Fragen & Antworten - FAQ
Frage:
Kann man mit einem 4-Antennen-Doppler-Peiler erfolgreich peilen?
Antwort:
Ja, das funktioniert sogar schon mit 3 Antennen erstaunlich gut, wenn man ohne störende Objekte im Luftraum reflexionsfrei peilen kann, siehe Flugplatz-Tower:
Aber, man darf keine Wunder erwarten: Bei Antennenfeldern mit „kleinem Durchmesser“ (im Verhältnis zur Wellenlänge λ) muß man immer mit Fehlpeilungen durch Reflexionen rechnen, siehe meine Messungen. Im Mobilbetrieb kann man, zwecks Verbesserung der Genauigkeit, die Apertur des Antennenfelds durch Bewegung und Mittelwertbildung „vergrößern“. Für stationäre Peiler sind 4 Antennen eher nicht ausreichend, da keine „Apertur-Vergrößerung über Bewegung“ erfolgen kann, weil die Peiler-Antennen ja fest montiert sind!
Frage:
Lohnt sich der erhöhte Aufwand für 8 Antennen im Mobileinsatz?
Antwort:
Meiner Meinung nach schon, vor allem wenn man „Präzision“ haben möchte (im Stand bzw. in der Stadt), siehe meine Messungen. Der Peiler sollte dann aber eine entsprechend hohe Auflösung von beispielsweise 360° / 256 (bit) ≈ 1,4° aufweisen.
Wegen der begrenzten Fläche auf dem Autodach muß man sich entscheiden: Großer Antennenkreisdurchmesser oder gleich große Massefläche rund um jede Antenne? Für einen möglichst großen Antennenkreisdurchmesser muß man also Abstriche bei der „idealen“ Einzelantenne machen. Es ist wie immer ein Kompromiß, der aber durchaus gute Ergebnisse liefert.
Frage:
Kann man eine stationäre Doppler-Peiler-Antenne „unter Dach“ (oder: „im Zimmer“) betreiben?
Antwort:
Das ist wegen den unvermeidlichen Reflexionen (z. B. durch die 230-V-Freileitung über dem Dach sowie durch Schnee oder Nässe) nicht empfehlenswert. Wenn zudem nur 4 Antennen verwendet werden, dann ist der Frust vorprogrammiert.
Das Antennenfeld sollte „über Dach“, weit weg von sonstigen Antennen und Masten (also „reflexionsarm“), mindestens knapp über der Durchschnittshöhe der umliegenden Häuser installiert werden.
Frage:
Kann man bei einem 4er-GP-Antennenblech auf die 8 Radiale verzichten?
Antwort:
Eindeutig nein, siehe meine Messungen! Die Radiale sind absolut nötig, da immer nur eine Antenne aktiv ist und diese die gleiche Rundstrahlcharakteristik aufweisen muß wie alle anderen Antennen.
Antennenfeld mit und ohne Radiale:
Frage:
Kann man bei Dipolen auf eine Symmetrierung verzichten?
Antwort:
Das sollte man nicht, denn eine gute Gleichtaktunterdrückung (typischerweise 50 dB) ist essentiell gegen Fehlpeilungen durch Reflexionen!
--> Hier sind höchste Anforderungen zu erfüllen! <--
Ich habe im Internet schon oft Designs gesehen, bei denen nur die oberen Dipol-Hälften „geschaltet“ werden, während die unteren fix mit dem Massegeflecht des Koax-Kabels verlötet sind!!! 😨
Dann gibt es Designs, da werden beide Hälften (also symmetrisch) „geschaltet“, aber immer noch ohne Strom-Balun! Das verbessert zwar das Peilergebnis, ändert aber nichts daran, daß die nötige Gleichtaktunterdrückung bei der aktiven Antenne de facto nicht vorhanden ist!
Frage:
Sind Mobilantennen auf Magnetfüßen eine Alternative zu Antennen auf einer Blechplatte (mit 8 Radialen)?
Antwort:
Eindeutig ja, siehe meine Messungen. Voraussetzung ist, daß die kapazitive Massekopplung der Magnetfüße zum Autodach „gut“ ist, d. h. der Durchmesser des Magnetfußes möglichst groß ist: Idealerweise befindet sich dazu unter dem Magneten eine mit dem Koax-Geflecht verbundene Metallfolie.
Frage:
Kann man käufliche Magnetfußantennen für einen Mobil-Doppler-Peiler verwenden?
Antwort:
Ohne einen „Umbau“ eher nicht: Bei praktisch allen Designs (ohne Vorverstärker) werden die Antennenelemente am Antennenfußpunkt mittels PIN-Dioden an- bzw. abgekoppelt. Dafür ist der Einbau je einer PIN-Diode und einer HF-Drosselspule in die Magnetfußantennen erforderlich!
Außerdem ist bei vielen industriell gefertigten Magnetfußantennen die kapazitive Massekopplung ans Autodach mangelhaft: Es befindet sich unter dem Magneten keine „geerdete“ Metallfolie. Die (meist putzig kleine) Metallplatte über dem (z. B. extrem starken Neodym-)Magneten soll es richten!
Beim (alten) DJ3YB-Peiler-Design von Peter Baier & Team werden die nicht aktiven Antennen (über PIN-Dioden innerhalb der Antennenumschalteinheit) mit ihrem Wellenwiderstand (50 Ω) abgeschlossen. Bei diesem Peiler kann man käufliche Magnetfußantennen (ohne Umbau) an den Antennenverteiler anschließen, aber: Alle inaktiven Antennenelemente verbleiben als resonante Reflexionspunkte im Antennenfeld und „verbiegen“ so die Rundstrahlcharakteristik der jeweils aktiven Einzelantenne. Diesen Nachteil hat Peter mit einem verbesserten Antennenumschalter eliminiert, bei dem das obige Design favorisiert wird: Die nicht aktiven Antennen verbleiben „frei schwebend“ im Antennenfeld.
Frage:
Kann man einen 2-m-Doppler-Peiler auch im 70-cm-Band betreiben?
Antwort:
Um es mit den Worten von Radio Eriwan zu sagen: Im Prinzip ja, wenn der verwendete FM-Empfänger das entsprechende Band empfangen kann! 😉
Sinnvollerweise sollte das Antennenfeld „an das Band angepaßt“ sein, d. h. für beste HF-Empfindlichkeit sollten die Antennenelemente eine Länge von λ/4 aufweisen. Außerdem sollte der Abstand der Antennen im Bereich von λ/4 bis λ/3 liegen.
Damit ist klar: Ein Antennenfeld, das fürs 70-cm-Band optimiert ist, kann durchaus (mit 3-fach vermindertem Doppler-Hub sowie verminderter HF-Empfindlichkeit) im 2-m-Band betrieben werden, aber nicht umgekehrt!
Mit anderen Worten: Um Aliasing-Effekte (Mehrdeutigkeiten bei Antennenabständen von mehr als λ/2, siehe auch Nyquist-Shannon-Abtasttheorem) zu vermeiden, muß das Antennenfeld (zumindest was die Antennenabstände betrifft) für das Band mit der höchsten Frequenz ausgelegt werden.
Frage:
Kann man anstelle eines FM-Empfängers auch einen AM-Empfänger verwenden?
Antwort:
Nein, der Doppler-Effekt beruht auf Frequenzänderungen, die nur durch einen FM-Empfänger ausgewertet werden können.
Frage:
Welche Rolle spielt der Durchmesser eines Doppler-Peiler-Antennenfelds?
Antwort:
Je größer der Antennenkreisdurchmesser, desto unempfindlicher wird der Peiler gegenüber Mehrwelleneinfall durch Reflexionen, desto genauer wird also das Peilergebnis. Der Antennenkreisdurchmesser sollte im mindestens eine Wellenlänge λ betragen. Das nennt man dann Großpeilbasis, was ab (8 Antennen bzw.) 10 Antennen, besser 12 Antennen der Fall ist. Dementsprechend fallen alle Peiler mit z. B. 4 bzw. 8 Antennen in die Kategorie Kleinpeilbasis (Antennenkreisdurchmesser kleiner λ).
Frage:
Wie „genau“ kann man mit einem Doppler-Peiler peilen?
Antwort:
Eines vorweg: Genauigkeit und Auflösung sind zwei Paar Stiefel! Mit anderen Worten, nur weil ein Peiler die Richtung mit 2 Stellen hinter dem Komma anzeigt, wird er nicht unbedingt genauer!
Die Genauigkeit hängt vornehmlich vom Antennenkreisdurchmesser und somit von der Anzahl der Antennen ab. Mit 4 Antennen sind Genauigkeiten von ca. ±5° realisierbar (reflexionsfreier Standort vorausgesetzt).
Außerdem muß zwischen der Systemgenauigkeit und der Genauigkeit in der Praxis unterschieden werden. Mit einfachen Worten: Die Systemgenauigkeit ist die „max. erreichbare“ Genauigkeit. In der Praxis werden meist Genauigkeiten erreicht, die ein gutes Stück schlechter sind 😒 . Grund dafür sind die (im UKW-Bereich unvermeidlichen) Reflexionen und HF-technisch schlecht aufgebaute Antennen!
Frage:
Was ist der Unterschied zwischen einem „Hart-Taster“ und einem „Weich-Taster“?
Antwort:
Die allermeisten Amateur-Doppler-Peiler arbeiten der Einfachheit halber als Hart-Taster, d. h. die Antennen werden (sequentiell) mittels einer Rechteckspannung umgeschaltet. Weich-Taster verwenden „überlappende“ Steuerströme, was den elektronischen Aufwand erheblich in die Höhe treibt!
Das Intermodulations-Rauschen wird durch das Umschalten mittels PIN-Dioden hervorgerufen und ist bei Hart-Tastern (wegen den steilen Flanken) erheblich höher als bei Weich-Tastern. Hohes (Grund-)Rauschen bedeutet, daß der Peiler HF-mäßig „unempfindlicher“ wird: Es können also nur Signale gepeilt werden, deren Feldstärke „über dem Rauschen“ liegen!
Hinweis:
Mit RC-Kombinationen in der Steuerelektronik von Hart-Tastern kann man die Rechteckflanken [1] „abflachen“, aber leider nur „unsymmetrisch“ [2], was den „Rauschteppich“ nicht optimal vermindert. Besser wäre eine Trapezform [3], oder ein Dreieck [4]. Beste Ergebnisse erzielt man mit Sinus-Kurvenstücken [5] (Weich-Taster).
(Der Antennenumschalter in meinem DJ3YB-Weich-Taster erzeugt praktisch kein Zusatzrauschen, d. h. mein Peilempfänger ist genau so empfindlich, wie ein Vergleichsempfänger an einer Referenzantenne!)
Frage:
Kann man einen (Doppler-)Peiler zur Überwachung der Relais-Eingabe am Relais-Standort betreiben?
Antwort:
Leider nein! Durch das zyklische Umschalten der Antennen (mit z. B. 300 Hz oder 500 Hz) und durch die starke Feldstärke vom eigenen Relais-Sender (in nur +600 kHz Abstand), entsteht an den PIN-Dioden direkt an den Doppler-Peiler-Antennen ein Intermodulations-Rauschen (oberhalb und unterhalb der Sendefrequenz). Dieses Rauschen besteht aus den Vielfachen der Mischprodukte des Relais-Ausgabesignals mit der Antennenumschaltfrequenz, welche den Relais-Empfänger zustopfen! Auf der Nutzfrequenz (die Relais-Eingabefrequenz) hilft kein Notch-Topfkreisfilter!
Beispiel:
2.000 x 300 Hz = 600 kHz oder
1.200 x 500 Hz = 600 kHz
Außerdem wird durch die zyklische Umschaltung der Antennen dem Relais-Ausgabesignal eine Amplitudenmodulation mit der Antennenumlauffrequenz „aufmoduliert“, die von Relais-Nutzern als störend empfunden wird.
Kraken-Peiler:
Beim SDR-Peiler laufen die 5 Empfänger immer durch, d. h. es gibt
keine störende Antennenumschaltung. Allerdings dürfte der hohe HF-Pegel direkt
neben dem Relaissender den SDR-Empfängern (mit ihrem begrenzten Dynamikbereich)
zu schaffen machen.
Frage:
Benötigt man fürs Nahfeldpeilen einen Abschwächer im Doppler-Peiler?
Antwort:
Nein, ein FM-Empfänger reagiert nicht auf Amplituden! Diese werden im FM-Diskriminator „gekappt“ (begrenzt) und tragen somit nicht zum Peilergebnis bei. Ein HF-gerechter, geschirmter Aufbau des Antennenumschalters in der Mitte des Antennenfelds verhindert normalerweise eine Direkteinstrahlung ins Doppler-Peiler-System.
Zum Überprüfen der Nordungskalibrierung verwende ich üblicherweise ein Handfunkgerät mit kleinster Sendeleistung (etwa 100 mW), im Abstand von knapp einem Meter zu den Antennenelementen des Peilers. Man kann das Handfunkgerät auch in die Mitte zwischen 2 Antennen halten, ohne daß die Peilrichtungsanzeige „meckert“! Die Feldstärke an den Peilantennen kann dann allerdings so hoch werden, daß man aufpassen muß, daß die verbauten PIN-Dioden nicht zerstört werden!
Frage:
Kann man ein Handfunkgerät als Doppler-Peiler-Empfänger verwenden?
Antwort:
Die Verwendung von Handfunkgeräten ist als kritisch einzustufen: Speziell SDR-Breitbandkonzepte (BAOFENG etc.) haben mit dem hohen Intermodulations-Rauschen (durch die Mischprodukte beim meist „harten“ Antennenschalten) zu kämpfen.
Es gibt OMs, die verwenden „konventionelle Handfunkgeräte“ (also welche, die nicht auf dem SDR-Konzept basieren), aber meiner Meinung nach ist dies wegen dem Breitbandkonzept ebenfalls nicht empfehlenswert. Beste Ergebnisse erzielt man mit einem Mono-Band-Rx (mit Helix-Vorfiltern! – wer baut sowas heutzutage noch? 😉 ). Je hochwertiger das Empfängerkonzept (hochgemischte 1. ZF oder Mono-Band-Rx), desto weniger Probleme gibt es. Also ausprobieren!
Achtung: Das Einstecken eines 3,5-mm-Audio-Klinkensteckers kann das Handfunkgerät u. U. kurzzeitig in den Sendemodus versetzen! Das war’s dann...!
Frage:
Ist der Einsatz von Vorverstärkern sinnvoll?
Antwort:
Bei Mehrband-Peilern mit „Aktivantennen“ kommen z. B. Feldeffekttransistoren zum Einsatz, die mit entsprechendem Meßaufwand selektiert werden müssen. Heutzutage kann man Vorverstärker-ICs kaufen, deren Eingang und Ausgang bereits auf 50 Ω angepaßt sind, was alles sehr vereinfacht. Wie auch immer, die Anforderungen an die Konstanz der Gruppenlaufzeit und die Intermodulationsfestigkeit ist hoch! Die Frage ist, ob sich der Aufwand lohnt? Von der Empfangsfeldstärke her eher nicht, außer man will den Feldstärkeverlust bei Verwendung von sehr kurzen Antennen mit Dachkapazitäten ausgleichen.
Frage:
Kann man im Antennenumschalter günstige Schaltdioden verwenden oder müssen es unbedingt teure PIN-Dioden sein?
Antwort:
Im Internet kann man Konzepte finden, die Schaltdioden propagieren. Meine Philosophie ist eine andere: Ich würde an dieser Stelle nicht sparen, denn:
Das Antennenfeld eines Doppler-Peilers ist das wichtigste Element im System!
Diagramm:
Bei meinem Antennenumschalter (mit PIN-Dioden) habe ich eine Einfügedämpfung von ca. 3 dB bzw. eine Sperrdämpfung von ca. 53 dB (@ 0 V) gemessen.
Versuch:
Man könnte die Durchgangs- sowie die Sperrdämpfung von Antennenumschaltern mit gewöhnlichen Schaltdioden (z. B. 1N4148) messen und mit den Werten meines Antennenumschalters vergleichen. Ich schätze, daß die Sperrdämpfung mit Schaltdioden bei vielleicht nur 20 dB liegt? Also, messen und berichten...
Fazit:
Je geringer die Einfügedämpfung und je höher die Sperrdämpfung (also je höher die Dynamik) desto besser, vor allem im Nahfeld eines starken Senders!
Frage:
Was bewirkt eine negative Vorspannung an den PIN-Dioden der nicht aktiven Antennen?
Antwort:
Eine negative Vorspannung verbreitert die Intrinsic-Schicht im Halbleiter, was eine höhere (und somit günstigere) Sperrdämpfung im Antennenumschalter zur Folge hat. Bei meinem Peiler hat sich die Sperrdämpfung mit negativer Vorspannung gegenüber 0 V (leider) nicht erhöht. Scheinbar ist mein „HF-gerechter“ Aufbau verbesserungswürdig?
Frage:
Kann man über die Doppler-Peiler-Antennen auch senden?
Antwort:
„Uffbasse“ würde der Pfälzer sagen! Ja, man kann bei ausgeschalteter Rotation und mit „kleinster“ Sendeleistung (max. 10 mW?) über die Doppler-Antennen senden, aber wer macht das schon absichtlich?
Beim Transientenübergang (Diode nicht voll durchgesteuert oder nicht vollständig gesperrt) verhält sich eine PIN-Diode wie ein ohmscher Widerstand, an dem HF-Leistung in Wärme umgewandelt wird. Diese verschafft dem Kristall einen schnellen Wärmetod und schickt die teuren PIN-Dioden in die ewigen Hochfrequenzgründe!
Bereits 10 W aus einer Antenne im Abstand von ca. λ/2 zu den Doppler-Peiler-Antennen („Luftkoppelung“) haben äußerst zerstörende Effekte:
Fazit:
Um ein versehentliches Senden des an einem Peiler angeschlossenen Funkgerätes zu verhindern, ist es sinnvoll, das Mikrofon dauerhaft auszustecken!
Achtung Handfunkgeräte: Das Einstecken des 3,5-mm-Audio-Klinkensteckers bringt dieses u. U. kurzzeitig in den Sendemodus! Nur wenige Mikrosekunden reichen aus, dann war’s das für die superschnellen PIN-Dioden! 😏
Gibt es eine Frage, die Ihr unbedingt beantwortet haben möchtet? Schreibt mir eine E-Mail!
Viel Spaß beim Schmökern wünscht
Roland, DF9IE