In der Funkpeilung wird die Richtwirkung von Antennen ausgenutzt, um die Richtung von fernen Funksignalen festzustellen.

Die Funkpeilung kommt zum Einsatz in der Fremdpeilung, hierbei werden ferne Funkaussendungen angepeilt, um deren Herkunftsrichtung oder deren Standort festzustellen. Zur Standortfeststellungen werden in der Regel Peilungen von zwei Standorten aus benötigt, man stellt von beiden aus die Einfallsrichtung fest, überträgt diese als Azimut von den Peilstandorten aus auf die Karte und findet am Kreuzungspunkt der beiden Linien den zu vermutenden Standort. Mit einer Peilung von drei Standorten aus verbessert sich die Genauigkeit der Peilung.

Bei der Eigenpeilung werden von einem unbekannten Standort (beispielsweise auch von einem Schiff oder Flugzeug) aus zwei Funkaussendungen von bekannten Standorten angepeilt um durch Übertragung der Azimutwerte auf einer Karte auf den eigenen Standort rückschliessen zu können.

Ein vereinfachtes Verfahren ist das „Homing“, bei dem Zielflugverfahren nutzt man die Richtwirkung einer Antenne aus, um den Kurs zu einem Funksender an einem bekannten Standort einzuhalten.

• Fremdpeilung
  • Ortsbestimmung von illegalen Aussendungen und Agentensendern im eigenen Gebiet (Nahfeldpeilung)
  • Ortsbestimmung von gegnerischen Aussendungen
  • Ortsbestimmung oder zumindest Kursbestimmung von (anfliegenden) Flugzeugen
  • Standortbestimmung des eigenen Flugzeugs durch Rückmeldung der Peilergebnisse vom Boden her

• Eigenpeilung, zur Standortbestimmung praktisch nur in der See- und Luftfahrt
• „Homing“, Zielflugverfahren

• Langwelle: vor allem im Einsatz in der Fliegerei in Form der Funkfeuer oder Non directional beacons
• Mittelwelle: im Zweiten Weltkrieg von den kriegsführenden Nationen zum „Homing“, als Zielfrequenz eines Zielflugverfahrens konnte auch die Frequenz eines Mittelwellen-Rundfunksenders eingegeben werden, gelegentlich auch auf der Suche nach „Schwarzsendern“
• Grenzwelle: in der Frühzeit der militärischen Funkkommunikation und in der Seefahrt oft genutzter Frequenzbereich; tagsüber konnte die Bodenwelle gut angepeilt werden, nach der Dämmerung bei Reflexionen des Signals an der Ionosphäre ist in der Regel keine genaue Peilung mehr möglich
• Kurzwelle: mit vergleichweise kleinen Sendeleistungen können durch ionosphärische Verbindungen grosse Distanzen überbrückt werden, eine saubere Peilung ist nur im Bereich der Bodenwelle möglich. In der Schweiz wurden auf Kurzwellen gegnerische resp. Agentenfunksignale angepeilt. Noch in der Zeit des Zweiten Weltkriegs kam die Kurzwelle oberhalb von 6 MHz resp. 50 m - 12 MHz in der Schweizer Armee praktisch nur bei den Fliegertruppen zum Einsatz, für welche deshalb spezielles Gerät beschafft werden musste.
• obere Kurzwelle / VHF: der im Zweiten Weltkrieg noch als UKW bezeichnete Frequenzbereich von 25 - 40 MHz wurde vor allem von Panzerfunkgeräten der deutschen Wehrmacht genutzt, die Alliierten verlegten ihre Funkkommunikation zunehmend in diesen Frequenzbereich, nutzten aber Frequenzmodulation.
• VHF: mit der Beschaffung der frequenzmodulierten Funkgeräte aus Alliiertem Surplus wurde der militärische Funkverkehr zunehmend von den überfüllten Kurzwellenbereichen in den VHF-Bereich verlegt, in dem die Ausbreitung meist nur in etwa der optischen Sicht entspricht und Überreichweiten durch ionosphärische Reflexionen mit unbeabsichtigt weiter Ausbreitung (und leichterer Erfassbarkeit durch gegnerische Funkaufklärung) kaum vorkommen.
• VHF-Flugfunkband: Nach dem Zweiten Weltkrieg wurde der Flugfunk weltweit in den VHF-Bereich verlegt. Im Bereich 108 - 118 MHz strahlen VHF-Baken (VOR, VHF omnidirectional beacons) ihre Signale ab, der Bereich 118 - 137 MHz wird zur Sprechfunkkommunikation genutzt, allerdings in Amplitudenmodulation.
• UHF-Flugfunkband: Seit den Sechzigerjahren wurde der militärische Flugfunk in den UHF-Bereich 225 - 400 MHz verlegt.
• UHF/SHF: Frequenzen ab 200 MHz bis mehrere Gigahertz werden für Richtstrahlverbindungen und Radar-Anwendungen genutzt.

Vertikale Stabantennen empfangen mit einer Rundstrahlcharakteristik und eignen sich nicht zur Peilung, Signale werden aus allen Richtungen gleichermassen empfangen.

Schon früh wurde die Richtwirkung von Rahmenantennen entdeckt. Die Rahmenantennen nehmen nicht das elektrische, sondern das magnetische Feld auf. Wenn die Rahmen - Längsachse in Richtung des Senders zeigt, wird in den Rahmenwindungen die maximale Antennenspannung induziert.

Wenn man die Rahmen-Längsachse in Richtung der Signalquelle ausrichtet, kann diese lokalisiert werden, man spricht von Maximumpeilung.

Das Peilmaximum ist allerdings breit, die Peilgenauigkeit nur gering und die Peilung ist zweideutig, das heisst gepeilt werden kann die Achse der Herkunft des Signals, dieses kann allerdings vorne oder auch im Rücken des Peilers gelegen sein.

Das Peilmaximum eines Rahmenpeilers ist brei, viel genauer gelingt die Peilung, wenn man das Signalminimum bestimmt.

Wenn die Querachse des Rahmens auf die Signalquelle gerichtet wird, heben sich die im Peilrahmen induzierten Spannungen genau auf und die Signalstärke wird zu Null.

Das Peilminimum ist ausreichend klein. Wenn mit einem regelbaren RF Gain (HF-Verstärkung) die Signalstärke reduziert werden kann, ist das Peilminimum klar festzustellen, eine automatische Verstärkungsregelung (AVC) wirkt der Minimum - Findung natürlich entgegen, weshalb bei Empfängern zum Peileinsatz die automatische Verstärkungsregelung abschaltbar sein muss.

Wiederum ist die Minimumpeilung zweideutig, das heisst, die Signalquelle kann vor oder im Rücken des Peilrahmen-Querachse liegen; eine Seitenbestimmung ist ohne zusätzliche Massnahmen nicht möglich.

Das Peilminimum wird dadurch, dass der Peilrahmen nicht nur magnetische sondern auch in einem kleinen Anteil elektrische Feldlinien aufnimmt und metallische Gegenstände in der Umgebung den Feldlinienverlauf stören, unscharf, man spricht von „Trübung“. Um 1919 entwickelte Telefunken die Technik der Enttrübung, indem mit einem Differentialdrehkondensator eine von kleinen Stab-Hilfsantennen aufgenommene Antennenspannung aus elektrischen Feldanteilen gegenphasig eingespeist wurde und somit durch die Kompensation des zur Trübung führenden Signals ein schärferes Peilminimum erreicht werden konnte, die sog. „Enttrübung“.

Eine Sonderstellung nimmt die Ferritantenne ein. Diese Antenne bestehend aus einem Stab aus Ferrit-Material mit darauf aufgebrachter Antennenspule kommt oft in Kofferradios im Mittel- und Langwellenbereich zum Einsatz um auf grosse Aussenantennen verzichten zu können und hat ebenfalls eine ausgeprägte Richtwirkung, ähnlich einer Rahmenantenne.

Die beiden italienischen Ingenieure E.Bellini und A.Tosi meldeten 1907 die Verwendung von zwei rechtwinklig zueinander stehenden Rahmen zu Sendezwecken zum Patent an. Telefunken konnte die Rechte 1912 erwerben und begann mit der Enwicklung von Kreuzrahmenpeilern.

Die Kreuzrahmenantenne bestehend aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Rahmenantennen muss nicht mehr gedreht werden und erlaubt einen mechanisch viel stabileren Aufbau. Um einen Kreuzrahmen zur Peilung einzusetzen, ist ein Goniometer notwendig, dieses besteht aus zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Spulen, in deren Inneren eine weitere Spule drehbar angebracht ist.

Die Antennenspannungen der beiden rechtwinklig angeordneten Rahmenantennen werden den beiden rechtwinklig angeordneten Feldspulen S1, S2 im Goniometer zugeleitet. Darin ist eine Suchspule S rotierbar angebracht, mit der induktiv das Signal der beiden Feldspulen aufgenommen wird.

Die Suchspule des Goniometers ist mit dem Peilantrieb verbunden, auf der Peilskala kann die Peilrichtung abgelesen werden - und dies im Innern eines Gebäudes oder Fahrzeugs. Die Verbindung des starren Kreuzpeilrahmens, welcher der Witterung ausgesetzt und auf Schaden anfällig ist, und dem Goniometer und Peilempfänger mit Kabelverbindungen kann einige Meter lang sein. Mit der Entwicklung leistungsfähiger HF-Verstärker kann der Peilbetrieb sogar abgesetzt erfolgen.

Die Peilung ist weiterhin zweideutig, von vorn und rückwärts einfallende Signale erscheinen am Peiler gleich stark. Zur Seitenbestimmung muss eine Hilfsantenne zugeschaltet werden, die Doppelkeule des Rahmenpeilers wird dann zur Kardioide, herzförmig.

Mit Rahmenpeilern wird aufgrund der besseren Peilschärfe eine Minimumpeilung betrieben, diese ist immer doppeldeutig. Signale von vorn und von der Rückseite des Peilers werden gleich stark registriert.

Erstmals kam 1926 mit dem Peilempfänger E326N von Telefunken die von Ingenieur H.Hofmann entwickelte und von Telefunken patentierte Seitenbestimmung zum Einsatz. Beim P-700 basierend auf dem weit verbreiteten Telefunken-Peilempfänger E383N wurde in der Schweizer Armee erstmals die Seitenbestimmung eingeführt.

Zunächst wird mit dem Rahmenpeiler die doppeldeutige Minimumpeilung aufgenommen.

Dann wird der Rahmen um 90 ° nach links verdreht und das Peilmaximum aufgesucht. Nun wird eine Hilfsantenne zugeschaltet. Durch das Signal aus der Hilfsantenne, oft eine einfache Stabantenne welche auch als Rundempfangsantenne genutzt werden kann, wird die Richtcharakteristik von einer Doppelkeule zu einer Herzform, man spricht von einer „Kardioide“.

Wird nun mit nach 90° nach links verdrehtem Peilrahmen das Signal nach Zuschalten der Hilfsantenne leiser, war die bisherige Peilung seitenrichtig, d.h. das Signal stammt von vorn.

Wird das Signal bei 90 ° nach links verdrehtem Peilrahmen lauter, so war die ursprüngliche Peilung um 180° falschweisend - und die Peilung muss auf der um 180 ° verschobenen zweiten Peilskala abgelesen werden. Die beiden Seiten der Seitenbestimmung rosa und blau entsprechen den entsprechenden Farben auf den Peilskalen der Telefunken-Peiler.

Teils kommt eine Stabantenne als Hilfsantenne zum Einsatz, teils wurden auch andere metallische Strukturen dazu herangezogen; u.a. kann das metallische Schutzrohr oder das Gehäuse eines Peilers als Hilfsantenne herangezogen werden.

Rahmen- & Kreuzrahmenpeilanlagen ergeben nur scharfe Peilminima, wenn lediglich vertikal polarisierte Wellen ausgewertet werden. In den Dreissigerjahren wuchs die Erkenntnisse, dass Peilungen von Flugzeugen mit einer schrägen Schleppantenne und schräger Polarisierung zu starken Peilfehlern führten, die Peilung ergab einen Punkt, wo die Verlängerung der Schleppantenne auf den Boden traf…

Abhilfe schafft der Einsatz eines Adcock-Peilers: 1917 schlug der Brite Adcock den Einsatz von 4 bis 6 vertikalen an die Wellenlänge angepassten Antennenstäben an ein Goniometer vor, erst 1935/6 wurden in Deutschland die ersten praktisch einsetzbaren Adcock-Peiler entwickelt. Mit verbesserten Eisenkern - Goniometern wurden die H-Adcock-Anlagen in Deutschland zur Flugsicherung eingesetzt.

Bei der H-Adcock-Anlage sind die vier Vertikalantennen in der Mitte gespiesen, in Deutschland wurden Konstruktionen aus vier Masten und einer in der Mitte auf einem Turm aufgebauten Peilhütte errichtet. Die Symmetrierung der Antennen erwies sich als aufwendig und die Konstruktionen waren auf Witterungseinflüsse anfällig.

Mit der Entwicklung von Koaxialkabeln wurden ab 1937 U-Adcock-Peiler realisiert, die von vornherein mit zur Erde asymmetrischen Antennen arbeitete. Die Zuleitungen konnten freitragend in der Luft oder oder im Boden versenkt realisiert werden. Die Peilhütte konnte nun am Boden oder gar unterirdisch realisiert werden. Auch wurde es möglich, die Goniometer abgesetzt zu betreiben - so dass die Peilstelle von der Peilantenne abgesetzt betrieben werden konnte.

Bereits 1916 postulierte der britische Ingenieur R. Watson-Watt die Idee, Signale von Kreuzrahmenantennen an die X- und Y-Ablenkplatten eines Oszilloskops zuzuführen, um die Herkunft von Blitzen anpeilen zu können. Um 1926 waren Oszilloskopröhren mit ausreichender Nachleuchtdauer verfügbar, um einen Gewitterpeiler zu entwickeln.

Das Konzept der Zuführung von Signalen einer Adcock-Antenne wurde im Zweiten Weltkrieg im britischen HF/DF („Huff-Duff“) - Peiler aufgenommen, mit dem auch kurzzeitige Signale auf dem Sichtschirm eines Oszilloskops sichtbar gemacht werden können, um die Peilung auszunehmen.

Die vier Adcock-Antennen können als zwei Gruppen von Antennen in Nord-Süd und Ost-West Richtung mit jeweils 8-förmigen Signalmaxima und dazu rechtwinklichen linienförmigen Signalminima betrachtet werden. Die Summensignale können im Sichtgerät dargestellt werden und es ergibt sich ein mehr oder weniger scharfes Peilminimum, welches als scharfer Strich oder zunehmend breiter werdende Ellipse zur Darstellung kommt.

Mit einem Peillineal, welches über die Maxima der Ellipse rotiert wird (oder einer elektronischen Auswertung) kann die Peilung mit einiger Genauigkeit aufgenommen werden. Ähnlich wie beim Rahmenpeiler wird eine Hilfsantenne zugeschaltet, welche die Richtwirkung zu einer Cardioide verändert und eine Seitenbestimmung erlaubt.

Der Watson-Watt - Peiler liefert gut Resultate mit vernünftigem Antennenaufwand im Kurzwellen- und auch VHF/UHF-Spektrum, die Resultate sind aber anfällig auf Verfälschungen durch aus unterschiedlichen Winkeln / Elevation eintreffende Signale, beispielsweise von Flugzeugen oder noch ausgeprägter bei ionosphärisch reflektierten Signalen.

Ein Halbwellendipol hat eine acht-förmige Richtcharakteristik, die Maxima und Minima sind allerdings nicht sehr starr ausgeprägt. Aufgrund der verwendeten Wellenlängen sind drehbare auf Dipolwirkung beruhende Antennen nur für höhere Frequenzen mit Wellenlängen bis ca. 2 - 3 m praktikabel.

In der Frühzeit der Radionavigation wurden Sternpeiler als Grosspeilanlagen eingesetzt. Zahlreiche Dipolantennen auf Pfosten sind sternförmig angeordnet, sie werden mittels Schleiferkontakten oder induktiv mittels Spulen an den Peilantrieb mit der Peilskala und den Peilempfänger angeschlossen.

Solche Anlagen mit 18 Dipolen (und somit 36 Antennenmasten) wurden u.a. von Telefunken als Telefunken-Kompass zur Fernpeilung zur Standortbestimmung von Zeppelin - Luftschiffen um 1917 erbaut, der Bauaufwand was gross.

Zur Peilung weit entfernter schwacher Signale von Schiffen entwickelte die deutsche Kriegsmarine mit Telefunken gegen Ende des Zweiten Weltkriegs Grossbasis - Peilanlagen, welche mit radiär aufgestellten Langdrahtantennen oder Reusenantennen arbeiteten, letztere wurden als Wullenwever-Peiler bekannt. Die 1944/45 entwickelten Anlagen konnte Telefunken bis zur Funktionsfähigkeit entwickeln, praktisch zum Einsatz konnten sie bis zum Kriegsende nicht mehr kommen.

Die Anlagen konnten mit einem Peilsichtgerät ausgerüstet werden und erlaubten schärfere Peilungen, als Adcock-Lang- und Kurzwellenpeiler.

Einfache Dipolantennen können mit Zusatzelementen (sogenannten parasitären Elementen) in ihrer Richtwirkung verbessert werden. Ein passiver (nicht an den Antenneneingang angeschlossener) Reflektor reflektiert das Signal und bewirkt eine keulenförmige Richtcharakteristik.

Ein ähnlicher Effekt ergibt sich, wenn zusätzliche Stäbe, sogenannte „Direktoren“ vor dem Dipol angebracht werden. Um Phasengleichheit zu erhalten, müssen der Abstand der Reflektoren vom Dipol und deren Länge (einige Prozent kürzer, als der Dipol) auf Dipollänge und somit die Wellenlänge der gewünschten Frequenz angepasst werden.

Eine Kombination aus Dipol, einem oder mehreren Reflektoren und einer ganzen Reihe von Direktoren in Richtung des Zielsignals wird nach ihrem Erfinder als Yagi-Antenne bezeichnet. Sie ist im Einsatz im Amateurfunk aufgrund der guten Richtwirkung und dem hohen Antennengewinn beliebt, noch vor einigen Jahrzehnten war diese Antennenform als „Fernsehantenne“ auf den Hausdächern allgegenwärtig.

Solche Richtantennen kommen als Sendeantennen (u.a. in der Wasserwarnstation SE-223) und Empfangsrichtantennen (u.a. Richtantennensatz zum E-628) zum Einsatz.

Für Peilzwecke sind sie aufgrund der Grösse der Antennenelemente lediglich in den VHF-/UHF- und SHF-Bereichen praktikabel und wurden auch in solchen Anlagen eingesetzt.

Wendelantennen mit einem Spiral-förmigen Antennenleiter und einem runden Reflektor können zirkulär polarisierte Aussendungen aufnehmen resp. kommen zum Auffangen von vertikal und horizontal polarisierten Aussendungen in Frage.

Noch stärkere Richtwirkung haben Parabolspiegel - Antennen mit einem schüsselförmigen Reflektor, welcher die Signale auf einen kleinen Dipol als aktives Antennenelement in der Mitte der Parabolantenne fokussiert.

Beide Antennenformen haben eine ausgeprägte Richtwirkung, was sie als Sendeantennen zum Einsatz in Richtstrahlverbindungen prädestiniert. Zu Peilzwecken müssen sie motorisch rotiert werden können.

Der vom akustischen Effekt der sich verändernden Tonhöhe des Zweiklanghorns bei einem vorbeifahrenden Ambulanzfahrzeug kann auch zur HF-Peilung genutz werden. Das Signal einer rotierenden Antenne zeigte eine minimale aber dennoch messbare Zunahme der Frequenz, wenn sich die Antenne der Signalquelle annähert und eine ebenso minimale aber messbare Abnahme der Frequenz, wenn sich die Antenne von der Signalquelle entfernt. Diese Frequenzvariation kann gemessen und zur Anpeilung der Signalquelle ausgenutzt werden.

Anstelle der rotierenden Antenne werden vier (oder allenfalls mehr) elektronisch rasch hintereinander abgetastete Antennen genutzt, um das Doppler-Sinussignal zu generieren, welches im Peilsichtgerät ausgewertet werden kann.

Das Doppler-Peilverfahren ist relativ einfach im VHF- und UHF-Bereich einzusetzen, beispielsweise in der Peilung in der Luftfahrt - im Kurzwellenbereich ist die Anwendung technisch herausfordernder, aber aufgrund des verhältnismässig geringen Antennenaufwands oftmals die preisgünstigste Lösung, wenn die Datenverarbeitung mit digitaler Unterstützung erfolgen kann.

Beim Interferometer-Peiler wird im Gegensatz zur Amplitude (beim Watson-Watt-Peiler) und zur Frequenzverschiebung beim Doppler-Peiler die Phasenverschiebung ausgewertet.

In der Technik der „Correlativen Interferometrie“ kommt eine ungerade Zahl von Antennenelementen zum Einsatz.

Von einem einfallenden Signal wird gleichzeitig die Phasenverschiebung zur Referenzantenne bestimmt. Beispielsweise wird in einem Array von fünf Antennen die erste Antenne als Bezugsantenne mit Phase 0 eingesetzt und in den kreisförmig angeordneten Antennen 2, 3, 4 und 5 werden die Phasenverschiebung zum Signal an Antenne 1 bestimmt.

Bei der Kalibration werden die Phasenverschiebungen von Signalen aus bekannten Einfallswinkeln bestimmt. Bei der Peilung wird das Set an Phasenverschiebungen, die bei einer Bestimmung gemessen werden, mit den Kalibrationssaten verglichen und hieraus auf den Einfallwinkel geschlossen.

Diese Phasen-Vergleichsmethode ist nicht mehr anfällig auf unterschiedliche Elevation der einfallenden Wellen, was Peilfehler vermindert. Die Peilung wird als Peak in einer Korrelationskurve angezeigt, je schärfer der Peak ausfällt, desto höher ist die Peilgenauigkeit, d.h. ein scharfes spitzes Maximum spricht für eine hohe Zuverlässigkeit der Peilung.

Allerdings stellt die Technologie hohe Anforderungen an die Peilantenne, die sehr aufwendig zu fertigen ist.

• Der Abhorch- und Peildienst, B179d, 1943

• Grundlagen Funkpeilung, Rohde & Schwarz