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Wir denken an Funknavigation und Peilung als etwas ziemlich Modernes. Es mag Sie jedoch überraschen, dass die Peilung fast so alt ist wie das Radio selbst. Im Jahr 1888 stellte Heinrich Hertz fest, dass Signale am stärksten waren, wenn sie in einer Ausrichtung einer Schleifenantenne und am schwächsten um 90 Grad gedreht wurden. Um 1900 stellten die Experimentatoren fest, dass Dipole ein ähnliches Verhalten aufwiesen, und es dauerte nicht lange, bis sich die Antennen drehten, um entweder das Signal zu maximieren oder den Sender zu lokalisieren.

Natürlich gibt es ein Problem. Sie können nicht wirklich sagen, welche Seite der Antenne mit einer Schleife oder einem Dipol auf das Signal zeigt. Wenn die Antenne also nach Norden zeigt, kann das Signal nach Norden, aber auch nach Süden gerichtet sein. In einigen Fällen sind das jedoch genügend Informationen.

John Stone patentierte 1901 ein solches System. Der bekannte Radioexperimentator Lee De Forest hatte 1904 ebenfalls ein neuartiges System. Diese Systeme litten alle unter einer Vielzahl von Problemen. Bei kurzwelligen Frequenzen kann die Mehrwegeausbreitung den Empfänger verwirren, während langwellige Signale sehr große Antennen benötigen. Die meisten Antennen bewegten sich, aber einige — wie eine von Marconi — verwendeten mehrere Elemente und einen Schalter.

Es gibt jedoch Sonderfälle, in denen diese Einschränkungen akzeptabel sind. Als Pan Am beispielsweise in den 1930er Jahren Flugzeuge über den Ozean navigieren musste, verwendete Hugo Leuteritz, der vor Pan Am bei RCA gearbeitet hatte, eine Schleifenantenne am Flughafen, um einen Sender im Flugzeug zu lokalisieren. Da Sie wussten, auf welcher Seite der Antenne sich das Flugzeug befinden muss, war die bidirektionale Erkennung kein Problem.

Basisnavigation

Die Funknavigation verdankt der gewöhnlichen Himmelsnavigation und Vermessung viel. Anstatt einen Leuchtturm, die Sonne oder einen Stern zu sehen, sehen Sie einen Funksender.

Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich auf einem Feld mit einem Fahnenmast und kennen die genaue Position und Höhe des Mastes. Wenn Sie irgendwo auf dem Feld sind und wissen möchten, wo Sie sich befinden, können Sie die Stange verwenden. Sie sehen die Stange und messen den Winkel zur Stange. Da Sie die Höhe und den Winkel kennen, können Sie mithilfe der Geometrie einen Kreis um die Stange zeichnen, auf der Sie sich befinden müssen.

Natürlich könnten Sie überall auf dem Kreis sein — was Navigatoren eine Positionslinie nennen. Aber was wäre, wenn Sie zwei Pole hätten? Sie könnten zwei Kreise zeichnen. Wenn Sie Glück haben, berühren sich die Kreise genau an einem Punkt und dort befinden Sie sich. Es ist jedoch üblicher, zwei Punkte zu haben, und – vermutlich – einer wird sehr weit von dem entfernt sein, wo Sie sein sollten, und einer wird nahe daran sein, wo Sie sein sollten.

Selbst mit einem einfachen Paar Schleifen können Sie denselben Trick ausführen, wenn sie weit genug voneinander entfernt sind. Wenn Station eins einen Winkel von 30 Grad (oder 210 Grad) anzeigt; es ist mehrdeutig) zum Sender und Station zwei zeigt einen Winkel von 300 Grad, können Sie triangulieren, indem Sie zwei Linien zeichnen und notieren, wo sie sich kreuzen.

Verbesserungen

Trotzdem gab es eine Nachfrage nach etwas Besserem. 1909 führten Ettore Bellini und Alessandro Tosi eine Innovation ein. Das Bellini-Tosi-System verwendete zwei rechtwinklige Antennen, die Spulen speisten. Eine dritte Schleife bewegte sich innerhalb der Spulen, um die Richtung zu finden. Dadurch konnten die großen Antennen stationär bleiben. In den 1920er Jahren waren diese durchaus üblich und blieben es bis in die 1950er Jahre.

Bis 1919 entwickelte der britische Ingenieur Frank Adcock ein System, das vier vertikale Antennen verwendete, entweder Monopole oder Dipole. Diese Anordnung verdrahtete die Antennen, um effektiv eine quadratische Schleife zu bilden, die horizontal polarisierte Signale ignoriert und so den Empfang von Himmelswellen reduziert. Adcock-Antennen wurden häufig mit Bellini-Tosi-Detektoren verwendet.

Blitzeinschläge

Im Jahr 1926 versuchte der Brite Robert Watson-Watt, Blitze zu erkennen, um Fliegern und Seeleuten zu helfen, Stürme zu vermeiden. Blitzsignale sind sehr schnell, aber ein erfahrener Bediener brauchte ungefähr eine Minute, um einen Bellini-Tosi-Detektor aufzustellen. Durch die Kopplung einer Adcock-Antenne und eines Oszilloskops konnte Watt schnell auf einen Blitz oder einen Funksender einrasten.

Der militärische Hochfrequenz-Peiler oder Huff-Duff erwies sich während des Krieges als von unschätzbarem Wert. Die deutschen U-Boote hielten die Getriebe kurz, um nicht entdeckt zu werden, aber mit dem Huff-Duff war das egal. Die Deutschen haben die technologische Verbesserung nicht herausgefunden und Schätzungen gehen davon aus, dass 25% des U-Boot-Untergangs auf den Huff-Duff zurückzuführen sind.

Moderne Zeiten

Moderne Systeme sind mit Phasenregelschleifen und anderen Techniken viel ausgefeilter. Obwohl einige frühe Systeme wie das von Pan Am verwendete Sender im Flugzeug und Empfänger am Boden verwendeten, machen die meisten Systeme das Gegenteil. Ältere ADF – Automatic Direction Finding – Sets verwendeten motorisierte Antennen, um bekannte Sender zu lokalisieren. Moderne Geräte verwenden das Marconi-System mit mehreren Antennen, obwohl der Schalter in diesem Fall elektronisch ist.

Amateurfunker genießen die Fuchsjagd — Teil der Veranstaltung, die in den meisten Teilen der Welt als “Radiosport” bekannt ist —, bei der es sich im Wesentlichen um Verstecken handelt, das mit einem Funksender gespielt wird. Sie können mehr im Video unten sehen.

Man könnte meinen, dass GPS die Funkpeilung der Vergangenheit angehört hat. Wenn Sie jedoch darüber nachdenken, ist GPS eine Art andere Form der Funkpeilung. Anstatt ein Lager einer Antenne zu verwenden, messen Sie die Ankunftszeit des Signals, aber es ist die gleiche Idee. Die Zeitverzögerung gibt Ihnen einen Kreis von der bekannten Position des Satelliten. Wenn Sie mehrere Kreise um mehrere Satelliten erstellen, erhalten Sie eine genaue Position.

Sicher, die Technologie ist weit entfernt von der Hertz-Schleifenantenne. Die Funkrichtung ist jedoch immer noch ein wichtiger Bestandteil moderner Navigationssysteme.