Digitale Filterung des Kurzwellensignales:

Um den Rauschanteil beim 80m Empfang zu reduzieren und dadurch sowohl für 2m als auch für EchoLink bessere Verständlichkeit zu erreichen wurde nach einer Möglichkeit gesucht, das NF-Signal digital zu filtern. Nach kurzer Suche haben wir uns für ein fertiges Produkt entschieden und Victor (V51V) hat zu diesem Zweck den Sprachextraktor LINGUA gespendet. Vielen Dank dafür, Victor.

Nach dem Einbau und Abgleich des Sprachprozessors stellte sich eine deutliche Verbesserung der Verständlichkeit ein. Besonders in QSB-Phasen fällt die Rauschsperre nicht mehr ab da das Nutzsignal kräftiger und nahezu rauschfrei ist.

Wie bei fast jedem Vorteil war diese Aufrüstung allerdings auch mit einem Nachteil behaftet. Wenn der Sprachprozessor 'überfahren' wird, wenn also zu hohe Eingangssignale anstehen, und das kann bei 80m sehr schnell passieren, dann beginnt Lingua mit der Aussendung von Tönen in unterschiedlichen Höhen. Dies wiederum hat die Rauschsperre fälschlicherweise als Stimmsignal identifiziert wodurch das Relais fortwährend hochgetastet wurde. Dieser und andere Umstände führten zur Notwendigkeit einer 'Intelligenten Rauschsperre'.

Rauschsperre für 80m:

Von Dezember bis März ist in Namibia Regenzeit. Dieser Zeitraum wird begleitet von teils heftigen Gewittern mit permanenten statischen Entladungen. Hier zwischen einer Station die im Rauschen CQ ruft und den teils 100dB stärkeren Störungen zu unterscheiden ist nicht einfach.

Zusätzlich wird der 80m-Empfänger des Relais im Zentrum von Windhoek auch von verschiedensten Arten von QRM gestört. Dies reicht von Schaltnetzteiloberwellen, die langsam über die Frequenz wandern bis hin zu deutlich stärkerem weißen Rauschen innerhalb des Stadtgebietes. Ganz zu schweigen von Stationen deren Kreuzmodulationsprodukte massiv die Relaisfrequenz stören.

Auch der Lingua-Effekt (Beschreibung siehe oben) machte der Rauschsperre der Entwicklungsstufe I zu schaffen.

Für eine rein analog aufgebaute Syllabic Squelch waren diese Punkte eine besondere Herausforderung die zwar meistens gemeistert wurden (bis auf den Lingua-Effekt), was jedoch meiner Meinung nach noch nicht den hohen Ansprüchen eines Relais genügte. Dies zeigte sich vor allem in einem vermehrten Auftasten des Relais während intensiver statischer Blitzentladungen.

Die logische Konsequenz war eine Weiterentwicklung der Rauschsperre. Sie musste intelligent werden, um die charakteristischen Störungen noch zuverlässiger unterdrücken zu können. Die nächste Entwicklungsstufe sollte eine Mischung aus Analog- und Digitaltechnik sein. Da ich den Aufwand mit einem DSP nicht treiben wollte kam ein ATTiny25 von Atmel im DIP8 Gehäuse zum Einsatz. Verstärkung, Filterung und Frequenz-Spannungswandlung finden weiterhin analog statt. Anschließend erfolgt eine A-D-Wandlung im Microcontroller mit intelligenter digitaler Auswertung des Frequenzspektrums.

Hier das Schaltbild der neuen Anordnung (bitte klicken):

Durch den 8-Pin-Microcontrol- ler vereinfacht sich die Schaltung deutlich. Hinzu kommt aber der Aufwand zur Erstellung der Software. Dies wirkt sich jedoch in dem Sinne positiv aus, dass weitere Optimierungen meist nur noch eine Änderung der Software zur Folge haben werden. Ein Anheizen des Lötkolbens ist nicht mehr nötig.

Das Poti zur Einstellung der Ansprechschwellenempfindlichkeit wurde wegen der Möglichkeit des manuellen Eingriffs zur Fontplatte verlegt.

Die Software prüft das einkommende NF-Signal nun 2,5 Sekunden und trifft dann erst eine Entscheidung, ob es sich um Sprache handelt oder nicht. Dies verhindert ein Auftasten des Relais durch Störungen deutlich. In diesem Zeitraum ist jedoch die empfangene Station nicht hörbar. Das hat zur Folge, dass man die Umschaltpausen zwischen den Durchgängen länger halten muss als üblich da sonst 80m-Stationen keine Chance haben gehört zu werden.

Für viele OMs, wie auch für mich ist die Umstellung auf längere Umschaltpausen im Eifer des QSO-Gefechts oftmals schwierig. Falls sich dies im Laufe der Zeit nicht bessert werde ich Zwangspausen in die Umschaltung einbauen müssen. Ich denke auch, dass in der nächsten Entwicklungsstufe der Rauschsperre diese Zeit wieder unter eine Sekunde gedrückt werden kann.

Nun testen wir den aktuellen Entwicklungsstand und analysieren das Verhalten der Squelch in den nächsten Monaten. Danach wird sich zeigen, ob und wo eine weitere Verbesserung notwendig ist.

NVIS auf 80m:

Derart aufgerüstet wurde unser Relais auf 80m immer empfindlicher und dadurch fanden auch immer mehr entfernt gelegene Stationen direkten Zugang zur Hauptstadt Windhoek und zu EchoLink. Sogar aus dem 1300km entfernten Kapstadt in Südafrika hört man interessierte OMs über den Windhoek-Repeater. Die sind dann sehr erstaunt hier z.B. eine deutsche Station über EchoLink zu hören. So etwas gab es im südlichen Afrika auf 80m noch nie.

Mit Russel (V51RJ) im 600km entfernten Rosh Pinah habe ich abends fast täglich die Ausbreitungsbedingungen auf 80m getestet. Das Ergebnis lässt sich sehen. Schon mit 5 Watt Sendeleistung an einer Windom-Antenne, 8 Meter über Grund, lässt sich das Relais zuverlässig auftasten. Allerdings liegt dann die Sprachqualität bei Q3-Q4. Bei 20 Watt jedoch ist regelmäßig eine Signalqualität von Q5 zu erreichen. Eine derartige Empfindlichkeit bringt aber auch Nachteile mit sich: Das Relais wird nun auch z.B. von amerikanischen Stationen aufgetastet. Dies macht wenig Sinn da diese DX-Stationen meist gar nicht von der Existenz unseres Relais wissen.

Also musste mal wieder die Technik herhalten und das Zauberwort heisst hier Near Vertical Incidence Skywave (NVIS). Es handelt sich dabei um möglichst vertikal abgestrahlte Funkwellen, die einerseits den D-Layer wegen des senkrechten Einfallwinkels leicht durchdringen und dann am F1- bzw. F2-Layer regenschirmartig gebeugt werden (Refraktion), um anschließend in einem Umkreis von bis zu 800km Radius empfangen werden zu können. NVIS erfordert Antennen die eine möglichst schmale Keule vertikal nach oben abstrahlen. Eine solche Antenne empfängt dann auch bevorzugt vertikal eintreffende Funksignale. Dieser Effekt führt zu einer Dämpfung von DX-Signalen die mit flachen Winkeln einfallen und einer Verstärkung von lokalen NVIS-Signalen. Unter anderem wird diese Technik vom Militär und im Katastrophendienst angewendet. Hier versucht man in einem abgegrenzten Operationsgebiet eine möglichst zuverlässige Kommunikationsmöglichkeit zu schaffen.

Auch bei unserem Problem mit Überreichweiten auf 80m überzeugt NVIS wegen den angesprochenen Filtereigenschaften. Nun war es an der Zeit, möglichst einfache Antennen für Stations-, Mobil-, und Portabelbetrieb zu bauen. Im Bereich Stationsbetrieb hat Victor (V51V) bereits einige Versuche unternommen die wir bei meinem nächsten Besuch auf Victor's Farm noch vertiefen werden. Auf meinen letzten Reisen mit unserem Wohnmobil habe ich Versuche mit Mobil- und Portabelantennen durchgeführt. Es ist jedoch noch etwas zu früh, hier detailliert darüber zu schreiben. Tatsache ist, dass man mit den geeigneten Antennen eine deutliche Erhöhung der Empfangsfeldstärke bei gleichzeitiger Ausblendung von QRM und QRN erreichen kann. Ich werde dazu weiter berichten.

Best 73 es 55 de Wolfgang (V51WG / DL3RDG)

Zurück zu Teil 1