Inhaltsübersicht

• Sprechfunk
• Morsetelegrafie
• Funkfernschreibtelegrafie
• Packet Radio
• APRS
• PSK31
• Amtor, Pactor
• SSTV

Sprechfunk

Bisher werden im Amateurfunk für Sprechfunk (Übertragung von Sprache) nur analoge Modulationsarten verwendet. Dazu gehören auch SSB und FM, die in der Lektion 14 (Modulation) bereits ausführlich besprochen wurden. In dieser Lektion geht es um analoge und digitale Betriebsarten.

Um eine Vorstellung bezüglich der Unterschiede zwischen analogen und digitalen Signalen zu bekommen, wird für viele der Übertragungsarten das Frequenzspektrum skizziert (SSB: Bild 16-1). Aus diesem Frequenzspektrum erkennt man, ob analoge oder digitale Informationen vorliegen. Außerdem ergibt sich daraus die Bandbreite.

Eine analoge Information erkennt man in den gezeichneten Spektren daran, dass der Informationsbereich durchgängig ist und keine Lücken enthält. Beim SSB-Spektrum ist der Frequenzbereich von 300 Hertz bis 3 Kilohertz lückenlos vorhanden.

Für die Übertragung dieses Signals (also für SSB) benötigt man eine Bandbreite von 300 Hz bis 3 kHz also 2,7 kHz. Sowohl auf der Senderseite wie auch auf der Empfangsseite muss das Filter mindestens diese Bandbreite aufweisen.

Bei AM im Rundfunk werden beide Seitenbänder übertragen (siehe Lektion 14). Die Bandbreite muss dann mehr als doppelt so groß sein. AM wird aber im Amateurfunk nicht mehr verwendet. Viele Transceiver können aber auf AM geschaltet werden.

Bei Frequenzmodulation im VHF-/UHF-Bereich wird der Träger mit einem Hub von zirka 3 kHz „hin und her moduliert“. Diesem Hub überlagert sozusagen noch das NF-Frequenzspektrum von 2,7 kHz. In der Praxis kommt man mit einer Bandbreite von 12 kHz aus. Man kann deshalb ein Kanalraster von 12,5 kHz verwenden.

Mehr über Hub und Bandbreite wurde bereits in der Lektion 14 „Modulation“ besprochen.

Morsetelegrafie

Bei der Telegrafie werden Texte übertragen. Im Prinzip gehört die Übertragung von Information im Morsecode zu den digitalen Betriebsarten. Es wird der Sender im Rhythmus der Morsezeichen ein- und ausgeschaltet. Es ist sozusagen hundertprozentige Amplitudenmodulation (Bild 16-3). Man nennt diese Modulationsart auch ASK (amplitude shift keying). Verwechseln Sie dies nicht mit AFSK, wobei das A für Audio und F für Frequency steht!

Die Übertragung selbst wird entweder per Hand mit der Morsetaste durchgeführt oder mit Hilfe eines Computers über die Tastatur. Die Dekodierung erfolgt entweder durch direktes Hören durch den Menschen oder wiederum mit Hilfe eines Computers.

Das direkte Hören und Dekodieren im Gehirn erfordert ein längeres Training. Man übt die Morsezeichen solange, bis diese im Unterbewusstsein gespeichert sind und allein durch Erkennen des Tastrhythmus gelesen werden können. Morsen kann wie eine Fremdsprache verstanden werden.

Es gibt zwei wesentliche Vorteile der Übertragung durch Morsetelegrafie gegenüber der Sprachübertragung. Erstens benötigt man keine Fremdsprachenkenntnisse. Die Texte werden üblicherweise durch international festgelegte Abkürzungen übertragen. Für ein "Standard-QSO" muss man nur diese Abkürzungen lernen.

Der zweite große Vorteil ist die geringe Bandbreite. Wenn der Empfänger auf diese schmale Bandbreite eingestellt wird, ver­bessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis im gleichen Maße, wie die Bandbreite verringert wird. Dadurch sind oft CW-Funkverbindungen noch möglich, wenn die Bedingungen für Sprechfunk nicht mehr ausreichen.

Funkfernschreibtelegrafie

Für die Übertragung von Informationen in Schriftform verwendet man auf der Sendeseite normalerweise eine Tastatur, auf der Empfängerseite einen Bildschirm oder Drucker. Früher hat man mit Hilfe von Maschinen (Fernschreiber) Stromimpulse erzeugt, die man über Leitungen übertragen hat (teletype, TTY). Für die drahtlose Übertragung wurden die Stromimpulse in Töne umgewandelt und als moduliertes Signal fern übertragen (radio teletype, RTTY).

Heute verwendet man zwar kaum noch elektromechanische Fernschreiber, sondern fast ausschließlich den Computer und erzeugt die Töne mit Hilfe der Soundkarte. Jedoch hat man die Art der Übertragung wie früher belassen, um eine Kompatibilität mit den Fernschreibmaschinen zu erhalten.

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Lösungsweg (hier klicken zum Anzeigen):

Die Baudrate

In diesem Zusammenhang kann der Begriff Baudrate (gesprochen: Bohtrate) erläutert werden. Die Baudrate ist die Übertragungsgeschwindigkeit v_ü des kürzesten Zeichens (Bit) eines digitalen Signals. Im Bild 16-5 ist dargestellt, wie der Fernschreibcode aussieht. Nach einem Startsignal (0-Wert) werden fünf Zeichen (1 oder 0, ein oder aus) mit einer Länge von 22 ms gesendet und folgt das Stoppzeichen (mindestens 33 ms eine 1). Das kürzeste Zeichen hat also 22 ms und damit ist die Übertragungsgeschwindigkeit bei RTTY

Übungsaufgabe

Welche Länge hat ein Bit (das kürzeste Zeichen) beim 1k2-Packet-Radio, das im nächsten Abschnitt besprochen wird?

Lösung:
1k2 bedeutet Baudrate 1,2 Kilo oder 1200 Baud. Kehren wir also die Aufgabe um und rechnen die Zeit in Sekunden für ein Bit, indem wir 1 durch 1200 teilen. Wir erhalten 0,833 Millisekunden. Ein Bit ist also kürzer als eine Millisekunde.

Packet Radio

Packet Radio ist ein Funkübertragungsverfahren für Texte und Daten, das mit Funkfernschreiben verglichen werden kann. Jedoch bietet es gegenüber RTTY etliche Vorteile. Die Übertragungsgeschwindigkeit ist ein Vielfaches höher. Es wird mit Fehlerkorrektur gearbeitet. Es können mehrere Stationen auf einer Frequenz arbeiten. Es gibt viele Zwischenstationen (Digipeater) und es gibt Speicherstellen für die Nachrichten (Mailboxen).

Packet Radio wird in Deutschland und in den Nachbarländern überwiegend in FM im UHF-Bereich durchgeführt. In ost- und südeuropäischen Ländern ist Packet Radio auch noch im VHF-Bereich (2-m-Band) üblich. Es werden Baudraten von 1200 und 9600 Baud verwendet. Packet Radio auf Kurzwelle wird mit 300 Baud durchgeführt.

Bei Packet Radio werden die Zeichen nicht alle direkt nacheinander ausgesendet, sondern sie werden nach einer bestimmten Regel, dem Protokoll, zu Paketen von beispielsweise 256 Zeichen und einem Header (Verbindungsweg, Rufzeichen) zusammengesetzt und dann als kurze Aussendung von weniger als einer Sekunde übertragen. Danach kann die nächste Station ihr Paket auf der gleichen Frequenz übertragen.

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ehemalige Prüfungsfrage

Die Ausrüstung zur Durchführung von Packet Radio ist recht preiswert. Außer einer einfachen FM-Funkstation und einer vertikal polarisierten Antenne benötigt man einen Computer und ein Gerät, das die digitalen Zeichen in Töne umsetzt und zu Gruppen (Paketen) zusammenführt und aussendet.

Eine Schaltung, die zum Senden die digitalen Zeichen in Töne umwandelt und zum Empfangen umgekehrt aus den Tönen wieder digitale Zeichen (1 oder 0) macht, nennt man MODEM von MODulator – DEModulator. Ein nachgeschalteter Computer kümmert sich dann um das Protokoll und die Zusammensetzung zu Paketen. Ein so genannter TNC (terminal net controller) enthält außer dem Modem noch einen Controller, der dem Computer diese Aufgaben abnehmen kann.

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1k2- oder 9k6-Packet

Beim 1200 Baud Packet Radio (1k2) arbeitet man mit den beiden NF-Tönen von 1200 und 2200 Hertz. Die Töne werden mit einer Baudrate von 1200 Bit/s umgeschaltet. Dieses AFSK-Signal (audio frequency shift keying) wird anschließend in normaler FM (über den Mikrofoneingang) auf den eigentlichen Hochfrequenzträger aufmoduliert. Der HF-Frequenzhub wird so gewählt, dass man mit einer HF-Bandbreite von 12 kHz auskommt. Die Digipeater für 1k2-Packet-Radio haben üblicherweise Kanalraster von 25 kHz oder 12,5 kHz.

Beim 1k2-Packet-Radio arbeitet man also praktisch mit einer Doppelmodulation. Zunächst werden die einzelnen Bits mit Hilfe eines Modulators (Modem) in Töne umgewandelt, die man auch Zwischenträger-Frequenzen nennt. Diese Töne wiederum moduliert man nochmals in FM auf den eigentlichen Träger.

Um bei Packet Radio mit höheren Übertragungsgeschwindigkeiten als 1200 Baud arbeiten zu können, kann man nicht mehr mit dieser Doppelmodulation wie bei 1k2-Packet arbeiten. Der englische Funkamateur G3RUH hat ein Verfahren entwickelt, um ein 9600 Baud schnelles Packet Radio auf einem 25 kHz breiten Kanal durchzuführen. Man verwendet das 9600-Baud-Signal direkt zur FM-Modulation des Trägers.

Es gibt dabei zwei Probleme, erstens: Das 9600-Baud-Signal ergibt eine Rechteckfrequenz von 4800 Hertz, die der Modulator übertragen muss. Der NF-Verstärker muss sowohl bei der Modulation als auch bei der Demodulation dieses Rechtecksignal übertragen können. Deshalb muss der NF-Frequenzgang des Empfängers auf zirka 6 kHz anstatt der üblichen 3 kHz erweitert werden.

Das zweite Problem: Werden viele Einsen oder Nullen hintereinander übertragen, ergeben sich sehr niedrige Frequenzen bis hin zu Gleichstrom. Dieses Problem hat G3RUH dadurch gelöst, dass er das Packet- Signal systematisch verwürfelt. Bei längeren Ketten von Einsen oder Nullen werden diese abwechselnd invertiert. Dennoch wird wegen des Rechtecksignals eine niedrige Übertragungsfrequenz von etwa 20 Hertz benötigt. Bild 16-8 zeigt die Unterschiede zwischen 1k2- und 9k6-Packet. Transceiver für 9k6-Packet müssen diesen speziellen Anforderungen angepasst werden.

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Verbindungsarten

In der Nachrichtentechnik werden Simplex- und Duplex-Verbindungen unterschieden. Ferner gibt es noch Halbduplex. Simplex (= einfach) bedeutet, dass es nur einen Sender und auf der anderen Seite einen (oder mehrere) Empfänger gibt. Der Rundfunk oder eine Rundspruchstation wären dafür Beispiele. Aber auch bei Packet Radio Digipeatern wird dieses Prinzip verwendet. Wenn der Digipeater auf derselben Frequenz sendet und auch hört. Wenn er Daten sendet, müssen alle angeschlossenen Stationen schweigen (Bild 16-9).

Duplex bedeutet zweifach. Bei Duplexbetrieb eines Digipeaters ist die Sendefrequenz eine andere als die Empfangsfrequenz. Im 70-cm-Band sendet der Digipeater 7,6 MHz höher als er empfängt, genau wie bei einem FM-Repeater (Relaisfunk).

Beim normalen Amateurfunkbetrieb arbeitet man normalerweise auf der gleichen Frequenz. Dann ist es nicht möglich, gleichzeitig zu empfangen, wenn man sendet, weil man sonst sein eigenes Signal empfangen würde. Man arbeitet abwechselnd. Wenn die eine Station sendet, kann die andere empfangen und dann wird umgeschaltet. Diese Übertragungsart heißt Halbduplex.

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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. Die typische APRS-Frequenz ist 144,800 MHz.

Weil die APRS-Stationen ihre Position ständig melden, können diese auf der Empfängerseite mit Hilfe eines Computers auf einer Karte dargestellt werden. Dadurch kann man die Bewegung eines Fahrzeugs oder Schiffs sichtbar machen. Auf der Karte in Bild 16-10 sind viele APRS-Stationen durch ihre Rufzeichen zu erkennen.

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PSK31

PSK31 ist ein Textübertragungsverfahren in PSK (Phase Shift Keying), das 1999 von dem Funkamateur G3LPX vorgestellt wurde. Es arbeitet mit einer Bitrate von 31,25 Bit/s. PSK31 benötigt dadurch nur 31 Hz Bandbreite, das ist nur ein Zehntel der Bandbreite von Telegrafie.

Stellt man die Filter bei Empfang auf diese geringe Bandbreite ein, erhält man einen Systemgewinn von 10 dB, Leistungsfaktor 10. 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 10 Watt weltweiten Funkverkehr in PSK31 machen.

Die Betriebsart PSK31 wird wie RTTY mit Computer und Soundkarte durchgeführt. Man benötigt kein Modem.

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Amtor, Pactor

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 Verfahren PACTOR verdrängt.

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 eben 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. 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 (Bild 16-12), 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.

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ATV - SSTV

ATV bedeutet Amateurfunk-Fernsehen. Es ist ein Verfahren zur Übertragung von bewegten Bildern, wie es früher auch im analogen Fernsehen üblich war. Bei diesem Verfahren werden Bilder von zirka 800 mal 600 Bildpunkten in einer 25tel Sekunde übertragen. Dies ergibt 300 Millionen Bildpunkte in einer Sekunde.

Dieses Verfahren benötigt deshalb zirka 6 MHz Bandbreite. ATV-Betrieb ist ab 430 MHz aufwärts auf (fast) allen Amateurfunkbändern möglich. So z. B. auf dem 70-cm-, 23-cm, 13-cm und 3-cm-Band. Die älteren Fernsehempfänger erlauben auf dem 70-cm-Band von 430 bis 440 MHz den direkten Empfang von ATV-Sendungen ohne zusätzlichen Konverter.

SSTV kommt von slow scan television und bedeutet Fernsehen mit langsamer Abtastung. Es wird für die Übertragung von Standbildern verwendet. Es werden Farbbilder mit einer Auflösung von 320 mal 240 Bildpunkten in 120 Sekunden übertragen.

Das SSTV-Signal wird direkt im Computer mit Hilfe der Soundkarte erzeugt. Am NF-Ausgang der Soundkarte erhält man das Modulationssignal, das man auf den Mikrofoneingang oder einen speziellen „Data-Ein­gang“ des SSB-Senders gibt. Bei Empfang wird das NF-Signal aus dem Empfänger in den NF-Eingang der Soundkarte des Computers gegeben und das empfangene Bild auf dem Monitor dargestellt.

Bei SSTV verwendet man meistens Fotos vom Shack, der Antennenanlage oder der Landschaft aus der eigenen Umgebung und schreibt mit Hilfe des SSTV-Programms in diese Bilder mit großen Buchstaben die zu übertragenden Textinformationen hinein.

Mehr zu SSTV folgt in der Betriebstechnik, zum Beispiel, dass der Rapport im RSV-System direkt in das Bild "geschrieben" wird.

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Viel Erfolg beim Lehrgang wünscht Ihnen Eckart Moltrecht DJ4UF! Schreiben Sie mir bitte, wenn Sie die Prüfung erfolgreich abgelegt haben. E-Mail: Siehe weiter unten!

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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: 23.05.2017 DJ4UF, 04.04.2020 DH8GHH
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