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Modernes Bakenkonzept für den VHF und UHF Bereich Rolf Maarschalkerweerd DK7FU F42 Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014.

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2 Modernes Bakenkonzept für den VHF und UHF Bereich Rolf Maarschalkerweerd DK7FU F42 Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

3 Überblick Historie von Baken im VHF & UHF Funktion und Serviceleistung aktueller Baken Erweiterte Bakenfunktionen Neue Bakenkonzepte Implementierung Demonstration der Bakennutzung Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

4 Historie von VHF/UHF Baken OZ7IGY: Älteste VHF Bake weltweit! ORV seit 1957 (!!!) In DL seit Anfang 60ziger Jahre DL0PR (St.Peter Ording), Aurora Bake mit Antennen/Leistungsumschaltung (jetzt DM0PR) DB0FAI, speziel zum Erforschen der Ausbreitung über FAI (Reflexionen an magnetisch ausgerichteten Elektronenwolken in ca 110km) Regionale Baken Überprüfung von Funkausbreitung, Testsignal Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

5 Grundfunktion normaler VHF/UHF Baken Immer in Betrieb: 24h/365Tage Aussendung von Rufzeichen und Dauerträger, event. QTH Lokator und Zusatzinformation wie Leistung, Antennenrichtung etc. Sendefrequenz mit hinreichender Genauigkeit und Stabilität Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

6 Aufnahmen aktueller Baken Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014 DB0MMO, 432 MHz, 72km DB0LB, 432 MHz, 115km

7 Neue modulare Bakenkonzepte Andere, digitale Modulationsarten RTTY, PSK, WSPR, JTxx etc. Sychronisation der Aussendung Frequenzsynchron, gelockt an DCF77, GPS Zeitsynchron, Bakentext startet zu einem festgelegtem Zeitpunk; z.B. zu jeder vollen Minute Multi-Mode Baken Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

8 Hintergrund zum neuen Bakenprojekt DB0JG Als Langzeit Bakenbetreiber habe ich mehrere Bakenkonzepte überlegt Anfang war ca 1980: 70cm regionale Bake 1 W omni Antenne, 15m über Grund Normaler Quarzoszilator, Frequenzgenauigkeit zwischen Winter (-15 Grad C) und Sommer (+35 Grad C) ca. +/- 300 Hz 1996: Bake komplett erneuert 1 W omni, jede 20 Minuten Umschaltung auf je 400 W Richtung Hamburg und Frankfurt Omni Antenne: Kreuzdipol, Richtantennen 2 x 21 el. Tonna Textaussendung je nach Betriebsmode, Textaussendung synchronisiert mit DCF77 Quarzfrequenz mittels Ofenoszillator stabilisiert (+/-50Hz übers Jahr) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

9 Vergesehene Erweiterung Anbindung der Sendefrequenz an GPS Nominale Bakenfrequenz sollte auf <1 Hz eingehalten werden Erweiterung auf digital Mode Bake mit PSK31 => Ideen wurden vorbereitet aber nicht umgesetzt Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

10 Motivationsschub Weinheim 2011 Vortrag von Bo Hansen, OZ2M Nächste Generation von Bakensystemen Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

11 Konzept des neuen Bakesystems Soll wie gewohnt in CW dekodierbar sein Soll auch eine moderene Kodierung aussenden Soll unter Rauschgrenze dekodierbar sein Soll frequenzgenau sein Soll wenig Phasenrauschen haben Soll energieeffizient sein Soll konform zum Bandplan sein Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

12 Anforderung: CW Aussendung Aussendung wie klassische Baken CW mit 60 BpM, da Optimum bei Fading oder QRM Nur-Träger Periode von mindestens 10 Sekunden je Zyklus Wichtig für Test- und Abstimmzwecke Wiederholzyklus nicht zu lang 1 Minutenzyklus; langsamere Wiederholungen sind nichts für ungeduldige Funkamateure und UKW Ausbreitungsphänomene Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

13 Anforderung: Digitale Aussendung Aussendung in speziellen Modulation bzw Kodierung Erlaubt automatische Überwachung der Ausbreitungsbedingungen Ist besser als die Ohren des Operator, hört im Rauschen unterhalb der Grasnarbe Digitaler Teil soll Teil des Gesamtzyklusses sein Keine extra Zeitscheibe für den digitalen Teil Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

14 Anfoderung: Unmodulierter Träger Unmodulierter Träger zu Abgleichzwecken Besser 1 Hz auf Nominalfrequenz der Bake Timing (Ein- oder Austastung) Besser 1 Millisekunde zur UTC Sekunde Beobachtungsmöglichkeit von Ausbreitungsphänomenen Flugzeug Reflexionen Meteorscatter.... Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

15 Überlegungen zur Modulation & Kodierung RTTY, PSK Digitaler Standard auf KW Bändern Nicht optimiert für UKW Ausbreitung Keine Klasse C Verstärker bei PSK (Wirkungsgrad, Stromkosten) WSPR Optimiert für KW Ausbreitung, nicht für UKW 2 Minuten Zyklus Keine CW Kennung Bei Frequenzjitter und Scatterausbreitung nicht robust JT65 EME optimiert, auch für UKW Tropo Scatter 2 Minuten Zyclus bei CW Kennung Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

16 Überlegungen zur Modulation & Kodierung (2) JT4 Optimiert für UKW Ausbreitung 48 Zeichen, bis 13 Zeichen/Nachricht Dekodiert bis -24 dB unter der Grasnarbe Wird auch bei EME im Mikrowellenbereich genutzt CW Kennung oder Träger bei 1 Minuten Zyklus, sonst 2 Minuten Zyklus PI4 Optimiert fuer UKW/Mikrowellenbaken Zeichensatz optimiert, 38 Zeichen, bis 8 Zeichen/Nachricht Dekodiert bis -22 dB unter Rauchgrenze CW Kennung und Träger bei 1 Minuten Zyklus Belegte Bandbreite 715 Hz, kompatibel mit 1 KHz Bakenraster Ist IARU Region 1 Standard Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

17 MM + 25 Sek jede Minute MM + 00 Sek MM + ~40 Sek Call in Digi Modul. Call in CW Nur Träger Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

18 Umsetzung des Konzepts Dänische Entwicklergruppe, Betreiberteam von der Bake OZ7IGY 10 OMs: OZ1AHV, OZ1BV, OZ1CKG, OZ2CPU, OZ2ELA, OZ2M, OZ5GQ, OZ8PG, OZ9GE, OZ9ZZ Projektleitung Bo Hansen, OZ2M Baugruppen Baugruppen als Bausatz oder bestückte Platine erhältlich Software frei verfügbar, auch die Empfangs s/w Alle Software on-line zum Download Alle Software dokumentiert! Software Fehlerbehebung (wenn berichtet) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

19 Umsetzung des Konzepts (2) Modularer Aufbau Verwendung für Einzel- sowie Multibandbaken Robustes Design, servicefreundlich, energieeffizient Fernüberwachung (Option) Komponenten GPS Empfänger zur Frequenz- und Zeitsteuerung bei Multibandbaken nur 1 x je Standort 1 GHz PLL Oszilator als allgemeine Frequenzreferenz bei Multibandbaken nur 1 x je Standort DDS zur Frequenzerzeugung und zur Modulation Controller mit s/w für sämtliche digitale Modulationen (JTxx, WSPR, FSK441, Icecat, Opera, etc etc) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

20 Bakensystem Blockschaltbild Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

21 Testaufbau 1 GHz PLL DDS & Controller GPS-RX & 10 MHz TCXO

22 Blick in die DB0JG Bake (3. Generation!) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

23 Bei der Umsetztung zu beachten DDS Spektrum Trotz 1 GHz Takt wird der DDS wird nahe der maximal möglichen Frequenz betrieben. Spektrum muss mit einigem Filteraufwand gesäubert werden. Abschirmung für extere Signale Bake wird am Standort eines sehr aktiven KW Amateurs betrieben, Bakenantenne unterhalb des Beams montiert => GPS verwendet Referenzsignal von 10 MHz (!) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

24 Spektum Plots Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014 Ausgang DDS Nach Helix Filter

25 Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014 PA Ausgang Antennen- buchse

26 Praktischer Nutzen des neuen Bakenystems Überprüfung der Funkbedingungen Ohne Computer: CW-Kennung/Träger bis ca dB S/N; je nach Ohr... Mit Computer: PI4 Dekoder bis ca – 22 dB S/N Meteor- und Flugzeug Scatter sichtbar Automatische Überwachung der Funkbedingungen Überprüfung der eigenen Station Ohne Computer: Frequenzgenauigkeit je nach Gehör +/- 50 bis 100Hz Mit Computer: Frequenzgenauigkeit besser 0.1 HZ (!!!) Uhrzeit auf PC: PC Zeit besser 10 Millisekunden (!!!) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

27 RI-RX Software Und was die Dekodiersoftware damit macht: Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014 OZ7IGY, 432MHz, 676km

28 RI-RX Software Screenshot Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

29 DB0JG test RI-RX Screenshot Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

30 DB0JG Empfang über 480km bei DJ8ES Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

31 DB0JG test im DX Cluster ODX 590km Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

32 Programm zum Dekodieren PI4 Decoder s/w: PI-RX Leicht zu installieren und intuitiv in der Benutzung, Handbuch on-line Download von: Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014


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