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Technik 2m-Relais
Auf dieser Seite wird die Technik des 2m-Relais beschrieben
einschließlich ... |
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... aber sehen Sie selbst, indem Sie die Maus über das
Bild bewegen.
[Für alle Papageienfänger: Ihr werdet Korax nie
erwischen!]
[Näheres zu Korax erfahren Sie hier]
Manche interessiert es ja, wie so ein Relais innen aussieht
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Mit Ausnahme der Sendeantenne dies ist eine X200N von
Diamond (die aber auch nicht im Originalzustand belassen wurde), welche
gemeinsam mit dem 70cm-Relais betrieben wird, und drei Topfkreisfiltern
(uralt, aus den 60er Jahren) von Rohde & Schwarz) für den
Sender, welche zu kapazitiv überkoppelten Bandsperren umgebaut
wurden, ist die gesamte 2m-Relaisanlage, einschließlich der Empfangsantennen
und Komponenten für AntennenDiversity vollständiger Eigenbau
ohne Verwendung kommerzieller Geräte,. Bausteine oder Bausätze.
Entwickelt und gebaut hat dieses 2m-Relais DK6XH, in etwa drei
Jahren. Die Technik misst sich daran, was heute technisch machbar,
aber auch sinnvoll ist. Es mussten auch Lösungen und Kompromisse
gefunden werden, beispielsweise wegen der Problematik mit Nachbarkanalstörungen
im 12,5kHz-Kanalraster.
Es mag sich der Eine oder Andere vielleicht fragen, ob beispielsweise
die Frequenzaufbereitung mit Quarzoszillatoren und Frequenzvervielfachern
nicht eher vorsintflutlich ist. Diese Frage scheint auf den ersten
Blick gar nicht mal unberechtigt. Wenn man es allerdings unter dem
Aspekt der Minimierung des Seitenbandrauschens betrachtet, ist dies
nach wie vor der bessere Stand der Technik.
Zumal ja für Sender und Empfänger nur jeweils eine
Frequenz benötigt wird, macht es also nicht viel Sinn, in einer
Relaisfunkstelle VCO/PLL-Rasteroszillatoren zu verwenden.
Nach dieser allgemeinen Betrachtung nun zu den Einzelheiten. |
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Nachstehend zwei Blockschaltbilder für den Sender und den
Empfänger des 2m-Relais: |
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2m-Relais Sender
Oszillator, Vervielfacherstufen (x3, x2, x2), Bandpassfilter, Vorverstärker,
Treiber, Power Amplifier, Richtkoppler zur Überwachung der Filtereinstellung,
Topfkreisfilter (dreikreisig, kapazitiv überkoppelt), Richtkoppler
zur Regelung der Sendeleistung und Überwachung des SWR.
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2m-Relais Empfänger
Topfkreisfilter (zweikreisig, induktiv überkoppelt), Vorverstärker,
Topfkreisfilter (induktiv überkoppelt), Topfkreisfilter (kapazitiv
überkoppelt), Bandpassfilter, 1. und 2. HF-Verstärker, Bandpassfilter,
Schottky-Ringmischer, BPF, Verstärker, 1. Quarzfilter 9 MHz, ZF-Verstärker,
2. Quarzfilter, Quarzdiskriminator.
Darauf folgen Rauschsperre, Ruftonauswerter, DTMF- und CTCSS-Auswerter,
Audio-Delay mit »Papagei«, diverse Digitalfilter sowie
Teile der Relaissteuerung.
[Durch Klicken auf die Bilder erhalten Sie in einem neuen Fenster
eine Darstellung mit höherer Auflösung.] |
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Technische
Daten 2m-Relais |
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Quarzgesteuert, 1 x Schottkydioden-Verdreifacher,
2 x Schottkydioden-Verdoppler, MosFET-Treiber und PA
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145,6375 MHz (Kanal RV51) |
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15 Watt ERP (25 Watt EIRP)
an der Antenne |
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Durchgangsdämpfung (145,6375 MHz) |
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Sperrdämpfung
(145,0375 MHz) |
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Einfachsuper (9 MHz ZF) mit HighLevel-Schottky-
Ringmischer, 2 Quarzfilter und Quarz-Diskriminator. |
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145,0375 MHz (Kanal RV51) |
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Durchgangsdämpfung
(145,0375 MHz) |
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Sperrdämpfung
(145,6375 MHz) |
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Das Relais wird geöffnet durch
- 1750 Hz Rufton (Zeitdauer min. 0,5 Sekunden)
Hinweis: Der Rufton wird senderseitig
unterdrückt.
oder
- CTCSS 88,5 Hz (CTCSS muss bei der Sendung
dauernd
eingeschaltet sein, der 1750Hz-Rufton ist dann
nicht
erforderlich. |
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AOS, Feldstärke
[Noch nicht
implementiert] |
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Während des weiteren Durchgangs übernimmt
die Steuerung der AntennenDiversity die laufende Feldstärkemessung.
Nach Ende einer Sendung wird das AOS ausgegeben.
Zuerst ein Referenzton (622 Hz) und dann ein in der
Tonhöhe variierender zweiter Ton für die
Signalstärke.
[Eine detaillierte Beschreibung finden Sie hier] |
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AFC
Automatic
Frequency
Control |
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AudioDelay
4 s (»Papagei«) |
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DynamicNoise Reduction (DNR) |
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Sprachauusgabe
[Noch nicht
implementiert] |
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Ansagen wahlweise in CW oder Sprachausgabe.
Dies ist für einen späteren Zeitpunkt geplant. |
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Verlinkung des Relais mit anderen Relais oder
einzelnen Stationen via Internet.
Die Anbindung erfolgt über den Link zu DBØUAA.
[Eine detaillierte Beschreibung finden Sie hier] |
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Kurzbeschreibung 2m-Relais DBØUA (PDF-Format, 130 kB)
Ausführliche Beschreibung 2m-Relais DBØUA
(PDF-Format, ca. 9 MB, wird auf Anforderung zugesandt)
Zu der Relaisfunkstelle DBØUA 2m gibt es eine ausführliche
86 Seiten umfassende Dokumentation im PDF-Format.
Die Größe dieser PDF-Datei liegt auch bei maximaler
Komprimierung noch bei mehr als 8 MB.
Diese Datei kann per E-Mail hier angefordert werden:
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AOS (Automatic Over Signal) und Feldstärkesignalisierung |
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[Noch nicht implementiert] |
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Während dem Empfang eines Signals misst die Steuerung der
AntennenDiversity die laufend die Signalstärke. Dabei wird das
empfangene Signal alle 250 Millisekunden gemessen und der Messwert
gespeichert.
Nach Loslassen der Sendetaste (der Squelch am Relaisempfänger
wird geschlossen) wird mit einer kleinen Zeitverzögerung das AOS
ausgegeben. Zuerst wird ein Referenzton (622 Hz) gesendet; im zweiten
Ton wird der kurz vor Schließen der Rauschsperre ermittelte Feldstärkewert
signalisiert.
Dies ist prinzipiell ähnlich wie DBØZU ist, jedoch mit
einem Dynamikumfang von nahezu 100 dB.
Nachfolgende Tabelle zeigt die Zuordnung des zweiten Tones zur
gemessenen Feldstärke in dBm bzw. Mikrovolt mit einer Auflösung
von 4 dB.
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Anmerkung:
Diese Feldstärkesignalisierung ist derzeit
noch nicht vollständig implementiert; der zweite
AOS-Ton ist derzeit konstant 988 Hz. |
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Automatic Frequency Control - AFC |
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Der Empfänger des 2m-Relais verfügt über eine
automatische Nachstimmung der Empfangsfrequenz. Damit lassen sich Frequenzabweichungen
bis zu ± 2,5 kHz von
der Sollfrequenz automatisch ausgleichen, indem der Empfänger
nachgestimmt wird.
Dies ermöglicht beispielsweise problemloses Arbeiten mit
Geräten, welche nicht im 12,5kHz-Raster abstimmbar sind und nur
auf den Frequenzen 145,035 oder 145,040 MHz arbeiten können.
Frequenzabweichungen von mehr als 5 kHz nach oben bzw. nach
unten bewirken eine Unterbrechung der NF-Übertragung, weil dann
davon ausgegangen wird, dass nicht das Augsburger Relais angesprochen
werden soll, sondern ein Relais auf Kanal RV50 (z. B. Winterberg) oder
RV52 (z. B. Kitzsteinhorn).
Die Problematik Nachbarkanalstörungen (Splattererscheinungen)
unter besonderer Berücksichtigung des 12,5kHz-Kanalrasters ist
auf einer eigenen Seite beschrieben.
Klicken Sie auf das nächste Bild. |
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AudioDelay Normalbetrieb |
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Was Stationen, die sich selber über die Relaisausgabe abhören,
längst bemerkt haben: Die Ausgabe erfolgt zeitverzögert.
Man nennt eine derartige Einrichtung »AudioDelay«. Damit
lassen sich das kurze Aufrauschen nach dem Loslassen der Sendetaste
(Noise Tail) sowie die Übertragung von Steuertönen (1750
Hz Rufton, DTMF-Sequenzen) vollständig unterdrücken.
Funktionsweise
Das Audiosignal wird einem Analog-Digital-Wandler zugeführt und
in digitaler Form gespeichert. Dieses gespeicherte digitale Signal
wird 125 Millisekunden später wieder in ein Analogsignal gewandelt
und über den Relaissender wiedergegeben.
Wird nun die Sendung beendet, schließt die Rauschsperre
und dieses Schließen bewirkt eine sofortige Unterbrechung des
NF-Pfades zum Relaissender, wodurch das kurze Aufrauschen, das ja nun
um 125 Millisekunden verzögert erfolgt, nicht mehr übertragen
wird.
Die gleiche Funktionsweise liegt bei Vorhandensein eines 1750
Hz Ruftones vor sowie bei DTMF-Sequenzen durch das Auswertungssignal
wird auch hierbei der NF-Pfad unterbrochen, bevor die Signale über
den Sender hörbar werden.
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Dieses Diagramm zeigt die Funktionen und den zeitlichen Ablauf
der Einrichtung AudioDelay.
[Durch Klicken auf das Bild erfolgt die Darstellung in höherer
Auflösung.]
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AudioDelay - 4 Sekunden (»Papagei«) |
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»Hier ist DK6XH. Sagt mir bitte jemand, wie ich über
dieses Relais komme?« ...
Wer hat es noch nicht erlebt? Mindestens zwanzig hilfsbereite
Funkamateure geben nun erschöpfend Auskunft!
Schön wärs, die Wirklichkeit sieht freilich
anders aus. Um umfassende Rapporte zu erhalten, dürfte ich mein
Rufzeichen nicht nennen. Ich müsste pfeifen, rülpsen oder
was auch immer. Dann habe ich sogar gute Chancen, detaillierte Informationen
darüber zu erhalten, wie ich an allen möglichen Punkten innerhalb
der Relaisreichweite auf dem Unterband ankomme. Übrigens eine
interessante Begleiterscheinung des Relaisbetriebs seit seiner Entstehung
in DL zu Ende der 60er-Jahre.
[Mehr darüber hier]
Um eine Selbstkontrolle der eigenen Aussendung zu ermöglichen,
wurde die vorhandene Einrichtung AudioDelay um eine weitere
Funktion erweitert. Damit kann das empfangene Signal nach Schließen
der Rauschsperre um 4 Sekunden verzögert wieder gegeben und damit
selber abgehört werden.
Bedienung des »Papagei«
Zur Aktivierung wird der 1750Hz-Rufton für die Zeitdauer
von zwei Sekunden gesendet und danach kurz die Sendetaste losgelassen.
(Das Relais muss dazu lange genug abgefallen gewesen sein, darf sich
also nicht in dem Status befinden, wobei der Relaissender ohne Selektivruf
eingeschaltet werden kann.)
Nach erneuter Betätigung der Sendetaste innerhalb zwei
von Sekunden schaltet AudioDelay in den »Papagei«-Modus.
Dabei wird, solange der Squelch am Relaisempfänger offen ist,
das empfangene Signal in Echtzeit (also ohne Verzögerung) übertragen.
Gleichzeitig erfolgt eine digitale Aufzeichnung des übertragenen
Signals. Nach Loslassen der Sendetaste (Rauschsperre des Relaisempfängers
wird geschlossen) werden die letzten vier Sekunden der Sendung wieder
gegeben.
Die Modulationsqualität entspricht dabei der tatsächlichen
Aussendung.
Nach Ablauf von weiteren vier Sekunden wird wieder in den normalen
Betriebsmodus geschaltet.
Nachstehendes Diagramm zeigt die Arbeitsweise dieser Einrichtung
in ihrer zeitlichen Abfolge. |
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Durch Klicken auf das Bild erfolgt die Darstellung in höherer
Auflösung. |
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Dynamic Noise Reduction (DNR) - Dynamische Rauschreduzierung |
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Mit dieser Einrichtung lassen sich stark verrauschte Signale
wirksam verbessern. Außerdem wird bei leicht bis mittelstark
verrauschten Signalen in Sprechpausen das Rauschen unterdrückt.
Dies funktioniert jedoch nur bis zu einem bestimmten Signal-/Rauschverhältnis.
Bei stark verrauschten Signalen wird deshalb mit Hilfe von digitalen
steilflankigen Filtern zusätzlich die Übertragungsbandbreite
dynamisch begrenzt, woraus ebenfalls eine bessere Sprachverständlichkeit
resultiert.
Wunder darf aber niemand erwarten, auch diese Methoden haben
ihre Grenzen. |
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Bei den beiden Vorgängern des jetzigen 2m-Relais legte
ich großen Wert darauf, dass eingehendes und ausgehendes Signal
möglichst identisch waren, sowohl vom übertragenen Frequenzspektrum
und der NF-Bandbreite, als auch vom Frequenzhub.
Nachteilig dabei ist, dass über das Relais arbeitende Stationen
oft sehr unterschiedliche Lautstärken (Modulationshub) aufweisen,
und der Zuhörer gezwungen wird, den Lautstärkeregler an seinem
Gerät immer wieder nachzustellen, um diese Unterschiede auszugleichen.
Das aktuell in Betrieb befindliche 2m-Relais arbeitet deshalb
mit Dynamik-Kompression, die (zu) leise Stationen lauter und (zu) laute
Stationen leiser macht.
Dabei gilt:
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Der Nennhub, bei dem eine 1:1-Übetragung stattfindet
(eingehender Hub ist gleich ausgehender Hub) liegt bei etwa 2,5
kHz.
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Modulationen mit einen Hub zwischen 1,2 und 4
kHz werden etwa auf diesen Nennhub geregelt.
-
Modulationen mit über 4,5 kHz Hub werden geklippt und bei knapp 6 kHz schließt die Rauschsperre
(bei verrauschten Signalen schon bei 4,5 bis 5,5 kHz).
Die vorstehend genannten Werte sind Messwerte; der Höreindruck
ist freilich auch davon abhängig, wie das ausgesendete Signal
aufbereitet wurde. Ein geklipptes oder stark komprimiertes Signal hört
sich aufgrund des höheren mittleren Modulationsgrades immer lauter
an, als ein nicht komprimiertes oder nicht geklipptes, auch wenn es
den gleichen Spitzenhub aufweist. |
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Nebenstehendes Diagramm zeigt den NF-Frequenzgang von DBØUA-2m.
Die Absenkung unterhalb 300 Hertz erfolgt, um empfangene CTCSS-Steuertöne
nicht wieder auszusenden, und ist für die Sprachverständlichkeit
ohne Bedeutung. |
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