanne?" ist leicht zu beantworten: Das Metall der Pfanne wird angeraut, beispielsweise mechanisch durch Sandstrahlen oder chemisch durch Säuren. Danach wird das PTFE mit Druck aufgetragen und so von den zahllosen kleinen Unebenheiten der Pfanne festgehalten. Viele Anwendungen gibt es aber auch im industriellen Bereich, als Antihaft-Beschichtung in der Textilindustrie oder in Formen bei der Kunststoffbearbeitung.

Gore-Tex

In hauchdünnen Schichten findet PTFE als Gore-Tex Verwendung, einer Membran mit feinsten Poren, die groß genug sind, um Wasserdampf durchzulassen, nicht aber Wasser in flüssiger Form. Daraus kann wasser- und winddichte Bekleidung hergestellt werden, die trotzdem die Hautfeuchtigkeit nach außen abgeben kann. Gore-Tex ist der Handelsname für eine aus PTFE bestehende Membran, die zur Beschichtung von Textilien verwendet wird. Die folgenden Angaben stammen vom Hersteller W. L. Gore & Associates, Newark, Delaware. Im Jahre 1969 entdeckte der US-Chemiker Bob Gore eine ganz besondere Form der Verarbeitung von PTFE (Polytetrafluorethylen). Dadurch wurde es möglich, die besonderen Eigenschaften dieses Polymers auf textile Produkte zu übertragen. Dieses Verfahren bestand zum Teil darin, das PTFE mechanisch zu expandieren, um eine mikroporöse Membran zu erhalten. Somit wurde die ePTFE-Membrane geschaffen. Es werden nur kleine Mengen des Polymers benötigt, um diese luftige, gitterartige Struktur zu schaffen. Das Verfahren wird dadurch hocheffizient. Gore-Tex-Membranen werden heutzutage in praktisch allen Oberbekleidungsteilen verarbeitet, und ebenso in Schuhen, um die Outdoor-Ausrüstungsteile wasserfest zu machen. Die Atmungsaktivität wird allerdings in der Produktwerbung meist stark übertrieben dargestellt. Bei starker körperlicher Belastung ist keine Membran in der Lage, die dabei entstehenden Schweißmengen vollständig abzuführen. Bei feuchtem Wetter funktioniert die Klimamembran nur noch sehr eingeschränkt.

Siehe auch


- Perfluorkautschuk

Weblinks

Polytetrafluorethylen (PTFE) Kategorie:Schmierstoff ja:テフロン

Klystron

Das Klystron ist eine Elektronenröhre, die die Laufzeit der Elektronen zur Erzeugung oder Verstärkung von Hochfrequenzsignalen ausnutzt. Dabei erfährt ein im Vakuum erzeugter Elektronenstrom durch ein hochfrequentes Wechselfeld eine Geschwindigkeitsmodulation. Er durchläuft dazu einen mit dem Signal gespeisten Hohlraumresonator. Nach einer gewissen Laufzeit entsteht daraus eine Dichtemodulation. Dieser modulierte Elektronenstrom kann durch einen oder mehrere weitere Hohlraumresonatoren geführt werden und am letzten Resonator kann ein Teil seiner Energie als Hochfrequenzenergie entnommen werden.Vakuum Beim Reflexklystron sind modulierende und entnehmende Hohlraum-Elektrode identisch – der Elektronenstrom wird auf diese durch eine negativ vorgespannte Elektrode zurückreflektiert. Das Reflexklystron ist daher ein Oszillator. Klystrons können zur Verstärkung als Mehrkammer-Klystron für Leistungen bis zu einigen 10 Megawatt gebaut werden. Der Frequenzbereich erstreckt sich von einigen 100 MHz bis hin zu einigen 10 GHz. Typische Anwendungsgebiete sind starke UHF- und Mikrowellen-Sender, Radar (Reflexklystron als Mischoszillator), Mikrowellenheizung (z.B. in der Spanplattenherstellung) medizinische und wissenschaftliche Teilchenbeschleuniger. Bis vor einigen Jahren war das Klystron in UHF-Sendern weit verbreitet. Mittlerweile wird es dort aber mehr und mehr vom IOT (Inductive Output Tube) oder von Halbleiterverstärkern verdrängt.

Siehe auch


- Wanderfeldröhre
- William Webster Hansen

Weblinks


- http://www.didaktik.physik.uni-erlangen.de/grundl_d_tph/exp_besch/exp_besch_klystron.html Kategorie:Elektrische Bauelemente

Ferrit

Ferrit ist die Bezeichnung für bestimmte Magnetwerkstoffe und zwei Modifikationen des Eisens.

Ferrit als Magnetwerkstoff

Ferrite sind elektrisch schlecht oder nicht leitende ferromagnetische keramische Werkstoffe aus Eisenoxid Magnetit (Fe3O4) und weiteren Metalloxiden.

Eigenschaften

Man unterscheidet weichmagnetische und hartmagnetische Ferrite. Weichmagnetische Ferrite (Einsatz in der Elektrotechnik/Elektronik als Transformator- und Spulenkerne) werden durch Zusatz von Nickel, Zink oder Mangan hergestellt und zeichnen sich durch möglichst geringe Magnetisierbarkeit aus. Hartmagnetische Ferrite (Einsatz als Dauermagnetwerkstoff) enthalten zusätzlich Bor, Barium, Strontium und Molybdän und sollen ein möglichst großes Dauermagnetfeld behalten können. Ob ein magnetischer Werkstoff eher weich- oder hartmagnetisch ist, lässt sich anhand seiner Hysteresekurve ermitteln. Für weichmagnetische Ferrite wird eine möglichst leichte Magnetisierbarkeit (Remanenz) angestrebt, was einer schmalen Hysteresekurve entspricht. Bei hartmagnetischen Ferriten ist dagegen eine möglichst hohe Koerzitivfeldstärke gefordert. Ferrite sind wie alle keramischen Werkstoffe recht hart und spröde und daher bruchgefährdet.

Herstellung

Ferrit wird in einem Sinterprozess (Erhitzen der in Pulverform gepresst vorliegenden Ausgangsstoffe) hergestellt. Hartmagnetische Ferrite werden durch eine chemische Reaktion, die Kalzination, aus den Ausgangstoffen Eisen(III)-oxid und Barium- bzw. Strontiumcarbonat hergestellt. Dieser Prozess wird veraltet als „Vorsintern“ bezeichnet. Anschließend muss das Reaktionsprodukt möglichst fein aufgemahlen (Einbereichsteilchen, Weißsche Bezirke), zu Presslingen geformt und anschließend gesintert werden. Direkt aus den Ausgangstoffen geformte Presskörper können zwar konzertiert kalziniert und gesintert werden, die magnetischen Kennwerte von auf diesem Wege hergestellten Produkten sind aber sehr schlecht. Weichmagnetische Ferrite werden ebenfalls vorgesintert (Bildungsreaktion), aufgemahlen und gepresst. Jedoch findet die anschließende Sinterung in speziell angepassten Atmosphären (Sauerstoffmangel) statt. Die chemische Zusammensetzung und vor allem die Struktur von Vorsinterprodukt und Sinterprodukt unterscheiden sich stark.

Anwendungsgebiete

Anwendung finden Magnetwerkstoffe auf Ferritbasis vor allem in der Elektrotechnik; da sie kaum elektrisch leitfähig sind und daher nahezu keine Wirbelstromverluste auftreten, sind sie als Kernmaterial für Spulen und Transformatoren auch für höchste Frequenzen geeignet. Weichmagnetische Ferrite:
- Ferritkerne in Spulen, zum Beispiel für Ferritantennen oder Filter
- Zum Verändern der Leitungseigenschaften, siehe Bespulte Leitung
- in der Hochfrequenztechnik(HF) und beim Antennenbau, z.B. Kerne in Baluns und Zirkulatoren in Richtkopplern
- Impulsübertrager und Signalübertrager für hohe Frequenzen, z.B. in Symmetriergliedern
- Transformatoren und Drosseln in der Leistungselektronik
- Drosseln z.B. zur Entstörung
- Magnetköpfe in Tonbandgeräten (Löschkopf), Videorecordern, Computer-Festplatten und Diskettenlaufwerken
- Stealth-Technik zur Tarnung (Ferrit absorbiert Radar-Wellen)

Je nach Anwendung werden verschiedenste Bauformen hergestellt: Ringkerne, Stabkerne, sog. bobbin-Kerne, Topfkerne, E- und U-Kerne (in Kombination mit gleichartigen oder mit I-Kernen). Die Buchstaben-Kennzeichnung erfolgt dabei in Anlehnung an die Form. Ein Großteil der Massenferrite wird inzwischen in Asien hergestellt. Seit einigen Jahren werden in China enorme Fertigungskapazitäten aufgebaut. Hartmagnetische Ferrite:
- Magnetisierbare Beschichtung auf Ton- und Videobändern (hier jedoch nicht keramisch gebunden)
- Kernspeicher in Computern (heute veraltet)
- Dauermagnete aller Art, z.B. Magnetsegmente in permanentmagnetisch erregten Elektromotoren, in Lautsprechern

Ferrit im Eisen und Stahl

Ferrit ist die Bezeichnung für zwei kristallographische Modifikationen des Eisens. Der α-Ferrit ist kubisch-raumzentriertes Eisen, das max. 0,02% Kohlenstoff lösen kann. Er ist relativ weich, magnetisch und korrosionsanfällig. Der α-Ferrit tritt nur bei Temperaturen unter 911°C auf. Der ebenfalls kubisch-raumzentrierte δ-Ferrit ist im System Fe-C nur bei Temperaturen über 1392 °C stabil. Bei hochlegierten Stählen kann er jedoch im unterkühlten Zustand auch bei Raumtemperatur vorhanden sein und ist dann auch ferromagnetisch.

Weblink


- [http://www.lernwerkstoffe.de/ekd.html Eisen-Kohlenstoff-Diagramm] Kategorie:Elektrische Bauelemente Kategorie:Werkstoffkunde Kategorie:Magnetismus ja:フェライト

Kategorie:Funktechnik

Kategorie:Nachrichtentechnik Kategorie:Leitungslose Telekommunikationsverfahren

Monzaemon Chikamatsu

thumbthumb Chikamatsu Monzaemon (Japanese: 近松門左衛門; real name Sugimori Nobumori, 杉森信盛, 1653–6 January 1724) was a Japanese dramatist of