Heute eine kleine Geschichtsstunde. Wie fing das mit der Funkerei eigentlich an?
Als Samuel Morse 1833 seinen ersten Telegrafen vorstellte, gab es noch keinen Funk. Die Signale wurden über Drähte übertragen. Das erinnert ein wenig an eine Telefonleitung. Aber auch die war bislang nicht erfunden. Das Normale war die Übertragung per Post. Es gab auch optische Telegrafen. Von hohen Türmen und Masten aus wurde die Information über spezielle Zeichen weitergegeben. Dass dieser Aufwand getrieben wurde, zeigt, wie wichtig die schnelle Übertragung von Informationen wurde.
1843 entdeckte Samuel Heinrich Schwabe einen 11-jährigen Zyklus der Aktivität auf der Oberfläche der Sonne. Was diese Schwankungen der Anzahl der Sonnenflecken auf der Erde für Auswirkungen haben, wusste man zu diesem Zeitpunkt nicht.
1853 veröffentlichte der britische Physiker William Thomson seine berühmte Schwingkreisformel. Er ist auch bekannt als Lord Kelvin, nach dem die Temperaturskala benannt ist. Nun wusste man also schon eine Menge über elektrische Schwingungen, aber der Funk war immer noch nicht erfunden.
1864 veröffentlichte James Clerk Maxwell die nach ihm benannten Gleichungen. Diese fassen zusammen, wie elektrische und magnetische Felder aufeinander einwirken und sich bei Veränderung ineinander umwandeln. Aus den Maxwell-Gleichungen geht die Wellengleichung hervor. Diese beschreibt zum einen, dass sich so eine elektromagnetische Welle wie eine Schwingung sowohl in der Zeit als auch im Raum verhält. Betrachten wir also eine bestimmte Stelle im Raum, sehen wir eine Änderung über die Zeit hinweg. Betrachten wir einen bestimmten Zeitpunkt, so sehen wir die Änderung über die Orte im Raum hinweg. Und zum anderen ergibt sich aus der Wellengleichung, dass das alles mit einer bestimmten Geschwindigkeit geschieht. Das ist genau die Lichtgeschwindigkeit.
1886 gelang es Heinrich Hertz diese Wellen tatsächlich zu erzeugen. Er zeigte auch, dass diese Wellen sich im Prinzip wie Licht verhalten, dass also Licht auch eine elektromagnetische Welle ist.
1889 zeigte Ernst Lecher, dass diese Wellen auf einem offenen Leiter stehende Wellen bilden. Das verbesserte zum einen das Verständnis des Wellencharakters dieser Schwingungen auch entlang von Leitungen. Zum anderen ist das auch die Grundlage für das Verständnis der Leistungsanpassung. Interessant ist, dass diese ersten Versuche mit Meterwellen stattfanden, also das, was wir heute UKW oder VHF nennen. Anders wären diese Erkenntnisse wohl auch nicht möglich gewesen.
1895 gelingt Alexander Stepanowitsch Popow / Александр Степанович Попов die erste Funkübertragung über 250 m. Alle Versuche davor fanden mehr oder weniger innerhalb der Labore der Erfinder statt.
1896 führte Guglielmo Marconi die ersten größeren Übertragungsversuche in England durch. Er gründete eine der ersten Firmen, die sich mit dieser neuen Entwicklung beschäftigten. Er erfand auch leistungsfähige Antennen. Die Groundplane-Antenne wird auch nach ihm benannt. 1901 gelang die erste experimentelle Funkübertragung über den Atlantik.
1899 entdeckte Nikola Tesla quasi aus Versehen die Ionosphäre und die Schumann-Resonanzen. Da er sich eigentlich hauptsächlich für Energieübertragung und weniger für Funktechnik interessierte, verfolgte er das nicht weiter.
1906 fand die erste Übertragung statt, die man als „Rundfunk“ bezeichnen kann. Reginald Aubrey Fessenden überträgt am Heiligabend Musik und einige weihnachtliche Texte.
1912 gab es den ersten Verstärker mit einer Vakuumröhre. Bis dahin wurden die Schwingungen entweder mit Gasentladungen oder mechanisch mit sogenannten Maschinensendern erzeugt. Solch ein Maschinensender wird bis heute in Grimeton betrieben. Die technisch genutzten Frequenzen haben sich schnell nach unten verschoben, weil hier eine große Reichweite über den Horizont hinaus über die Bodenwelle erreicht werden kann. Übrigens gab es schon vorher seit 1897 die Kathodenstrahlröhre und es wurde praktisch von Anfang an auch versucht, damit Bilder zu übertragen. Generell hatte die Röhre eine lange Geschichte vieler Erfindungen und Detail-Verbesserungen.
1918 erfanden mehrere Leute wie Edwin Howard Armstrong, Lucien Lévy und Walter Schottky vermutlich praktisch gleichzeitig den Überlagerungsempfänger. Die Idee lag praktisch in der Luft und setzte sich schnell durch. In dieser Zeit entstanden auch die ersten Rundfunksender.
1923 gelang die erste Übertragung zwischen Léon Deloy F8AB in Frankreich und Fred H. Schnell 1MO in Amerika über den Atlantik mithilfe von Kurzwellen. Die Ionosphäre wurde gewissermaßen wiederentdeckt. Wenn man ihre Gesetzmäßigkeiten versteht, ist es in Kurzwelle erheblich einfacher große Entfernungen zu überbrücken als mit größeren Wellenlängen.
1924 haben Hidetsugu Yagi und Shintaro Uda die nach ihnen benannte Richtantenne entwickelt. Diese nutzt aus, dass Dipole verschiedener Länge eine Phasenverschiebung erzeugen, die in der einen Richtung konstruktiv und in der anderen Richtung destruktiv wirkt. Man erzeugt also einen Gewinn in die eine Richtung auf Kosten aller anderen.
1930 erfand Karl Guthe Jansky quasi die Radioastronomie. Er entdeckte, dass Objekte außerhalb der Erde empfangbare Radiowellen abstrahlen. Heute sind Radioteleskope wichtige Messgeräte für Astronomen. Gegenüber optischen Geräten haben sie den Vorteil, dass ihre effektive Größe nicht von ihren mechanischen Abmessungen abhängt. Man kann mehrere kleine zu einem großen zusammenschalten, was optisch natürlich nicht geht.
1937 stellte Phillip Hagar Smith das nach ihm benannte Diagramm vor, in dem sich die komplexe Anpassung von HF-Geräten bequem ablesen lässt. Die technischen Details der Funkanlagen werden immer besser verstanden und lassen sich immer einfacher vorab berechnen.
1946 gelang die erste Verbindung mit dem Mond als Reflektor. Auch von der Venus und sogar von der Sonne kann man inzwischen Reflexionen empfangen. Solche Himmelskörper scheinen denkbar schlechte Reflektoren zu sein. Zum einen wegen der Entfernung und dann auch weil sie konvex sind, die Strahlung also zerstreuen. Dennoch oder vielleicht gerade wegen der Herausforderung ist EME für viele Funkamateure bis heute eine spannende Betriebsart.
1947 erfanden John Bardeen, William Bradford Shockley und Walter Houser Brattain den bipolaren Transistor. Wie zuvor die Vakuumröhre revolutionierte das neue Bauteil die Technik. 1960 folgte der Feldeffekttransistor, der interessanterweise schon 1925 von Julius Lilienfeld in der Theorie beschrieben wurde, aber damals noch nicht hergestellt werden konnte.
Ab 1952 hat Winfried Otto Schumann die Eigenresonanzen der Ionosphäre bzw des „Hohlleiters“ zwischen der Ionosphäre und der Erdoberfläche untersucht. Diese Schwingungen haben eine Grundfrequenz von etwa 7Hz und werden heute Schumann-Resonanzen genannt.
1957 flog Sputnik und sendete die ersten menschengemachten Funksignale aus dem Weltraum zur Erde. 1961 startete mit OSCAR-1 der erste von Funkamateuren gebaute Satellit. 1963 folgte mit Syncom der erste geostationäre Satellit. Heute umkreisen unzählige die Erde und mit Es’Hail-2 auch der erste Geostationäre mit dem Amateurfunk-Transponder QO-100.
1958 wurde mit dem A-Netz das Telefon in Deutschland „mobil“. Mobil war wörtlich zu verstehen, also eben nicht portabel so wie heute, sondern fest in Fahrzeugen verbaut.
1959 gelang es, das erste Radar-Echo von der Sonne zu empfangen.
Obwohl die ersten Computer schon viel früher gebaut wurden, begann die große Zeit erst, nachdem mit dem Transistor die Miniaturisierung möglich wurde. Die Flüssigkristallanzeige und die Leuchtdiode trugen auch ihren Teil dazu bei. Auch die Frequenzerzeugung und -Anzeige der Funkgeräte wurde digital. Die PLL und der Synthesizer setzten sich ab den 60ern durch.
1962 erfand John Battiscombe Gunn die nach ihm benannte Diode. Damit wurde es möglich, erschwinglich Frequenzen im GHz-Bereich zu erzeugen.
Die ersten Ideen zu einem „software defined radio” gehen bis in die 70er-Jahre zurück. Aber hier ist bis heute und wohl auch weiterhin viel Entwicklung.
In den 80ern waren dann Computer praktisch für jeden Interessierten verfügbar. Damit wurden die digitalen Betriebsarten populär.
In den 90ern boomt das Internet. Digitaltechnik wird normal. Die Funkgeräte bekommen große Anzeigen und werden einfacher zu bedienen. Die Kommunikation über den Computer und das Internet verdrängt die anderen Arten wie Brief, Telefon und auch den Funk.
2008 wurde mit WSPR ein Verfahren vorgestellt, welches durch modernste Modulationstechniken erlaubt ein Signal „unter dem Rauschen“ noch zu decodieren. Neue Betriebsarten werden erfunden, die die technischen Möglichkeiten ausnutzen und alte Grenzen überwinden.
Günstige, universelle und einfache zu benutzende, moderne Controller, wie sie auch im Arduino oder im Raspberry eingesetzt werden, erlauben heute auch komplizierte Steuerungen selbst zu entwerfen. Das hat u.a. neue Konzepte für SDR hervorgebracht.
Es bleibt spannend.
Die Geschichte des Amateurfunks ist beim OV Süd-Saar Q11 gut zusammengestellt, oder auch bei Wikipedia. Eine sehr feine Zeittafel der Kommunikationstechnik gibt es bei DL7SP.
