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Sendeanlage

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Eine Sendeanlage (kurz Sender) ist eine Einrichtung zur Erzeugung und Abstrahlung von Funkwellen. Sie besteht grundsätzlich mindestens aus einem Oszillator und einer Sendeantenne. Ist eine Nutzung zur Nachrichtenübermittlung vorgesehen, so ist auch stets eine Einrichtung zur Modulation der Schwingung nötig.

Geschichte

In der Anfangszeit der Funktechnik wurden Sendeanlagen gebaut, bei denen die Schwingungserzeugung mit Lichtbögen oder Maschinen erfolgt (SAQ). Aber schon in den 1920er Jahren setzte sich in diesem Bereich die Elektronik (damals noch mit Vakuumröhren) durch.

Elektromagnetische Vorgänge

Prinzipiell kann eine Oszillatorschwingung direkt auf die Antenne gegeben werden. Da aber für Sendeanlagen hohe Anforderungen an die Frequenzkonstanz gestellt werden, befinden sich zwischen Oszillator und Antenne meist noch mehrere Verstärkerstufen. Häufig wird nicht die vom Oszillator erzeugte Frequenz als Sendefrequenz verwendet, sondern eine Oberwelle. Diese wird aus der Schwingung hinter einer Verzerrerschaltung in Form eines übersteuerten Verstärkers mit LC-Gliedern herausgefiltert und dann verstärkt. In modernen Anlagen kommen auch Oszilatoren nach dem Synthesizerprinzip zum Einsatz. Bei Normalfrequenzsendern wird die Trägerfrequenz des Senders von einer Atomuhr erzeugt und durch Frequenzteilung und -vervielfachung auf den gewünschten Wert gebracht. Da dieses Verfahren, welches höchste Konstanz der Trägerfrequenz liefert, sehr aufwendig ist, kommt es für die meisten Anlagen nicht in Frage. Bei der Erzeugung und Verstärkung entstehen Oberwellen. Diese dürfen im Regelfall nicht über die Antenne abgestrahlt werden und müssen mit Sperrkreisen abgeblockt werden. Als Verstärkerelemente kommen insbesodere in Endstufen hoher Leistungen noch gelegentlich Röhren zum Einsatz. Bei hohen Sendeleistungen werden diese häufig mit Wasser gekühlt. Für Mikrowellen-Sendeanlagen sind spezielle Halbleiterbauelemente oder Vakuumröhren, wie Klystrons nötig, da Signale dieser Frequenzen mit normalen Halbleiterbauelementen nicht verarbeitet werden können. Die zu übertragenden Informationen werden dann per Frequenzmodulation oder Amplitudenmodulation auf die Trägerfrequenz aufgelegt.


Antenne

Der Typ der Antenne hängt vom Frequenzbereich ab. Für Längstwellen werden meist Schirmantennen, für Lang- und Mittelwellen selbststrahlende Sendemaste, für Kurzwellen und UKW Dipolantennen, sowie für Mikrowellen Parabolantennen verwendet. Weitere Informationen, siehe Sendeantenne.

Schutzschaltungen

Da in Sendeanlagen größerer Leistungen große Ströme bei hohen Spannungen (bis zu 20kV) fließen können und Sendeanlagen einen erhöhten Überspannungsrisiko bedingt durch den meist exponierten Antennenträger ausgesetzt sind, müssen umfangreiche Schutzschaltungen vorgesehen werden, um den Betrieb der Anlage zu gewährleisten und um teure Anlagenkomponenten so gut wie möglich vor Zerstörung zu schützen. So muß zum Beispiel bei fast allen Anlagen sehr sorgfältig darauf geachtet werden, daß der Sender stets mit angeschlossener Antenne betrieben wird. Ist dies durch eine Störung nicht der Fall, muß dieser sofort abgeschaltet werden. Ansonsten kann die Endstufe zerstört werden. Bei röhrenbestückten Sendern ist durch eine Autmatik dafür zu sorgen, daß zuerst die Heizspannung an den Röhren anliegt und erst dann die Anodenspannung angeleget wird. Andernfalls können die Röhren Schaden nehmen. Wichtig ist auch eine Überwachung des Stehwellenverhältnisses. Es beschreibt, ob auch wirklich Hochfrequenzleistung abgestrahlt wird. Es soll möglichst nahe 1 liegen. Ist dies nicht der Fall kann im Antennenkreis ein versteckter Überschlag stattgefunden haben. Der Sender wird dann unverzüglich abgeschaltet. Der Schutz vor Überspannungen ist von großer Wichtigkeit, insbesondere bei Verwendung eines isolierten selbststrahlenden Sendemasten als Sendeantenne oder bei Sendeantennen an der Spitze des Antennenträgers. Hier wird als Grobschutz eine Funkenstrecke zwischen Antenne und Erde geschaltet, um einen eventuell einschlagenden Blitz eine Überspringmöglichkeit zu bieten. Einen Feinschutz gewähren zusätzliche gasgefüllte Überspannungsableiter. Das oben erwähnte Überwachungsgerät zur Messung des Stehwellenverhältnisses schaltet den Sender kurzzeitig ab, falls nach einen Blitzschlag das Stehwellenverhältnis nicht mehr stimmt. Es unternimmt mehrere Einschaltversuche. Stimmt es auch nach diesen nicht, ist die Antenne schadhaft und der Sender bleibt abgeschaltet. In manchen Sendeanlagen befinden sich an kritischen Stellen auch UV-Detektoren. Tritt an diesen kritischen Stellen ein Lichtbogen auf, wird über diese Sensoren der Sender abgeschaltet, so daß der Lichtbogen erlischt. Er wird nach einer bestimmten Zeit wiedereingeschaltet. Bei wassergekühlten Endstufen muß die elektrische Leitfähigkeit des Wassers sorgfältig überwacht werden. Übersteigt sie einen bestimmten Wert, müssen geeignete Gegenmaßnahmen (Zufüllen von hochreinen Wasser oder Abschalten des Senders) durchgeführt werden. Weiterhin werden auch der Modulationsgrad, die Betriebsspannung, die Sendefrequenz und weitere Betriebsparameter überwacht. Die Auswertung geschieht entweder vor Ort oder von einer entfernten Leitstelle, zu der diese Werte drahtgebunden oder drahtlos übertragen werden.

Gebäude

Für die Unterbringung der technischen Geräte ist ein entsprechendes Gebäude, das Sendergebäude vonnöten. Dieses meist als reiner Zweckbau ausgefürte Bauwerk befindet sich bei Sendeanlagen für UKW und TV unmittelbar neben den Antennenträger, bei Sendeanlagen für Längst-, Lang-, Mittel- und Kurzwelle aus strahlungstechnischen Gründen häufig 30 bis 600 Meter von der Sendeantenne entfernt. Es gibt auch Sendetürme, in denen Räume für die Aufnahme von Sendegeräten vorhanden sind. Solche Bauwerke werden für Richtfunk- und UKW-Sender eingesetzt.

Rechtliches

Da Funkwellen über Grenzen hinweg gehen, ist für Sendeanlagen in Frequenzbereichen, in denen große Reichweiten möglich sind eine internationale Koordinierung, wie sie zum Beispiel im Genfer Wellenplan festgelegt ist, nötig. In Deutschland kontrolliert die Regulierungsbehörde für Post und Telekommunikation diesen Bereich. Ein illegales Gerät ist ein Schwarzsender

Planung

Die Planung einer Sendeanlage großer Leistung erfordert große Sorgfalt, denn Fehlplanungen können sehr teuer kommen. Dies fängt schon bei der Wahl des Standorts an. Auf alle Fälle ist aus Gründen der EMVU und des Schutzes vor Elektrosmog ein Mindestabstand, der von der Sendefrequenz und der Bauart der Sendeantenne abhängt, zu Wohnhäusern einzuhalten. Sender für Lang- und Mittelwelle errichtet man, um eine gute Erdung zu gewährleisten, an einem Standort von hoher elektrischer Bodenleitfähigkeit. Hierfür sind Standorte am Meer oder in Flußniederungen ideal, wobei natürlich stets die Hochwassergefahr bedacht werden muß. Sendeanlagen für UKW baut man am besten auf hohen Bergen. Man kann in solchen Fällen mit niederen Antennenträgern weite Gebiete versorgen. Wichtig ist auch zu klären, ob ein Sender mit einem gegebenen Richtstrahldiagramm auch in Zukunft betrieben werden kann. Eine Änderung des Richtstrahldiagramms kann insbesondere bei Lang- und Mittelwellensendern sehr teuer werden, wenn hierfür Antennenmasten auf- und abgebaut werden müssen.

Als Sendeantennen für Lang- und Mittelwellensender werden meist selbststrahlende Sendemasten verwendet, die entweder gegen Erde isoliert sind und am Fußpunkt gespeist werden oder auch als geerdete Konstruktionen ausgeführt sind, die über mit den Pardunen verbundene Hilfsseile gespeist werden. Auch Reusenantennen und Langdrahtantennen an geerdeten Türmen und Masten kommen zum Einsatz. Gelegentlich kommen auch T-, L- und Dreieckflächenantennen zum Einsatz. Sendeantennen für Lang- und Mittelwelle werden meist als abgespannte Masten ausgeführt. Ähnliche Antennen mit kleineren Abmessungen werden auch für Kurzwellensender verwendet, wenn diese im Rundstrahlbetrieb senden. Für Richtstrahlung werden an freistehenden Stahltürmen befestigte Dipolwände verwendet. Antennenträger für UKW und TV-Sender können grundsätzlich als geerdete Konstruktionen ausgeführt werden. Es kommen sowohl abgespannte Stahlfachwerkmasten als auch freistehende Stahl- und Stahlbetontürme zum Einsatz, wobei sich die Sendeantennen auf der Spitze befinden. Manche Sendetürme für UKW verfügen über hochgelegene Betriebsräume und/oder über touristische Einrichtungen wie Restaurants und Aussichtsplattformen, die über einen Aufzug zugänglich sind. Solche Türme werden meist als Fernsehturm bezeichnet. Für Mikrowellen verwendet man häufig Parabolantennen. Diese können für Richtfunkanwendungen auf Sendetürmen für UKW auf speziellen Plattformen aufgestellt werden. Für die Programmzuspielung von Fernsehsatelliten und den Funkkontakt zu Raumflugkörpern sind große Parabolantennen mit Durchmessern von 3 bis 100 Metern Durchmesser nötig. Diese Anlagen, die ggf. auch als Radioteleskop genutzt werden können, werden auf freistehenden Konstruktionen errichtet, wobei es auch zahlreiche Sonderkonstruktionen gibt, wie das Radioteleskop in Arecibo.

Standortangaben

Da Sendeanlagen meist außerhalb geschlossener Ortschaften liegen, ist es weit verbreitet, bei der Angabe des Standorts von Sendeanlagen auch die geographischen Koordinaten anzugeben. Es wird hierbei meist der Standort der (im Regelbetrieb verwendeten) Sendeantenne verwendet. Bei der Bezeichnung des Ortsnamens sollte stets der Ort genannt werden, auf dessen Gemarkung sich die Sendeanlage befindet. Aus Verschleierungsgründen wurde dies in der ehemaligen Sowjetunion und den Staaten des ehemaligen Ostblocks meist nicht gemacht, sondern dernächst größere Ort genannt. Bei Sendeanlagen auf Berggipfeln wird meist der Name des Gipfels genannt, manchmal aber auch die Gemarkung des Ortes, auf dem sich dieser Gipfel befindet. Aus diesem Grund gibt es für zahlreiche Sendeanlagen oft mehrere Standortbezeichnungen.

Kulturelle Bedeutung

Manche Städte, wie Mühlacker, Ismaning, Langenberg, Kalundborg, Hörby und Allouis wurden als Standorte leistungsfähiger Sendeanlagen weit bekannt. Manche Sendetürme wie der Berliner Fernsehturm oder der Stuttgarter Fernsehturm wurden zu Wahrzeichen von Städten. Viele Sendeanlagen verfügen über sehr hohe Antennenträger, deren Realisierung oft eine bautechnische Höchstleistung war. Sie sind darum auch in der Rubrik Hohe Bauwerke aufgeführt.

Rekorde

  • Höchstgelegene Sendestandorte

Radiosender

Der Begriff Radiosender wird auch als eine spezielle Sendeanlage, welches Musik, Sprache oder Daten mittels eines Modulators auf eine Sendefrequenz aufmoduliert, verstärkt und einer Antenne zuführt. Damit können Signale über große Distanzen übertragen und mit einem Radioempfänger empfangen werden. Der Betrieb (auch der Bau?) eines Radiosenders bedarf einer Genehmigung durch die zuständige Landesmedienanstalt.

Siehe auch

Langwellensender, Mittelwellensender, Kurzwellensender, UKW-Sender, Ortssender, Richtfunk, Radioteleskop, Liste bekannter Sendeanlagen, Liste der Weltraumfunkstellen, Liste der Radioteleskope und Forschungsfunkstellen, Funkstation

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