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Eine Relaisfunkstelle mit neuartigen Betriebsmöglichkeiten Funkamateure sind gesellige Menschen. Nicht nur an OV-Abenden, Fielddays oder Amateurfunk-Messen treffen sie sich, sondern - wie sollte es auch anders sein - auch am Funk. Leider behindert die übliche Funktechnik nach Bild 1 - Wechselsprechen auf einer Frequenz - die ungezwungene Kommunikation etwas. Es kann halt immer nur einer sprechen. So gehört sich das zwar auch unter gesitteten Menschen, aber im Gegensatz zum persönlichen Gespräch oder einem Telefongespräch kann eine gerade sendende Station ja nicht mehr feststellen, was auf der Frequenz los ist. So ergreifen schon mal versehentlich zwei Stationen gleichzeitig das Wort beziehungsweise Mikrofon und erhalten dann auf ihren -sicherlich sehr hochwertigen- Durchgang nur den lapidaren Kommentar "stereo" ! Schon früh wurde daher für Fälle, in denen ein unmittelbares Zwischenrufen der Gegenstation notwendig ist - zum Beispiel eine Funkverbindung bei gefährlichen Unternehmungen - im kommerziellen Funk der Duplexverkehr nach Bild 2 eingeführt. Im Amateurfunk wird diese Betriebsart nur selten verwendet, obwohl sie echtes Gegensprechen wie am Telefon ermöglicht. Einerseits werden nun je Funkstation zwei Funkgeräte notwendig. Eigentlich reicht zwar ein einzelner Sender und ein einzelner Empfänger, Transceiver lassen sich aber auch anderweitig vielseitiger verwenden. Andererseits werden jetzt für ein QSO gleich zwei Frequenzen belegt, was bei der allgemeinen Frequenzknappheit in den Amateurfunkbändern oft nicht akzeptiert werden kann. Schließlich ist die Beteiligung weiterer Stationen am Gespräch praktisch nicht zu realisieren: Schon beim Zuhören werden Dritte Probleme haben, da die beiden Stationen ja nicht transceive arbeiten, das heißt, auf verschiedenen Frequenzen senden. Wer nur eine Frequenz empfangen kann, wird während eines großen Teils des QSOs nur Schweigen und leise Geräusche aus dem Hintergrund hören, weil ihm das Signal der Gegenstation fehlt. Wortmeldungen von weiteren OMs sind bei FM-Duplex-QSOs auch kaum möglich, denn beide Frequenzen sind ohne Umschaltpausen ständig belegt, sodaa ein dritter OM sich nur dann in die Verbindung einschalten kann, wenn sein Signal so stark ist, daa er eine der beiden Stationen "wegdrücken" kann. Was allerdings eine etwas unfeine Art ist, in ein Funkgespräch "einzubrechen". Will der dritte OM nun auch richtig mitmachen, wird auch eine dritte Frequenz und ein drittes Funkgerät pro Station notwendig. Meldet sich nun noch ein vierter OM zu Wort, artet es langsam in Chaos aus. So geht es also nicht. Wer schon einmal einen Pile-up auf Kurzwelle miterlebt hat, wird wissen, daß man dort tatsächlich mehrere Stationen gleichzeitig hören (wenn auch nicht unbedingt verstehen) kann, ohne daa es wie bei UKW-FM-Funkbetrieb zu Interferenzpfeifen kommt. SSB, die für Sprechfunk auf den Amateur-Kurzwellenbändern übliche Modulationsart, arbeitet ja im Gegensatz zur normalen Rundfunk-Ampitudenmodulation oder Frequenzmodulation mit unterdrücktem Träger. Und nur die Trägerfrequenzen, die auch abgestrahlt werden, wenn keiner spricht, verursachen das Interferenzpfeifen. Die verbleibenden Nutzsignale erzeugen dagegen genausowenig Interferenzen wie zwei über ein Mischpult zusammengeführte Niederfrequenzsignale. (Eigentlich gilt dies nur, solange nicht durch unlinear arbeitende Verstärker Intermodulation entsteht. Doch eventuelle Mischprodukte, zum Beispiel in einer unlinear arbeitenden ZF-Stufe, fallen nicht unmittelbar in den Bereich des Nutzsignals.) Bei Verwendung von SSB können also tatsächlich zwei Funkamateure gleichzeitig zu sprechen beginnen, ohne daß es "pfeift". Sie können aber auch bei Verwendung getrennter Antennen für Sender und Empfänger nicht während der Sendung die Frequenz abhören, weil ihr eigenes Sendesignal um Größenodnungen über den empfangbaren Signalen liegt und schon Rauschen der Senderstufen und mit abgestrahlte Hintergrundgeräusche die Gegenstationen beim Einschalten des Senders sofort unhörbar werden lassen, auch wenn bei SSB in Sprachpausen ja "eigentlich" nichts abgestrahlt wird. Ein Lineartransponder könnte dieses Problem lösen: er setzt die empfangenen SSB-Signale auf eine andere Frequenz um und es wird nun diese Frequenz abgehört, nicht die eigene Sendefrequenz. Nun macht aber eine andere SSB-typische Eigenschaft Ärger: Der beim Sender unterdrückte Träger wird im Empfänger wieder zugesetzt, damit das Funksignal wieder in ein niederfrequentes Sprachsignal zurückverwandelt werden kann. Stimmt diese Trägerfrequenz nicht genau, entstehen die bekannten Mickymaus- oder Brummbaßstimmen. Hat sich die eingestellte Frequenz infolge Unstabilitäten und Erwärmung verschoben, mua sie nachgestellt werden. Schon im normalen SSB-Betrieb auf einer Frequenz macht es oft Probleme, die Empfangs- und damit auch Sendefrequenz nach Gehör richtig einzustellen. Beim Lineartransponder sind aber für Duplexbetrieb Empfangs- und Sendefrequenz unabhängig voneinander so einzustellen, daa alle Stationen jeweils auf den gleichen Frequenzen senden und empfangen, das empfangene Signal verständlich ist und schließlich die Sendefrequenz auch tatsächlich innerhalb der begrenzten Übertragungsbandbreite des Lineartransponders bleibt. Ein hoffnungsloses Unterfangen. Ganz anders sieht die Sache aus, wenn der Sender des Transponders nun nicht wie beim Lineartransponder ebenfalls in SSB abstrahlt, sondern stattdessen nach Bild 3 Frequenzmodulation verwendet. Nun gibt es keine Probleme mit der Empfängerabstimmung mehr und es können zum Empfang preiswertere FM-Funkgeräte verwendet werden. Aber auch die Senderabstimmung vereinfacht sich: Jeder OM hört sich nun genau so zurück, wie er beim Transponder ankommt, und kann seine Sendefrequenz entsprechend einstellen, was beim eigenen Signal wesentlich einfacher ist als auf die oft unbekannte Stimme einer Gegenstation abzustimmen. So ist praktisch FM-Qualität erreichbar. Auch der Transponderempfänger muß nun nicht mehr einen Bereich von einigen zehn kHz (wegen der Abstimmtoleranzen der beteiligten Stationen) belegen, sondern braucht nur noch die übliche SSB-Bandbreite von ungefähr 3 kHz verarbeiten. Dieser Aufbau wurde 1984 von einigen Funkamateuren aus dem Münchner Raum als optimal für Duplex-Betrieb ermittelt und von DL5MCC, Klaus Finkenzeller, Ende 84 in ein funktionsfähiges Gerät umgesetzt. Wie sich schon bei ersten Tests herausstellte, ermöglichte der Transponder den Duplex-Betrieb mehrerer Stationen (Multi-Duplex) gleichzeitig miteinander wie bei einer Konferenzschaltung am Telefon, was bis dahin im Funk für unmöglich gehalten wurde. Da sich immer mehr Funkamateure, so auch das UKW-Referat und der Distriktsvorsitzende des zuständigen Distrikts Südbayern, OM Bernhard Sturma, DJ 9 MF, für das Projekt begeisterten, kümmerte sich DG 2 MBV, Michael Wienert, um einen geeigneten Standort für den neuen Transponder und die notwendigen Genehmigungen. Im August 85 konnte dann der Multi-Duplex-Transponder, kurz Muplexer, mit den dazugehörigen Antennen am vorgesehenen Standort aufgestellt werden. Bild .. zeigt das als Transponderstandort ausgewählte Hochhaus in München-Pasing, wobei Bild .. mit einem Blick vom Der Muplexer DB 0 UV hat seitdem viele Liebhaber gefunden, die diese neue Betriebstechnik zu schätzen wissen. Wird doch durch den Duplexbetrieb ein viel flüssigerer Funkstil möglich, als bei normalem Simplex- oder Relaisbetrieb. Kurze Rückfragen oder Unterbrechungen, zum Beispiel durch Besuch oder Telefonanrufe, sind jederzeit möglich. Auch lange Monologe, die herkömmliche Relaisfunkstellen oft zu "Quasselkanälen" degradieren, treten nicht mehr auf. Selbst in großen Runden kommt jeder an die Reihe, ohne daa erst eine "Warteliste" angelegt werden muß. Daß nun alles durcheinanderschreit, ist nicht zu befürchten, denn jeder hört ja den anderen und wird ihm schon aus Höflichkeit nur ins Wort fallen, wenn dies unumgänglich ist. DB 0 UV erfüllt also weniger die Funktion eines normalen FM-Relais, auch Mobil- und Portabelstationen mit geringen Antennenmöglichkeiten weite Verbindungen zu ermöglichen, sondern bietet eine völlig neue Betriebstechnik. Zudem wird dabei, speziell auf der Eingabe, weniger Bandbreite belegt als bei normalen Relais, was angesichts der knapp gewordenen Frequenzen in vielen Amateurfunkbändern ebenfalls für das neue Konzept spricht. Für die Eingabe von DB 0 UV wurde eine 2m-Frequenz gewählt, für die Ausgabe eine im 70cm-Band. Dies entspricht einerseits der bei vielen Funkamateuren vorhandenen Gerätekombination 2m-Allmode / 70cm-FM, andererseits wird so nur im noch nicht so stark belegten 70cm-Band ein 15kHz breiter FM-Kanal benötigt, während auf 2m schon 3 kHz im noch relativ freien oberen SSB-Bereich genügen. Natürlich besteht DB 0 UV nicht nur aus einem 2m-SSB-Empfänger und einem 70cm-FM-Sender. Der Erbauer DL5MCC hat sich hier noch einiges einfallen lassen, um einen komfortablen Funkbetrieb zu ermöglichen: Zunächst wurde ein Vorkreis notwendig, um Intermodulationen und Empfindlichkeitseinbrüche im 2m-Empfänger zu beseitigen, die durch die am gleichen Standort untergebrachten Funkanlagen der Münchner Stadtwerke verursacht wurden. Diese betreiben dort vier Sender im 2m-Betriebsfunkband, um den Münchner Straßenbahn- und Busverkehr zu koordinieren. Der dazu verwendete Topfkreis, den Bild .. zeigt, hat auf der Eingabefrequenz des Transponders nur eine Durchgangsdämpfung um 1 dB, erreicht bei 148 MHz jedoch bereits 40 dB Sperrdämpfung, was diese Probleme löste. Als eigentlicher 2m-SSB-Empfänger wurde ein modifiziertes IC 202 verwendet, als FM-Sender ein auf das 70cm-Amateurband umgebautes kommerzielles Gerät. Ein TR 2200 dient als Empfänger für die postalisch vorgeschriebene Fernsteuerung, die neben der Abschaltung im Störungsfall auch noch andere Funktionen auslösen kann. Die restlichen Baugruppen wurden von DL 5 MCC selbst entwickelt und in ein 19-Zoll-Einschubgehäuse eingebaut. Sie
sind (teilweise) in Bild .. zu sehen, es handelt sich dabei im einzelnen um Ablaufsteuerung, Rufzeichengeber, Rauschsperre,
Betriebsstundenzähler, Roger-Piep-Steuerung, Konrtollanzeigen, Fernsteuerung und eine Netzteilplatine, die +5V und
-12V für die anderen Platinen zur Verfügung stellt. 13,8V für Sender und Empfänger werden von einem weiteren, externen Die Ablaufsteuerung selbst koodiniert die Funktionen der restlichen Baugruppen und ermöglicht so erst den Betrieb als unbemannte, fernsteuerbare Relaisfunkstelle. Sie wertet zum Beispiel die ALC des Empfängers aus und schaltet den Sender ein, wenn ein Signal auf der Eingabefrequenz zu empfangen ist. Um unnötiges Hochtasten durch Störungen zu verringern, ist die zum Auftasten des Transponders erforderliche Feldstärke etwas höher als die, die ihn im Betrieb geöffnet hält. Die Abfallzeit wurde mit 20 Sekunden relativ lang gewählt, damit der Transponder in Sprachpausen nicht gleich abschaltet. Der Rufzeichengeber sorgt beim Öffnen des Transponders und alle weiteren acht Minuten im Betrieb für die postalisch erforderliche Nennung des Transponderrufzeichens in Morsetelegrafie. Gleichzeitig werden hiermit die beteiligten OMs an die Nennung ihres eigenen Rufzeichens erinnert, die sonst leicht einmal vergessen würde. Die Rauschsperre ist eine besondere Delikatesse von DB 0 UV, es handelt sich dabei um ein analog arbeitendes Noise-Gate. So wird das lästige SSB-Grundrauschen in Sprechpausen unterdrückt. Sie ist mit einem Ton von 2135 Hz abschaltbar, damit auch besonders schwach einfallende Stationen unverstümmelt über den Transponder hörbar sind. Wird der Transponder nach Beendigung des QSOs drei Sekunden lang nicht mehr aufgetastet, schaltet sich die Rauschsperre automatisch wieder ein. Voraussetzung für das Abschalten der Rauschsperre mit einem 2135 Hz-NF-Signal ist natürlich die korrekte Einstellung der Sendefrequenz. Der Betriebsstundenzähler ermöglicht es festzustellen, wie stark der Muplexer von den Münchner Amateuren angenommen Der Roger-Piep hat auch eine kleine Spezialität zu bieten: seine Tonhöhe ist zur einfallenden Feldstärke proportional. Dies ermöglicht es weiter entfernten Stationen, ihre Antennen auf DB 0 UV auszurichten, da ja die Antennen für 2m oft völlig andere Richtcharakteristiken aufweisen als die für 70cm und auch nicht immer am gleichen Standort angebracht sind, so daß die Empfangsfeldstärke als Maß für die Güte der Strecke zum Transponder ungeeignet ist. Die Kontrollanzeigen würden eine schnelle Fehlersuche bei Störungen erleichtern. Abgesehen von einem Antennenschaden durch Sturmeinwirkung im Januar dieses Jahres (dieser Sturm hat viele Antennen in München auf dem Gewissen...) traten bisher jedoch keine nennenswerten Störungen auf. Für die Zukunft ist noch ein Quarzofen geplant, um die Langzeitstabilität der Empfangsfrequenz weiter zu erhöhen, Bild 4 zeigt das Blockschaltbild von DB 0 UV. Schließlich noch einige Hinweise für OMs, die im Einzugsbereich des Muplexers wohnen und die neue Betriebsart ausprobieren möchten: Da der Empfänger mit einem guten SSB-Filter ausgerüstet ist, können auch AM- oder notfalls auch FM-Sender zur Ansteuerung verwendet werden. In diesem Fall spricht allerdings die Regelung des Empfängers auf den Träger an, wodurch die Empfindlichkeit sinkt. Außerdem ist genau auf Schwebungsnull abzugleichen, damit der Träger nicht stört. Schließlich dürfen FM-Geräte nur ganz schwach angesteuert werden (Modulationsindex . 1), damit keine Verzerrungen entstehen. Bei höheren Modulationsgraden entspricht das FM-Spektrum ja bekanntlich gar nicht mehr dem einer AM- oder SSB-Sendung. Am besten ist aber die Verwendung eines SSB-Senders. Da hier die Gegenstation die Empfangsfrequenz ja nicht mehr mit der RIT (Receiver Incremental Tuning) nachstimmen kann, führen Geräte mit 100 Hz-Raster zu nicht optimaler Tonqualität. Steht kein Gerät mit kleinerem Abstimmraster oder "echtem" VFO (Vorsicht ! Diese laufen gegenüber Synthesizer-Geräten oft wie die Weltmeister...) zur Verfügung, hilft es, die RIT so umzufunktionieren, daa sie auch als XIT wirkt. Dies natürlich möglichst abschaltbar. Außerdem ist eine stufenlose Leistungsregelung und/oder MIC-Gain-Einstellung von Vorteil, um Rückkopplungen zu vermeiden. Eine Alternative ist die Verwendung eines Kopfhörers. Für erste Versuche sind derartige Umbauten natürlich nicht erforderlich. Wer allerdings seine 2m-Station mit kontestgeprüfter PA und Clipper verwendet, wird von dem Ergebnis wahrscheinlich entsetzt sein. Signale, die im DX-Betrieb akzeptabel sind, klingen hier unerträglich. Eine "Hifi-Modulation" ist wesentlich brauchbarer, auch wenn so ein paar dB weniger ankommen. Unterschiede im Empfangspegel gleicht die ALC des Empfängers ohnehin aus, und im Interesse eines vernünftigen QSO-Betriebs sollten alle Stationen ungefähr gleich stark beim Transponder ankommen. Sonst besteht zwar nicht die Gefahr, daa der Transponder von der stärksten Station völlig blockiert wird, wie bei FM-Relais, aber die Signale der anderen OMs werden zumindest unnötig leiser. Die Gefahr von akustischen Rückkopplungen ist bei Duplexbetrieb ohne Kopfhörer naturgemäß gegeben, beim Muplexen jedoch wesentlich geringer als zum Beispiel bei normalem FM-Duplex-Verkehr. Der durch Temperaturdrift stets vorhandene leichte Frequenzversatz zwischen SSB-Sender und Transponderempfänger sorgt nämlich dafür, daa sich nicht der gewohnte, durch Raumresonanzen bedingte Heulton ausbilden kann. Denn jeder vom Mikrofon aufgenommene Ton kommt um einen dem Frequenzversatz entsprechenden Betrag verschoben vom Transponder über Empfänger und Lautsprecher zurück. Eine Rückkopplung auf einer zufälligen Resonanzfrequenz kann so erst gar nicht entstehen. Erst wenn in einem größeren NF-Bereich die Verstärkung zu hoch wird, tritt eine zwitschernde Rückkopplung auf, wobei die Zwitscherrate ein Maß für die Verstimmung ist und so auch zur Abstimmung verwendet werden kann. Im Betrieb sind Rückkopplungen natürlich zu vermeiden. Der 2m-Sender kann übrigens durchgehend eingeschaltet bleiben, denn da in Sprechpausen in SSB keine Leistung abgestrahlt wird, droht auch keine Überhitzung der Endstufe. Angesichts des großen Erfolgs von DB 0 UV ist an weitere derartige Projekte in der Zukunft gedacht. Technische Kurzdaten von DB 0 UV (Stand 1985) Standort: München-Pasing, Am Knie 6 Autor:
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