Das Spektrum des Gerätes beginnt bei einigen zehn Kilohertz und reicht lückenlos bis hinauf zu etwa 1500MHz und fällt erst darüber ab. 
Die gesamte Rauschleistung beträgt breitbandig mit 1GHz gemessen -40dBm und verteilt sich auf diesen gesamten Bereich. Daraus ergeben sich :  

-  70dBm/1MHz 
-100dBm/1kHz 
-130dBm/1Hz

wobei -174dBm/Hz das Grundrauschen bzw. die thermische Rauschleistung eines beliebigen, reellen Widerstandes bei Raumtemperatur ist. 
Anders gesprochen liegt gewissermaßen der Pegel des Generators um 44 dB über dem allgemeinen Rauschteppich. 

Daraus kann man noch die Rauschzahl des Generators bestimmen zu 10 ^(44[dB]/10) = 2,51*10⁴ = 25.100 kT_o

Wozu kann man einen Rauschgenerator alles gebrauchen ?

- Empfängerableich auf maximale Empfindlichkeit
Hier macht man sich die Tatsache zunutze, daß im Rauschen alle Frequenzen enthalten sind. Der Empfänger sucht sich selber die für seinen Frequenzbereich passenden Signale heraus. Dann müssen nur noch die HF- und ZF-Stufen, Filter etc. so eingestellt werden, daß am NF-Empfängerausgang das Rauschen maximal wird. Beim Abgleich geht man von vorne (HF-Eingang) nach hinten (NF-Ausgang) durch, nicht andersherum. 

- Ermittlung des Eingangs-Rauschmaßes von Empfängern und Konvertern
Hintergrund des Meßprinzips ist die folgende Überlegung, daß bei der Addition von zwei gleichen Rauschleistungen die Rauschspannung am Additionspunkt um 3dB ansteigt. 
Dazu schließt man am Empfängerausgang einen Pegelmesser an, z.B. ein übliches Digitalmultimeter (DMM) im Wechselspannungsmeßbereich, um die 3dB-Änderung zu erfassen. Dann benötigt man vor dem Empfängereingang noch einen regelbaren Dämpfungssteller oder Stufenabschwächer, der für den betrachteten Frequenzbereich tauglich sein muß. 
Bei mit 50Ohm abgeschlossenen Empfängereingang stellt man den Abschwächer auf 40dB und danach mit dem NF-Lautstärkesteller das DMM auf z.B. 50,0mV~ ein. Dann wirft man den Rauschgenerator an und ändert den Abschwächer so, daß am DMM nun 70,7mV~ anstehen, was 3dB Änderung entspricht. Das in den Empfängereingang eingespeiste Rauschen und sein Eigenrauschen sind jetzt gleich groß. 
Angenommen, es war dafür eine Änderung von 24dB am Abschwächer nötig, dann gilt : 

(Rauschmaß Generator) 44dB - (Änderung) 24dB = 20dB (Rauschmaß des Empfängers) 

- Ermittlung der Grenzempfindlichkeit von Empfängern und Konvertern
Die Empfindlichkeit ist von der Bandbreite abhängig, bei SSB werden 2,7 kHz, bei AM 8 kHz, bei FM 15 kHz angesetzt, was für die Rauschleistung des Generators zu folgenden Werten führt : 

- 95,6 dBm/2,7kHz
- 90,9 dBm/8kHz 
- 88,2 dBm/15kHz 

-119,6 dBm = 1,1 fW an 50Ohm = 0,22 µV Grenzempfindlichkeit für SSB 
-114,9 dBm = 3,6 fW an 50Ohm = 0,41 µV Grenzempfindlichkeit für AM 
-112,2 dBm =    6 fW an 50Ohm = 0,54 µV Grenzempfindlichkeit für FM
Das wären durchschnittliche bis leicht "taube" Werte.

- Ausmessen von Tiefpaß-, Hochpaß- sowie Bandpaß-Filtern
Der Rauschgenerator wird mit einem Spektrumanalysator gekoppelt, auf dem über den interessierenden Frequenzbereich ein gleichmäßiges Pegelband sichtbar wird. Jetzt wird das Filter zwischen den Rauschgenerator und den Analyzer geschaltet, wobei das Filter nur die Frequenzen entsprechend seiner Charakteristik passieren läßt, alle anderen Frequenzen werden je nach Filtereigenschaften entsprechend stark (oder schwach) gedämpft. 
Das Rauschband hat sich in einen abfallenden Berg (Tiefpaß), einen ansteigenden Berg (Hochpaß) oder einen Kamelhöcker bzw. auch nur eine einzelne Nadel (Bandpaß) verwandelt. Mit den Frequenz- und Pegelmeßeinrichtungen des Analyzers kann man nun kinderleicht die Filter ausmessen. Einstellungen an den Filtern werden sofort in Echtzeit sichtbar. 

- Antennen-Resonanzmessungen
Antennen sind schließlich auch nur Resonatoren und sollten für maximale Abstrahlung auf ihrer Resonanz betrieben werden. 
Der Rauschgenerator wird mit einem Spektrumanalysator gekoppelt, auf dem über den interessierenden Frequenzbereich ein gleichmäßiges Pegelband sichtbar wird. Jetzt wird die Antenne über einen möglichst breitbandigen Splitter zwischen Rauschgenerator und Analyzer geschaltet, wobei die Antenne nur die Frequenzen entsprechend ihrer Resonanz absorbiert, alle anderen Frequenzen können nahezu ungedämpft passieren. 
Auf dem Bildschirm sieht man an der Resonanzstelle eine mehr oder weniger tiefe Einkerbung im Rauschband. Mit den Frequenz- und Pegelmeßeinrichtungen des Analyzers kann man nun kinderleicht die Antenne ausmessen. Einstellungen an der Antenne, Auswirkungen von kapazitiven Kopplungen zur Umgebung (Hand, vorbeifahrende Autos, Antennenbiegungen durch Wind) werden sofort in Echtzeit sichtbar. 
Auf die gleiche Weise lassen sich auch Notch-Filter oder beliebige andere Resonatoren messen. 

- Weiteres
Da ein Rauschgenerator überall gleichzeitig abstrahlt, wenn man ihm eine Abstrahlmöglichkeit bietet, könnte man theoretisch funkbasierten Abhöreinrichtungen auf unauffällige Art und Weise die Arbeit erschweren. Zwar lokal begrenzt, aber allen gleichzeitig. 
 

Mit einfachen Mitteln kann man sich als Zubehör für ein Nachsichtgerät (NSG) einen unsichtbaren Scheinwerfer bauen, bevor man CD-Player, CD-ROM-Laufwerke o.ä. verschrottet. 
Da es am Markt eine Unmenge von CD-Laufwerkstypen gibt, ist es unmöglich, in irgend einem unbekannten IC die Ansteuerschaltung der Laserdiode zu finden. Mein Tip: die Laserdiode vorsichtig ausbauen und von den umliegenden Kabeln befreien. 

Diese Dioden strahlen im nahen Infrarotbereich um 780 nm. Typen mit sichtbarem roten Licht um 650 nm sind seltener und taugen auch nichts für diesen Zweck, sie nutzen ja eben sichtbares Licht. Fast immer sitzt bei Laser-Dioden (LD) zusätzlich eine Monitor-Diode (MD) mit im gleichen Gehäuse. Das Gehäuse hat daher 3 Beine. Die MD gibt Auskunft über die optische Ausgangsleistung der LD und wird in einer Regelschleife als Meßwertgeber verwendet. Das ist nötig, denn LD danken auch kürzestzeitige Überlastungen unweigerlich mit ihrem Ableben. 
Generell gilt : LD aus CD-Brennern (bis 50mW) haben eine größere Ausgangsleistung als normale CD-Leselaufwerke (5mW). Bei Brennern wiederum steigt die Ausgangsleistung der LD mit der maximal möglichen Brenngeschwindigkeit (12-, 16-, 24-, 48-fach) und kann bei den hohen Brenngeschwindigkeiten bis zu 150mW betragen, was bereits mehr als gefährlich für Augen und Haut ist. Denn je schneller sich die CD beim Brennen dreht, um so weniger Zeit bleibt für das Brennen einer Bit-Kerbe, was man nur mit mehr Laserleistung schafft (schon mal eine alte CD in der eingeschalteten Mikrowelle beobachtet ? Faszinierende Daten-Entsorgung !) 
 

Es gibt zwei Arten der Beschaltung der Monitordiode. Hier einige Anhaltspunkte bzgl. der Anschlußlage, die rechte Maßzeichnung zeigt die Diode von oben mit Zuordnung der Pinnummern (Anclicken zum Vergrößern). 

So bekommt man die tatsächliche Anschlußbelegung des Bauteiles heraus:
Pin2 ist immer der mittlere der 3 Anschlüsse , Pin 1 führt offensichtlich immer zur Anode der LD. 
Mit der Durchgangsprüfer-Funktion eines Multimeters testet man die Strecke Pin2-Pin3. Die Strecke Pin1-Pin2 sollte man damit nicht messen, da bereits ab ca. 1,5V bei richtiger Polung die LD "leuchtet" und der Laser-Strom mit dem Multimeter u.U. nicht auf den maximal zulässigen Strom der LD begrenzt werden kann, was sie unweigerlich zerstören würde. 
Bei der Strecke Pin2-Pin3 muß sich einmal eine Diodenstrecke mit ca. 0,6V Spannungsabfall ergeben, im umgekehrten Fall muß ein hoher Widerstand meßbar sein, der bei starkem Lichteinfall auf das Fenster der LD kleiner wird. Kennt man nun noch die Polarität der Prüfspannung an den verwendeten Meßspitzen des Multimeters, ist eigentlich alles klar. 

Als Ansteuerschaltungen eignen sich u.a. folgende (unterschieden für beide Diodentypen) : 

Wer nicht selber bauen will, benutzt ein bei Conrad erhältliches Laserdioden-Ansteuermodul mit einem speziellen LD-IC in SMD (Best.-Nr. 142301), um die LD wieder leuchten zu lassen. 

Welchen LD-Strom stellt man nun ein :
Am besten ist man beraten,wenn man den LD-Typ kennt und das Datenblatt vorliegen hat. Das dürfte aber nur manchmal der Fall sein. 
Als wichtige Marken gelten der Schwellenstrom (ab dem der Lasereffekt einsetzt) und der Betriebsstrom, beide verhalten sich ungefähr wie 0,7:1,0 bzw. 1,0:1,4. Man muß also nur den Schwellenstrom ermitteln, was am sichersten optisch erfolgt. Nun ist die Strahlung der LD mit 780nm fast unsichtbar. Allenfalls erkennt man von der Seite - NIE direkt in die LD-Öffnung von vorn sehen - einen kleinen, sehr schwachen, tief dunkelroten Punkt. Zur optischen Überwachung des einsetzenden Lasereffektes benutzt man am einfachsten das NSG selbst (dabei die LD von der Seite betrachten, NIE von vorn) oder eine IR-Detektorschaltung (die Sensordiode darf dabei der LD direkt gegenüberstehen). 
Zusätzlich bringt man ein Amperemeter direkt in den Stromkreis der LD. In jeder der 4 oben erwähnten Schaltungen steigert man den Strom durch die LD langsam bis ca. 35mA (das ist bei den meisten Typen der Schwellenstrom, Kontrolle mit den erwähnten optischen Hilfsmitteln) und erhöht dann endgültig bis auf ca. 50mA bzw. auf den prozentual passenden, höheren Betriebsstrom. In dieser Stellung beläßt man dann den Einstellregler und schaltet nun die LD über den Steuereingang der Schaltung ein und aus. 50mA ist für die kleinen Typen um 5mW Leistung noch nicht zuviel, die großen Typen leuchten bereits auch, fühlen sich zwar unterfordert, aber in Anbetracht der teils gefährlich großen Ausgangsleistung reicht das für den Zweck. Über der LD müssen dann ca. 2,5 V anstehen. 
Es ist ZWINGEND darauf zu achten, daß beim Einstellen keine kratzenden Einstellregler benutzt werden, was einen springenden LD-Strom über den Grenzstrom hinaus zur Folge haben kann, was die LD mit kühnem Schwung unweigerlich ins Jenseits befördert. Als Trockenübung nimmt man erst einmal eine normale LED mit weniger Strom und eine normale Fotodiode, um die Schaltung zu testen, bevor man die LD bei einer Fehlfunktion opfert. 

Mechanische Sachen
Laserdioden werden heiß. Das ist eine normale Folge des Betriebs. Die Unterseite der goldfarbenen Metallsockels, aus der die 3 Pins kommen, setzt man plan auf einen kleinen Alu-Metallblock von ca. 1cm x 1cm x 2mm. Durch ein Loch im Kühlblock führen die 3 isolierten Anschlußdrähte. Die Klemmen dürfen nur an der Oberseite des goldenen Metallsockels angreifen und so die LD auf die Kühlfläche pressen. Auf die darüberliegende, silberfarbene Kappe mit der Glas-Austrittsöffnung darf keine mechanische Spannung ausgeübt werden, da sonst das Glas brechen kann oder dejustiert wird. Dort auch keine mechanische Halterung anbringen. 
Andere Konstruktionen sind möglich, wie z.B. das Einsetzen der kompletten LD in ein Kühlblech mit einem gerade passend großen Loch von 5,6mm Durchmesser und anschließendes Verstemmen des Loches. 

Schließlich baut man das Ganze in einen Tubus ein, der durch Drehen seine Länge verändern kann. An das vordere Ende kommt die Kollimatorlinse (ebenfalls bei Conrad erhältlich, Best.-Nr. 182621), da die LD allein noch keinen Strahl abgibt, sondern nur eine schnell divergierende, elliptische Strahlenkeule. Allerdings setzt man die Linse absichtlich um ca. 2mm nach vorn von der LD weg, um eine gewisse Divergenz zu erhalten. Durch Drehen am Tubus kann man zusätzlich die Divergenz bei großen Entfernungen zum Objekt verringern, um die Leuchtdichte auf der bestrahlten Fläche wieder etwas zu erhöhen. 

Wie weit kommt man denn mit einem solchen Scheinwerfer :
Die Reichweite dieser IR-Leuchte hängt entscheidend von dem benutzten NS-Gerät ab. Die generell blindere "1.Generation - (G1)" sieht einfach weniger als die "G2" oder noch weniger als die sündhaft teure "G3". 
Der erzielbare Reichweitenfaktor bei gleichen IR-Leuchten von G2-Geräten gegenüber von G1-Geräten beträgt ungefähr 2,5. Das Verhältnis von G3 zu G2 ist mir nicht bekannt, da solche Geräte mit Preisen um ca. DM 30.000 weniger in privater Hand sein dürften. Fakt ist, das G3 noch einmal einen deutlichen Zuwachs an Empfindlichkeit und Abbildungstreue aufweist. 
   NV-100 (Made in USSR, neuere Geräte: Made in Russia) 
 

Mit einer LD von nur 5 mW bei 790 nm wie der SHARP LT022MD und einem G1-NS-Gerät wie dem verbreiteten NV-100 oder seinen baugleichen Parallelprodukten kommt man erstaunliche 150m weit. Der Leuchtfleck ist scharf abgegrenzt und hat dabei einen Durchmesser von nicht ganz 2m (durch Tubusjustage vergrößerbar auf ca. 5m) und erhellt die Fläche so, daß selbst Einzelheiten deutlich aus der Dunkelheit hervortreten. 
Wichtig ist, das die Divergenz der Laserleuchte stimmt. Bei zuviel Konvergenz beamt man von biologischen Objekten u.U. die Netzhaut weg, ohne das das sofort bemerkt wird. Die Laserleuchte ist kein Spielzeug ! 

Anregung für ein Experiment in der Dunkelheit :
Vorsicht : mit dem Laserpointer NIE ins eigene Auge oder in fremde Augen oder in die Linse des NSG zielen ! Schwere Schäden können jeweils die Folge sein. Gebrauch auf eigene Gefahr ! 

Da die spektral höchste Empfindlichkeit der NSG-Röhren an der Grenze zwischen sichtbarem Licht und nahem IR liegt (650 - 700 nm), kann man einen ganz normalen, roten Laserpointer mit 670 nm und 1-2mW auf mehrere Kilometer entfernte Objekte (z.B. einen Kirchturm) richten und dabei den Leuchtfleck durch das NSG hindurch beobachten. 
Mit dem bloßen Auge wäre der Leuchtfleck schon lange nicht mehr zu sehen gewesen. 
 

Grundsätzlich gibt es 2 Arten von Echolot-Geräten: 
1)   Ein Wandler ist gleichzeitig Geber und Empfänger (Multiplexbetrieb) 
2)   Je ein Wandler für Senden und Empfangen 

Im ersten Fall wird der Wandler zuerst mit einer sehr hohen Spannung im Resonanzfall (einige 100 V) betrieben, aber unmittelbar danach muß er nach seinem eigenen Echo lauschen, welches systembedingt um Größenordnungen kleiner ist. Problematisch erweist sich dabei trotz einiger Tricks das "Klingeln" (Nachschwingen) des Gebers von mehreren Millisekunden, wenn das Sendesignal gerade abgeschaltet wird. In dieser Zeit ist der Geber taub und kann keine Echos empfangen, da er ja noch nachschwingt. Sehr nahe liegende Objekte, deren Echo eben sehr früh eintreffen würde, können nicht verarbeitet werden. Darüber hinaus bereitet die noch hohe Nachschwingspannung dem auf Empfindlichkeit getrimmten Empfängereingang zu schaffen und stellt Ansprüche an seine Großsignalfestigkeit. Er wird damit auch nicht sehr empfindlich sein können. 
Dafür ist dieses Konzept billiger, da man nur einen Geber benötigt. 
Der heute nur noch wenig erhältliche LM1812 von National Semiconductors erlaubte einfache Echolot-Konzepte dieser Machart. 

Für Messungen in Luft hat das Entfernungsmeßmodul aus der Polaroid-Kamera einen gewissen Bekanntheitsgrad erreicht.
Kann man allerdings auch als fertiges Gerät mit Digitalanzeige von Westfalia kaufen. 

Im zweiten Fall optimiert man beide Zweige auf ihre jeweilige Aufgabe, steigert aber die Kosten durch die Verwendung von 2 Wandlern. Man muß den Empfängereingang nur genau für die Zeit des Sendens kurzschließen, da sonst der Schall ohne den Umweg über die zu messende Wassertiefe sofort auf den Empfänger koppeln würde (noch dazu mit einem brüllend lauten Signal). Eine Messung wäre nicht möglich, jedoch muß man bei der Signalverarbeitung nicht mehr auf das Klingeln des Sendergebers Rücksicht nehmen. Somit lassen sich einerseits sehr geringe Wassertiefen messen. Andererseits kann sich der Empfänger voll auf das Empfangen von sehr schwachen Echos konzentrieren, womit man andererseits wiederum sehr große Wassertiefen ausmessen kann. 

Bereits existierende Gerätetypen :

Bis in den Anfang der 90er Jahre waren Echolot-Konzepte mit LED-Anzeige kommerziell verbreitet, in denen eine kurz aufblitzende LED auf dem Umfang einer Kreisbahn die gemessene Wassertiefe wie auf einer Uhr darstellte. Ein genau geregelter Motor erzeugte eine konstante Umlaufgeschwindigkeit des Zeigers, an dessen Ende die LED saß. Beim Passieren der Stellung 12Uhr wurde der Sendeimpuls ausgesendet, wogegen das Echo um so später eintraf, je tiefer das Wasser war und daher blitzte die LED um so später an der jeweiligen Stelle der Kreisbahn kurz auf. 

Im rechten Foto werden gerade 3,40m angezeigt.

Simpel, aber genial. Jedoch nicht mehr modern. Mit einer einstellbaren Empfindlichkeit - wie im Bild oben - und bei abfallendem Gewässerboden kann man auch noch Zweit- und Dritt-Echos oder andererseits schwache Vor-Echos vor dem eigentlichen Hauptecho vom Gewässergrund sehen und so Rückschlüsse auf Bodenbeschaffenheit, große Objekte auf dem Grund oder vorüberziehende Fische ziehen. 

Fischarten zu unterscheiden dürfte damit aber wirklich nicht möglich sein (wenn man allerdings bei stehendem Boot und ausgeworfener Angel den Grund scheinbar näher kommen sieht, könnte es sich jedoch um einen Wal handeln ! Insofern ist eine grobe Artenbestimmung durchaus möglich :-) 

Heutige Echolote mit einer digitalen Anzeige der Tiefe konzentrieren sich immer auf das große Hauptecho und unterschlagen somit u.U. einen Teil der Information. 

Dann gibt es die Familie der grafischen Echolote, die die Daten des bisher überfahrenen und auch vorausliegenden Gewässerbodens in einem FIFO-Speicher (First-In-First-Out bzw. Schieberegister) aufzeichnen, auf einem Punktmatrix-Display abbilden und damit ein Tiefenrelief der Fahrlinie zeichnen. 
Schöne Sache, jedoch für den Eigenbau nicht ohne Microprozessor zu schaffen. 
 

Ziel meines Projektes
war es, ein möglichst einfaches Gerät zu bauen, das ohne µP und ohne mechanisch bewegte Teile wie den oben beschriebenen Motor auskommt. 

Damit wird gewissermaßen die kreisrunde Strecke, die die LED im obigen Beispielkonzept beschreibt, auf eine gerade Strecke transformiert. Die Aufgaben des geregelten Motors übernimmt ein Timer. 
Die LED-Zeile erlaubt durch ihre quasianaloge Betriebsanzeige ebenfalls eine Erkennung von Nebenechos und von plötzlich auftretenden Objekten im Echokegel. Es leuchten dann einfach mehrere LEDs auf. 

Größere Gegenstände im Wasser (wurde ausprobiert, etwa ab der Größe eines Tennisballes) werden somit als schwächeres Leuchten vor dem starken Hauptecho sichtbar. 

Ich habe ein diskretes Konzept mit 2 Wandlern gewählt und eine zu erfassende Tiefe von ca. 50m angesetzt. 
Wenn man den Dämpfungsverlauf des Echos mit steigender Tiefe betrachtet, müßten bei der gewählten Signalverarbeitung im Prinzip Tiefen bis ca. 300m möglich sein, aber wo gibt es schon so tiefe Seen um Berlin herum und im Norden Deutschlands überhaupt ? Ich kenne bisher nur 2 Ausnahmen im Land Brandenburg: den Großen Stechlinsee bei Rheinsberg mit 68m (diente als Kühlwassersee für das ex-Kernkraftwerk) und den Werbellinsee bei Eberswalde mit 50m. Von eiskalten, bayrischen Bergseen mit bis zu mehreren 100 Metern Tiefe mal abgesehen. 

Streng genommen müßte auch noch eine Anpassung an die Wassertemperatur vorgenommen werden, da sich die Schallausbreitungsgeschwindigkeit geringfügig mit der Temperatur ändert : 
 

Wassertemperatur in °C	Schallausbreitung in m/s
0	1378
4	1400
10	1433
15	1460
20	1487
25	1515

Da man aber nur selten mit einem Boot in kochendem Wasser fahren dürfte - ist den meisten Leuten ja zu ungesund - habe ich diese Kompensation weggelassen. Die Wassertemperatur-Änderung in unseren Breiten führt nur zu einem geringen Meßfehler (rund 3% zwischen 10°C und 20°C). 

Hier die Schaltung meines Geber- und Empfängerteiles. 

Wer sich auf eine ganz einfache analoge Anzeige beschränken will und auf die LED-Zeile verzichten kann, für den ist der folgende, genial einfache Trick :
Beim Aussenden des Sendeimpulses läßt man ein R/S-Flip-Flop setzen, an dessen Ausgang ein simples Drehspul-Zeigerinstrument hängt, was bei gesetztem FF gerade auf Vollausschlag getrimmt wurde. Trifft das Echo ein, läßt man das FF zurücksetzen und das Instrument geht wieder auf Null zurück. Das Instrument wird von dieser fortwährenden Rechteck-Schwingung aufgrund der Trägheit der Drehspule immer den arithmetischen Mittelwert anzeigen, der um so größer ist, je länger das Echo auf sich warten läßt und damit um so tiefer das Wasser ist. 
 

Stille Wasser sind ja bekanntlich tief.  Sprudelnde Wässer sind dagegen eher nicht still  :-)) 

Mein Gerät hat 2 Tiefenbereiche: 5m und 50m. Mit der 20-stufigen LED-Zeile ergibt sich somit eine ganz ordentliche Auflösung von 25cm bzw. 2,5m. Verwendet man noch mehr LEDs, steigert man die erreichbare Tiefenauflösung. 

Damit man auch noch im Dunkeln auf einen Blick die Lage schnell erfassen kann, sind die Marken Null und maximale Tiefe dauerhaft erleuchtet. Zwischen den beiden Eckwerten bewegt sich der Meßwert-Punkt. 

Durch die Zerlegung in diskrete Tiefenstufen je LED ließen sich auch sehr einfach die Flachwasser- (Grundberührungsgefahr)  und Tiefenalarme (Ankerleine wird zu kurz) realisieren, was ich aber nicht berücksichtigt habe. 
 

Um es mal zu verdeutlichen : 1 pA sind 10^-12 Ampére, dieser Strom fließt dann, wenn eine Spannungsquelle von 1µV (1x10^-6V) mit einem Widerstand von 1MOhm (1x10⁶Ohm) "belastet" wird. 
Wozu muß man solch kleinen Ströme verstärken ? 
Nun, beim Franck-Hertz-Versuch (Physik 12.Klasse) fließen in der zum Versuchsaufbau benutzten, quecksilberdampfhaltigen Röhre Gleichströme dieser Größenordnung. 
Dieses Experiment wurde im Jahre 1913 von den Physikern James Franck (1882-1964) und Gustav Hertz (1887-1975) durchgeführt. Der war der Neffe des berühmten Heinrich Hertz, der 192x die Funkwellen - damals "Hertzsche Wellen" genannt - experimentiell nachwies. 

J. Frank und G. Hertz befaßten sich u.a. mit der Quantentheorie. Die besagt, daß Energie immer als Vielfaches einer kleinsten, nachweisbaren Einheit aufgenommen oder abgegeben wird. Ihr Experiment beweist die gequantelte (portionierte) Energieaufnahme der Hüllenelektronen eines Atoms beim Zusammenstoß mit Elektronen. 

Hier die Skizze zum Versuchsaufbau : 

Eine "normale" Rundfunk-Röhre ist luftleer (nur sehr wenige Gasatome) und ihre Anode ist gegenüber der Kathode positiv. Hier wird die Röhre jedoch mit verdünntem Quecksilbergas gefüllt und die Anode gegenüber dem Gitter leicht negativ gehalten. Die von der Kathode in das verdünnte Quecksilbergas emittierten Elektronen werden nun durch die variable Spannung U_g zunächst beschleunigt und erreichen entsprechend ihrer Energie trotz Abbremsung hinter dem Gitter die (negative) Anode. Der Strom I_k steigt zunächst an. Die Elektronen stoßen mit den Gasatomen zwischen Kathode und Gitter nur elastisch zusammen. Erst bei der Anregungsspannung für Quecksilber (4,9V) werden die Stöße unelastisch, da sie nun die Gasatome anregen und ein Leuchtelektron auf das erste Anregungsniveau heben können (das ist sogar beobachtbar, da die Röhre jetzt im Dunkeln ganz schwach bläulich glimmt). 
 
 
 
 
 
 

Die Quecksilberatome nehmen also beim Zusammenstoß mit den Elektronen Energie auf, die Restenergie der Elektronen reicht danach nicht mehr aus, um nach dem Zusammenstoß noch die Gegenspannung zu überwinden und die Anode zu erreichen. Daher sinkt der Strom I_k wieder ab. 
Bei einer Spannung von 2 x 4,9V = 9,8V reicht die Energie der Elektronen nun für 2 Zusammenstöße mit Quecksilberatomen aus, um danach trotzdem noch die Anode zu erreichen. Dieses Phänomen wiederholt sich ebenfalls alle weitere 4,9V. 
Mit dem Experiment kann man sehr anschaulich den Inhalt der Quantentheorie bestätigen, daß Energietransport immer als Vielfaches einer kleinsten Einheit, der Elektronenladung, stattfindet. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Mein Physiklehrer hat mich überreden können, für den Physikunterricht zur Anschauung einen solchen Meßverstärker zu bauen, der den Strom I_k mißt. 
 

Kurzer Abriß zur Problematik:
Da man Gleichströme dieser geringen Größenordnung kaum sinnvoll von unvermeidlichen Sachen wie Drift, Rauschen, Thermoeffekten, Temperatureinflüssen, Bauteiletoleranzen etc. trennen kann, habe ich bei geeigneter Ausführung der Eingangsklemmen (Materialien, Kontaktierungsart, Kabellängen, Abschirmung) das Meßsignal elektronisch mit einem Chopper in eine Wechselspannung umgewandelt. 
Es entfallen Probleme wie Arbeitspunktstabilität, das Verstärken von Arbeitspunkt-Fehlern der ersten Stufe in den Folgestufen und Gegenkopplungsinstabilitäten, was den Verstärkungsfaktor "über alles" beeinflußt. Die Summe dieser Fehler bei einer Gleichstromanordnung verbiegt den Meßwert schon ohne Eingangssignal völlig. 
Bei einem Wechselspannungsverstärker sind die Stufen galvanisch entkoppelt, so daß jede Stufe einzeln optimiert werden kann, außerdem ist eine Toleranz des Gleichstrom- arbeitspunktes für den Verstärkungsfaktor der einzelnen Stufe ohne Einfluß. 

Für die Umwandlung der Meßgleichspannung in eine Wechselgröße gibt es mehrere Möglichkeiten : 

• Manfred v. Ardenne benutzte für ähnliche Aufgaben einen (Vakuum-) Schwingkondensator mit variablem Plattenabstand, was allerdings sehr hohe feinmechanische Ansprüche stellt (deshalb wurde darauf verzichtet)
• Diodenpärchen mit ausgesucht gleichen Kennlinien, die von einem Rechteckgenerator ständig zwischen Sperren und Leiten umgeschaltet werden (meine damalige Methode)
• Optokoppler als eine Hälfte eines Spannungsteilers, ebenfalls von einem Rechteckgenerator gesteuert
• rein mechanisch mit einem Relais, ist aber höchst unelegant und erzeugt in allen Schaltungsteilen schwer filterbare Störspannungen hoher Amplitude, die das Meßsignal völlig überdecken
• 2 MOSFETs in einer Spannungsteiler-Anordnung, die im Gegentakt sperren und leiten
• 3 MOSFETs in einer Pi-Anordnung, die im Gegentakt sperren und leiten 

(besserer Störabstand als nur bei 2 MOSFETs) 
• und weitere 

Hier der Baugruppenplan :

Durch den technischen Fortschritt erlauben moderne Halbleiterbauteile allerdings wesentlich einfachere Schaltungen und etwas genauere Meßergebnisse, auch für den Nachweis von noch geringeren Strömen. 
Hier ein heutzutage (2001) mögliches Konzept zum Nachweis von Gleichströmen im pA-Bereich : 
 

Zweck des Umbaus
Mit dem 1mW schränkt man seine Sende-Reichweite ein, falls man auf direktem Wege nicht weiter als nötig reichen will oder darf. 
Mit wenig Leistung zu senden ist beim Pilzesammeln oder beim Fieldday zur Abstimmung untereinander sinnvoll. 
So richtig ausspielen kann man diesen Vorteil aber beim Betrieb über einen Repeater. Steht der nämlich ganz in der Nähe, kann man mit dem eigenen Signal vom C508 (eben 1mW) völlig im Hintergrund bleiben und ist von anderen Stationen außerhalb der geringen 1mW-Reichweite nicht auf der Eingabefrequenz zu hören. 

Alternativen
Das Ziel, die Ausgangsleistung eines Gerätes und damit dessen Reichweite herabzusetzen, könnte man auch einfacher erreichen, indem man einfach ein Dämpfungsglied mit ca. 25dB zwischen Ausgangsbuchse und Antenne schaltet. Dieses setzt die 300 mW ebenfalls auf etwa 1mW herab. Jedoch werden dann ebenfalls alle Empfangssignale um diesen Betrag abgeschwächt, sodaß auch der Empfänger taub wird.

Vorteil des Umbaus
Durch die kleine Hardware-Änderung wird das C508 zum drahtlosen Mikrofon. Der augenfälligste Vorteil ist die große Verlängerung der Batterielebensdauer. Mit 2 Alkali-Zellen reicht man bei mäßigem Betrieb fast ein halbes Jahr ! 
Gegenüber der Dämpfungsglied-Lösung bleibt hier der Empfängerzweig völlig unbeeinflußt und nach wie vor empfindlich. Man erreicht quasi ein künstliches Ungleichgewicht zwischen hörbaren und erreichbaren Stationen, da man nur die Sendereichweite beschneidet. Man verletzt also bewußt das Prinzip der 
 
 
 

Der Trick : in die Betriebsspannungs-Zuleitungen bei beiden Endstufen einen geeigneten Widerstand einfügen, sodaß am Ausgang der Endstufen gerade 1mW erscheint. Diese Leistung ist zwar betriebsspannungsabhängig, aber nur in geringem Maße. Schließlich ist der Unterschied zwischen 1mW und 0,8mW bei voller und leerer Batterie dann auch nicht mehr so groß. Mit zwei am Batteriefach festgeklebten Micro-DIL-Schiebeschaltern kann man für jede Endstufe getrennt diesen Widerstand wieder überbrücken und je Band mit diesem 1mW oder den ursprünglich vorgesehenen, vollen 350mW senden. 
Im Prinzip lassen sich mit passenden Widerständen alle Leistungen zwischen fast Null und fast Full Power einstellen. Da man die Endstufen lediglich an ihrer Quelle (der Stromversorgung) bremst und nicht den Signalzweig dämpft, spart man Betriebsstrom, es ergeben sich keine Empfindlichkeitseinbußen beim Empfang und keine zusätzlichen Nebenwellen beim Senden. Dies kann man mit einem Spektrumanalyzer sehr leicht überprüfen. 

Wer die SMD-Bauteile im Gerät auch mit dicken Brillengläsern nicht mehr erkennen kann, sollte den Umbau allerdings gar nicht erst beginnen, denn die kleinsten Bauteile haben die Bauform 0402- also 0,04 Zoll x 0,02 Zoll = 1,01 x 0,5 mm. 
Auf dem Foto zu erkennen sein sollten die 4 Punkte, an denen die 2 überbrückbaren Widerstände von je ca. 22 Ohm eingebaut werden müssen. Da dies mit viel Geduld und Fingerspitzengefühl verbunden ist sowie nicht unbedingt als nachbausicher einzustufen ist, erfolgt dazu keine weitere Ausführung. 
 

• DX-Clustermeldungen
• persönliche Pagermeldungen an das eigene Rufzeichen (wenn es zuvor beim PR- gestützten POCSAG-Sendernetz mit der Pagernummer verknüpft worden ist) oder 
• Broadcast-Meldungen (an alle gerichtet)

Um dieses Gerät geht es, den weitverbreiteten Skyper, bis ca.1999 vertrieben von der Deutschen Telekom. Heute erntet man in T-Punkt-Läden auf die Nachfrage danach nur noch ein bedauerndes Schulterzucken. Bekommen kann man ihn wohl nur noch auf Flohmärkten, bei ebay und über die Firma e-message, die diese Aktivitäten mal von der T übernommen hat.
Der Pager enthält je 20 Seiten Speicher in 4 konfigurierbaren Kategorien, besitzt Vibrator, Piepser, Beleuchtung, einen Wecker sowie eine fernsynchronisierte Systemzeit und lebt doch nur spartanisch von einer einzigen 1,5-Volt-Zelle (AAA, Micro). Die Batterie hält ca. 40 Tage. Seine ursprüngliche Empfangsfrequenz ist 465,970 MHz mit 1200 Bd nach dem POCSAG-Protokoll. 

Das Innenleben ist von NEC, der Schaltplan des Empfängerteiles ist hier . Alles, was für den Umbau zu tun ist, geben die folgenden Bilder wieder. Beim Click auf die Vorschau-Bilder erhält man extra hochauflösende Bilder 
(zwei 800 kB große jpeg-Dateien), das Laden dauert entsprechend lang. 
  Ansicht der Bestückungsseite 
  Ansicht der Leiterseite 

Hier eine Abgleichanleitung mit Bezug auf obige zwei Bilder : 
  - damit erreicht man einen Betrieb des Skyper-Pagers auf der Amateurfunkruf-Frequenz 439,9875 MHz - 

• den einen Quarz wie beschrieben austauschen (alle anderen Quarze verbleiben im Gerät ! )
• OFW-Filter überbrücken (hat 4 Pins, Miteinander-Verbinden der 2 äußeren Anschlüsse)
• am MP2  einen Frequenzzähler (8 digits oder mehr)  hochohmig und kapazitätsarm anschließen
• mit dem Trimmer2  die Frequenzanzeige am Zähler auf genau 69,764583 MHz bringen
• falls meßbar, den Zähler jetzt am MP1 anschließen, die Anzeige sollte nun auf 418,5875 MHz wechseln
• mit dem Zähler am MP3 feststellen, ob dort die Frequenz 20,945 MHz anliegt
• ein Oszilloskop oder ein HF-Millivoltmeter (hochohmig, nicht 50 Ohm) am MP4 anschließen
• mit dem Trimmer1 die Amplitude auf Maximum bringen (Frequenz am MP4 beträgt 455 KHz)
• das war´s

Wenn in der Region Sendungen auf 439,9875 in POCSAG ausgestrahlt werden, dann sollten nun die dekodierten Zeichen auf dem Display des Skyper angezeigt werden. 

Quarze für diese Frequenz nur für dieses Gerät wären dann bei mir ab Februar 2003 (bereits vergriffen) ab demnächst auf Anfrage erhältlich (es ist nur 1 neuer Quarz pro Gerät nötig). 

Es ist für das Bestellwesen zwingend zu beachten, daß keine Einzelquarze, sondern immer nur 4 Quarze versendet werden (hält die Versandkosten im Rahmen), also am besten selber weitere Interessenten aus der Nachbarschaft besorgen. 
 

Die für Amateurfunk vorgesehenen Frequenzen im 3cm-Band reichen von 10,00 ... 10,50 GHz, was bei dem bisherigen LO-Wert zu einer ZF im Bereich von 0,25 ... 0,75 GHz führt, was außerhalb des Empfangsbereiches der SAT-Receiver liegt. 
Möglicher Ausweg: die Frequenz des LO ändern. Vorzugsweise auf 9,00 GHz, damit es sich leichter rechnen läßt. 

Dazu öffnet man vorsichtig den LNC und sucht nach der "Pille", ein weiß bis elfenbeinfarbenes, manchmal auch braunes, zylindrisches Bauteil mit ca. 7mm Durchmesser und 5mm Höhe. Dieser aus einer Spezialkeramik hergestellte Resonator dient in einer einfachen Colpitts-Schaltung zur Erzeugung der LO-Frequenz. Da sich aber die 9,75 GHz (bis auf Werkstätten mit passenden Meßmitteln) nicht direkt messen lassen, kann man sich anders helfen. Zuerst sucht und merkt man sich einen Fernsehsender am unteren Ende der Frequenzskala. Dann liest man am Receiver die zugehörige, digitale Frequenzanzeige aus, die somit bei etwa 1000 MHz liegen sollte. 
Dann besorgt man sich einen (oder besser gleich mehrere) zum Pillendurchmesser passenden Scheiben-Kondensator von 5pF bis 8pF mit radialen Anschlüssen, von dem man die Anschlußdrähte entfernt, sodaß nur noch die Scheibe übrigbleibt. Beschriftungs-, Farb- und Lackreste werden mit feinem Sandpapier entfernt, bis beidseitig die metallische Beschichtung hervortritt. Diesen Kondensator legt man auf die Resonatorpille, fixiert ihn vorübergehend und schaltet den LNC zusammen mit dem Receiver wieder ein. 
Der zuvor gemerkte Fernsehsender wird wiedergesucht und muß jetzt auf einer anderen, höheren Frequenzanzeige wiederzufinden sein. 
Beträgt die Frequenzdifferenz zwischen "Pille ohne extra Kondensator" und "Pille mit extra Kondensator" mehr als 750 MHz, muß man einen neuen Versuch mit einem neuen Kondensator mit kleinerer Kapazität starten. Ist die Frequenzdifferenz kleiner als 750 MHz, muß die Pille mit dem feinen Sandpapier abgeschliffen werden (Änderung der Scheibendicke, das Entfernen der Metallbeschichtung spielt keine Rolle). Diesen Prozeß wiederholt man solange, bis die Frequenzänderung genau 750 MHz beträgt. Achtung : Schleift man zuviel ab, hat man den Punkt versäumt und muß den nächsten Kondensator bemühen. 
Ist man fertig, wird die abgeschliffene Kondensatorscheibe mit UHU oben auf der Resonatorpille festgeklebt. Somit schwingt der LO nicht mehr auf 9,75 GHz, sondern auf 9,00 GHz. 

Prinzipiell kann man auch andere Werte als 750 MHz Differenz zulassen, nur rechnet es sich dann nicht mehr so bequem : 10,25GHz auf dem ATV-Band entsprächen dann 1,25 GHz auf der digitalen Frequenzanzeige des SAT-Receivers. 

Hier noch ein Blick in einen typischen, handelsüblichen LNC : 

Das UHF-Fernsehband (Band IV/V) reicht von Kanal 21-69, was 470 bis 870 MHz entspricht, entsprechend der Norm ist das Bildsignal in AM und der Ton in FM-breit. Es eignet sich kein VHF-Videomodulator (Band I, erkennbar an Kanalbezeichnungen zwischen 2 und 4), da diese um 50 MHz senden. 
Die UHF-Modulatoren sind meist um den Kanal 36 herum abstimmbar. Das Ziel ist, den Abstimmbereich auf den fiktiven Kanal 17 zu verlegen, was 434 MHz und damit genau dem Amateurfunk-Bandplan und der richtigen Modulationsart entspricht. 
Eine Basisbandaufbereitung - meist sogar umschaltbar mit 2 verschiedenen Tonträgerabständen von 5,5MHz und 6,5MHz - ist komplett eingebaut, man muß nur noch die Kamera und den Ton als Normsignal einspeisen und schon wird das Signal fix und fertig aufbereitet an der HF-Ausgangsbuchse abgeliefert. 

Umbau:
Ein Bildbeispiel für einen UHF-Modulator (es gibt auch hier sicher Hunderte von Typen) :
Man legt einen kleinen Kondensator von 10-12pF parallel zum Einstelltrimmer für die Frequenz-/Kanaleinstellung, was alles nach unten verschiebt. Die genaue Einstellung macht man nach Blick auf den digitalen Frequenzmesser. 
Um die Bandgrenzen von 430 MHz und 440 MHz nicht zu überschreiten, empfiehlt es sich, an der HF-Ausgangsbuchse ein mehrkreisiges Helix-Filter wie das NEOSID Bv.-Nr. 519651 oder 523131 anzuschalten (erhältlich z.B. bei Andys Funkladen in Bremen). 

Da das HF-Ausgangssignal für eine Abstrahlung zu schwach ist, schaltet man einen handelsüblichen Leistungsverstärker für das 70cm-Band nach, der wegen der Modulationsart AM allerdings Allmode-tauglich sein muß. Ein einfacher FM-"Nachbrenner" ist hier fehl am Platze. 

Mit einem Spektrumanalysator lassen sich die Abgleicharbeiten leichter erledigen: die Einstellung des Helix-Filters (Dämpfung, Flankensteilheit), die Einstellung des Kanaltrimmers (Platzierung der Träger) und die saubere Verstärkung durch die Endstufe (keine Lattenzäune oder Oberwellen) 

Falls man auf die Schnelle keinen ATV-Empfänger parat hat, kann man auch versuchen, einen handelsüblichen Fernseher auf den Kanal 17 abzustimmen und somit das Signal des neuen ATV-Senders zu empfangen. Jedoch lassen sich nicht alle Gerätetypen dazu überreden. Try And Error ! 

Fazit:
Leider ist das 70cm-ATV-Band in Deutschland ziemlich tot, da zwischen 430 MHz und 440 MHz eben nur ein Fernsehkanal paßt, der mit der systembedingten Bandbreite von 7 MHz andere Bandnutzer stören kann. Regional verschieden kann eine Abstimmung mit Satellitenband-Benutzern um 435 MHz sinnvoll sein. 
Deutschlandweit gibt es mittlerweile (Jan 2002) noch 15 ATV-Relais, die alle in AM auf 434,250 MHz senden oder empfangen. 

ATV hat sich im Laufe der letzten Jahre auf immer höhere Bänder bis hinauf zu 47 GHz weiterentwickelt. Neuerdings gibt es das schmalbandige D-ATV (Digital-ATV), was im Prinzip nichts anderes ist als digitales Satellitenfernsehen, man empfängt einen MPEG-2-Signalstrom, der fortwährend decodiert wird. 

Radar-Türöffnermodule (an Tankstellen, Kaufhaustüren, usw.) senden meist bei 9,35 GHz und haben den großen Vorteil, daß die darin enthaltenen Gunn-Dioden HF-Ausgangsleistungen von 50 bis ca. 150 mW erzeugen können. Mit dieser sehr komfortablen Leistung sollten ATV-Verbindung jenseits der 50 km-Grenze machbar sein. Außerdem sind bereits die passenden Hornantennen Bestandteil des Radarmoduls. Die Arbeitsfrequenzen dieser Module läßt sich bis in den Amateurfunk-Bereich 10,00 - 10,25 GHz verschieben. Das kann man durch Drehen an der dicken, flachen Schraube über der Resonatorpille des Lokaloszillators (LO) erreichen. 

Mit einer supereinfachen Modulator-Schaltung wird das Basisband-Signal auf die Pille eingekoppelt, was den LO FM-moduliert. Und schon ist der Sender auf 10 GHz fertig.

Es eignet sich ebenfalls der bei Conrad erhältliche Radarsensor  (9,35GHz, Best.-Nr. 183121), jedoch liegt seine Sendeleistung nur bei etwa 10mW, was die Reichweite gegenüber oben stark verringert (im Direktverkehr nur noch ca. 200m). Zusätzlich hat er keine Richtantenne, sondern eine Patchantenne strahlt mit einem Öffnungswinkel von horizontal und vertikal fast 180° ab. 

Als Empfänger ist wieder jeder (analoge) Sat-Receiver mit vorgeschaltetem LNC geeignet. Der LNC sollte aber bereits seinen Umbau auf einen tieferen LO hinter sich haben. Ansonsten liegt die resultierende ZF aus dem LNC für die interessierende Empfangsfrequenz außerhalb des Empfangsbereiches des Sat-Receivers. 

• die Abstimmspannung mit einem Poti ausrüsten, d.h. schnelles Tuning über den vollen Bereich
• zwischen 13V und 18V LNC-Spannung wählen (d.h. vertikale oder horizontale Polarisation, falls nicht schon vorgesehen)
• die LNC-Spannung abschaltbar machen (dann lassen sich auf 23cm Schleifen-Antennen wie z.B. Quads oder Doppel-Quads verwenden, die Seele und Schirm gleichspannungsmäßig kurzschließen würden)
• zwischen positivem und negativem Synchron-Impuls umschalten, um sowohl auf 23cm als auch auf 3cm empfangen zu können. Da bei 3cm der LO mit 9GHz unterhalb des Nutzsignales liegt, bei 23 cm aber oberhalb, kehrt sich beim Mischen die Phasenlage des Bildsignales um. Damit man wieder ein stehendes Bild sieht, dreht man im Receiver den Synchron-Impuls um. 

Dazu sucht man im Schaltbild des Receivers den letzten Transistor, der das Videosignal an die Ausgangsbuchse führt und ändert den Abgriff dieses Signales vom Kollektor auf den Emitter (oder auch umgekehrt, beide Stellen haben eine zueinander inverse Phasenlage). 
• die Bandbreite der ZF bei 480 MHz durch Zwischenschleifen eines überbrückbaren Filters von 27 MHz auf ca. 18 MHz einengen, das verbessert die Bildqualität bei schwachen Signalen erheblich

(z.B. Helixfilter von NEOSID, Bv.-Nr. 519651 oder 523131, erhältlich bei Andy´s Funkladen, Bremen) 
die Überbrückung mit einem Reed-Relais unmittelbar am Filter vornehmen, um die HF-Wege kurz zu halten 
• ein kleines S-Meter mit Vorwiderstand zur Beurteilung der Signalstärke (anschließen an den AGC-Ausgang des Tuners)

Hier eine vollständig unvollständige Liste weniger alter Geräte, die sich zum Umbau eignen oder noch einen Drehknopf zur Abstimmung haben : 
 

Hersteller	Typ
Syntrack	SSR 100
Handic	Satellite Receiver 5050

Diese Karten sind auch erschienen in der Zeitschrift   cqDL, Ausgabe Juni 1995
(heraustrennbare Mittelseiten, Format A3) 

Es wird hier diese 3 Karten zum Download als PDF geben (lesbar mit Acrobat Reader) :

• Alle Relaisfunkstellen 2m/70cm in Deutschland
• Alle Relaisfunkstellen oberhalb 1GHz in Deutschland
• Alle Baken und Transponder in Deutschland

 Hier ein grobes Bild :

Ausgabe und Stand von 2002/2003
Diese selbst erstellten farbigen Karten zeigen alle 16 deutschen Bundesländer in 16 Folgen. Die Karten enthalten je Bundesland: 
- alle Amateurfunk-Relaisstationen auf 2m, 70cm, 23cm, 13cm, ATV, Baken auf allen Bändern, Transponder, APRS und Funkruf (eigentlich fast alles...) 
- jedoch keine Packet-Radio-Stationen 
- Kanaltabelle und Frequenzangaben zu den Stationen 
- Landesgrenzen 
- Bundeslandgrenzen 
- Autobahnen 
- Orte 
- größere Bundesstraßen 
- Flüssen und Seen 
- das Maidenhead-Locator-Netz mit Mittel- und Kleinfeldern 

Als Beispiel Download der Karte für das Bundesland Berlin hier.    Die Auflösung ist 210dpi, wer farbig ausdrucken kann, ist klar im Vorteil.
Diese Karten sind auch erschienen in der Zeitschrift   FUNK (Ausgaben Januar 2002 bis April 2003, heraustrennbare A3-Mittelseiten) 

Generell besteht die Positionsangabe aus einer Buchstaben-Zahlen-Kombination, die um so genauer wird, je mehr Stellen sie umfaßt. Die Zeichen treten immer paarweise auf, wobei das erste Zeichen je Paar die geografische Breite (O-W-Richtung) und das zweite Zeichen die geografische Länge (N-S-Richtung) beschreibt. Das erste, dritte, fünfte usw. Paar sind Buchstaben, das zweite, vierte, sechste usw. Paar sind Zahlen, also BBZZBBZZBBZZ. 
Für das erste Buchstabenpaar begint die Zählung der Breite bei 180°W=180°E alle 20° und die Zählung der Länge am Südpol bei 90°S alle 10°, sodaß es in jede Richtung 18 Felder gibt. 
Ein solches Feld nennt man Großfeld (BB). 

Die angefügten, nachfolgenden Zeichenpaare dienen im Wesentlichen nur dazu, die Positionsangabe im bisher definierten Feld immer weiter zu verfeinern : 

• Das Mittelfeld (BBZZ) entsteht, wenn man das Großfeld in 100 Teile teilt (10 Teilungen von 0 bis 9 in N-S und 10 Teilungen von 0 bis 9 in O-W). Startpunkt ist dabei stets die linke untere Ecke. 
• Das Kleinfeld (BBZZBB) entsteht, wenn man das Mittelfeld in 576 Teile teilt (24 Teilungen von A bis X in N-S und 24 Teilungen von A bis X in O-W). Startpunkt ist dabei wieder die linke untere Ecke. 

Die folgende Tabelle zeigt alle bisherigen Zusammenhänge auf : 
 

Beispielfeld  MH-Format	Feldname	Breite  (O-W)	Höhe  (N-S)	Breite  (O-W)	Länge  (N-S)
JN	Großfeld	1351,2km	1113,6km	20 °	10°
JN62	Mittelfeld	135,12km	111,36km	2 °	1°
JN62TK	Kleinfeld	5,63km	4,64km	5 min	2,5 min
JN62TK25	Kleinstfeld-8	563m	464m	30 s	15 s
JN62TK25AB	Kleinstfeld-10	23,46m	19,33m	1,25 s	0,625 s
JN62TK25AB14	Kleinstfeld-12	2,34m	1,93m	0,125 s	0,0625s

Das Kleinstfeld-12 (mit 12 Stellen) ist nicht mehr sinnvoll, da es bereits kleiner ist als die Genauigkeit der Positionsbestimmung mit dem GPS, diese liegt bei ca. 3m für 95,5% aller Meßwerte bei abgeschalteter SA (Selective Availability - künstliche Ungenauigkeit durch die US-Behörden). 

Amerikanische Funkamateure hören im allgemeinen schon nach 4 Stellen auf, europäische OMs benutzen meist 6 Stellen.  Beides ist jedoch für Richtfunkverkehr ab ca. 2,4 GHz einschließlich lichtoptischer Verfahren wie z.B. Laser-Verbindungen viel zu ungenau. 

Wie kann ich nun meine bekannte Position in ein möglichst genaues MH-Format umwandeln ?

Mit dem GPS und einem kleinen Excel-Programm. So geht´s : 

• 1) am GPSIII+ über das Hauptmenue : Karten-Datum auf WGS84 einstellen
• 2) Über das Hauptmenue : Positionsformat auf Grad°Minuten'Sekunden'' stellen
• 3) Eigenen Standort bestimmen und in xx°yy'zz.z'' in der Excel-Tabelle eingeben
• 4) Über das Hauptmenue : Positionsformat auf Maidenhead (MH) stellen
• 5) Notieren des jetzt angezeigten Locators in der Excel-Tabelle unten
• 6) Über das Menue einen neuen Wegpunkt (Waypoint) erzeugen und als Koordinaten den soeben ermittelten Locator im MH-Format aus Punkt 5) eintragen. WICHTIG : NICHT einfach den jetzigen, eigenen Standort als aktuellen Wegpunkt abspeichern !
• 7) Über das Hauptmenue : Positionsformat wieder auf Grad°Minuten'Sekunden'' zurückstellen
• 8) Vom neuen Wegpunkt aus Punkt 6) Ablesen der jetzt angezeigten Werte in xx°yy'zz.z''  und Eintragen in die Excel-Tabelle
• 9) Excel errechnet die Differenz der Werte aus 3) und 8), getrennt nach Länge und Breite
• 10) Fertiges Ergebnis ablesen

Mit einem zweiten kleinen Excel-Programm. So geht´s : 

(Wird ergänzt)

Das GPS hat als kartografisches Gerät bereits alle nötigen Formeln der sphärischen Geometrie  fest eingebaut. Man muß sie nur nutzen, um die Entfernung zwischen zwei beliebig gelegenen Punkten auf der Welt und ihre Richtungen zueinander errechnen zu lassen. Ob die Positionsangabe dabei im Maidenhead-Format oder in grad°min'sec'' erfolgt, ist völlig egal. 

Dabei kann man zwei Anwendungsfälle unterscheiden : 
    1) die Entfernung und Richtung vom eigenen Standort zu einem anderen Punkt 
    2) die Entfernung und gegenseitigen Richtungen von zwei anderen Punkten untereinander 

Man definiert nun dementsprechend 3 neue Wegpunkte (Waypoints) : 
    1) LOC MY (steht für My Locator), 
    2) LOCAT1 und LOCAT2 

Durch die gleich anfangenden Namen bleiben alle 3 Punkte in der alphabetisch geordneten Waypoint-Liste im GPS eng beisammen. 
In LOC MY wird nun im Feld links unten der eigene Locator (oder die Werte in grad°min'sec'') eingegeben, bei Locat1 und Locat2 jeweils die Werte der entfernten Standorte. Unter Kommentar kann man die Reihenfolge der Handlungsschritte vermerken. 

Das kann folgendermaßen aussehen : 

Lösung für den Anwendungsfall 1)
Angenommen, die Daten des interessierenden, entfernten Standortes sind in Locat1 vermerkt. Dann wird dieser Wegpunkt "Locat1" aufgerufen und im Feld "Reference" der eigene Wegpunkt "Loc My"  ausgewählt. Sofort erscheint darunter die Entfernung der beiden Punkte. 
Da "Loc My" als Referenzpunkt ausgewählt wurde, gilt die Richtung vom eigenen Standort zum entfernten Standort. 
Der Wert wird in grad° angegeben und zählt im Uhrzeigersinn: Norden hat 0°, Osten 90°, Süden 180° und Westen 270°. 

Frage : Wie kann ich nun ohne Kompass in der Wildnis (z.B. beim Fieldday) diese Richtung genau herausbekommen ? Hier eine Lösung. 

Lösung für den Anwendungsfall 2)
Sind in "Locat2" die Daten des zweiten, entfernten Standortes vermerkt, dann wird wieder  "Locat1" aufgerufen und im Feld "Reference" der zweite Wegpunkt "Locat2"  ausgewählt. Sofort erscheint darunter die Entfernung der beiden Punkte untereinander. 
Da "Locat2" als Referenzpunkt ausgewählt wurde, gilt die Richtung von Locat2 zu Locat1. 

Will man im umgekehrten Fall jedoch die Richtung von Locat1 zu Locat2 wissen, ruft man einfach den anderen Wegpunkt "Locat2" auf und wählt als Referenz "Locat1" aus. Dann gilt die Richtung von Locat1 zu Locat2. Die Entfernung ist natürlich wie im obigen Fall genau gleich. 
 

Zur Erinnerung: Auf der Nordhalbkugel finden wir einen magnetischen Südpol. Da der klassische Nadel-Kompass immer nur auf die magnetischen Pole zeigen kann, zeigt die Nordspitze der Magnetnadel dabei auf diesen magnetischen Südpol (unterschiedliche Pole ziehen sich an). 
Dieser Punkt ist vom geografischen Pol (dort, wo sich alle Längengrade treffen) ca. 1900 km entfernt, zusätzlich wandert der magnetische Pol auch noch ca. 7,5 km pro Jahr in nördliche Richtung. 
Der magnetische Südpol befand sich 1980 bei 73° 21' nördlicher Breite und 102° 54' westlicher Länge in der Nähe von Bathurst Island in Nordkanada. Deswegen wird in allen Seekarten und besseren Ausgaben von Landkarten die magn. Abweichung oder Deklination am Kartenort angegeben sowie deren jährliche Änderung. 
Merkwürdigerweise ist dabei der (physikalisch gesehen) magnetische Südpol umgangsspachlich zum magnetischen Nordpol mutiert, da es auf diese Weise wohl weniger verwirrend ist.

Je nach Region können Bodenschätze, Wasseradern etc. auch magnetische Unregelmäßigkeiten erzeugen, die das normale Magnetfeld überdecken, daher muß eine örtliche Deklination nicht dem geografischen Winkel zwischen magnetischem und geografischen Pol entsprechen. 
Die im GPS-Gerät befindliche Tabelle zeigt pro Region die magnetische Abweichung (Deklination). Ob zusätzlich auch noch die oben erwähnte zeitliche Abhängigkeit enthalten ist, konnte ich noch nicht feststellen. Dazu müßte man über einen größeren Zeitraum ausgesuchte Werte beobachten und vergleichen. 

Vorteil : Alle supergenauen Leute können damit nun Landkarten, die keine Angaben über die Deklination enthalten, noch genauer einnorden. Jedoch ist der Unterschied für den Altagsgebrauch eher als klein einzustufen. 

So bekommt man die (ortsabhängige) Deklination aus dem GPS heraus :
Man läßt zuerst das Gerät die eigene Position bestimmen. Dann wechselt man ins Hauptmenue, Unterpunkt "Units". Unter "Heading" läßt man sich mit ENTER die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten anzeigen und wählt dann "Auto Mag Var". 

Sofort erscheint rechts davon der Wert der magnetischen Abweichung, der an diesem Ort gilt. 

W003° bedeutet z.B., daß vom jetzigen Standpunkt aus der magn. Nordpol 3° westlich 
des geografischen Nordpols liegt. 
Will man eine Papier-Landkarte mit dem klassischen Kompass ganz genau einnorden, muß dabei der Kompass nicht nach Norden zeigen, sondern genau 3° westlich von Norden. 
 

Aber auch Modelle ohne dieses Feature wie der GPSIII+ lassen sich zu einer genauen Richtungs-Anzeige überreden. Man definiert einfach einen Wegpunkt mit dem einleuchtenden Namen "Norden" und gibt ihm genau die folgenden Koordinateneinträge: 

Positionsformat    hddd°mm'ss,s'' 
Kartendatum       WGS84 
Position               N 89°59'59,9'' / W000°00'00,0'' 

Man sollte sicherstellen, daß im Hauptmenue unter "Units"/Heading die Auswahl auf "True" steht, dann bezieht man sich immer auf den geografischen Nordpol. Siehe auch hier. 

Dann drückt man die Taste "GoTo", wählt "Norden" aus, wechselt auf die Kompass-Seite und geht einige Meter in eine beliebige, jedoch dann immer gleiche Richtung. 

Sofort errechnet der GPS die Richtung nach "Norden" und der große Pfeil zeigt unübersehbar dorthin. Alle anderen Himmelsrichtungen kann man nun davon ableiten. 
 

Was ist Grey Line DX ?

Durch die Sonneneinstrahlung herrscht auf einer Erdhälfte Tag, auf der dunklen Erdseite ist Nacht. 
Für den Funkamateur ist die Kenntnis wichtig, wo gerade auf der Erde Tag und Nacht ist, weil Fernausbreitung auf den niederfrequenten Kurzwellenbändern (160m, 80m) nur möglich ist, wenn die Ausbreitungsstrecke zum größten Teil über die Nachtseite der Erde verläuft. Umgekehrt ist eine Fernausbreitung auf den hochfrequenten Kurzwellenbändern (15m, 12m, 10m, teils auch 6m) nur möglich, wenn der Verbindungsweg zumindest zum größten Teil über die Tagseite der Erde verläuft. 
Besonders gut lassen sich Entfernungen überbrücken, wenn an einem Ende der Strecke Dämmerung herscht oder sogar die gesamte Funkstrecke entlang der Dämmerungslinie (grey line) verläuft. 

Der GPSIII+ und auch viele andere Geräte dieser Klasse wie GPS III, GPS II+, GPS II, GPS12 MAP, GPS12 XL, GPS12 CX, GPS12, e-trex, e-map, Street Pilot, GPS76, GPSmap76, GPS V können die Zeiten der Dämmerung in unterschiedlichen Regionen der Erde und auch noch in Abhängigkeit von der Jahreszeit berechnen. 

Die jahreszeitliche Abhängigkeit folgt aus der Zeitgleichung. Diese Kurve  beschreibt die Abweichung der Länge des mittleren Sonnentages zur Länge des wahren Sonnentages. Der mittlere Tag ergibt sich dabei aus einem Sonnenumlauf geteilt durch 365,25 (das berühmte Schaltjahr alle 4 Jahre), der wahre Sonnentag ist noch genauer definiert und wird aus astrophysikalischen Messungen abgeleitet. Der GPSIII+ hat diese Zeitgleichung fest mit eingebaut, sodaß er im ganzen Jahr die korrekte Zeit für Sonnenauf- und -untergang am jeweiligen Ort anzeigt. 
 
 
 
 
 
 
 

In Anlehnung an die Regionen der Welt, die im wöchentlichen Deutschland-Rundspruch des DARC und in der cq-DL auf der Seite "Fernausbreitung" ausgewählt sind, werden hier neben eigenen Ergänzungen folgende Städte aus allen Regionen der Erde betrachtet : 
 

Region	Stadt	Abkürzung (6 Buchst.)	Landeskenner	Sonnenaufgang	Sonnenuntergang
				in UTC	in UTC
Europa	Berlin	BERLIN	D	07:00	16:00
Neuseeland	Aukland	AUKLND	ZL	17:10	07:06
Ost-Australien	Sydney	SYDNEY	VK2	18:57	08:20
West-Australien	Perth	PERTH	VK6	21:20	10:38
Japan	Tokyo	TOKYO	JA	21:00	07:49
Südost-Asien	Singapur	SINGAP	9V	22:45	10:50
Hawaii	Honolulu	HONOLU	KH6	16:32	03:57
Alaska	Anchorage	ANCORG	KL7	17:58	01:29
USA-Westküste	San Francisco (Frisco)	FRISCO	W6	14:30	01:15
USA-Ostküste	New York	NEWYRK	W2	11:22	21:57
Südamerika  Ostküste	Rio de Janeiro /  Falkland-Inseln	RIO	PY1 /  VP8	08:09	21:03
Südamerika  Westküste	Lima	LIMA	OA4	10:36	23:06
Süd-Afrika	Kapstadt	KAPSTD	ZS1	03:48	17:11

(Die Beispiel-Zeiten in dieser Tabelle sind fix, werden nicht aktualisiert und gelten als Beispiel nur für Anfang November eines jeden Jahres !)

Die Zeiten aus der Tabelle lassen sich nun wie folgt interpretieren : 

Betrieb auf den unteren Kurzwellenbändern (160m=1,8MHz; 80m=3,5MHz)
Ab der Zeit des Sonnenunterganges am eigenen Standort ist eine Verbindung zu allen Regionen besonders wahrscheinlich, in denen die Sonne noch nicht wieder aufgegangen ist. 

Betrieb auf den oberen Kurzwellenbändern (12m=24MHz; 10m=28MHz)
Ab der Zeit des eigenen Sonnenaufgangs ist eine Verbindung zu allen Regionen besonders wahrscheinlich, in denen die Sonne noch nicht wieder untergegangen ist. 

Es ist zu beachten, daß die genauen Zeiten nur für die genannten Städte gelten. Orte, die in der betreffenden Region davon weiter entfernt sind, weichen von den genauen Zeiten natürlich ab. Deshalb gelten die Zeiten in einer Region als Orientierungszeiten. 

Wie berechnet der GPSIII+ nun diese Zeiten ?
Für den Garmin GPSIII+ habe ich alle oben genannten Orte in einem Datensatz zusammengefaßt. Wird dieser Datensatz auf dem GPS aktiviert, zeigt er in Abhängigkeit von der jeweiligen Jahreszeit immer die Zeiten des Sonnenaufgangs und Sonnenuntergangs an den genannten Orten an. 

Somit bleiben die Grey-Line-DX-Zeiten, die der GPSIII+ errechnet, immer tagesaktuell ! 

Hier zwei Fotos :      

( "Route Plan" und den Wert bei "Total" am besten ignorieren, sie ergeben hier keinen Sinn)

Bei Interesse nehme ich Anfragen für den Datensatz gern entgegen, dabei das eigene Rufzeichen nicht vergessen. Zusendung auf personalisiertem Datenträger möglich. 
Das Laden des Datensatzes in die Garmins erfolgt mit den gängigen Programmen wie MapSource usw. 

Mit der " Nearest  "-Funktion erstellt das Gerät, wo immer man sich auch aufhält, eine sich selbst-aktualisierende (dynamische) Liste von Wegpunkten der jeweiligen Umgebung. Dazu muß man den Garmin nur mit den Daten solcher Wegpunkte füttern, z.B. mit den Koordinaten von Relaisstationen, Baken, Transpondern usw. 

Schon lassen sich auf dem Display des Garmin die gerade umliegenden Stationen als Wegpunkte mit Sendefrequenz-Kommentar ablesen, die Richt-Antenne in die vorgegebene Richtung drehen und anhand der angezeigten Entfernung abschätzen, ob man Auswertbares empfangen könnte oder am Relais auch noch ankommt. 

Für fast alle derzeit aktiven deutschen Amateurfunk-Stationen wie FM-Relais, ATV-Relais, Transponder und Baken sind diese selbsterstellten Datensätze erhältlich. 
Der Datensatz einer Station umfaßt dabei : 

• Funkturm-Symbol, um ihn von eigenen Wegpunkten (Waypoints) im GPS zu unterscheiden
• deutsches Rufzeichen bis zu 6-stellig
• Formate
• Map Datum : WGS 84
• Position : Lat/Lon hddd°mm´ss,s" / Maidenhead
• (wichtige) Sendefrequenzen der Station in MHz
• Modulationsart der Station
• Buchstabe F für FM (Antenne vertikal)
• Buchstabe A für ATV (meist horizontal)
• Buchstabe B für Bake (meist in CW und horizontal)

In aller Regel verfügen die Garmins über 500 Wegpunkte, einige Geräte (wie der GPS12 CX) können bis 1000 Wegpunkte abspeichern. Sollen alle Datensätze von deutschen Stationen (   Stück) in den Garmin eingelesen, müssen vorher natürlich noch entsprechend viele Wegpunkte im Gerät frei sein. 
Das Laden der Datensätze in die Garmins erfolgt mit den gängigen Programmen wie MapSource usw. 

Eine Aufbereitung auf ein lesbares Format für die o.g. acht ersten Geräte ist für alle 16 Bundesländer einzeln verfügbar : 
 

Bundesland (Stand 02/2003)	FM-Frequenzen  (145MHz - 24GHz)	ATV-Frequenzen (430MHz - 24GHz)	Bakenfrequenzen (28MHz - 47GHz)	Gesamtanzahl Frequenzen
Baden-Württemberg	86	18	13	117
Bayern	113	32	70	215
Berlin	14	2	0	20
Brandenburg	24	4	1	30
Bremen	13	3	0	16
Hamburg	11	4	2	19
Hessen	62	13	11	97
Mecklenburg-Vorpommern	17	8	2	27
Niedersachsen	65	14	3	98
Nordrhein-Westfalen	115	24	21	179
Rheinland-Pfalz	29	5	3	48
Saarland	10	3	3	16
Sachsen	23	7	3	42
Sachsen-Anhalt	22	5	1	37
Schleswig-Holstein	25	5	3	33
Thüringen	31	7	1	48
Summe	660	154	137	1042

Für erste Eigenversuche stehen die Datensätze für das Saarland hier demnächst zum Download bereit. 

Bei Interesse an weiteren Datensätzen nehme ich Anfragen  gern entgegen, dabei das eigene Rufzeichen nicht vergessen. Zusendung auf personalisiertem Datenträger möglich. 

Ergänzungen  folgen