Ursprünge: Elektromagnetische Wellen und drahtlose Telegraphie

Eine der grundlegendsten Formen der Signalübertragung besteht darin, einen elektrischen Impuls von einem Punkt zu einem anderen zu übertragen. Wenn die Bedeutung des Impulses vereinbart ist, z. B. durch einen Code, kann diese Signalübertragung zur Kommunikation genutzt werden. 1837 entwickelte Samuel Morse ein entsprechendes Gerät, mit dem man auf telegraphischem Wege Nachrichten senden und empfangen konnte. Sein Morse-Telegraph zerlegte Buchstaben in einfache Zeichen, die in Form langer und kurzer elektrischer Impulse über Leitungsdraht kilometerweit übertragen werden konnten. Das Morse-Alphabet wird auch heute noch im Seefunk und bei Amateur-Funkern verwendet.

1843 konzipierte Alexander Bain die Kopier-Telegraphie, die bereits die beiden wesentlichen Merkmale einer Fernsehübertragung enthielt: Zeilenabtastung der Bildvorlage und Gleichlage zwischen Sende- und Empfangseinrichtung. Diese und verschiedene vergleichbare Erfindungen aus der Mitte des 19. Jahrhunderts wurden jedoch nicht weiterentwickelt.

Bereits in der ersten Hälfte des 19. Jahrunderts hatten verschiedene Experimentatoren entdeckt, daß man elektrische in mechanische und diese in akustische Schwingungen umwandeln und auf diese Weise mit Elektrizität Töne erzeugen kann. Zu dieser Idee konstruierte Johann Philipp Reis in den 1860er Jahren das Reissche Tonübertragungsgerät, das zwar grundsätzlich funktionstüchtig, aber noch von sehr mangelhafter technischer Qualität war: »Töne [konnten] gut übertragen werden [...], einzelne Worte eher unbefriedigend und zusammenhängende Sätze wohl schwerlich«.

Anfang der 1870er Jahre begann Alexander Graham Bell, sich mit den Problemen der Telegraphie zu beschäftigen. Durch den sich stark ausweitenden Nachrichtenverkehr war ein höherer Bedarf entstanden, als durch die wenigen Telegraphenleitungen gedeckt werden konnte. Erste Abhilfe brachte die Duplex-Telegraphie, welche die gleichzeitige Übertragung von zwei Nachrichten auf einer Leitung ermöglichte. Bell wollte dieses Prinzip ausweiten und Multiplex-Telegraphie ermöglichen; bei seinen Experimenten erkannte er, daß durch die Wandlung akustischer Schwingungen in elektrische Impulse auch Sprache übertragen werden konnte. 1876 stellte Bell auf der Weltausstellung in Philadelphia sein elektromagnetisches Telefon vor, das »Fern-Hören« ermöglichte. Dabei wurde Schall mit Hilfe eines Kohlemikrophons in elektrische Impulse umgewandelt. Bereits ein Jahr später wurden die ersten Bell-Telephone verkauft. Die ersten Telephonleitungen verbanden zwei Sprechstellen; Vermittlungsmöglichkeiten zu weiteren Teilnehmern gab es zunächst nicht.

Bei öffentlichen Vorführungen des Telephons wurden vornehmlich Musikstücke und Theateraufführungen übertragen; mit mäßigem Erfolg gab es auch Anbieter von »Radio«-Programmen per Telephon »mit Musik- und Theaterübertragungen, Nachrichtensendungen, Lesungen und Bildungsangeboten«. Das Telephon ist damit ein Vorläufer des Rundfunks.

Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Lichtempfindlichkeit des chemischen Elements Selen entdeckt: Der Widerstand des Selens ist geringer, wenn es Licht ausgesetzt ist, und höher, wenn es im Dunkeln ist. Die Wandlereigenschaft des Selens bezeichnet man als inneren Photoeffekt. Diese Eigenschaft nutze Werner von Siemens, um 1875 die erste Selenzelle zu bauen. Mit Hilfe einer solchen Zelle war wurde es möglich, jede Änderung der Umgebungshelligkeit in Stromstärke umzuwandeln; die Selenzelle ist also für optische Eindrücke das Analogon zum Kohlemikrophon für Schallwellen.

Verschiede Entwickler arbeiteten Ende des 19. Jahrhunderts an der Zerlegung von Bildvorlagen in Zeilen und Punkte (»Abtastung«), die nacheinander übertragen werden sollten. Ein entscheidender Fortschritt gelang Paul Nipkow, der 1884 die Nipkowscheibe erfand und unter dem Namen »Elektrisches Teleskop« patentieren ließ; es handelte sich dabei um den ersten mechanischen Bildzerleger der Welt, bestehend aus lichtempfindlichen Selenzellen und einer Scheibe mit spiralförmig angeordneten Löchern, welche die punktförmige Zerlegung und Zusammensetzung eines Bildes ermöglichten. Diese ursprüngliche Nipkowscheibe hatte 24 Löcher, d. h. sie konnte 24 Zeilen abtasten. Die Erfindung gilt als das erste Patent in der weltweiten Fernsehgeschichte, und das darin beschriebene Verfahren bildete die Grundlagen des Fernsehens. Allerdings wurde die Bedeutung der Erfindung erst 40 Jahre später erkannt; Nipkow ließ den Patentschutz Mitte 1886 verfallen: »für die Entwicklung der Fernsehtechnik ist kennzeichnend, daß sich viele bahnbrechende Ideen aus technologischen Gründen nicht vom Erfinder selbst, sondern erst viel später verwirklichen ließen«. Paul Nipkow wurde daher treffend als »Vater des Fernsehens« und als »der Mann, der zu früh kam« paraphrasiert.

Ebenfalls im 19. Jahrhundert wurden Phänomene beobachtet, die etwas mit der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen zu tun hatten, sie wurden jedoch zunächst falsch interpretiert; dies änderte sich, als James Clerk Maxwell seine grundlegende Theorie über den Zusammenhang und die Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Feldern und elektrischen Ladungen und Strömen formulierte. 1886 entdeckte Heinrich Hertz die elektromagnetischen Wellen (»Strahlen elektrischer Kraft«), die er experimentell nachweisen konnte. Diese Entdeckung bildet das physikalische Fundament für jede Form des Funks.

Die Hertzschen Apparate wurden von anderen Physikern verbessert. 1897 übertrug Gugliemo Marconi drahtlos telegraphische Nachrichten durch elektrische Wellen über eine Distanz von fünf Kilometern. Marconi benutzte hierzu einen von Hertz entworfenen Funken-Sender und -Empfänger, Antennendrähte sowie einen »Fritter«. Die drahtlose Telegraphie wie einige Nachteile auf: U. a. war sie anfällig gegen atmosphärische Störungen und jedermann mit Empfangsanlage konnte die drahtlos übertragenen Botschaften »mithören«. Der entscheidende Vorteil der drahtlosen Telegraphie war jedoch, daß Nachrichten zu und zwischen beweglichen Zielen übertragen werden konnten.

Nach Entdeckung des elektromagnetischen Wellenspektrums kam es im Bereich der Telegraphie zur Ausdifferenzierung; nach dem Übertragungsmedium können unterschieden werden:

• Übertragung über Leitungen:

· Gleichstromtelegrafie (als modulierter Trägergleichstrom)

· Wechselstromtelegrafie (mittels amplituden- oder frequenzmodulierter Wechselströme)

• Übertragung auf dem Funkweg:

· Funktelegrafie

Die bekanntesten Wellen und ihre Einordnung in das elektromagnetische Spektrum:

Die drahtlose Telegrafie (Funktelegrafie, Funkfernschreiber) begann gegen 1900 mit Versuchen von K. F. Braun, Gugliemo Marconi u. a.; die erste Verbindung über den Ärmelkanal gelang Marconi 1899, die erste über den Nordatlantik 1901. Die erste analoge Übertragung von Sprache fand 1906 in Brant Rock (Mass.) statt. Praktische Bedeutung erlangte dies zusammen mit der Erfindung der Elektronenröhre (1906-1910), die ungedämpfte Schwingungen erzeugte und die notwendigen Verstärkungseffekte erzielte. Die Nutzung dieser Technologie blieb jedoch auf einen kleinen Kreis begrenzt. Bei Ausbruch des Ersten Weltkrieges im August 1914 gab es in Deutschland drei Bereiche, in denen gefunkt wurde:

• Militärfunkverkehr (Heer und Marine),
• Wetterfunk- und Schiffsverkehr (öffentlicher Dienst)

• Kolonialfunkverkehr (amtlicher Dienst)