Fragen und Antworten - FAQ
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Frage: Was ist das Wichtigste zum Thema Doppler-Peiler, das man wissen sollte?
Antwort:
Der eilige Leser wird im Vorwort fündig...
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Frage: Gibt es „den perfekten Doppler-Peiler“?
Antwort:
Nein! Wie immer in der Technik gilt:
Alles ist nur ein Kompromiss. „Den“ perfekten Doppler-Peiler gibt es nicht, siehe die Grafik und die Hinweise im Vorwort. Jeder muß für sich selbst entscheiden, was ihm wichtig ist.
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Frage: Wie findet der Doppler-Peiler die Richtung zum Sender?
Antwort:
Das Antennenfeld eines Doppler-Peilers besteht aus mindestens 3 Antennen, die kreisförmig angeordnet sind. Eine Steuerung verbindet die Antennen zyklisch über einen Antennenschalter nacheinander zum Empfänger – Somit ist immer nur eine Antenne „aktiv“.
Diese „läuft“ auf einer Kreisbahn (z. B. 300-mal pro Sekunde) auf einen Sender zu bzw. von ihm weg. Durch die Bewegung wird dem empfangenen Sendesignal über den Doppler-Effekt die Antennenumlauffrequenz als 300-Hz-Frequenzmodulation „aufgeprägt“.
Nach der Demodulation mittels FM-Empfänger erhält man nach der Filterung eine Sinuswelle mit 300 Hz, den Doppler-Ton.
Da der Doppler-Ton durch die Antennenrotation verursacht wird, haben die Antennenumlauffrequenz (Referenz) und der Doppler-Ton (Richtungsinfo) immer die gleiche Frequenz, aber unterschiedliche Phasenlagen zueinander:
Der Antennenumlauf hat bezüglich den Antennenpositionen immer den gleichen zeitlichen Ablauf und dient so als Referenz für den Phasenvergleich (Antennenumlauffrequenz = Referenzfrequenz). Je nach Richtung zum Sender hat der gemessene Doppler-Ton dagegen eine andere Phasenlage zur fixen Referenz – in der Phase steckt die Richtungsinformation!
Die Nulldurchgänge der beiden Sinussignale (Referenzfrequenz und Doppler-Tonfrequenz) dienen als Maß für die Bestimmung der Phasendifferenz.
Abhängig von der Ausrichtung des Antennenfeldes und der einfallenden Senderwelle liefert der Phasenvergleicher als Ergebnis zunächst einen „Roh“-Wert zwischen 0° und 259°. Erst mit der Nordung des Peilers wird dieser dann zum „realen Peil-Wert“.
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Frage: Wie groß ist eine Doppler-Peiler-Antenne?
Antwort:
Der Durchmesser des Antennenfeldes hängt von der Wellenlänge und der Anzahl der verwendeten Antennen ab. Dabei gilt: Je größer, desto besser!
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Frage: Kann man mit einem 4-Antennen-Doppler-Peiler erfolgreich peilen?
Antwort:
Ja, das funktioniert sogar schon mit 3 Antennen, wenn man reflexionsfrei (mit „freier Sicht nach oben“) 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!
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Frage: Kann man mit einem Amateur-Doppler-Peiler auf 11 m (CB-Funk) peilen?
Antwort:
Ja, das funktioniert, allerdings mit Abstrichen bei der Genauigkeit: Ein „vollwertiges“ Antennenfeld fürs 11-m-Band ist ca. 5-mal größer als eines fürs 2-m-Band. Dementsprechend paßt es schlecht auf ein PKW-Dach!
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Frage: Gibt es Doppler-Peiler mit nur 2 Antennen?
Antwort:
Jaein! – Es gibt Peiler mit nur 2 Antennen, welche die gleiche Technik des Antennenumschaltens wie ein Doppler-Peiler anwenden, aber:
Im Gegensatz zu einem Peiler mit 3 Antennen kann man mit nur 2 Antennen „kein Drehfeld“ erzeugen und erhält somit auch nur eine doppeldeutige Standlinie anstelle einer eindeutigen Peilrichtung.
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Frage: Kann man einen Doppler-Peiler mit nur 4 Antennen stationär auf einem Hausdach betreiben?
Antwort:
Ja, das kann man, aber man sollte sich dann nicht über die (teilweise) „schlechten Peilergebnisse“ wundern. Dies gilt für Dipole als auch für Ground-Plane-Antennen gleichermaßen. Je schlechter die Antenne (wenig Masse bei GP-Antennen oder fehlende Symmetrierung bei Dipolen) und je weniger Antennen, desto schlechter die Ergebnisse. Bei kleinen Antennenkreisdurchmessern (3 oder 4 Antennen) kann der Peilspaß getrübt werden:
Gerade beim stationären Betrieb gibt es keinerlei Möglichkeit, die fast immer vorherrschenden Reflexionen durch „Bewegung“ (der Antennen) auszugleichen, siehe meine Messungen.
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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 auch 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.
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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.
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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:
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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!
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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.
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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 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.
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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 (inklusive Antennenschalter) „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, welches 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 Antennen-Abständen von mehr als λ/2, siehe auch Nyquist-Shannon-Abtasttheorem) zu vermeiden, muß das Antennenfeld (zumindest was die Antennen-Abstände betrifft) für das Band mit der höchsten Frequenz ausgelegt werden.
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Frage: Kann man anstelle eines FM-Empfängers auch einen AM-Empfänger verwenden?
Antwort:
Nein, wozu auch? Der Doppler-Effekt beruht auf Frequenzänderungen, die nur durch einen FM-Empfänger ausgewertet werden können.
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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).
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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 Peilrichtung 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 in der Praxis Genauigkeiten von ca. ±5° realisierbar (reflexionsfreier Standort vorausgesetzt).
Außerdem muß zwischen der Systemgenauigkeit und der Genauigkeit in der Praxis unterschieden werden. Die Systemgenauigkeit ist die „max. erreichbare“ Genauigkeit. Diese liegt bei Amateur-Doppler-Peilern mit 4 Antennen bei ≈ ±3°, siehe Antennenprüfstand von DJ3YB. Die Ursachen der limitierten Genauigkeit liegen z. B. in den Aufbautoleranzen der Antennen und Kabel bzw. im ZF-Filter der verwendeten Empfänger (nicht konstante Gruppenlaufzeiten).
Will man die Systemgenauigkeit verbessern, dann kann man z. B. die Antennen 1 x im Uhrzeigersinn rotieren lassen, dann 1 x gegen den Uhrzeigersinn und so fort (Rechts-/Linkslauf). Vorm Hüllkurvenfilter muß das Doppler-Ton-Signal dann jeweils (passend zur Drehrichtung) mittels Umschalter invertiert werden.
Professionelle Doppler-Peiler haben den Rechts-/Linkslauf selbstverständlich implementiert. Bei Amateur-Doppler-Peilern habe ich es bisher noch nicht gesehen. Wie auch immer, der erreichbare Effekt ist deutlich kleiner, als wenn man z. B. die Anzahl der Antennen erhöhen und/oder den Antennenkreisdurchmessern vergrößern würde!
In der Praxis werden meist Genauigkeiten erreicht, die ein gutes Stück schlechter sind als ±5° 😒 . Grund dafür sind die (im UKW-Bereich unvermeidlichen) Reflexionen und HF-technisch schlecht aufgebaute Antennen!
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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 kaum Zusatzrauschen, d. h. mein Peilempfänger ist genau so empfindlich, wie ein Vergleichsempfänger an einer Referenzantenne!)
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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 des Relais-Senders in geringer räumlicher Entfernung, entsteht in 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 zustopft/verrauscht! Auf der Nutzfrequenz (= Relais-Eingabefrequenz) hilft das verbaute Notch-Topfkreis-Filter leider wenig!
Außerdem wird durch die zyklische Umschaltung der Doppler-Antennen dem Relais-Ausgabesignal eine Amplitudenmodulation mit der Antennenumlauffrequenz „aufmoduliert“. Das „Brummen“ wird von Relais-Nutzern dann als störend empfunden.
SDR-Peiler
Bei SDR-Peilern (z. B. KRAKEN-/KERBEROS-Peiler) sind die 5 Empfänger immer aktiv, d. h. es gibt keine störende Antennenumschaltung. Allerdings dürfte der hohe HF-Pegel direkt neben dem Relaissender den SDR-Empfängern (mit ihrem begrenzten Dynamikbereich) stark zu schaffen machen.
Feldstärke-Peiler
Die obigen Nachteile eines Doppler-Peilers kann man mit einem „Feldstärke-Peiler“ umgehen, welcher 3 oder 4 kurze Yagi-Antennen mit einer Umschaltfrequenz von 1 bis 5 Hz nacheinander zum Empfänger durchschaltet. Anhand der gemessenen Feldstärkeunterschiede kann man die Richtung zum Sender berechnen.
Algorithmus
Ein µC stellt durch stetige Messungen fest, welche 2 Antennen die höchsten S-Werte liefern. Die Meßwerte der anderen Antennen kann man ignorieren. Die Richtung zum Sender ist entsprechend zwischen den Hauptrichtungen der Antennen zu finden, anteilig den gemessenen S-Werten (passend zum Richtdiagramm der Antennen).
Beispiel
Die Ost-Antenne und die Süd-Antenne liefern jeweils identische Werte. Der Sender muß sich demnach exakt im Süd-Osten befinden. Liefert die Süd-Antenne etwas mehr Spannung als die Ost-Antenne, dann sollte sich der Sender weiter SSO befinden usw. Die gesuchte Richtung muß also (anteilig) zwischen den Hauptrichtungen der beiden „besten Antennen“ liegen.
Sonderfall
Liefern die Ost-Antenne und die West-Antenne identische Spannungen sowie die Süd-Antenne eine höhere Spannung, dann befindet sich der Sender exakt im Süden!
Kalibrierung
Die Kalibrierung der anteiligen S-Werte/Richtungen muß anhand der Richtdiagramme der Yagi-Antennen (und durch Messungen, auch entsprechend Karten-Nord) erfolgen. Der Peiler arbeitet auf der Eingabe-QRG vom Relais, könnte aber auch sonstwo zwischen 144,975 MHz und 145,200 MHz hören. Das sollte das Topfkreis-Filter problemlos abdecken.
Wenn man direkt vor dem Peil-Empfänger ein Topfkreis-Filter einzufügt, dann kann man die Effekte des energiereichen Relaissenders gut dämpfen - der Peilempfänger bleibt empfindlich!
Achtung: Der S-Meter-Ausgang des Empfängers sollte eine hohe Dynamik aufweisen, d. h. möglichst nie in die Begrenzung gehen sowie ausreichend schnell reagieren.
Tipp: Mittels schaltbaren Dämpfungsgliedern vor dem Empfänger-Eingang und entsprechender Software kann man die Dynamik fast beliebig erhöhen.
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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!
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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 internen Helix-Filtern (wer baut sowas heutzutage noch? 😉 ). Ein externes Helix-Filter oder ein Topfkreis-Filter in der Antennenleitung zur „Breitband“-Handfunke bringt auf jeden Fall Vorteile!
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...!
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Frage: Ist der Einsatz von Vorverstärkern bei Amateur-Doppler-Peilern sinnvoll?
Antwort: Eher nicht.
a) Auf UKW verwendet man üblicherweise nur dann Vorverstärker, wenn man Dämpfungsverluste durch überlange Koax-Kabel oder Verluste durch stark verkürzte Antennenstäbe („Aktivantenne“) ausgleichen will. Voraussetzung ist, daß die Rauschzahl des Vorverstärkers geringer ist als die Rauschzahl des verwendeten Empfängers. Andernfalls verbessert dies nicht das Signal-zu-Rausch-Verhältnis (S/N), sondern erhöht nur das Empfängergesamtrauschen!
Verstärker-Chips haben eine feste Verstärkung, die für einen Doppler-Peiler viel zu hoch ist. Unnötige Verstärkung erhöht nur das Rauschen und verringert die Intermodulationsfestigkeit (IP3). Eine Übersteuerung (im Nahfeld) hat Einfluß auf die Phasenlage und somit auf das Peilergebnis!
b) HF-Verstärker-Chips für Antennenvorverstärker haben ein- und ausgangsseitig eine integrierte 50-Ω-Anpassung. Normalerweise ist dies eine gute Idee, da es weitere Maßnahmen zur Impedanzanpassung überflüssig macht, aber für Doppler-Peiler eher unerwünscht ist:
In einem mit 50 Ω abgeschlossen Antennenfeld haben die einzelnen Antennen kein omnidirektionales (kreisrundes) Richtdiagramm. Grund ist, daß die nicht aktiven Antennenstäbe in unmittelbarer Umgebung der aktiven Antenne als parasitäre Elemente „strahlungs-gekoppelt“ auf diese einwirken und so (wie bei einer Yagi-Antenne) das Kreisdiagramm zu einer Ellipse verzerren:
Die Verkopplung kann man minimieren, wenn man die nicht aktiven Antennen am Antennenfußpunkt mittels PIN-Dioden oder Feldeffekttransistoren hochohmig „abhängt“. λ/4-Drähte bilden ohne Masse (GP-Antenne) bzw. ohne Gegenpol (Dipol-Antenne) keine vollständige Antenne; der Antennenstrom kann nicht so fließen wie es z. B. bei parasitären λ/2-Elementen einer Yagi der Fall ist.
Bei professionellen Mehrband-Peilern mit „Aktivantennen“ kommen selektierte Feldeffekttransistoren zum Einsatz. Das Antennensignal des jeweiligen Antennenelements wird rückwirkungsfrei hinter dem Impedanzwandler mittels PIN-Dioden zum Empfänger durchgeschaltet. Die Antennenstäbe zeigen im Feld immer die gleiche Impedanz und führen so zu keiner Modulation eines nahen Senders mit der Antennenumlauffrequenz.
(Für mehr Details auf das Bild klicken)
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Frage: Kann man im Antennenumschalter günstige Schaltdioden verwenden oder müssen es unbedingt teure PIN-Dioden sein?
Antwort:
Im Internet kann man genügend Konzepte finden, die gewöhnliche Standard-Dioden (z. B. 1N4148 o. ä.) 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!
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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; Zumindest konnte ich keine Veränderung bei Vorspannungen kleiner null messen. Scheinbar ist mein „HF-gerechter“ Aufbau verbesserungswürdig?
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Frage: Ist jede beliebige Drosselspule im Antennenumschalter geeignet?
Antwort:
Nein, denn die Impedanz einer Drosselspule ist frequenzabhängig. Ihr Scheinwiderstand │Z│ sollte auf der Betriebsfrequenz (wegen sonst auftretender Verluste durch die Parallelschaltung zur Antennenimpedanz) groß gegenüber 50 Ω sein:
│Z│ >> 50 Ω
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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! 😏
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Frage: Kann man mit einem Doppler-Peiler auch SSB- oder CW-Signale peilen?
Antwort:
Der Doppler-Peiler lebt von der „zyklisch umlaufenden Antenne“, die einen Frequenzhub erzeugt, der nur mittels eines FM-Empfängers ausgewertet werden kann. Gepeilt wird also immer in FM, egal welche Modulation das gepeilte Signal hat!
Dem Doppler-Peiler ist es „egal“, wie die empfangenen HF-Signale moduliert sind: Somit können Signale in FM (C4FM, DMR [ein Zeitschlitz], D-Star), AM, SSB oder CW gepeilt werden.
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Frage: Kann man mit einem Doppler-Peiler Wetterballone peilen?
Antwort:
Selbstverständlich kann man mit einem Doppler-Peiler die Telemetriesender der Wetterballone im 70-cm-Band peilen. Letztendlich bestimmt nur der Empfangsbereich des FM-Empfängers und das Antennenfeld (bzw. der Antennenschalter) die Einsatzfrequenz.
Achtung:
Ist der Elevationswinkel sehr steil, d. h. befindet sich der Wetterballon mehr oder minder „direkt über“ dem Doppler-Peiler, dann kann der Telemetriesender nicht gepeilt werden! Grund ist der nur horizontal wirkende Doppler-Effekt, welcher (wie beim DVOR-Drehfunkfeuer) im „Kegel des Schweigens“ bis auf null absinkt.
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Frage: Wie unterscheiden sich ein Doppler-Peiler und ein DVOR-Drehfunkfeuer für die Flugnavigation?
Antwort:
Beide Systeme nutzen für die Richtungsbestimmung das gleiche physikalische Prinzip: den Doppler-Effekt. Dabei moduliert eine rotierende Antenne dem empfangenden Träger über die Bewegung die Doppler-Ton-Frequenz auf. Zur Bestimmung der Richtung wird die Phasendifferenz der (über einen FM-Empfänger demodulierten) Doppler-Ton-Frequenz zur Antennenumlauffrequenz gemessen.
Gibt es eine Frage, die Ihr beantwortet haben möchtet? Schreibt mir eine E-Mail!
Viel Spaß beim Schmökern wünscht
Roland, DF9IE
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