Das Arbeitspferd

Seit guten 12 Jahren war der Yaesu FT-2K Transceiver nebst vier weiteren Transceivern und diversen Empfängern das Arbeitspferd in meinem Shack. U. a. ist auch aktuelle SDR Technik mit Pre-Distortion im Einsatz gewesen.

Auf dem Papier (technische Daten) ist der FT-2K zwar nur ein mittelmäßiges Kurzwellenfunkgerät, aber in Sachen Ergonomie und Funktionalität ein top Transceiver. Was mich an dem FT-2K besonders begeistert, ist seine tolle Ergonomie. Jede spezifische Funktion hat seinen eigenen Drehregler bzw. Drucktaste. In dem knapp 150 Punkte umfassenden Menü werden dagegen auschließlich allgemeine Funktionen ein- bzw. ausgeschaltet und die dazugehörigen Parameter eingestellt. Diese klare Trennung hat mir die Arbeit mit dem Transceiver immer sehr angenehm und die Teilnahme z. B. an Contesten sehr viele Verbindungen eingebracht. 

Weniger ist mehr!

"Reduce to the Max" - Optimierung war jetzt das vorrangige Ziel. Zweckmäßiges Equipment galt es einzusetzen und konsequent unnötiges Equipment zu reduzieren. Mein Shack wurde dazu vollends abgebaut, um es meinen neuen spezifischen Bedingungen wieder aufbauen zu können. Gutes sollte besser, die Handhabung übersichtlicher und das Equipment nachhaltiger werden. Die gute Ergonomie des FT-2K sollte dabei erhalten bleiben, die spezifsichen Eigenschaften besser, der Funktionumsfang vielfältiger und insbesondere der Signal-/Rauschabstand sowie das Intermodulationsverhalten optimiert werden. Funkbetrieb quasi in seiner reinen Form, ohne viel Blink-Blink.

Was lag da für mich näher als ein FT-DX-5000MP von Yaesu. Was für ein Glück, dass ich noch einen der Letzten seiner Baureihe als Neugerät nebst SM-5000 Station Monitor bei einem großen Händler in Deutschland bekommen habe.

Postskriptum

Es ist kaum zu glauben, aber von dem vielen Equipment des einstigen Shacks ist im Großem und Ganzen nicht mehr viel übrig geblieben. Eigentlich nur noch das Mikrofon nebst Audio-Processing-Equipment, der symmetrische Christian-Koppler, zwei von vier PAs, ein RF-Power Meter, der Sprach- Extractor und letztendlich der Telefunken Seefunkempfänger von 1973. Nicht weil das damalige Equipment schlecht war sondern einfach, weil es schlichtweg unnötig ist. Zudem sorgten die vielen zusätzlichen Meter an Kabelwegen und die sehr vielen Steckverbindungen zwischen den vielen Funkgeräten, Computern, Netzteilen, Messtechniken etc. für zunehmend selbsterzeugten Man-Made-Noise bzw. Gefahr ungewollter HF-Einstrahlung.

Das Arbeitspferd im XXL-Format

Der Transceiver FT-DX5000MP von Yaesu ist ein Funkgerät ganz nach meinem Geschmack. Der sich für mich intuitiv bedienen lässt und in vielerlei Hinsicht an meinen erwürdigen Yaesu FT-2K erinnert. Nicht nur das der FT-DX5000MP Transceiver deutlich größer und schwerer ist als der FT-2K, weisst der Neue doch mit deutlich besseren technischen Daten und mir wichtigen Eigenschaften auf: Diversity-Empfang, Class A Endstufenbetrieb, exzellente DSP, sehr gutes Großsignalverhalten, TX in/out Anschluss  (z. B. für externe RX-Filter und RX-Verstärker), fünf Antenneneingänge auf zwei eigenständige VFOs schaltbar und darüberhinaus für fast jeden erdenklichen Zweck eine entsprechende Schnittstelle (Anschlussbuchse) auf der Rückseite des Transceivers. 

RF u-Tuning Filter

Groß und schwer wie ein Ziegelstein spendierte ich meinem FT-2K seinerzeit zwei von den sündhaft teuren RF u-Tuning Filtern für das 160m, 80m & 40m Band. Auch wenn die Yaesu Filter sehr teuer sind, möchte ich die mitlaufende Pre-Selektion nicht mehr missen wollen und freue mich diese auch beim FT-DX5000MP wieder einsetzen zu können.

Diese Filter ermöglichen es mir, den allgemeinen Noise auf dem spezifischen Band soweit zu reduzieren (i. d. R. unter S1), sodass weitestgehend nur noch das eigentliche Nutzsignal zu hören ist. Zwar ist bei schwächeren HF-Signalen oftmals keine oder nur noch eine geringe Signalkstärke am S-Meter ablesbar, dennoch ist das HF-Signal jetzt oftmals besser bzw. angenehmer zu hören. Dieser Höreindruck verstärkt sich nochmals deutlich bei kräftigen HF-Signalen, die dann scheinbar förmlich aus dem Nichts kommend auftauchen und unbelastet vom Band-Noise mit großer Klarheit bzw. Transparenz zu hören sind.

Postskriptum

Mein Verständnis und die damit verbundene Arbeitsweise beim Empfang von HF-Signalen hat sich bei mir über die letzten Jahre gravierend gewandelt. Die eingestellte Empfindlichkeit meines Empfängers (Systems) ist ungefähr +/- dem des Bandrauschens. Damit ist für mich der Rauschpegel nur noch leicht im Hintergrund wahrnehmbar und man kann sich somit voll und ganz auf das eigentlich Nutzsignal konzentrieren. Insbesondere der Einsatz einer nachgeschalteten Digital-Noise-Reduction-Funktion ist dann wesentlich effektiver, weil diese dann nur noch auf einen geringen Regelwert eingestellt werden muss, um das restliche Bandrauschen eliminieren zu können. Positiver Nebeneffekt, die Sprachverständlichkeit der empfangenden Aussendung bleibt durch die DSP weitestgehend unbeeinflusst. Signal-Rapporte gebe ich oftmals als S/N-Rapporte aus, also jene Ablesung am S-Meter, die den Differenzwert zwischen HF-Spitzenpegel und dem restlich verbliebenen Pegel des Bandrauschen beziffert. Bei schwachen HF-Signalen ist oftmals kein S-Meter-Ausschlag mehr gegeben und der Rapport erfolg dann auschließlich in Q-Stufen von 1 bis 5. 

Bedingt durch die allgemein und großräumig vorherrschenden Störproblematik macht eine S-Meter Ablesung bei maximaler Empfängerempfindlichkeit wenig Sinn, weil ein solcher Signal-Rapport nur die relative Feldstärke zwischen dem maximalem Pegel eines empfangenen HF-Signals und der maximalen HF-Empfindlichkeit des Empfängers wiederspiegelt. Solche klassichen S-Meter Rapporte sagen leider nichts über den Signal-/Rauschabstand (S/N Ratio) und vor allem nichts über die Qualität eins empfangenden HF-Signals aus. Als Funkamateur ist es mir deutlich wichtiger zu wissen, wie gut meine HF-Aussendung gehört und nicht wie stark diese empfangen wird. Jedoch über das S/N Ratio kann ich mir ein recht gutes Bild davon machen, wie gut mein HF-Signal bei der Gegenstation ankommt. Die Wasserfall-Grafik links zeigt sehr eindrucksvoll, wie bedeutsam das S/N Ratio ist. Obgleich der Signalspitzenpegel (rote Einfärbung) des HF-Signals sehr kräftig erscheint,  ist das "SIGNAL" aufgrund des vorherrschenden und starken Rauschpegels nur schlecht lesbar.

NF und HF Phasing

Fünf Antenneneingänge, zwei unabhängige VFOs und damit verbunden die Möglichkeit NF- sowie HF-Signale hinsichtlich ihrer Frequenz, Phase und Amplitude verändern zu können, ermöglicht dies mir den Signal-/Störabstand teilweise deutlich zu verbessern. Leider hat in den letzten Jahren das Störpotenzial insbesondere auf den Lowbands stark zugenommen, sodass der Diversity-Empfang (Phasing) an meinem QTH von elementare Bedeutung  ist. 

Die Diagramme auf der linken Seite zeigen den möglichen HF-Signalverlauf von der Antenne(n) zum VFO-A (analog VFO-B).

Oberes Diagramm - RX-Pfad (grün) von Antenne 1 (2x27m Doppelzepp) zum VFO-A

Mittiges Diagramm - RX-Pfad (grün) von Antenne 1 (2x27m Doppelzepp) zum QRM Eliminator (BPF)   +  RX-Pfad (gelb) von der RX-Antenne (MiniWhip) zum VFO-A

Unteres Diagramm - TX-Pfad (rot) vom VFO-A zur Antenne 1 (2x27m Doppelzepp)

Die interne Antennenumschaltung und der zusätzliche TX in/out Anschluss des FT-DX5000MP machen es möglich, dass der in der Skizze als BPF bezeichnete QRM Eliminator sich ausserhalb des HF-Sendepfads befindet und während einer Aussendung nicht mit Hochfrequenz belastet wird. Der QRM Eliminator hat zwar an beiden Antenneneingängen eine per PTT gesteuerte RX/TX-Umschaltung, diese ist allerdings nur für max. 100 Watt ausgelegt. Der Transceiver jedoch erzeugt bis zu  200 Watt an Hochfrequenz. Zudem verringet sich das Risiko intermodulierender Hochfrequenz (Mischprodukte) deutlich.

Folgende RX/TX Schaltoptionen stehen mir derzeit zur Verfügung:

VFO A  - TX: Doppelzepp und vertikaler Strahler 

VFO A - RX: Doppelzepp und vertikaler Strahler

VFO A - RX: HF-Phase Shifting mittels Doppelzepp und MiniWhip

VFO B - TX: Doppelzepp und vertikaler Strahler

VFO B - RX: MiniWhip, Doppelzepp und vertikaler Strahler

VFO B - RX: HF-Phase Shifting mittels Doppelzepp und MiniWhip

VFO A+B - RX: Diversity-Empfang mittels Doppelzepp und MiniWhip

(Vertikaler Strahler 10 m + 15 m Band | Doppelzepp 10 m - 160 m Band)  

Kleines Gerät, große Wirkung

Der sogenannte Man-Made-Noise nimmt merklich an Pegel zu, sodass insbesondere auf den Lowbands die Empfangssituation sehr schwierig und bisweilen der Empfang auch von sehr starken Nutzsignalen schwierig geworden ist. Leider sind Störungen mit Pegeln von 9+20 dB in unserer mit vielfältigen elektrischen Verbrauchern bestimmten Umwelt keine Seltenheit mehr.

Abhilfe kann hier die Phasenüberlagerung von zwei HF-Signalen mittels sogenannter QRM Eliminatoren (X-Phase-Units) schaffen. Also Gerätschaften, die mittels einer zusätzlichen Empfangsantenne und durch Überlagerung der beiden Antennensignale Störungen ausphasen können. Je nach Antennen-Situation können dabei Nutzsignale auch  eine Verstärkung erfahren. 

Solche Noise Canceling bzw. X-Phase-Units gehören bei mir am QTH schon seit Jahren zum wichtigsten Equipment nebst Transceiver und Antenne. Diese Gerätschaften ermöglichen mir weitestgehend einen ausreichend guten Signal-/Störabstand, sodass ich wieder in der Lage bin auch DX-Stationen empfangen bzw. hören zu können. 

Als zweite Empfangsantenne benutze ich schon seit mehreren Jahren erfolgreich eine Aktivantenne (Mini-Whip). Die Mini-Whip-Antenne wurde in 8 m Höhe installiert und weist dabei einen Abstand von nur 5 m zu meiner Doppelzepp-Antenne auf. Die Mini-Whip ist ausgesprochen Großsignalfest, sodass selbst SSB-Aussendungen mit 1 KW problemlos von der Aktivantenne verkraftet werden. Dies liegt natürlich auch an der günstigen Positionierung der Mini-Whip-Antenne. Trotz der Nähe beider Antennen zueinander und unmittelbar gegenüber der Zweidraht-Speiseleitung, befindet sich die Mini-Whip-Antenne im theoretischen Strahlungsnullpunkt, also dort wo die Strahlungsleistung der Doppelzepp-Antenne am geringsten ausfällt.

Postskriptum

Den links auf dem Foto zu sehenden QRM Eliminator habe ich bei einem Online-Händler in China für recht wenig Geld gekauft. Die Schaltung scheint wohl auf einen russischen Funkamateur zurückzugehen (sh. Skizze, ra0sms.ru). Besonders lobenswert ist die Tatsache, dass das Gerät trotz des geringen Kaufpreises einen sehr hochwertigen Eindruck hinterlässt und hinsichtlich seiner propagierten Phasen-Kompensation bestens funktioniert. Je nach Gegebenheit sind bei mir am QTH bis zu  60 dB weniger an Noise möglich.

Auch wenn durch den Einsatz einer X-Phase-Unit der Noise z. B. um nur 2 S-Stufen abfällt, dann ist das durchaus ein sehr gutes Ergebnis, denn das S/N-Ratio ist immerhin um ca. 12 dB besser geworden. Um das gleiche Ergebnis auf der Senderseite erreichen zu können, müsste dieser seine Sendeleistung z. B. von 100 W auf ca. 1 KW bzw. seine Sendesleistung von 1 KW auf ca. 10 KW anheben. Der Aufwand für ein Sendesignal mit einem plus von ca. 12 dB S/N-Ratio ist also auf Senderseite ungleich höher. 

Für mich ist eine X-Phase-Unit bei dem heutigen Man-Made-Noise ein unverzichtbares MUST HAVE! 

Doppelpack 

An einer anderen Stelle meiner Homepage habe ich zum Thema HF-Endstufe schon einiges geschrieben. Warum betreibe ich eigentlich überhaupt eine Endstufe und warum in Kombination mit dem FT-DX5000MP, der ja von Haus aus schon 200 Watt Pout generiert?

Der Grund hierfür ist ganz einfach. Der FT-DX5000MP kann sowohl im Class AB mit max. 200 Watt @ IMD 31 dBc bzw. im Class A mit 75 Watt @ IMD 40 dBc (46 dBpep) betrieben werden. Bei minimal möglichen 10 Watt sind im Class A-Betrieb sogar nur ca. 46 dBc (52 dBpep) zu beobachten. Selbst beim Hinzuschalten der Dressler Aladin Endstufe verschlecht sich der Intermodulationswert (IMD) nur geringfügig.  Die daraus resultierende Systemleistung beträgt rund 150 Watt pep @ IMD 45 dBc (51 dBpep). Ein sehr lineares HF-Signal wie ich finde, gänzlich ohne Pre-Distortion erzeugt. 

Nach meinem Dafürhalten rechtfertigt ein um 15 dB besserer Intermodulationsabstand beim Class A Betrieb durchaus den Einsatz einer zusätzlichen Endstufe, um auf die bei der Klasse E erlaubten 100 Watt (pep) zu kommen, auch dann, wenn die tatsächliche PEP-Leistung bei spezifischen Tonlagen ggf. im Bereich von Millisekunden überschritten wird. Nur das von mir benutzte externe LP-100A Vector-Wattmeter und das in der Endsufe verbaute interne Vector-Wattmeter sind überhaupt in der Lage, die temporären HF-Peaks detektieren zu können. Ein klassiches RMS Power-Meter dagegen zeigt nach wie vor nur durchschnittliche 30-50 Watt an.

Viele klassische 100 Watt Transceiver, ungleich welchen Herstellers, können mitunter ein relativ schlechtes Intermodulationsverhalten aufweisen insbesondere dann, wenn der allgemeine Funkamateur*in versucht ist, durch entsprechende Einstellung des TX-Audios (Gain/ALC, EQ, Prozessor etc.), ihren Transceiver nahe der maximal möglichen mittleren Ausgangsleistung betreiben zu wollen, sodass das analoge RMS Power-Meter möglichst weit aussteuert und analog dazu die mittlere Sendausgangsleistung überdurchschnittlich hoch ausfällt.

Darüberhinaus erzeugen viele gängige Amateurfunk-Transceiver durch die PTT-Tastung sogenannte HF-Spikes, die weit über der eingestellten HF-Leistung liegen können. Demzufolge würde der allgemeine Funkamateur*in bei Benutzung solcher Transceiver ggf. nicht Konform der Gesetzeslage am Amateurfunk teilnehmen. Die gängige Praxis folgt jedoch dem Tenor, was weitläufig nicht messbar ist, dass ist auch nicht gegeben. Und das ist im Sinne einer Vereinfachung auch gut so.

Hieraus lässt sich dann auch gut ableiten, warum es schon fast müßig ist darüber zu debattieren, ob ein HF-Spitzenpegel gegebenenfalls um 50-100% höher ausfällt und somit die maximal erlaubte PEP-Leistung temporär in der Größenordnung von mehreren Milisekunden überschreitet. 

Ein HF-Signal sollte zweckmäßigerweise auch hinsichtlich seiner Intermodulation und nicht nur nach seiner maximalen bzw. erlaubten HF-Spitzenleistung klassifiziert werden. Das durchaus verständliche Streben nach maximaler Signalstärke, bedingt durch den immer stärker und vielfältiger werdenen Man-Made-Noise zeigen deutlich auf, wie unglücklich die vom Gesetzgeber aktuell gewählte Leistungsangabe bzw. Leistungbeschränkung nach Peak-Envelop-Power (PEP) ist. Dagegen eine Angabe der HF-Dauerleistung mit z. B. 100 Watt @ 30 dBc ist eindeutig und vergleichsweise einfach messbar. 

Postskriptum

Mit Hinweis auf die gesetzlichen Regelungen zum Pedelec mit E-Antrieb, weitläufig auch als E-Bike bezeichnet, dort sieht der Gesetzgeber aus gutem Grund von einer Klassifizierung nach Spitzenleistung ab und benennt die maximal erlaubte Leistung des E-Motors mit "Dauerleistung @ Temperatur" als verbindliche Größe.

Auch für den Amateurfunk gab es in der Vergangenheit schon einmal gesetzliche Bestimmungen, welche die HF-Dauerleistung verbindlich benannten. Ein "Back to the Roots" wäre für den Amateurfunk in diesem spezifischen Anwendungsfall bestimmt ein guter Schritt in die richtige Richtung.

Als Anregung für eine neue Regelung zur maximal erlaubten Sendeleistung könnte der Gesetzgeber ggf. nachfolgendes Beispiel implementieren:

• Die maximal erlaubte HF-Leistungsabgabe orientiert sich nicht mehr am System von Amateurfunk-Klassen und wird auch nicht mehr durch eine Peak-Envelope-Power (PEP) HF-Leistungsangabe bestimmt, sondern erfährt seine maßgebliche Bestimmung durch die jeweils maximal erlaubte HF-Dauerleistung und den mindestens einzuhaltenden Intermodulationsgrad (IMD).

• Eine HF-Aussendung bis maximal 200 Watt Dauerleistung muss mindestens -30 dBc IMD und eine HF-Aussendung größer 200 Watt und maximal bis 500 Watt Dauerleistung müssen mindestens -40 dBc IMD erreichen.

Eine solche Regelung würde den tatsächlichen Bedürfnissen einer Frequenznutzung und der Qualität einer HF-Aussendung gleichermaßen gerecht werden. Geht es doch im Grundsatz darum, eine störende Beeinflussung - gleich welcher Art - auszuschließen bzw. hinsichtlich maximal zulässiger HF-Pegel zu begrenzen. 

Zum vorläufigen Abschluss

Haben sich der Umbau getreu dem Motto "Reduce to the Max" und die Investition in einen High-End Transceiver gelohnt? Diese Frage möchte ich an dieser Stelle mit einem ganz klaren JA beantworten. Mein Ziel, sich auf das mir wichtige Maß der Dinge zu beschränken und die  Performance nachhaltig zu verbessern, dass ist mir mit meinem Setup gut gelungen.

Es macht einfach Freude mit meiner aktuellen Amateurfunkstation On-Air zu sein und dabei die vielfältigen Möglichkeiten des Setups nutzen zu können. Überdies wird mir wieder einmal mehr deutlich, wie viel MEHR - WENIGER sein kann ;-)