Am 08.Mai 2016 feierten wir die Zuteilung der BNetzA für die Clubstation DP5V in den Nebengebäuden der
PICHO-BAUDE.
Frank DL7VLM (Funktechnik Dathe in Bad Lausick) konnte uns passend dazu den 1. in Sachsen verkauften IC-7300 liefern. Beeindruckend war vor allem die umfangreiche Dokumentation mit Schaltplan, Bestückung und Abgleichpunkten im Service-Manual. Natürlich wurde der 1. Amateurfunk-Transceiver in SDR-Technologie sofort aufgeschraubt. Scherzkekse kommentierten, "... die Software werdet ihr aber nicht finden".
Eine Schaltungsdiskussion über das ATV-Relais DB0PIB (ohne Ton, der kam über die 145.575 ;o)) war sehr interessant, da ICOM erstmals die professionelle Produktreihe für maritime Funkgeräte auf den Amateurfunk erweiterte.
Das Schaltungkonzept halten sie heute noch durch: Signaldynamik und Selektivität sind vom µProzessor und damit über Firmwareupdates direkt steuerbar. Dieser Vorteil der Steuerung wichtiger Parameter eines Transceivers über Software hat schon nach dem 1. Update im Herbst 2016 voll überzeugt.
Das absolut neue war aber die integrierte Spektrumdarstellung mit 1 MHz Bandbreite. Erstmals waren die klassischen Betriebarten CW, SSB, und RTTY nicht nur hörbar, sondern visuell im Frequenzbereich als Spektrum sichtbar. Jetzt konnte man das halbe 2m-Band mit Transverter 144 --> 28 in guter Wiederholungsrate überblicken. Im Contest sehr hilfreich, da man sich auf die S3...5 - Signale konzentrieren konnte. Die verbesserten das Endergebnis ganz enorm, da sie fast immer aus > 600km kamen und viel mehr Punkte je überbrückten Kilometer brachten, als die lautstarken Signale aus DL.
Gleichzeitig gab es von Prof. Joachim Müller DG4BSA im BEAM-Verlag einen "Praxiseinstieg in die Spektrumanalyse".
Hier erklärt er uns mit einfachen Worten und wenigen Formeln, wie die gehörten Signale vom Zeitbereich über die Fouriertransformation (Mathematik mit Integralen) in den Frequenzbereich abgebildet werden können.
Dabei gibt es "viele Wege, wo und wie die Digitalisierung im RX-Signalzug" eingreift.
Seitdem kennen wir bezahlbare RX/TRX zwischen 0,3 k€ und 1,5k€, die mit dem Überlagerungsprinzip und den bekannten Zwischenfrequenzen digital arbeiten.
Er beschreibt neben den SDR-RX-en mit Überlagerungsprinzip und A/D - Wandlern auch 2014 schon die Fensterstaffelung sehr vieler (ideal unendlich vieler) FFT-Transformationen mit enormen Datenaufwand (I/Q-Datenströme) zum PC oder Laptop. D.h. ein Gebilde aus mehreren digitalen Prozessorkernen setzt mit aktuell typischen 40MHz Bandbreite Signale jeder Art im Zeitbereich in den Frequenzbereich < 10GHz um. Eine extrem große Anzahl an zeitlich versetzt gestarteten Komparatoren tastet das Signal im Zeitbereich ab, sendet die Daten als I/Q - Strom zu möglichst vielen Prozessorkernen (auch Grafikkernen) im PC, die die vielfältigen Berechnungen zum Zusammensetzen im Frequenzbereich ausführen. Das Hauptproblem der FFT in aktuellen Transceivern, die Einschwingzeit jedes AD-Wandlers und seiner vorgeschalteten Selektion, macht die Darstellung gepulster Signale grundsätzlich fehlerhaft und langsam, wird bei dieser "FFT-Fenstertechnik" komplett umgangen.
Zeitversetzte FFT-Fenster, ohne Warten auf Einschwingzeiten --> Echtzeit - Spektrumanalyse
Quelle: Praxiseinstieg in die Spektrumanalyse S. 65
Das Ergebnis ist eine Echt in Zeit - Spektrumanalyse (RTSA) in deren Historgramm (Häufigkeit der Signalamplitude über einer Frequenzspanne) die Bandbelegung, wie in jedem RX mit digitaler oder früher analoger Zwischenfrequenz (Monitor), aber zusätzlich wenige µs-dauernde Ereignisse (blau) breitbandig dargestellt werden.
Im Beispiel ist die gesamte Kurzwelle bis 50MHz wie bei einem "Standard-SDR", aber mit allen weiteren kurzzeitigen breitbandigen Ereignissen, z.B. verschiedenste Blitzarten und/oder Jupiter-Burts ab ca. 9 MHz sichtbar.
Das bringt jetzt nach 10 Jahren Software dominierten Empfängern nochmal eine Amateurfunk-Horizonterweiterung, die auch schon für ca. 1,5 k€ als RX Aaronia Spectran V6 Eco zu haben ist. Transceiver von FlexRadio und elecraft können eine Spektrumanalyse mit geringeren Darstellungs-Bandbreiten in quasi-Echtzeit schon seit einigen Jahren!
SDR Angel (Linux & Win10) kommt mit der gleichen Baukasten-Philosophie für einen "normalen RX mit AD-Wandlern", aber in quasi-Echtzeit mit Afu-tauglichen Bandbreiten daher. Hier sind sogar einmalige Ereignisse bis herab zu 150µs Dauer durch zusätzliche Trigger erfassbar. Dafür wird der "normale Wandlervorgang analog zu digital" nur für steile Flanken freigegeben und die "Grenzfrequenz des Wandlers ausgereizt", natürlich auf Kosten langsamer Signale.
Was bringt das voranschreitende Digitalisieren der FFT für den Amateurfunkbetrieb?
--> Purer Luxus für erdgedundene Funkerei, auch über F2-Beugung, weil hier eher statische Verhältnisse über Stunden dominant sind.
--> Interessant bei der Beobachtung von Es-Öffnungen. Mit Histogramm und Max.- Amplituden - Kurven lässt sich die "Durchsichtigkeit" des Radiofensters unserer Ionosphäre ab ca. 10MHz lokal sehr gut beobachten. Man nutzt bekannte Radioquellen im Sonnensystem als "Baken", die erst komplett verschwinden, wenn die E-Schicht (90km ... 110km) ausreichend ionisiert ist. Hier ist die notwendige Ionendichte deutlich höher als bei der berühmten F2-Schicht. Letztere ist im obigen Beispiel fast wirkungslos für die elektromagnetische Welle von Jupiter und Io.
Der Irrglaube, es gibt nur Winkelbeugung zur Erdoberfläche zurück oder senkrechte Durchlässigkeit von z.B. Signalen aus unserem Sonnensystem, ist mit einfachen Antennen und der gleichzeitigen FFT von periodischen und Pulssignalen sichtbar !!
Es ist eine Freude, wie breitbandige Natursignale mit wesentlich mehr "Sendeenergie" über die stärksten Kurzwellen - Sender im Schmalband-Kilowatt-Leistungsbereich dominieren !!
--> Das Mittel der Wahl bei Satellitenfunk, weil sich durch den Doppler-Effekt der TX im Orbit im Wasserfall als "Schrägträger" selbst kennzeichnet. Damit entgeht kein funkender Satellit mehr der Beobachtung, auch nicht mit µs - Funkprotokollen!
--> Eine sehr gute Wahl für den Weg im Amateurfunk zuhnehmend auf Signale (künstlich oder natürlich) außerhalb unserer "Erdhülle" zu achten.
--> Gute visuelle Bewertung für die Entfernung kosmischer Radioquellen. Hohe I/Q-Dichte erlaubt nachträgliches Zoomen im Frequenzbereich und lässt so Anstiegsberechnungen im Zeitbereich zu. Je näher die Quelle dem Beobachter ist, umso länger wird sein Signal im Breitbandzoom zu finden sein. Unsere Erde dreht sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit.
--> Wie bei jedem aufgezeichneten I/Q - Datenstrom lässt es sich nach der Aufnahme offline gezielt im "Datenmeer fischen". Bei der RTSA sind dann aber auch neben den "Waalen" viele kleinere "flinke Fische" sichtbar.
Die Entwicklung und Bezahlbarkeit AFU-tauglicher Echtzeit-Spektralanalysen wird im Fokus dieser Website bleiben!
Eines sollte jedem OM damit klar werden, je schneller und je mehr Datenverarbeitung aus dem TRX in den verwendeten PC wandert, umso deutlicher wird der preisliche Verfall der durch Werbung gepriesenen Kernkompetenz des jeweiligen Gerätes. Der Anteil klassischer Elektronik in Hardware, egal ob analog oder nach AD-Wandlern, wird sich systematisch ins Frontend der Geräte zurückziehen.
Nach 10 Jahren bezahlbarer SDR-Transceivern ist es an der Zeit nachzudenken, womit man selbst in 10 Jahren Amateurfunk betreiben will und entscheidet sich vorteilhaft fürs Budget nur für eine "Herstellerphilosophie". Die wird immer mehr ein Verbund aus verteilter Hardware (TRX + PC) und zugeschnittener Software sein. Die Elektronik unterliegt, trotz aller objektiven und menschlich verursachten Krisen, immer noch einem Preisverfall über Jahre hinweg. Mit der eigenen Software, auch features über firmware, wird jeder TRX - Hersteller versuchen diesem Trend gegenzusteuern.
Bleibt zu hoffen, dass externe RX mit revolutionären Ansätzen in Hard- und Software weiterhin die "Pioniere" in Preis und Funktion bleiben?
dl5dsb
frank
