und 1 800 MHz-Bereich, UMTS: 2 000–2 200 MHz). Die Übertragung von Datenpaketen mit GSM und UMTS funktioniert auf unterschiedliche Weise. Bei GSM wird einer Nutzerin oder einem Nutzer ein Frequenzkanal nur für ein kurzes Zeitintervall zur Verfügung gestellt, d. h. es werden Zeitrahmen mit einer Dauer von einigen Millisekunden definiert. Diese werden in Zeitschlitze unterteilt (bei GSM acht Zeitschlitze in einem Rahmen). Einer Nutzerin oder einem Nutzer steht also in einem Rahmen ein Zeitschlitz zum Senden und Empfangen von Daten zur Verfügung, im nächsten Rahmen wieder einer usw. So können mehrere Nutzerinnen und Nutzer in einem Frequenzkanal untergebracht werden. Bei UMTS nutzen alle Teilnehmende für die gesamte Zeit der Datenübertragung denselben Frequenzkanal. Die Trennung der Nutzerinnen und Nutzer erfolgt dadurch, dass jedem ein anderer Code zugeordnet wird. Die zu übertragenden digitalen Daten werden mit dem Code multipliziert und dieses Signal wird dann gesendet. Durch den Einsatz dieser Codes beim Senden kann der Empfänger das für ihn bestimmte Datensignal rekonstruieren. Mobilfunknetze sind in räumlichen Zellen (vgl. 53.2) organisiert und versorgen dadurch ihre Teilnehmerinnen und Teilnehmer flächendeckend. Ein Funknetz setzt sich aus vielen Funkzellen zusammen, somit kann derselbe Frequenzkanal in geringer geografischer Entfernung wieder verwendet werden. Alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer, die sich im Gebiet einer Funkzelle befinden, werden durch eine Basisstation mit einer Antenne versorgt. Der Durchmesser des Wirkungbereichs einer Funkzelle kann einige zehn Meter bis zu 100 Kilometer betragen. Je kleiner der Wirkungsbereich der Funkzelle ist, desto mehr Gesprächsverbindungen sind pro Flächeneinheit möglich. Untersuche, überlege, forsche: Räumliche Zellen 53.1 W1 In einem Mobilfunknetz unterscheidet man zwischen Makro-, Mikro- und Picozellen, die jeweils unterschiedliche Kapazitätsanforderungen in verschiedenen Gebieten erfüllen (53.2). Recherchiere, welche Zellen welche Gebiete versorgen und warum diese Einteilung so gewählt wird. 53.2 S1 Erkundige dich über die Nutzung des Internets im Flugzeug. Wie funktioniert die Datenübertragung, und warum darf man z. B. bei Start und Landung nicht im Internet surfen? Radar Radar ist eine Abkürzung für „Radio Detection and Ranging“. Radar dient zur Bestimmung des Orts und der Geschwindigkeit von Objekten. Ein kleiner Sender im Brennpunkt eines parabolischen Metallspiegels emittiert gepulst Zentimeterwellen (sie durchdringen Nebel und Wolken fast ungehindert), diese werden durch den Spiegel zu einem Strahl gebündelt. Die ausgesendeten Wellen werden an dem Objekt reflektiert (besonders gut an elektrisch leitenden Objekten). Die Zeit bis zur Rückkehr des Signals wird gemessen und daraus die Entfernung des Objektes berechnet. Durch wiederholte Entfernungsmessung oder über die Frequenzänderung durch den Dopplereffekt (siehe Physik 6, S. 68) wird die Geschwindigkeit 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 Geschwindigkeitsbeschränkungen auf der Straße, aber auch zur Messung der Entfernung von Planeten. Beim Einsatz des Radars in der Flugsicherung ist neben der Entfernungsmessung die Richtungsbestimmung entscheidend (53.3). Untersuche, überlege, forsche: Anwendung von Radargeräten 53.3 W1 Erkläre einer Freundin oder einem Freund, welche Rolle der Dopplereffekt bei der Reflexion von Radarwellen an bewegten Körpern spielt! 53.4 S1 Informiere dich, wie die so genannte „Tarnkappentechnik“ für Flugzeuge und Schiffe funktioniert. Bewerte den militärischen Einsatz der „Tarnkappentechnik“. 53.1 Bei Handys spielt die Qualität des Displays eine große Rolle. Millionen Pixel stellen Bilder, Texte, Videos und Spiele dar. Für die Darstellungsqualität sind Faktoren wie Helligkeit, Kontrastverhältnisse, Farbe und Auflösung wichtige Faktoren. Zurzeit stehen Bildschirme mit OLED-Technik im Ranking um die besten Displays an erster Stelle. 53.2 Organisation von Mobilfunksendern in räumlichen Zellen große Funkzellen in ländlichen Gebieten kleine Funkzellen in städtischen Gebieten Micro Macro Pico 53.3 Die Radaranlagen am Kolomannsberg (Salzburg) auf 1 114 m Seehöhe dienen der Luftraumüberwachung. Die Reichweite dieser Geräte beträgt bis zu 500 km. 53 4 Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Elektromagnetische Wellen Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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