How big is Wellenlänge von UKW-Radiowellen?

UKW-Radiosender senden auf Radiowellen mit einer Länge von etwa 3 Metern. Diese Länge ist die Wellenlänge: der Abstand von einem Wellenberg zum nächsten. Die Abkürzung FM steht für Frequenzmodulation, das Verfahren, mit dem diese Wellen den Ton übertragen.

Wellenlänge

Radiowellen sind elektromagnetische Wellen, dieselbe Art von Welle wie Licht, und Radiosender erzeugen sie mit elektrischen Strömen in Drähten und Schaltkreisen. Die Frequenz einer Welle ist die Anzahl der Wellenberge, die pro Sekunde einen Punkt passieren, gemessen in Hertz. Alle Radiowellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus, also mit etwa 300.000 Kilometern pro Sekunde, sodass sich die Wellenlänge aus dieser Geschwindigkeit geteilt durch die Frequenz ergibt. Je höher die Frequenz, desto kürzer die Welle.

In den Vereinigten Staaten reservieren Bundesvorschriften den Bereich von 88 bis 108 Megahertz für den UKW-Rundfunk, aufgeteilt in 100 Kanäle. Ein Megahertz sind eine Million Wellenberge pro Sekunde. Die Internationale Fernmeldeunion (ITU), die die weltweite Nutzung von Funkfrequenzen koordiniert, legt für verschiedene Weltregionen leicht unterschiedliche Grenzen fest: Das UKW-Band beginnt bei 87, 87,5 oder 88 Megahertz und endet bei 108 Megahertz.

Diese Frequenzen ergeben Wellenlängen von 2,78 bis 3,45 Metern, und ein Sender bei 100 Megahertz strahlt Wellen von 3,00 Metern Länge ab. Die ITU bezeichnet alle Frequenzen von 30 bis 300 Megahertz, mit Wellenlängen von 1 bis 10 Metern, als „Meterwellen“ oder Ultrakurzwellen (VHF, very high frequency). Der UKW-Rundfunk liegt in diesem Band, ebenso einige Fernsehkanäle.

Größenvergleiche

Eine 3 Meter lange UKW-Welle ist etwa 1,8-mal so hoch wie eine 1,70 Meter große Person.
Ein Sender in der Mitte des Bandes, bei 98 Megahertz, strahlt Wellen von 3,06 Metern Länge ab. Das entspricht fast genau der Höhe eines Basketballkorbs, der sich 3,05 Meter über dem Boden befindet.
Mittelwellen (AM) sind in den Vereinigten Staaten 176 bis 560 Meter lang, etwa 60- bis 190-mal so lang wie UKW-Wellen.
Eine UKW-Welle ist etwa 300-mal so lang wie die im Explorer gezeigte, 1 Zentimeter lange Mikrowelle.

Wie UKW den Ton überträgt

Ein Radiosender strahlt eine Trägerwelle mit seiner eigenen Frequenz ab, zum Beispiel 105,1 Megahertz. Um den Ton zu übertragen, verändert der Sender diese Welle. Bei der Amplitudenmodulation (AM) verändert der Ton die Stärke der Welle. Bei der Frequenzmodulation (FM) verschiebt der Ton die Frequenz der Welle nach oben und unten, während ihre Stärke gleich bleibt.

Diese Verschiebungen sind gering. In den Vereinigten Staaten und Westeuropa kann sich die Frequenz höchstens 75 Kilohertz, also 75.000 Wellenberge pro Sekunde, in jede Richtung verschieben. Ein auf den Sender eingestellter Empfänger wandelt diese Verschiebungen wieder in Ton um.

UKW wird von Störgeräuschen weniger beeinträchtigt als Mittelwelle. Elektrisches Rauschen erhöht die Stärke einer Welle, nicht ihre Frequenz. Ein Mittelwellenempfänger nimmt dieses Rauschen als Teil des Tons wahr, ein UKW-Empfänger dagegen kann Veränderungen der Stärke ignorieren und nur auf Veränderungen der Frequenz achten.

Antennen und Reichweite

Die effizienteste Länge für eine gerade Antenne ist die halbe Wellenlänge. Bei 3 Meter langen UKW-Wellen sind das etwa 1,5 Meter. Mittelwellen sind Hunderte von Metern lang, sodass für eine gute Übertragung sehr große Antennen nötig sind.

Die Wellenlänge beeinflusst auch, wohin ein Signal reichen kann. Lange Mittelwellen können sich über und um große Hindernisse wie Gebäude und Hügel biegen. UKW-Signale werden am besten bei freier Sichtlinie empfangen, weshalb UKW-Antennen hoch oben angebracht werden, oft auf sehr hohen Türmen.