Dienstag, 21. März 2017

Wie man seinen Transceiver wieder auf die Schiene kriegt



Wie bereits erwähnt, driften Funkgeräte nach einiger Zeit ins Abseits und stehen dann eines Tages frequenzmäßig neben den Schuhen. Das liegt an der Alterung der Bauteile im Referenzoszillator (Kondensatoren, Trimmer, Spule, Quarz).

Auch wenn man über keinen Frequenzzähler oder einen Signalgenerator verfügt, auf den man sich verlassen kann: es gibt ein einfaches Mittel, um seine Kiste wieder auf die richtige Bahn zu bringen. Alles was der OM dazu braucht, ist ein Computer.

Denn auch der hat einen Oszillator, der ihm seine Referenzfrequenz liefert. Ok, IT-Experten sagen dazu Taktfrequenz. Aber ich bin nur ein Radiomann, und wenn man nur einen Hammer hat, dann sieht jedes Problem wie ein Nagel aus ;-)

In der Tiefe unserer PC steckt also ein Pierce-Oszillator mit einem Quarz von meistens 14.318 MHz. Der ist heutzutage in einem IC versteckt, zusammen mit den Schaltungen zur Frequenzaufbereitung. Unter anderem auch für die Soundkarte. Natürlich ist dieser Oszi für uns Funker nicht ein Muster an Stabilität. Doch für die Frequenzen, die die Soundkarte verarbeiten muss, genügt das.
Auch wenn er z.B. 100 ppm daneben liegen sollte, also 1430 Hz Abweichung hat. bei 1.4318 kHz sind das nur noch 0.143 Hz. Darum ist die Soundkarte ein sehr genaues Instrument. Wäre sie es nicht, könnte man viele digitale Betriebsarten vergessen.

Kurze Rede, langer Sinn: Ich verwende meine Soundkarte und stelle meinen RX auf einen Zeitzeichensender. Vorzugsweise auf 10.000 MHz. Dort sendet der WWV. Sein Ticken interessiert uns dabei nicht, wir wollen nur den Träger. Auch der ist nämlich exakt.

Auf dem PC lasse ich ein Programm laufen, das mich nicht mit seiner Kompliziertheit überfordert. Für mich ist das Argo. Ein Programm, wie es zum Beispiel für QRSS benutzt wird.
Mode QRSS3, besser QRSS10, Speed fast. Die Empfindlichkeit wird zurückgenommen, bis man nur noch einen dünnen Strich sehen kann. Diesen sieht man bei der am Transceiver eingestellten Frequenz des Mithörtons. Ist dieser 500 Hz, sieht man bei 500 Hz auf dem "liegenden" Wasserfall-Diagramm einen Strich. Im Idealfall.

Wenn nicht, dreht man an der richtigen Schraube, das heißt am Trimmer des Referenzoszis im Transceiver. Moderne Geräte wie der IC-7300 oder der FT-991 brauchen keinen Schraubenzieher und auch das Gehäuse muss nicht gelüftet werden. Die Frequenz lässt sich bequem im Menü korrigieren.



Eine Einstellung auf +/- 1 Hz oder besser ist so problemlos möglich. Damit ist der TRX dann auch auf 50Mhz auf +/- 5 Hz genau geeicht. Meteorscatter sollte damit nichts mehr im Weg stehen.

Natürlich sollte man vorher seinen Transceiver warm laufen lassen. Und wer Bedenken wegen der Stabilität des Mithörtons hat: Auch der ist sehr exakt. Denn er stammt in der Regel vom Referenzoszi des Transceivers und somit gilt auch das, was ich bereits für die Soundkarte erklärt habe.

Bild1: Quelle Wikipedia
Bild2: ist während des Schreibens am PC entstanden ;-)

  

Montag, 20. März 2017

Auf der Suche nach 100Hz



Das 6m Band ist nicht nur in der Es-Saison interessant. Europaverbindungen kann man das ganze Jahr hindurch bewerkstelligen. Die Ingredienzien: Digitale Betriebsarten und Meteoriden.

Kürzlich hat mich eine Email von Remo erreicht:

Er ist im 6m Band mit MSK144 auf der Jagd nach Sternschnuppen-QSO's. Ziemlich erfolgreich, wie es scheint, mit seiner 2ele Quad.

Aber Remo sucht nicht nur nach Meteoriden, sondern auch nach 100 Hertz.

Er schreibt dazu:

Mir ist aufgefallen, dass ein benachbarter Funkamateur gemäss Pskreporter.info kaum gehört wird von anderen Stationen. Auf Ursachensuche bin ich darauf gestossen, dass seine Aussendungen gemäss meinem Empfang um rund 100Hz tiefer liegen, als ich sie erwarten würde.

Einige andere OMs und ich verwenden die SW MSHV für MS. Andere OMs verwenden WSJT-X.

Der Default bei WSJT-X betreffend tolerierter Abweichung von der Sollfrequenz soll deutlich geringer sein als bei MSHV, was eine Ursache sein könnte, dass die betreffende Station nicht gehört, oder besser decodiert wird. In SSB und auch CW oder JT-65 sind 100Hz no big deal, im Gegenteil, ich höre gerne einige Hz höher, weil mein angeschlagenes Gehör, zusammen mit dem Prozessor zwischen den Ohren, dort mehr aufnimmt als im normalen Bereich. In MSK144 sind aber 100Hz Abweichung viel "Holz" die über Sein oder nicht Sein entscheiden können.

Frage an dich, als Experte für die Praxis. An was kann es liegen, wenn die Aussendung 100Hz tiefer liegt (die Schwankungen selber liegen innerhalb von einigen Hz) als sie sein sollte? Muss man beim Transceiver die Schwingkreise neu auswuchten :-).

E liebe Gruess
Remo


Lieber Remo

Zwar bin ich kein Experte, sondern bloss ein Amateur und von Meteorscatter habe ich keine Ahnung. Aber seit ich ein Rubidium-Normal besitze, bin ich ein Frequenzfetischist. Als solcher würde ich dem fehlbaren Transceiver mal die Schwingkreise anziehen.

Aber anstatt an allen Schrauben zu drehen, dürfte es reichen, den Referenzoszillator auszumachen und diesen mit einem geeichten Frequenzzähler einzustellen.

100Hz Abweichung auf 6m scheint mir viel und vermutlich handelt es sich dabei um eine alte Kiste.

Als Frequenzfetischist und Ohne-Computer-Funker kenne ich dieses Problem natürlich zur Genüge. Schon meine Funkfreunde auf der sonntäglichen 2m SSB-Runde nerven mich damit. Ihre alten Schrottkisten sind alle neben den Schuhen.

Ja, ich weiss, auch mein Gerät hat einen RIT. Aber wer fährt seinen Wagen 30 Jahre und 200‘000km ohne einen Ölwechsel zu machen? Auch alte Funkgeräte müssen mal in die Garage.

73 de Anton

Mittwoch, 15. März 2017

Die Sache mit dem I und dem Q

Keine Ahnung wie es euch geht, aber ich kann mit komplizierten Erklärungen nichts anfangen. Mein mathematische Verständnis ist nicht so hoch entwickelt, dass ich seitenweise komplizierte Formeln mühelos nachvollziehen kann und am Schluss noch weiß, wo mir der Kopf steht.

Aber ich glaube nicht daran, dass Antworten auf einfache Fragen kompliziert sein müssen.

Da ist zum Beispiel diese Sache mit dem I und dem Q. In diesem Fall geht es nicht um den Strom und den Q aus Star Trek, der mit seinem Zauber das Raumschiff und seine Besatzung in die Zwickmühle bringt. Auch nicht um den Intelligenzquotienten IQ.

Nein, das I und das Q, das ich meine, hat mit dem Siegeszug der digitalen Signalverarbeitung in der Funktechnik Einzug gehalten. Plötzlich sprachen alle von I/Q und wie unabdinglich die beiden Buchstaben seien.

Aber was sind diese I und Q eigentlich? 

I heißt In Phase und ist nichts anderes als das Empfangssignal, wie es von der Antenne kommt. Wir haben seit Marconis Zeiten nichts anderes getan als I-Signale zu decodieren.

Q steht für Quadratur und ist nicht mehr als das gleiche Empfangssignal um 90 Grad phasenverschoben. Es ist also noch das genau gleiche Signal, nur "hinkt" es dem I-Signal 90 Grad hinten nach.

Diese Verschiebung kann unter anderem in einem Mischer geschehen. Dieser hat dann die beiden Ausgänge I und Q. Wie zum Beispiel in einem KX3.

Wozu braucht mein Empfänger I und Q; früher ging es doch auch ohne?

So ist es: Unsere analogen Empfänger waren bisher in der Lage, alle Informationen aus dem I-Signal zu rekonstruieren. Nichts was gesendet wurde, ging verloren.

Doch wenn Computer Signale verarbeiten, sieht das anders aus. Im Computer arbeiten spezialisierte Chips als Vektor-Prozessoren und wie schon der Name sagt, brauchen sie Vektoren als Input um effektiv arbeiten zu können:

  
Denn mit den Sinuswellen haben's diese Chips nicht so. Da nehmen sie zum Rechnen doch lieber den Pythagoras.

Wer es noch genauer wissen möchte, dem kann ich den Artikel von Steve Ireland VK6VZ empfehlen, der im Radcom erschienen ist. Er erklärt darin simpel und einfach, wie der Computer mit dem I/Q-Signal rechnet:

Teil 1
Teil 2
Teil 3

Und zur Entspannung zeige ich euch jetzt, was passiert, wenn man in Transsylvanien, in der Heimat Frankensteins Draculas*, ein Haus abdeckt ;-)



* Danke Willi für den Hinweis









Samstag, 11. März 2017

Bastelwut



In letzter Zeit habe ich dieses Blog etwas vernachlässigt. Der Grund ist einfach: Die Bastelwut hat mich gepackt. Fast jeden Tag bringt mir die Pöstlerin ein neues Päckli, das meiste aus Fernost. Während der Versand aus den USA in vielen Fällen prohibitiv teuer ist - vielleicht sollte ich Trump mal anrufen - kommen die Päckli aus China oft "free shipping". Kürzlich sind mir die LM386 ausgegangen. Das sind NF-Verstärker IC's wie sie meist in QRP-Projekten verwendet werden. 50 Stück für weniger als 2 Euros lagen zwei Wochen später im Briefkasten. Versand inklusive.

Aber ich wollte eigentlich erzählen, was ich zur Zeit so alles zusammenlöte:

Da ist mal der SDR-Empfänger von Hans Summers (der mit dem Ultimate3S). Ein winziges Gerätchen mit dem genialen Tayloe Mischer. Das Teil hat exzellente Eigenschaften, doch der Mischer braucht einen VFO, der auf der vierfachen Empfangsfrequenz arbeitet. Aber auch den kann man von Hans bekommen.
Doch das Beste kommt zum Schluss: Anstatt die I/Q-Ausgänge in die Soundkarte eines Computers zu stecken, kann man den RX an ein Polyphasen-Netzwerk anschließen und hat dann einen Stand Alone RX, der trotz Direktüberlagerung das unerwünschte Seitenband unterdrückt.
Ich denke, ihr habt es schon erraten: dieser Phaser wird auf Wunsch auch von Hans geliefert.

Es gibt ja heutzutage jede Menge Kits zum selber löten. Über ein paar spaßige Projekte der QRP Guys hat kürzlich die Seite der Funkamateure e.V. berichtet.

Ein anderes Projekt, das mich vom Schreiben abhält, ist das ewige Thema Netzteil. Da gibt es ja allerhand Schrott zu kaufen. Nach dem Motto Geiz ist geil. Dafür fehlen dann die Hälfte der Bauteile (EMV-Filter, Schutzschaltungen) und die andere Hälfte ist Ausschussware (Lowcost Elkos).

Wer sorgenfrei funken will, kauft sich ein echtes Meanwell (zum Beispiel bei Reichelt) und hängt dann noch ein Netzfilter vorne dran. Wer mit Budget funkt, der ist mit einem ausrangierten Server-Netzteil gut bedient. Der Servershop24 hat gerade wieder eine Ladung DSP-800GB A an Lager. Die Dinger gehen weg wie der Schnee an der Sonne und im Web sind jede Menge Anleitungen zu finden, wie man diese Schaltnetzteile in Betrieb nimmt und die Nominal-Spannung von 12 Volt höher schraubt.

Wie man Schaltnetzteile entstört, darüber habe ich bereits berichtet. Zwar ist der Artikel schon älteren Datums, doch das Entstörprinzip hat nach wie vor Gültigkeit. Der OM, der damals wegen dem gelbgrünen Draht reklamiert hat, darf jetzt nochmals einen Kommentar schreiben ;-)

Bild: Ein Schaf kommt selten allein (alte Bauernregel)

Sonntag, 5. März 2017

Geister kommen und verschwinden...

...wie es ihnen beliebt. Das 23cm Band rauscht wieder vor sich hin wie eh und je.
Einen Tag, nachdem ich über den störenden Besucher geschrieben hatte, verzog er sich von 1300 auf 1330 MHz und auf 1296 MHz waren seine Seitenbänder nur noch schwach zu hören. Interessanterweise konnte ich noch einen zweiten Geist auf 1260 MHz aufpüren - ein Doppelgänger. Der war allerdings weniger giftig, was die Seitenbänder anbelangt. Nun sind beide verschwunden. Im Bereich von 1200 bis 1400 MHz höre ich nur Rauschen.
Dass es sich um Radarstationen gehandelt haben muss, daran zweifle ich nicht mehr. Konnte ich doch sogar Reflexionen aus verschiedenen Richtungen empfangen, wenn sich ihre Antennen gedreht haben. Doch wem die beiden Geisterstationen gehört haben, darüber kann man nur spekulieren.
Preisfrage: Wer baut mobile Radarstationen für ein paar Tage auf und verschwindet dann wieder spurlos?

PS. Gerade hat mir jemand zugeflüstert, dass es sich um dieses System gehandelt haben soll. Kann aber von den Frequenzen her nicht stimmen. Vlt sind die Frequenzangaben auf Wikipedia falsch oder man hat das alte System wieder mal "entstaubt".

Apropos "verschwinden": nicht nur Geister verschwinden wieder wie sie gekommen sind, auch Amateurfunk-Händler können plötzlich verschwinden. Nun hat es einen alten Bekannten erwischt: Thiecom hört auf. Kein großer Verlust, wie manche Erfahrungen zeigen. Hoffentlich habt ihr dort nicht noch Ware ausstehend, die bereits bezahlt ist.

Dafür tauchen andere Dinge auf, die uns Funkamateure interessieren. Zum Beispiel diese freundliche Lady hier, die auf ihrem Youtube-Kanal alle zwei Wochen über das Funkwetter berichtet. Tamitha Skov tritt auf wie eine Wetterfee am Fernsehen und zeigt uns, was wir in der nächsten Zeit von der Sonne zu erwarten haben. Für DXer ist ihre Sendung ein Muss.

Donnerstag, 2. März 2017

Ein übler Geist erscheint im 23cm Band

Gestern, am 1. März, so gegen 15:00 MEZ erschien auf meiner Standby-Frequenz 1296.2 MHz plötzlich ein seltsames Signal. Ein U-Boot im Murtensee? Ausserirdische, die auf dem Chasseral landen? Oder einfach irgend ein Trottel, der ein illegales Teil in Betrieb genommen hat?
Wieso nicht, dachte ich mir. Man kriegt nicht jeden Tag die Gelegenheit für eine Fuchsjagd vor der eigenen Hütte.

Doch bei Sturm und Regen wollte ich nicht raus. Erst mal darüber schlafen. Viele Dinge verschwinden ja wieder von selbst.

Heute Morgen ist das Signal immer noch da. Es ist extrem stark: -33dBm mit dem Spektrumanalyzer an meiner Yagi gemessen (ca. 17dBi). Der Träger ist exakt auf 1300 MHz und die Seitenbänder reichen weit ins 23cm Amateurfunkband hinein.

Das Signal kommt aus Norden, von mir aus also Richtung Elsass. Aber so weit weg muss es ja nicht sein. Vielleicht steht der Sender nur jenseits des Gartenzauns. Ein kaputter Computer, wie ein Funkfreund meinte. Oder eine jener drahtlosen Videokameras, die man bei Aliexpress und Konsorten für eine Handvoll Dollar bekommen kann.

Aber es gibt noch eine andere Möglichkeit, und meine bisherigen Recherchen scheinen diesen Verdacht leider zu erhärten: Der Geist könnte ein neues Radar sein (1,2). Irgendwo im Mittelland oder auf den Jurahöhen. Oder eben doch auf dem gossen Belchen (Grand Ballon) im Elsass. Wer weiß. Im Moment ist jede Theorie so gut wie die andere.

Auf jeden Fall ist hier mal Schluss mit Lustig auf 23cm. Ade du großes, schönes und rauschendes Mikrowellenband auf dem ich so viele Versuche unternommen habe.




 

Freitag, 24. Februar 2017

Antennendraht: Kupfer oder Stahl?



Immer wieder gibt es unter OM Diskussionen darüber, was nun besser sei: Kupfer oder Stahl als Antennendraht. Man möchte ja nicht dB's verschenken, nur weil man den "falschen Draht" aufgehängt hat.

Vom mechanischen Standpunkt betrachtet, ist der Fall klar: Ein Stahlseil ist leichter und hält mehr Zugkraft aus als eine Kupferlitze gleichen Durchmessers.
Doch wie sieht es elektrisch aus? Wie wirkt sich der Skineffekt aus, von dem wir zumindest vor der Lizenzprüfung einmal gehört, bzw. gelesen haben?
Skin heißt übrigens Haut, das wissen zumindest die Skinheads ;-)

Hochfrequente Ströme fließen wegen dem Skineffekt nur an der Oberfläche eines Leiters. Die Erklärung dazu findet man hier.
Je höher die Frequenz, desto geringer ist die Eindringtiefe. Bei 1.8 MHz beträgt diese in Kupfer 48.6um und bei 30 MHz sind es noch 11.9um (Mikrometer = Tausendstel eines Millimeters).

Daher ist der Hochfrequenz-Widerstand eines Drahts wesentlich kleiner grösser als sein DC-Widerstand.
Wie wir mit diesem Online-Rechner mühelos berechnen können, hat ein Dipol im 30m Band mit 0.3mm Cu-Draht einen HF-Widerstand von 13,4 Ohm. Mit 2mm Kupferdraht dagegen nur noch 2 Ohm.
Trotzdem halten sich die Verluste auch beim dünnen Draht noch in Grenzen, denn der Speisewiderstand (bei Resonanz = Wirkwiderstand) des Dipols liegt (je nach Aufbauhöhe) in der Regel irgendwo um 50 Ohm und ist daher ca. viermal höher als der Widerstand des Drahtes.
Die Effizienz einer Antenne hängt ja vom Verhältnis ihres Wirkwiderstandes zum Verlustwiderstand ab.

Im Jahr 2009 hat die USKA-Sektion Luzern einen Feldversuch mit verschiedenen Drähten durchgeführt, der dies bestätigt. Zwischen einem 1.5mm und einem 0.3mm Cu-Draht ergaben sich nur geringe Differenzen. Höchstens eine halbe S-Stufe (3dB) und im Mittel nur ein Bruchteil davon.
Auch der Vergleich mit Stahl- und Aludraht fiel nicht allzu schlecht aus.

Achtung: Angenommen wurden 6dB pro S-Stufe, heutige Transceiver haben oft nur 3dB pro S-Stufe (z.B. FT-991, IC-7300)

Trotzdem geht die Diskussion weiter. Einige OM behaupten, dass das Drahtmaterial keine große Rolle spiele, andere wollen gegenteilige Erfahrungen gemacht haben. Woran liegt das?

Vielleicht an der Frequenz?

Wenn wir schon einen so schönen Online-Rechner zur Verfügung haben, schauen wir uns doch einmal einen Dipol für das 160m Band an. Gesamtlänge ca. 80m. Der Rechner will übrigens ein Komma als Komma und keinen Punkt, sonst spinnt er.

Bei 0.3mm Cu-Draht bekomme ich jetzt bereits 31 Ohm und bei 2mm Drahtdurchmesser 4.66 Ohm. Da der 160m Dipol im Verhältnis zur Wellenlänge in der Regel beim OM niedrig hängt, wird der Speisewiderstand eher bei 40 Ohm als bei 50 Ohm liegen. Da werden die 31 Ohm des 0.3mm Drahtes schon spürbar und fressen fast die Hälfte der Leistung weg. Also fast eine "moderne" S-Stufe.

Wir stellen also fest: Der HF-Widerstand wird wegen der grösseren Drahtlänge auf den langen Bändern grösser, trotz des geringeren Skineffekts.

Bisher haben wir aber nur Kupferdrähte untersucht. Wie steht es mit dem verzinkten Stahlseil, das oft als Antennendraht angeboten wird? Leider macht da der Online-Rechner nicht mehr mit. Von Stahl will er nichts wissen.

Das liegt daran, dass es von Stahl unzählige Varianten (Legierungen) gibt. Unlegierter Stahl (Eisen) besitzt eine Leitfähigkeit von 0.1 bis 0.15 Ohm mm2/m. V2A Edelstahl 0.72. Zum Vergleich: Kupfer hat 0.0172.

Aber das ist noch nicht alles. Zu der schlechteren Leitfähigkeit kommt noch ein anderer Malus hinzu: Die Eindringtiefe ist bei Stahl wesentlich geringer als bei Kupfer, wie aus diesem Diagramm zu entnehmen ist (Quelle Wikipedia):











Und zwar, je nach Legierung, bis zu hundert Mal geringer als bei Kupfer. Das hängt von den magnetischen Eigenschaften des Stahls ab. Je höher dessen Permeabilität ist, desto geringer ist die Eindringtiefe. Zur Erinnerung: Kupfer ist nicht magnetisch!
Je "magnetischer" also ein Stahldraht (oder generell ein Leiter) ist, desto schlechter ist er als Antennendraht geeignet.

Doch die meisten Stahlseile, die als Antennendraht angeboten werden, haben Beschichtungen aus einem nichtmagnetischen Material. Kupfer, Zink, Zinn oder Messing sind nicht magnetisch und sind deshalb als HF-Leiter geeignet, obschon sie nicht ganz so gut leiten wie Kupfer.

Doch dieser Trick mit der Oberflächenbeschichtung funktioniert unterschiedlich gut. Ist die Schicht zu dünn, fließt ein Teil des Stromes auch im darunter liegenden Stahl.

Eine galvanische Verzinkung ergibt zum Beispiel Schichtdicken von 10 bis 20um. Viel zuwenig für die Eindringtiefe von fast 50um im 160m Band.

Das Problem ist also komplex und man findet nur wenige Informationen dazu im Internet.

Wer bei Langdrähten und Dipolen für die unteren Bänder auf Nummer Sicher gehen will, verwendet am besten Cu-Draht oder Cu-Litze.

Man könnte jetzt einen weiteren Feldversuch machen und diesmal das 80 und 160m Band hinzuziehen. Aber es gibt ein anderes, bequemeres Instrument: ein Programm zur Antennensimulation wie zum Beispiel EZNEC 6+.

Ich habe ein wenig damit gespielt und einen Dipol für das 160m Band in 12m Höhe simuliert. Frequenz 1.9 MHz mit 2mm Cu-Draht. Mein EZNEC gab in diesem Fall einen Gesamt-Gewinn (Verlust) von -4dB an. Ich habe dann den spezifischen Widerstand und die relative Permeabilität für Stahl eingegeben. Die relative Permeabilität kann - je nach Stahl-Sorte - von ca. 30 bis 3000 variieren. Das Resultat ist verblüffend. Der 2mm Stahldraht ist, je nach eingegebener Permeabilität, 6 bis 10dB schlechter als der gleichstarke Kupferdraht.
Gerade im 160m oder 80m Band, wo man wegen dem immer höher werdenden Störnebel um jedes dB kämpfen muss, scheint mir das ein wichtiger Punkt zu sein. Wenn mir ein Verkäufer nicht sagen, kann, wie dick die Beschichtung auf seinem Stahlseil ist, kaufe ich lieber die teurere Cu-Litze ;-)

Bild: Das Auto eines Goldgräbers, fotografiert in Saariselkä

PS. Eine weitere Untersuchung. Diesmal auf 7MHz und einem Vergleich Cu - Stahl mit geringer Permeabilität.