Sexl Physik 7, Schulbuch

Die Übertragung von Datenpaketen mit GSM und UMTS funktioniert auf unter- schiedliche Weise. Bei GSM wird einem/einer Nutzer/in ein Frequenzkanal nur für ein kurzes Zeitintervall zur Verfügung gestellt, d. h. es werden Zeitrahmen mit ei- ner Dauer von einigen Millisekunden definiert. Diese werden in Zeitschlitze unter- teilt (bei GSM acht Zeitschlitze in einem Rahmen). Einem/Einer Nutzer/in steht also in einem Rahmen ein Zeitschlitz zum Senden und Empfangen von Daten zur Verfügung, im nächsten Rahmen wieder einer usw. So können mehrere Nutzer/in- nen in einem Frequenzkanal untergebracht werden. Bei UMTS nutzen alle Teilneh- mer/innen für die gesamte Zeit der Datenübertragung denselben Frequenzkanal. Die Trennung der Nutzer/innen erfolgt dadurch, dass jedem ein anderer Code zu- geordnet wird. Die zu übertragenden digitalen Daten werden mit dem Code multi- pliziert und dieses Signal wird dann gesendet. Durch den Einsatz dieser Codes beim Senden kann der Empfänger das für ihn bestimmte Datensignal rekonstruie- ren. Mobilfunknetze sind in räumlichen Zellen (vgl. 46.2 ) organisiert und versorgen dadurch ihre Teilnehmer/innen flächendeckend. Ein Funknetz setzt sich aus vielen Funkzellen zusammen, somit kann derselbe Frequenzkanal in geringer geografi- scher Entfernung wieder verwendet werden. Alle Teilnehmer/innen, die sich im Gebiet einer Funkzelle befinden, werden durch eine Basisstation mit einer Anten- ne versorgt. Der Durchmesser einer Funkzelle kann einige zehn Meter bis zu 100 Kilometer betragen. Je kleiner der Durchmesser der Funkzelle ist, desto mehr Ge- sprächsverbindungen sind pro Flächeneinheit möglich. Untersuche, überlege, forsche: Räumliche Zellen 46.1 W 1 In einem Mobilfunknetz unterscheidet man zwischen Makro-, Mikro- und Picozellen, die jeweils unterschiedliche Kapazitätsanforderungen in verschiede- nen Gebieten erfüllen ( 46.2 ). Finde heraus, welche Zellen welche Gebiete ver- sorgen und warum diese Einteilung so gewählt wird. Radar Radar ist eine Abkürzung für „Radio Detection and Ranging“. Radar dient zur Be- stimmung von Ort und Geschwindigkeit elektrisch leitender Objekte. Ein kleiner Sender im Brennpunkt eines parabolischen Metallspiegels emittiert ge- pulst Zentimeterwellen (sie durchdringen Nebel und Wolken fast ungehindert), sie werden durch den Spiegel zu einem Strahl gebündelt. Die ausgesendeten Wellen werden an einem Flugzeug, Auto oder einem anderen leitenden Objekt reflektiert. Die Zeit bis zur Rückkehr des Signals wird gemessen und daraus die Entfernung des Objektes berechnet. Durch wiederholte Entfernungsmessung oder über die Fre- quenzänderung durch den Dopplereffekt (s. Physik 6, S. 64) wird die Geschwindig- keit des Objekts bestimmt. Die Laufzeitmessung elektromagnetischer Wellen wird heute in vielen Bereichen zur Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung eingesetzt. Radargeräte dienen zur Überwachung des Flugverkehrs und zur Kontrolle von Geschwindigkeitsbe- schränkungen auf der Straße, aber auch zur Messung der Entfernung von Plane- ten. Beim Einsatz des Radars in der Flugsicherung ist neben der Entfernungsmes- sung die Richtungsbestimmung entscheidend ( 46.3 ). Untersuche, überlege, forsche: Anwendung von Radargeräten 46.2 W 1 Überlege, welche Rolle der Dopplereffekt bei der Reflexion von Radarwellen an bewegten Körpern spielt! 46.3 S 1 Finde heraus, wie die so genannte „Tarnkappentechnik“ für Flugzeuge und Schiffe funktioniert. 46.1 Die technische Entwicklung von Handys ist rasant, sie werden immer kleiner und können dabei immer mehr. Micro Macro Pico 46.2 Organisation von Mobilfunksendern in räumlichen Zellen große Funkzellen in ländlichen Gebieten kleine Funkzellen in städtischen Gebieten 46.3 Die Radaranlagen am Kolomannsberg (Salzburg) auf 1114m Seehöhe dienen der Luftraumüberwachung. Die Reichweite dieser Geräte beträgt bis zu 500km. 46 ELEKTROMAGNETISCHE WELLEN Nur zu Prüfzwecken – Eigentum d s Verlags öbv