Radio

Funk überträgt Signale als elektromagnetische Wellen durch den Raum: Ein schnell schwingender Strom in einem Draht erzeugt sie, ein weit entfernter zweiter Draht fängt sie auf. Guglielmo Marconi machte 1895 aus Laborversuchen eine funktionierende drahtlose Telegrafie, und im frühen 20. Jahrhundert folgte der Rundfunk mit Sprache und Musik.

Was es ist

Ein Funksender lässt einen Strom sehr schnell in einem Draht hin und her schwingen, der Antenne, die dabei elektromagnetische Wellen aussendet; sie breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus. Wo die Wellen auf einen anderen Draht treffen, erzeugen sie dort ein winziges Abbild des ursprünglichen Stroms, und ein Empfänger macht daraus Töne oder Zeichen auf Papier.

Die Tafel zeigt das erste brauchbare System, Marconis Funkentelegrafen von 1896, der nur die Punkte und Striche des Morsealphabets übertragen konnte. Anfang der 1920er-Jahre sendeten Stationen bereits Sprache und Musik an Empfänger in den Wohnungen.

Wie es funktioniert

Sprang ein Funke über Hertz’ Oszillator, zuckte auf der anderen Seite des Raums ein winziger Funke über die Lücke im Ring.

Im Sender speist eine Batterie über die Morsetaste einen Funkeninduktor. Der Induktor transformiert die Spannung auf viele tausend Volt und lädt zwei Messingkugeln auf, die durch einen kleinen Spalt getrennt sind. Ist die Spannung hoch genug, springt ein Funke über, und solange er besteht, schwingt die Ladung mit sehr hoher Frequenz durch die Antenne hin und her. Jeder Funke sendet einen kurzen Wellenzug aus. Ein kurzer Druck auf die Taste ergibt beim Empfänger einen Punkt, ein längerer einen Strich.

Marconi spannte einen langen senkrechten Draht an einem Mast auf und verband die andere Seite der Funkenstrecke mit einer im Boden vergrabenen Metallplatte. Mit dieser geerdeten Antenne wuchs die Reichweite von einigen hundert Metern auf mehrere Kilometer.

Beim Katzenschnurrbart-Detektor lässt ein feiner Draht auf einem Bleiglanzkristall den Strom nur in einer Richtung durch.

Auch der Empfänger hatte eine Antenne und eine Erdung, dazwischen einen Kohärer, auch Fritter genannt: ein kleines Glasröhrchen mit losen Metallspänen zwischen zwei Silberstopfen. Normalerweise leiten die Späne schlecht. Ankommende Wellen lassen sie aneinanderhaften und leitend werden, sodass eine örtliche Batterie Strom hindurchschicken und ein Relais betätigen kann, das eine Klingel oder einen Morseschreiber antreibt. Ein kleiner Hammer, der Klopfer, schlägt danach gegen das Röhrchen und lockert die Späne für das nächste Signal.

Funkensender verteilten ihre Energie über ein breites Frequenzband und störten sich gegenseitig. Abgestimmte Schwingkreise aus einer Spule und einem Kondensator erlaubten es jeder Station, auf ihrer eigenen Frequenz zu bleiben. Spätere Sender strahlten eine ungedämpfte Welle ab und veränderten ihre Stärke im Takt einer Stimme. Das ist die Amplitudenmodulation, kurz AM. Im Empfänger entfernt ein Detektor, zuerst ein Kristall und später eine Elektronenröhre, die Hochfrequenzwelle und lässt den Ton übrig.

Wie man es baut

Das einfachste funktionierende Radio ist der Detektorempfänger. Er braucht keine Batterie, denn seine gesamte Energie stammt aus den Wellen des Senders. Spule und Kondensator, wie unten beschrieben, decken je nach Antenne einen großen Teil des Mittelwellenbands ab, und am besten funktioniert das Gerät in Reichweite eines starken Senders.

Eine Antenne aufhängen. 15 bis 30 Meter Kupferdraht so hoch und gerade wie möglich zwischen zwei Bäumen oder Pfosten spannen, mit Isolatoren an beiden Enden, und einen Zuleitungsdraht zum Gerät herunterführen.

Eine Erdung anlegen. Einen Stab aus Kupfer oder verzinktem Stahl einen Meter tief in feuchten Boden treiben und mit einem kurzen, dicken Draht anschließen. Niemals eine Gasleitung verwenden.

Die Spule wickeln. Auf ein Rohr aus Pappe oder Kunststoff von etwa 8 cm Durchmesser 60 bis 90 Windungen Kupferlackdraht von 0,3 bis 0,5 mm Stärke dicht nebeneinander wickeln. Alle zehn Windungen eine Anzapfung anlegen und dort, wo angeschlossen wird, den Lack abkratzen.

Einen Drehkondensator einbauen. Ein Drehkondensator mit einem Höchstwert von etwa 350 bis 500 Pikofarad, gekauft oder aus einem alten Batterieradio ausgebaut, wird parallel zur Spule geschaltet und dient zur Senderwahl. Alte Radios mit Netzanschluss nicht öffnen: Ihre Kondensatoren können noch lange nach dem Ausstecken eine gefährliche Ladung halten. Ohne Drehkondensator lässt sich grob abstimmen, indem man die Antenne von Anzapfung zu Anzapfung umsteckt.

Einen Detektor anbringen. Am einfachsten ist eine Germaniumdiode. Ein Stück Bleiglanz, das ein feiner Draht leicht berührt, funktioniert mit Geduld ebenfalls.

Verdrahten und hören. Die Erdung an das untere Ende der Spule anschließen und die Antenne an eine der Anzapfungen: Weniger Windungen stimmen auf höhere Frequenzen ab, mehr Windungen auf tiefere, und eine lange Antenne arbeitet oft an einer mittleren Anzapfung am besten. Detektor und Ohrhörer in Reihe schalten und dieses Paar ebenfalls parallel zur Spule legen. Einen hochohmigen Kristallohrhörer mit einem Widerstand von etwa 50 bis 100 Kiloohm parallel dazu verwenden, oder alte hochohmige Kopfhörer; moderne niederohmige Ohrhörer belasten den Kreis zu stark. Den Kondensator langsam drehen.

Sicherheit. Eine Außenantenne zieht Blitze an: sie abklemmen und mit der Erdung verbinden, bevor ein Gewitter aufzieht, und während eines Gewitters nie berühren. Der Erdungsstab des Geräts ist kein Blitzschutz; eine dauerhafte Außenantenne braucht einen ordnungsgemäßen Blitzableiter und eine Erdung nach den örtlichen Vorschriften. Alle Drähte weit von Stromleitungen fernhalten, denn eine Berührung kann tödlich sein, und nicht ohne sichere Leiter und eine zweite Person auf Dächer steigen. Keinen Sender bauen: Die meisten Sender brauchen eine Genehmigung, und Funkensender sind überall verboten, weil sie andere Funkdienste stören. Funkeninduktoren erzeugen Tausende Volt und verursachen schmerzhafte, gefährliche Stromschläge.

Geschichte und Entwicklung

1865 sagte James Clerk Maxwell voraus, dass sich elektrische und magnetische Felder gemeinsam als Wellen ausbreiten können. Zwischen 1886 und 1888 erzeugte Heinrich Hertz in Karlsruhe solche Wellen mit Funken, wies sie mit einem Drahtring quer durch sein Labor nach und zeigte, dass sie sich wie Licht verhalten. Édouard Branly (1890) und Oliver Lodge (1894) entwickelten den Kohärer, ein Röhrchen mit Metallspänen, das leitend wird, wenn die Wellen eintreffen. Am 7. Mai 1895 führte Alexander Popow in Sankt Petersburg einen Empfänger mit selbstklopfendem Kohärer vor, gebaut, um entfernte Blitze aufzuzeichnen.

Die Triode verstärkte schwache Signale, verbesserte so den Empfang und half dem Rundfunk, sich auszubreiten.

Guglielmo Marconi, der in der Villa Griffone seiner Familie bei Bologna arbeitete, hatte von Anfang an die Telegrafie im Blick. Im Sommer 1895 schickte er mit einer geerdeten senkrechten Antenne Signale etwa zwei Kilometer weit hinter den Celestini-Hügel, und ein Helfer auf der anderen Seite gab zur Bestätigung einen Schuss ab. 1896 ging er nach England und meldete sein Patent an. Am 12. Dezember 1901 hörten er und George Kemp am Signal Hill in Neufundland über einen von einem Drachen gehaltenen Draht die drei Punkte des Buchstabens S, gesendet aus Poldhu in Cornwall. Manche Historiker halten es für möglich, dass sie nur atmosphärisches Rauschen hörten, doch 1907 begann ein regelmäßiger Funkdienst über den Atlantik.

Am 21. Dezember 1906 übertrug Reginald Fessenden vor geladenen Zeugen Sprache und Musik per Funk von Brant Rock in Massachusetts aus. Später schrieb er, er habe an Heiligabend ein Programm an Schiffe auf See gesendet; dieser Bericht stammt von 1932, und eine Aufzeichnung darüber aus dem Jahr 1906 ist bis heute nicht gefunden worden. Am 2. November 1920 übertrug der Westinghouse-Sender KDKA in Pittsburgh die Ergebnisse der Präsidentschaftswahl, und in den 1950er-Jahren machten Transistoren Radios taschengroß.