Funkwellenausbreitung (Intuitives Verständnis der Wellenausbreitung)

Frage 1: Bewegen sich die EM-Wellen, indem sie Störungen in den Luftpartikeln wie Kompression und Verdünnung erzeugen?

Nein. Sie sind ein elektromagnetisches Feld. Sie sind die gleiche Art von Dingen wie Licht (und bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit). Bei AM/FM-Radiosendern besteht der einzige Unterschied darin, dass die Wellenlängen viel länger sind als sichtbares Licht.

• Sie können im Weltraum reisen, wo es keine Luft gibt (so funktioniert die gesamte weltraumgestützte Kommunikation).
• Sie können auch feste Gegenstände wie Holz über kurze Distanzen durchdringen (so können Sie das Radio aus Ihrem Haus herausholen).
• Sie können Wasser (für kurze Distanzen) passieren, um beispielsweise ein kleines unbemanntes U-Boot zu steuern.

Wenn sie so reisen, wird das Kompressions- und Verdünnungsmuster des 91,1-MHz-Radiosenders nicht das Kompressions- und Verdünnungsmuster des 93,5-MHz-Radiosenders beeinflussen und Störungen / Interferenzen / Übersprechen untereinander verursachen, bevor sie mich überhaupt erreichen Empfänger? Wie stören sich diese 2 Radiosender nicht?

Die Funkwellen passieren sich im Wesentlichen auf die gleiche Weise wie zwei Taschenlampenstrahlen sich direkt durchdringen. Während sie sich kreuzen, addieren sich die Feldwerte einfach und treten auf der anderen Seite mit ihren ursprünglichen Werten aus.

Am Empfänger sind alle Wellen für mehrere Stationen vorhanden und werden von der Antenne empfangen. Für ein AM- oder FM-Radio gibt es einen Bandpassfilter, der nur die Wellen auswählt, die in einen bestimmten Frequenzbereich fallen (z. B. nur 93,4 MHz bis 93,6 MHz). Typischerweise können solche Filter unter Verwendung von Transistoren, Operationsverstärkern, Induktivitäten, Kondensatoren und Widerständen hergestellt werden.

Die Funktionsweise solcher Filter hängt von mathematischen Tricks ab, die es für lineare Systeme gibt, die es einfach machen, die Signale zu trennen. Sie benötigen einen Hintergrund in linearer Schaltungstheorie und Analysis, um die Mathematik zu verstehen. Das Grundprinzip ist, dass selbst wenn Sie ein Signal haben, das aus mehreren addierten Frequenzen besteht, der Filter nur den Teil nehmen kann, der die gewünschte Frequenz hat, und den anderen Teil größtenteils zurückweisen kann (obwohl nichts perfekt ist).

Frage 2: Was wäre die typische Entfernungsreichweite in Bezug auf den Radius (in km) eines FM/AM-Radiosenders? Ich habe versucht zu finden. Kann es aber nicht finden. Irgendwo habe ich gelesen, dass die Reichweite von der Leistung des UKW-Radiosenders abhängt? Könnte jemand bitte weitere Informationen werfen, wie eine bestimmte Tabelle, die die zurückgelegte Entfernung und den Abdeckungsradius des UKW-Radios angibt?

Frage 3: Wenn die UKW-Funkkommunikation eine Art Sichtverbindung ist, wie kann ich dann das UKW-Signal empfangen, selbst wenn mein Empfänger nicht in direkter Sichtlinie zum UKW-Sender ist?

Die Reichweite des Signals hängt von der Sendeleistung und auch von der Empfindlichkeit des Empfängers ab. Wenn sich die Signale von der Quellantenne ausbreiten, deckt sie einen immer größeren Bereich ab. Infolgedessen „dünnt“ die Kraftmenge an einer bestimmten Stelle aus, je weiter Sie gehen.

Das Signal verschwindet nie wirklich, aber irgendwann reicht die Leistung am Empfänger nicht mehr aus, um das Signal zu nutzen. Dieser Abstand wird durch das vorhandene HF-Hintergrundrauschen sowie die Empfindlichkeit des Empfängers bestimmt. Empfänger für die Kommunikation mit Raumfahrzeugen (z. B. die Mars-Rover) verwenden riesige Antennen, um wirklich schwache Signale zu empfangen.

Funktürme sind normalerweise ziemlich hoch, sodass ihr Blick auf den Horizont viele Kilometer weit reicht. Zusätzlich können Signale von AM/FM-Radiosendern durch eine gewisse Anzahl von Bäumen und Gebäuden dringen. Schließlich können AM/FM-Radiowellen mit den von Musikradiosendern verwendeten Frequenzen von Teilen der Erdatmosphäre (wie ein Spiegel) reflektiert werden, um ihre Reichweite über den Horizont hinaus zu erweitern, indem sie zwischen Atmosphäre und Boden hin und her springen.

Bewegen sich die EM-Wellen, indem sie Störungen in den Luftpartikeln wie Kompression und Verdünnung erzeugen?

NEIN.

Funkwellen sind elektromagnetische Wellen. Sie breiten sich im elektromagnetischen Feld selbst aus.

Sie benötigen kein physisches Medium, um sich zu bewegen, und können sich genauso gut (eigentlich besser) durch Vakuum bewegen wie durch Luft. Wenn EM-Wellen nicht durch das Vakuum reisen könnten, könnten wir die Sonne nicht sehen.

Was wäre eine typische Reichweite in Bezug auf den Radius (in km) eines FM/AM-Radiosenders? Ich habe versucht zu finden. Kann es aber nicht finden. Irgendwo habe ich gelesen, dass die Reichweite von der Leistung des UKW-Radiosenders abhängt? Könnte jemand bitte weitere Informationen werfen, wie eine bestimmte Tabelle, die die zurückgelegte Entfernung und den Abdeckungsradius des UKW-Radios angibt?

Was Sie lesen, ist richtig: Es hängt stark von der Sendeleistung ab. Andere Faktoren wie Antennenkonfiguration, Gelände, atmosphärische Bedingungen usw. können die Sendereichweite ebenfalls stark beeinflussen.

Normalerweise ist die Sendeleistung durch Vorschriften begrenzt, um eine Übertragung über einige 100 km oder weniger zu ermöglichen.

AM-Radio hat aufgrund der niedrigeren Frequenzen oft eine größere Reichweite als FM. Die stärksten Sender in den USA (zum Beispiel KGO) sind über fast das halbe Land zu hören, eine Reichweite von weit über 1000 km.

Für US-Sender bieten Websites wie radio-locator.com Abdeckungskarten, die die Bereiche zeigen, in die die Sender lizenziert sind.

Hier ein Beispiel für einen meiner Lokalsender, der aus 412 m Höhe (aber in ziemlich hügeligem Gelände) mit 8,9 kW sendet:

Wenn die UKW-Funkkommunikation eine Art Sichtverbindung ist, wie kann ich dann das UKW-Signal empfangen, selbst wenn mein Empfänger nicht in direkter Sichtlinie des UKW-Senders ist?

UKW-Radio auf Rundfunkfrequenzen ist nicht wirklich eine Sichtlinienübertragung. Aufgrund der Beugung kann das Signal oft sogar dann empfangen werden, wenn ein Gebäude oder Hügel dazwischenliegt.