Immer mehr setzen sich auch im Amateurfunk die digitalen Übertragungsarten (Digimodes) durch. Zu diesen Digimodes gehören RTTY, Packet Radio, Pactor, Amtor und auch Meteorscatter.

Inhaltsübersicht

• Funkfernschreib-Telegrafie (RTTY)
• Packet Radio
• APRS
• PSK31
• FSK441 Meteorscatter
• AMTOR
• PACTOR
• Schmalbandfernsehen (SSTV)
• Amateurfunk-Fernsehen, analog ATV

Funkfernschreib-Telegrafie (RTTY)

Für die funktechnische Übertragung von Informationen in Schriftform verwendet man auf der Sendeseite normalerweise eine Tastatur, auf der Empfängerseite einen Bildschirm oder Drucker. Früher hat man elektromechanische Fernschreiber verwendet, bei denen durch Drücken eines Tastenhebels fünf Kontakte betätigt wurden. Man sagt, RTTY hat einen 5-Bit-Code. Erläuterungen zur Technik von RTTY finden Sie in der Lektion 15 im Buch Klasse A Technik des Amateurfunklehrgangs.

Für die digitale Funkübertragung hat man die 32 Zeichen der Tastatur in 32 verschiedene 5-Bit-Zeichen aus 0 und 1 gewandelt (kodiert). Die beiden Zustände 0 und 1 werden in Form von zwei Frequenzen übertragen. Die höhere Frequenz nennt man „Mark“ und die niedrigere „Space“. Sie liegen um die „Shift“ auseinander. Auf Kurzwelle beträgt der Frequenzunterschied (Shift) 170 Hertz. Bei UKW beträgt die Shift 850 Hertz.
Mehr: Siehe Technik Klasse A!

Packet Radio

Packet Radio (PR) ist ein Funkübertragungs­verfahren für Texte, das man mit Funkfernschreiben (RTTY) vergleichen kann. Jedoch bietet es gegenüber RTTY etliche Vorteile. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist um ein Vielfaches höher; es wird mit Fehlerkorrektur gearbeitet; es können mehrere Stationen auf einer Frequenz arbeiten; es gibt viele Zwischenstationen (Digipeater) und es gibt Speicher (Mailboxen) für Nachrichten.

Packet Radio heißt übersetzt Paketfunk. Es werden tatsächlich die zu übertragenden Daten in Form von kleinen Datenpaketen vom Sender zum Empfänger und weiter als Pakete im Verbindungsnetz übertragen. Jedes Datenpaket (packet) enthält die Zieladresse. Am Ziel werden die Pakete wieder zum Gesamttext zusammengesetzt.

Der Grund ist der: Man spart Übertragungsstrecken für viele gleichzeitig stattfindenden Verbindungen. Weil niemand so schnell schreiben kann, wie die Datenpakete versendet werden, entstehen lange Leerzeiten, in denen Daten von anderen Stationen übertragen werden können.

Ein Problem beim dieser Übertragungsart ist die Vermeidung von Kollisionen von Datenpaketen. Grundsätzlich wird zunächst geprüft, ob die Frequenz frei ist und dann nach Ablauf einer kurzen Zeit gesendet. Wenn jedoch mehrere Teilnehmer nach dem Ablauf dieser Zeit gleichzeitig zu senden beginnen, gibt es natürlich Störungen.

In der kommerziellen Technik macht man es so, dass zum Beispiel diese Wartezeit nach einem Zufallsprinzip verändert wird und beim nächsten Mal die Station mit der kürzesten Wartezeit zuerst sendet und die anderen den Kanal als besetzt vorfinden und nicht senden.

Im Amateurfunk in Deutschland hat sich bei 1K2-Digipeatern (1200 Baud) ein System durchgesetzt, das DAMA (Demand Assigned Multiple Access) genannt wird. Beim DAMA-System werden nacheinander die angeschlossenen Stationen gefragt, ob sie Daten senden möchten. Obwohl durch diese Abfrage viel Zeit vergeht, kann die Übertragung insgesamt schneller werden, weil es nicht mehr zu Kollisionen kommt und dadurch eine Datenwiederholung vermieden wird.

Digipeater (digital repeater, kurz Digi) sind Relaisfunkstellen für digitale Funksignale. Sie sind weltweit miteinander verbunden. Rechtlich ist ein Digipeater eine „unbesetzte, fernbediente feste Amateurfunkstellen für Packet Radio“.

Man kann Nachrichten von seinem eigenen Computer ausgehend weltweit versenden. Dabei werden die Informationen in einem großen Netz von einem zum nächsten Digipeater automatisch weitergereicht. Die Verbindungsstrecken zwischen den Digipeatern werden Link-Strecken genannt. Dazu gibt es folgende Prüfungsfrage.

ehemalige Prüfungsfrage

Ferner gibt es Digipeater mit Speicherstellen, so genannte Mailboxen, in denen Nachrichten abgespeichert werden, bis sie vom Empfänger abgerufen werden. Dabei verbindet man sich (Connect) zunächst mit dem Digipeater  und kann sich von dort aus zur nächsten Mailbox verbinden. Dort schreibt man die Mail, gibt als Adresse das Zielrufzeichen ein und dann wird die Mail durch ein automatisches „Forwarding“-Sys­tem (Auto-Router) an die Empfänger- Mailbox geleitet.

ehemalige Prüfungsfrage

ehemalige Prüfungsfrage

ehemalige Prüfungsfrage

Die weiteren Auswahlantworten B bis D wurden weggelassen.

PR-Anschluss

Zum Senden muss man vom Modem eine elektrische Verbindung zum Modulator (Mi­krofoneingang) und zur Sende-Emp­fangs­umschaltung (PTT) herstellen. Dabei wird einfach der PTT-Anschluss des Modems (TNC) über einen Widerstand mit dem Mikrofoneingang verbunden, wie obiges An­schlussschema zeigt.

Außer Schnittstelle und Baudrate ist die Einstellung der Schaltzeit für die PTT des Senders (TX-Delay) einzustellen. Es ist dies die Zeit zwischen der Schaltfunktion der PTT und dem Aussenden der Daten. Je nach Sender werden Zeiten zwischen 50 und 250 Millisekunden benötigt. Die Zeit soll so kurz wie möglich eingestellt werden, um nicht wertvolle Über­tragungszeit zu verschwenden, denn die Datenpakete selbst sind oft auch nur im Millisekundenbereich. Allerdings dürfen keine Daten verloren gehen.

ehemalige Prüfungsfrage

APRS

APRS ist die Abkürzung aus dem amerikanischen Automatic Position Reporting System. Es arbeitet nach dem Prinzip von Packet Radio, nämlich kurze Datenpakete auf einer Frequenz auszusenden. Allerdings werden keine Zweiwegverbindungen aufgebaut, sondern die Datenpakete werden nur in eine Richtung (Simplex) nach einem interessanten Verteilerprinzip verbreitet. Jede teilnehmende Station kann gleichzeitig auch Digipeater sein. Auf diese Art und Weise können Daten, wie zum Beispiel Wetterdaten, Positionsmeldungen, Messwerte an eine große Gruppe von Empfängerstationen weiter vermittelt werden. Weil die APRS-Stationen ihre Position ständig melden, können diese auf der Empfängerseite mit Hilfe eines Computers auf einer Karte dargestellt und verfolgt werden.

Die Prüfungsfrage BE308 wurde aus dem Fragenkatalog gestrichen.

PSK31

PSK31 ist ein Textübertragungsverfahren in Phase Shift Keying (PSK), das 1999 von dem Funkamateur G3LPX vorgestellt wurde. Es arbeitet mit einer Bitrate von 31,25 Bit/s. Die Bandbreite bei PSK ist ungefähr gleich der Bitrate pro Sekunde ist. Also benötigt PSK31 auch nur 31 Hz Bandbreite. Im Vergleich zu Telegrafie benötigt man nur ein Zehntel der Bandbreite.

Stellt man die Filter bei Empfang auf diese geringe Bandbreite ein, erhält man einen Systemgewinn von 10 dB bzw. einen Leistungsgewinnfaktor zehn. Dies bedeutet, dass man nur ein Zehntel der Leistung benötigt, um den gleichen Signal-Stör-Abstand wie bei CW zu bekommen. Tatsächlich zeigt es sich auch in der Praxis. Man kann mit Leistungen um zehn Watt weltweite Funkkontakte in PSK31 erreichen.

Die Betriebsart PSK31 wird praktisch allein mit einem (kostenlosen) Computerprogramm durchgeführt. Die Soundkarte im Computer dient zur Erzeugung der Töne auf der Senderseite und zur Dekodierung werden das Programm und die Soundkarte als schmalbandiges NF-Filter verwendet. Man benötigt also kein Modem. Mehr zu PSK31 finden Sie im Internet unter www.dj4uf.de oder unter www.psk31.de

ehemalige Prüfungsfrage

Im Bereich Technik Klasse E finden Sie zu PSK31 die Prüfungsfrage TE311.

FSK441 Meteorscatter

Nachdem sich PSK31 auf Kurzwelle als hervorragende Betriebsart durchgesetzt hat, war es nur eine Frage der Zeit, bis man auch ein vergleichbares Verfahren für die sonst übliche Morsetelegrafie in Meteorscatter gefunden hat. Joe Taylor, K1JT hat 2001 sein Meteorscatterprogramm WSJT vorgestellt, das sich weltweit sehr schnell durchgesetzt hat.

WSJT ist der Name eines Computerprogramms und steht für "Weak Signal communication by K1JT", also für Funkverbindung für schwache Signale von K1JT. WSJT benötigt keinerlei Hardware, sondern ist ein (kostenloses) Computerprogramm, das mit der Soundkarte arbeitet. Das Programm sendet Textinformationen in Vierton Frequenzumtastung (FSK) mit 441 Baud. Diese Übertragungsart wird FSK441 genannt. Jedes zu übertragende Zeichen besteht aus drei von den vier Tönen. Diese drei Töne werden nacheinander ausgesendet. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist 147 Buchstaben pro Sekunde.

Wegen dieser hohen Übertragungsgeschwindigkeit eignet es sich für Meteorscatter, wobei kurze Ionisationen von zufälligen Meteoriten, so genannte "Pings", zur Reflexion in zirka 100 km Höhe über der Erde ausgenutzt werden. Bei 147 Zeichen pro Sekunde benötigt ein Zeichen sieben Millisekunden. Also drei aufeinander folgende Zeichen benötigen zwanzig Millisekunden. Kurze Pings von einer Zehntel Sekunde (100 Millisekunden) können also bereits Texte mit 15 Zeichen reflektieren.

Das FSK-Signal bei FSK441 (WSJT) hat eine Bandbreite wie ein normales SSB-Signal. Man benutzt den Frequenzbereich zwischen 144,360 bis 144,390 MHz im 2-m-Band. Die Frequenz 144,370 MHz ist die Anruffrequenz. Bei höherer Schauertätigkeit stören sich die Stationen eventuell gegenseitig und es hat sich eingebürgert, nach dem CQ-Ruf Frequenzwechsel zu machen, wie man es auch in SSB auf der Anruffrequenz 144,300 MHz tut. Allerdings gibt man direkt beim CQ-Ruf die Ausweichfrequenz folgendermaßen an.

CQ361 EA/DJ4UF

bedeutet, dass EA/DJ4UF zwar auf der Anruffrequenz CQ ruft, aber auf der Frequenz 144,361 MHz hört und dann, sobald er dort etwas hört, selbst dorthin QSY macht. Dadurch ist die Anruffrequenz für den Rest der Zeit einer Funkverbindung wieder frei. Allerdings können recht viele Stationen auf der Anruffrequenz CQ rufen, weil durch die verschiedenen Antennenrichtungen und Entfernungen andere Meteoriten für die Reflexion zuständig sind, die meist nicht zu gleicher Zeit eintreffen.

Bei einer Meteorscatter Funkverbindung werden nur die Rapporte sowie Grüße nach einem speziellen System ausgetauscht. Das komplette Verfahren sowie Tipps für besondere Meteoritenschauer und die Ausrüstung der Station finden Sie auf der Homepage www.dj4uf.de im Bereich Funktechnik, Meteor­scatter. Aus dem Bild unten können Sie die besten Jahreszeiten für Meteorscatter erkennen

AMTOR

AMTOR kommt von Amateur Microprocessor Teleprinting Over Radio und bedeutet Amateurfunk-Fernschreiben mit Hilfe eines Mikroprozessors. Es ist ein Verfahren mit hoher Übertragungs­sicherheit, da bei einer AMTOR-Verbindung die empfangende Station nach der Aussendung von drei Zeichen zur Quittierung des fehlerfreien Empfangs aufgefordert wird (ARQ, automatic repeat request). Beide Sender sind also immer wechselweise in Betrieb.

Die Übertragung der Signale geschieht wie bei RTTY durch Frequenzumtastung mit den gleichen Tönen und gleicher Shift. Allerdings werden die Dreierblöcke mit 100 Baud gesendet. Die Dreierblocks werden in einem Abstand von 450 ms gesendet, so dass der antwortenden Station eine Lücke von 240 ms verbleibt, ihr Kontrollzeichen zu senden. Die Zeit für die Empfangs-Sende-Umschaltung muss also in dieser Betriebsart sehr kurz sein.

AMTOR wird mehr und mehr durch das neuere und bessere,  allerdings viel teurere Verfahren PACTOR verdrängt.

PACTOR

PACTOR kommt von Packet Teleprinting Over Radio und bedeutet Fernschreiben mit Hilfe eines Mikroprozessors in "Paketform" - ähnlich Packet Radio.

Pactor ist ein von DF4KV und DL6MAA weiterentwickeltes Verfahren von Amtor. Amtor wurde für die reine Textübertragung entwickelt. Pactor arbeitet wie Packet Radio mit einem Fehlerkorrekturverfahren, das so sicher ist, dass auch 8-Bit-Daten (zum Beispiel Programme) übertragen werden können. Es funktioniert noch bei sehr schwachen Signalen an der Rauschgrenze. Man benötigt also nur geringe Leistungen.

Bei PACTOR gibt es ähnlich wie bei Packet Radio - aber weltweit auf Kurzwelle - Mailboxen, in denen man Nachrichten an Funkamateure ablegen kann. Es gibt sogar Mailboxen, die eine Nachricht per Internet als E-Mail an den Empfänger weiter leiten können. Damit kann man beispielsweise als Segler oder Mobilist Nachrichten an andere Funkamateure senden, mit denen man derzeit keine Verbindung aufbauen kann.

Nachteil: Für Pactor wird ein spezieller Controller benötigt, der Gebrauchsmuster geschützt ist und von Funkamateuren nicht nachgebaut werden kann. Die Anschaffung ist ziemlich teuer. Das alte Pactor-1-Verfahren aber ist frei und wird gelegentlich für den Kurzwellen-Mailboxbetrieb verwendet.

ehemalige Prüfungsfrage

Schmalbandfernsehen (SSTV)

Hinweis vorweg: SSTV gehört eigentlich nicht in die Lektion Digimodes, weil es ein analoges Verfahren ist. Die Technik selbst wird ausführlich im Amateurfunklehrgang Technik Klasse A besprochen. Hier sollen nur die wichtigsten Dinge für den Bereich der Betriebstechnik noch einmal hervorgehoben werden.

Im Gegensatz zu Fax, bei dem vor allem Schriftstücke und Pressebilder übertragen werden, wurde SSTV als eigenständige Entwicklung des Amateurfunks durch amerikanische Funkamateure erstmals 1958 publiziert. Die Idee war, stehende Bilder in einem 3 kHz breiten Telefoniekanal so analog zu übertragen, dass diese auf einer Katodenstrahlröhre mit hoher Nachleuchtdauer wiedergegeben werden. Solch ein Bild hatte damals nur 120 mal 120 Bildpunkte und dauerte acht Sekunden. Heute macht man es anders. Man überträgt das Bild zwar langsam, speichert es aber zunächst im Computer, um es mit hoher Bildwiederholfrequenz flimmerfrei auf dem Monitor zu zeigen.

Heute verwendet man ein System mit einem Bild aus 320 mal 240 Punkten in Farbe. Hierbei werden die drei Farben rot, grün, blau nacheinander in ihren Helligkeitsstufen übertragen. Die Übertragung eines Bildes dauert damit aber 120 Sekunden.

Die Funkamateure haben für SSTV folgende Festlegungen (SSTV-Norm) getroffen. Dem Helligkeitswert weiß wird die NF-Frequenz 2300 Hz und dem Wert schwarz wird 1500 Hertz zugeordnet. Linear dazwischen (also analog!) liegen die Helligkeitswerte der drei Farben. Für die notwendige Synchronisation wird eine Tonfrequenz von 1200 Hz festgelegt.

Für Funkamateure, die nicht SSTV machen, ist solch ein Signal daran zu erkennen, dass achtmal in der Sekunde der 30 ms lange Bildsynchronisierimpuls zu hören ist. Ansonsten wechseln die Tonfrequenzen jede Millisekunde und ergeben ein buntes Tonfrequenzgemisch.

Bei SSTV verwendet man meistens Fotos vom Shack, der Antennenanlage oder der Landschaft aus der eigenen Umgebung und schreibt in diese Bilder mit großen Buchstaben die zu übertragenden Textinformationen hinein. Für SSTV (Bildübertragung) gibt es ein eigenes Rapportsystem RSV. R und S wie bei Telefonie/Telegrafie und V für die „Video-Qualität“ (Bildqualität).

• V1 = Nur Synchronisation zu sehen,
• V2 = Großes Call lesbar,
• V3 = Große Details zu erkennen,
• V4 = Kleine Details zu erkennen,
• V5 = rauschfreies Bild

ehemalige Prüfungsfrage

Amateurfunk-Fernsehen, analog ATV

Im Amateurfunk wird noch die analoge Übertragung des Fernsehsignals verwendet. Aber es laufen Versuche, auch im Amateurfunk das Digitalfernsehen einzuführen. Die Technik zu diesem Thema wird ausführlich im Teil Technik des Amateurfunklehrgangs zur Klasse A beschrieben.

Wegen der hohen Bildpunktzahl und der hohen Bildwechselfrequenz wird eine Bandbreite von 6,5 MHz benötigt. Damit wäre beispielsweise ein Viertel des Kurzwellenbereichs zwischen 3 und 30 MHz mit einem einzigen Fernsehsender belegt. Deshalb kann man Breitband-Fernsehübertragung nur im UHF-Bereich durchführen

Übungsfrage

Lösungsweg (hier klicken zum Anzeigen):

Die digitale Übertragungstechnik ist auch im Amateurfunk nicht aufzuhalten. Schmalband-Amateurfunk-Fernsehen (SATV) ist im Kommen. SATV benötigt eine wesentlich geringere Bandbreite.

ehemalige Prüfungsfrage

Dies ist die einzige Prüfungsfrage, in der ATV vorkommt. Eigentlich wird in dieser Aufgabe nur abgefragt, welche Betriebsart für kleine Leistungen und große Entfernungen am besten geeignet ist. Dazu gehören die Betriebsarten mit einer geringen Bandbreite. Telegrafie benötigt weniger als 200 Hz Bandbreite und ist ohne großen Aufwand (nur mit dem Gehör) dekodierbar.

Aber vor allem sind es die Digimodes, die wenig Bandbreite benötigen und folglich nur wenig Leistung erforderlich ist, um ein gut lesbares Signal zu erzeugen. Hierzu gehört vor allem PSK31. Funkfernschreiben (RTTY) oder auch Hellschreiben sind zwar auch gut geeignet, aber am besten sind CW und Digimodes wie PSK31, MSK63 oder im UKW-Bereich JT65. Diese digitalen Betriebsarten sind immer mehr im Kommen.

Viel Erfolg beim Lehrgang wünscht Ihnen Eckart Moltrecht DJ4UF!

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	Dieser DARC-Online-Lehrgang wurde mit freundlicher Genehmigung des Autors Eckart K. W. Moltrecht aus seinen Büchern "Amateurfunk-Lehrgang für das Amateurfunkzeugnis" aus dem VTH-Verlag (möglicherweise einer älteren Auflage!) für das Internet umgewandelt. Das Copyright liegt beim Autor und beim Verlag. Mehr über den Autor!
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Letzte Bearbeitung: 06.06.2017 DJ4UF, 04.04.2020 DH8GHH
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