SDR-Peiler
Auf dieser Seite möchte ich einige Informationen zu SDR-Peilern teilen. Das Internet ist voll mit Beiträgen zu diesem Thema, die sich zudem sehr dynamisch ändern. Also will ich es bei einem Überblick belassen.
Der Kraken-SDR-Peiler ist ein kohärenter 5-Empfänger-Peiler, der als Software-Defined-Radio auf Basis vom RTL-SDR-Chipsatz aufgebaut ist. Es ist der Nachfolger des Kerberos-SDR-Peilers. Diese Peiler arbeiten nach dem Prinzip der Korrelativen Interferometrie (CI = Correlative Interferometry).
(Zum Betrieb des Peilers braucht es noch einen Raspberry Pi sowie ein Smartphone bzw. PC/Laptop)
Das (englische) Video von Rohde & Schwarz gibt eine Einführung in die Funkpeiltechnik. Hier wird in 4 Minuten (ab Minute 21:30) erklärt, wie ein CI-Peiler zeitgleich (also kohärent) die Phasenlagen aller 5 Antennen auswertet und in einer Kalibriertabelle nach einem ähnlichen Muster sucht (Korrelation).
Hier ein gut gemachtes Demo-Video vom Kraken-Peiler im mobilen Außeneinsatz.
DP-Peiler versus CI-Peiler
Eigentlich ist ein „realer Doppler-Peiler“ (wegen den geschalteten Antennen) ein „Pseudo-Doppler-Peiler“, da sich nicht eine Antenne stetig auf einer Kreisbahn bewegt, sondern diese stattdessen „durch den Raum springt“.
Somit liegt mit jedem „Antennenwechsel“ eine andere Phase am Empfängereingang an, was sich am Diskriminator-Ausgang des Empfängers als (differentielle) Frequenzsprünge über die Zeit darstellt:
Im Gegensatz zum CI-Peiler wertet ein Doppler-Peiler nicht jeden Phasensprung (HF-seitig) einzeln aus, sondern filtert die Antennenumlauffrequenz (ca. 300 Hz) als Grundwelle aus dem FM-Audio-Signalgemisch. Danach wertet der Peiler die Phasenlage der resultierenden Hüllkurve relativ zum Referenzsignal aus:
Der CI-Peiler kann hingegen die Phasenlagen aller 5 Antennen direkt und gleichzeitig ausmessen und sucht danach in der Kalibriertabelle nach einem passenden Muster.
Peilgüte
Anders als im R&S-Video erwähnt, kann ein Doppler-Peiler sehr wohl ein Signal für die „Peilgüte“ (also ein Maß für das Vorhandensein von Reflexionen) ausgegeben, siehe die roten Linien („Qualität“) in meinen Meßdiagrammen. Die Ausgabe erfolgt beim DP-Peiler nur nicht so „schnell“ wie beim CI-Peiler (der jedes einzelne Meßintervall bewertet), denn das Herausfiltern der Antennenumlauffrequenz benötigt nun mal seine Zeit...
Zusammenfassung
DP-Peiler und CI-Peiler sind beides „Phasenpeiler“: Beim CI-Peiler wird die Phasenlage der an der Antenne einfallenden Welle (HF-mäßig) direkt ausgewertet, wobei die Auswertung beim Doppler-Peiler indirekt über die NF-Hüllkurve aus dem FM-Diskriminatorausgang geschieht.
Beide Peiler „leben“ von ihren SENSOREN (dem Antennenfeld), also von den Meßwerten, die ihre Antennen der Auswerteelektronik liefern. Sind die Meßwerte (z. B. durch einen nicht HF-gerechten Aufbau der Antennen, gepaart mit unvermeidlichen Reflexionen) „verbogen“, dann kann sie keine noch so ausgeklügelte Hard- oder Software wieder „glattbügeln“!
Je besser der Sensor, desto genauer das Meßergebnis!
Peiler-Antennen sind keine „Hochfrequenzenergie-Sammler“, sondern Sensoren für eine ortsbezogene Phasenmessung!
Für einen Kraken-SDR-Peiler gelten bezüglich der Antennen die gleichen physikalischen Gesetze und Hinweise, wie ich sie für Doppler-Peiler auf dieser Homepage ausführlich (und hoffentlich verständlich 😀 ) gelistet habe.
Übrigens:
Je kürzer die Antenne (Wendelantenne), desto geringer ist ihr Strahlungswiderstand und um so besser muß die (kapazitive) „Masse-Kopplung“ der Magnetfußantenne zum Autodach sein.
Anders ausgedrückt: Je niedriger der Strahlungswiderstand desto niedriger muß auch der in Serie geschaltete kapazitive Blindwiderstand der Koppelkapazität sein!
Ob man einen SDR-Peiler zur Überwachung der Relaiseingabefrequenz am Relaisstandort betreiben kann ist fraglich. Im Gegensatz zu Doppler-Peilern nutzen SDR-Peiler keine „rotierenden Antennen“, die dem Relais-Ausgabesignal die Antennenumlauffrequenz (300 Hz) „aufmodulieren“ könnten, aber alleine durch die hohen Feldstärken in Verbindung mit dem stark eingeschränkten Dynamikbereich von SDR-Empfängern werden die Einzel-Empfänger sicherlich total überfordert!?
Die Antennen
Im Video von Auckland/Neuseeland wurde für die Testsender auf 417 MHz ein Antennenkreisradius von 200 mm (D = 0,4 m) gewählt, was laut meiner Tabelle einem Antennenabstand von a = λ/3 entspricht:
Der Antennenkreisdurchmesser D des Kraken-Peilers liegt mit seinen 5 Antennen bei maximal D ≈ λ/2, also im Bereich einer Kleinpeilbasis, mit allen Nachteilen bezüglich Reflexionen. Um so wichtiger ist es, daß die Antennen HF-technisch „optimal“ aufgebaut sind, d. h. bei mobilen λ/4-Antennen bezüglich der Masse(-Koppelung) bzw. bei stationären λ/2-Dipolen bezüglich der Symmetrierung.
Übrigens, alle Komponenten eines SDR-Peilers müssen „gleich“ sein: Die 5 Empfänger, die 5 Antennen, die Koax-Kabellängen usw.
Ein interner Abgleich egalisiert alles Weitere...
Doppler-Peiler sind im Aufbau sehr fehlertolerant, Peiler nach dem korrelativen Interferometrie-Verfahren sind es eher nicht!