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Modernes Bakenkonzept für den VHF und UHF Bereich

Rolf Maarschalkerweerd DK7FU F42. Modernes Bakenkonzept für den VHF und UHF Bereich. Überblick Historie von Baken im VHF & UHF Funktion und Serviceleistung aktueller Baken Erweiterte Bakenfunktionen Neue Bakenkonzepte Implementierung Demonstration der Bakennutzung.

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Modernes Bakenkonzept für den VHF und UHF Bereich

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Presentation Transcript

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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

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

  6. Neue modulare Bakenkonzepte • Andere, digitale Modulationsarten • RTTY, PSK, WSPR, JTxxetc. • 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

  7. 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

  8. 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

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

  10. 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 Konzept des neuen Bakesystems Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

  11. 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 Anforderung: CW Aussendung Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

  12. 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 Anforderung: Digitale Aussendung Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

  13. 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 • .... Anfoderung: Unmodulierter Träger Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

  14. 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 Überlegungen zur Modulation & Kodierung Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

  15. 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 undTräger bei 1 Minuten Zyklus • Belegte Bandbreite 715 Hz, kompatibel mit 1 KHz Bakenraster • Ist IARU Region 1 Standard Überlegungen zur Modulation & Kodierung (2) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

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

  17. 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) Umsetzung des Konzepts Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

  18. 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) Umsetzung des Konzepts (2) Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

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

  20. DDS & Controller GPS-RX & 10 MHz TCXO 1 GHz PLL Testaufbau Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

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

  22. 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 (!) Bei der Umsetztung zu beachten Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

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

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

  25. Überprüfung der Funkbedingungen • Ohne Computer: CW-Kennung/Träger bis ca. +3....6 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 (!!!) Praktischer Nutzen des neuen Bakenystems Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

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

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

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

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

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

  31. PI4 Decoder s/w: PI-RX • Leicht zu installieren und intuitiv in der Benutzung, Handbuch on-line • Download von: http://rudius.net/oz2m/ngnb/pi4.htm Programm zum Dekodieren Ortsverband Griesheim, F42, OV-Abend 8. Januar 2014

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