Der DCF77 Sender:


Der Zeitzeichensender der die für Deutschland amtliche Zeit aussendet hat einen Namen DCF77. Viele Sender haben Namen z.B. NDR für Nord Deutscher Rundfunk. Bei DCF77 steht - D für Deutschland - C ist ein Kennbuchstabe für Langwelle - F steht für Frankfurt/M - 77 für die Sendefrequenz.

Eigentlich steht der Sender nicht genau in Frankfurt, sondern Südöstlich in Mainflingen, genau bei 50,01 Grad Nord und 9,00 Grad Ost. Für Funkuhren im wissenschaftlichen Bereich muss man die genaue Position kennen. Hier ist es mitunter notwendig, die Verzögerung zwischen Aussenden und Empfangen der Zeit zu kennen.. Für normale Anwendungen ist die Position unbedeutend, bei 300 km Entfernung zwischen Sender und Empfänger beträgt die Verzögerung nur eine Tausendstel Sekunde.

Der DCF Sender strahlt rundum ab, mit einer Sendeleistung von 50 kW (als 50 kW Glühbirne wäre sie über 800 mal heller als eine normale 60 W Glühbirne). Die Frequenz (Lichtfarbe) beträgt genau 77500 Hz (Schwingungen pro Sekunde). Dies ist eine sehr lange Welle. Da sich alle elektromagnetischen Wellen gleich schnell ausbreiten, und Licht auch eine elektromagnetische Welle ist, breitet sich also auch unsere lange Welle mit Lichtgeschwindigkeit (300 000 km/sec) aus. Mit diesem Wissen, kann man die Frequenz einer elektromagnetischen Welle in eine Wellenlänge umrechnen (hier ca. 3871m). Ob man nun von der Frequenz 77500 Hz oder von der Wellenlänge 3871 m spricht, ist egal, beides ist das gleiche. Dass man eine fast 4 km lange Welle als lang bezeichnen kann, wird ersichtlich wenn man sich andere übliche Frequenzen ansieht, so hat unser UKW Radio eine Wellenlänge von nur ca. 3 Meter, das Handy sogar nur 33 cm.

Es gibt einen technischen Zusammenhang, zwischen Wellenlänge und Antennenlänge. Die Antennenlänge sollte ein viertel der Wellenlänge betragen. Man kann hier zwar tricksen, die Antenne künstlich verlängern oder verkürzen, doch das ist nur eine Notlösung. Aber die Not ist groß, bei unserer Wellenlänge von 3871 m müsste die ideale Sendeantenne über 967 m lang in den Himmel ragen! Der Eifelturm hat da lächerliche 300 m. Also was tun? Entstanden ist immerhin eine 200 m hohe und doch viel zu kurze Antenne, die Notlösung, die hier Dachkapazität heißt oben drauf, und schon funktioniert wieder alles. Allerdings wäre die Notlösung keine, wenn sie keine Nachteile hätte. Hier kommen die Verluste. Aus den 50 kW Sendeleistung werden ca. 30 kW abgestrahlte Leistung, der Rest sind Verluste. Aber immer noch 500 mal mehr Leistung als unsere 60 W Haushaltsglühbirne (von Verlusten einer Glühbirne soll hier geschwiegen werden).

200 Meter in den Himmel, was ist bei Gewitter? Sicher ein gefundenes Fressen, für jeden Blitz in der Nähe der Sendeantenne. Bei Gewitter am Sendeort wird der DCF Sender abgeschaltet und die Antenne geerdet. Empfang ist in dieser Zeit natürlich nicht möglich. Doch Ihre Funkuhr läuft weiter mit Quarzgenauigkeit. Wenn wieder gesendet werden kann, wird die geringe Abweichung automatisch korrigiert. So ein Gewitter dauert ja nicht Tage.

Das war die Sendeantenne, die braucht man praktisch nur einmal, da kann man ja Aufwand treiben. Doch was ist mit der Empfangsantenne an der Funkuhr? Da gilt das gleiche, 1/4 der Wellenlänge also 967 Meter hoch! Doch gäbe es keine Funkuhr wenn das nicht noch anders ginge.

Da hilft das elektromagnetische Feld. Schon der Begriff beinhaltet zwei Teile, das elektrische Feld und das magnetische Feld. Hier wechseln beide Teile mit der Frequenz 77500 Hz und brauchen einander. Das elektrische Feld erzeugt ein magnetisches Feld und umgekehrt. Das elektrische Feld ist senkrecht zur Erdoberfläche, das magnetische ist waagrecht. Ihre Funkuhr empfängt das magnetische Feld, das ist bei der kleinen Leistung die bei Ihnen noch ankommt sehr einfach möglich, jedenfalls einfacher als eine fast 1km hohe elektrische Antenne. Ihre magnetische Antenne muss also auch waagrecht zur Erdoberfläche sein (bei Ihrem UKW Radio mit elektrischer Antenne soll diese senkrecht sein).

Das elektromagnetische Feld vom Sender bei Frankfurt/M ist in ca. 2000 km noch so stark, dass man bei guter Positionierung der Empfangsantenne zumindest zeitweise noch Empfang hat. Die Stärke des elektromagnetischen Feldes (Feldstärke) ist am Empfangsort nicht immer gleich groß, sie wechselt z.B. mit der Tageszeit, aber auch mit Wetterbedingungen etc. Auch die vom Sender abgestrahlte Leistung ist nicht konstant, nach einem Dauerregen am Sendeort ist der Boden gut nass und somit leitfähig. Da können auch schon mal 35 kW abgestrahlte Leistung erreicht werden.

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