Anwendungen in Industrie und Medizin, dieHochfrequenztechnik nur als Werkzeug einsetzen (wie z. B. Härte-, Schmelz- undMikrowellenöfen oder Therapiegeräte), verwenden dagegen in der Regel unmodulierte HF‑Signale ohne aufgeprägte Informationen und werden deshalbnicht der Funktechnik zugeordnet.
Die Existenz von frei im Raum sich ausbreitenden elektromagnetischen Wellen wurde 1864 vonJames Clerk Maxwell auf Grund theoretischer Überlegungen vorhergesagt und am 11. November 1886 vonHeinrich Hertz zum ersten Mal experimentell bestätigt.
Der Name „Funk“ geht dabei auf dieEntladungsfunken zurück, die bei den frühenSendeanlagen auftraten. Diese arbeiteten mitFunkenstrecken. Durch die starken,oberwellenreichen Strom- und Spannungsimpulse entstanden hierbei auch die gewünschten Funkwellen. Am 20. März 1900 erhieltNikola Tesla sein erstes Patent über die drahtlose Energieübertragung, das heute als erstes Patent der Funktechnik gilt. Die erste Funkverbindung gelangGuglielmo Marconi 1895 mit einemKnallfunkensender und dem Nachbau eines Empfängers vonAlexander Stepanowitsch Popow über eine Entfernung von etwa fünf Kilometern. Diese Pioniere der Funktechnik gelten heute als die erstenFunkamateure.
Der PhysikerFerdinand Braun bekam 1909 zusammen mit Marconi, dem die praktische Umsetzung und dieerste transatlantische Funkübertragung gelang, denNobelpreis für Physik „als Anerkennung ihrer Verdienste um die Entwicklung derdrahtlosen Telegraphie“. Braun hatte am 20. September 1898 eine erste drahtlose Nachrichtenübermittlung am Physikalischen Institut inStraßburg aufgebaut, die kurz darauf 30 km weit bis in denVogesenortMutzig reichte. Marconi errichtete 1897 die erste kabellose Verbindung über denBristolkanal, und im gleichen Jahr errichtete Braun vonCuxhaven aus eine 3 km bis zurKugelbake reichende Funkverbindung. Am 24. September 1900 wurde eine solche Verbindung über die 62 km lange Strecke Cuxhaven–Helgoland geschaffen. Am 12. Dezember 1901 gelang möglicherweise die erste transatlantische Funkübertragung zwischenPoldhu (HalbinselThe Lizard,Cornwall) undSt. John’s (Neufundland). Es wurde das Morsezeichen für den Buchstaben „S“ (···) telegrafiert und knapp 3500 km hinweg über den Ozean empfangen. Allerdings blieb der Empfang offiziell unbestätigt. Dies gelang dann aber am 18. Januar 1903.
Diese primitive und heute unerwünschte Erzeugung von Funkwellen erlaubte nur Nachrichtenübermittlung durchMorsezeichen, beispielsweise von derGroßfunkstelle Nauen zu den Schiffen der kaiserlichen Marine oder zu denFunkstationen in Deutsch-Südwestafrika. Erst nach der Entdeckung derOszillatorschaltung mit einerElektronenröhre durchAlexander Meißner und die darauf aufbauenden Entwicklungen nach 1913 konnten weitereModulationsarten entwickelt werden. Voraussetzung dafür ist eine zunächst konstante Ausgangsleistung, die bei Übertragung von Ton, Bild und später auch Daten gezielt geändert werden kann.
Die erste Sprachnachricht wurde im Jahr 1900 vonReginald Fessenden gesendet. Die ersteRundfunkübertragung fand zum Weihnachtsfest 1906 statt. Fessenden las die Weihnachtsgeschichte aus der Bibel vor. Die Übertragung war in 500 Metern Umkreis zu empfangen.
Die Funktechnik basiert auf der physikalischen Möglichkeit, dass man eine elektromagnetische Welle – ein sich im Raum ausbreitendes im Idealfall möglichst sinusförmigesHochfrequenzsignal (HF‑Signal) bestimmterFrequenz undAmplitude – alsTräger für Information, wieDaten (im einfachsten FallMorsezeichen),Sprache oderMusik oder andereNachrichten nutzen kann. Dazu muss das Trägersignal in geeigneter Weise durch das Nachrichtensignalmoduliert werden. Man kennt diverseModulationsarten, von denen die elementarste das einfache Ein- und Ausschalten (Tastung) des Trägers ist, wie es mithilfe einerMorsetaste von Hand gemacht werden kann. Etwas fortschrittlichere, inzwischen aber auch schon „traditionelle“ Methoden sind dieAmplitudenmodulation (AM) mit Sprache oder dieFrequenzmodulation (FM). In allen Fällen wird das modulierte HF‑Signal über eineAntenneabgestrahlt (gesendet) und auf derEmpfängerseite durch eine weitere Antenne wieder aufgenommen. Dort kann dasNutzsignal durchDemodulation wieder zurückgewonnen und die ursprünglichen Nachrichten (Morsezeichen, Töne, Sprache, Musik, Daten,Bilder oderVideos) wieder hörbar oder sichtbar gemacht oder auf andere Weise verarbeitet werden.
Der Vorteil gegenüber konkurrierenden Übertragungsarten ist, dass
es sehr viele unterschiedliche Trägerfrequenzen gibt, die sich gegenseitig nicht beeinflussen
keine elektrischen Kabel zwischen Sender und Empfänger verlegt werden müssen
die Anzahl der Funkempfänger praktisch keinen technischen Einschränkungen unterliegt
Sender und insbesondere Empfänger sehr gut getarnt sein und u. U. kaum entdeckt werden können
Nachteilig ist, dass
man die Sendungen abhören kann, ohne entdeckt zu werden. Die Nutzung der übermittelten Daten kann aber durchVerschlüsselung erschwert werden
die Kommunikation durchStörsender erschwert oder unmöglich gemacht werden kann
der technische Aufwand erheblich ist, was aber durch Fortschritte der Mikroelektronik immer weniger ins Gewicht fällt
im gesamten Ausbreitungsbereich des Senders jedes Frequenzband nur von einem einzigen Sender genutzt werden kann, sofern nicht Techniken wieRichtfunk oderZeitmultiplexverfahren eingesetzt werden
BeimHörfunk undFernsehen sendet ein Teilnehmer, derRadio- oder Fernsehsender, und alle anderen Teilnehmer auf diesemKanal empfangen nur, ohne selbst zu senden. Die Übertragung ist unidirektional – sie geht nur in eine Richtung.
BeimSprechfunk oder Tastfunk (Morsen) senden mehrere Personen abwechselnd auf demselben Kanal (meist einer einzigen Frequenz oder einem Frequenzpaar), so dassKommunikation in beide Richtungen möglich ist. Im Gegensatz zur unidirektionalen Übertragung (z. B. Rundfunk) ist so ein Informationsfluss in beiden Richtungen möglich (bidirektional).
Wer auf einer bestimmtenSendefrequenz unter welchen Bedingungen funken darf, ist Gegenstand staatlicher Regulierung. So werden von Organisationen derFrequenzverwaltung etwaFrequenzpläne erstellt undFrequenzzuteilungen (als Allgemeinzuteilung oder konkret) vorgenommen. Die Technik kann dazu beitragen, diebegrenzte Ressource „Frequenz“ sparsam zu nutzen, etwa bei der Flächenabdeckung durchGleichwellennetze, oder allgemein durch Optimieren der benötigtenBandbreite.
In der jüngeren Geschichte der Funktechnik werden häufig direkt von den GerätenKommunikationsprotokolle wieGSM,UMTS (beides fürMobiltelefone),IEEE 802.11 (drahtloses Computernetzwerk) oderBluetooth (drahtlose Kommunikation mit digitalen Peripheriegeräten) verwendet.
Obwohl sich die Technik heutzutage stark von der von 1920 unterscheidet, und beim Senden zumeist keinerlei Entladungsfunken mehr sichtbar sind, erhielt sich der namensgebende WortbestandteilFunk in zahlreichen Wörtern der deutschen Sprache wieFlugfunk,Hörfunk,Mobilfunk,Rundfunk,Sprechfunk bis heute. Auch einige Firmennamen wieTelefunken enthalten ihn.
Eine neue Entwicklung der Funktechnik wurde durch extrem energiesparende Miniaturisierung möglich:batterielose Funktechnik für die Anwendung in Schaltern und Sensoren. Auch bei der Vernetzung verschiedenartiger Geräte wird die batterielose Funktechnik bereits eingesetzt. Die für den Sendeprozess erforderliche Energie wird dabei durchEnergy Harvesting aus der Umgebung gewonnen (z. B. aus Tastendruck, Temperaturdifferenz, Licht oder Vibrationen).
Reichweitenverbesserung mittels terrestrischer Relaisstation auf einer Bergspitze
Da sich elektromagnetische Wellen oberhalb etwa 60 MHz physikalisch gesehen quasioptisch ausbreiten, werdenRelaisstationen benötigt, wenn um den Erdball (Kugel) gefunkt werden soll. Diese Aufgabe übernehmen heutzutage z. B. Satelliten.
Gase (Erdatmosphäre) können den Signalweg beeinträchtigen. Dabei kommt es zu einer Vielzahl von Effekten, die von der benutztenFrequenz, der Dichte des Gases, derIonisation und der Schichtung im Signalweg abhängig ist. Eine Übertragung durch flüssige und feste Medien führt zu einer starken Dämpfung des Signals.
Bei Frequenzen größer als etwa 100 MHz treten zunehmend Störungen durchReflexionen an Mauerwerk, Metallbauwerken, Drähten oder Türmen auf. Die Reflexionen führen zu zeitlich versetztem Doppelempfang mit Signalverfälschungen und Gruppenlaufzeitverzerrungen. Es kommt zu teilweiser oder vollständiger Auslöschung gegenphasiger Signalanteile. Die Bewegungen vonSende- oder Empfangsantenne oder anderen Objekten im Signalweg können die Übertragung beeinträchtigen (Anwendung beimPassivradar und in Radar-Bewegungsmeldern!). Es kommt zu Geisterbildern beim Fernsehempfang und zu Problemen bei derGPS-Nutzung.
