Fixme: Dieser Text hat Grundlagen und organisatorisches zusammen, das kann man trennen. Es wäre gut, das zu tun, weil er zu lang ist.
Es gibt etliche Anekdoten der folgenden Art: Jemand funkt fröhlich vor sich hin; vieles geht, manches nicht. Später stellt sich dann überraschend heraus, dass die benutzte Antenne die ganze Zeit nicht richtig funktioniert hat. Nur ein Bruchteil der Sendeenergie wurde überhaupt abgestrahlt. Abhilfe wäre leicht möglich gewesen - wenn man denn nur gewusst hätte, dass man überhaupt ein Problem hat!
Nimmt man sich diese Anekdoten zu Herzen, so fragt man sich unwillkürlich, ob man selbst auch in so einer Situation ist. Man hat seine Erfolge, ja. Aber ginge (bei minimalem Mehraufwand) noch viel mehr? Oder ist soweit alles in Ordnung und man hat die eigenen Antennenmöglichkeiten schon ganz gut ausgeschöpft?
Seit vielen Jahrzehnten beantwortet solche Fragen ein Antennenvergleich. Zum Beispiel verabreden sich Hans und Paul aus dem selben OV und drehen gleichzeitig übers Band, jeder an seiner Station. Über die VHF-OV-Frequenz halten sie Kontakt. Hans: “Hörst Du die Station auf QRG X?” Paul: “Ja, kommt bei mir sauber rein, mit S4.” Hans: “Oooch - bei mir nur knapp über der Grasnarbe.”
Nun bedeutet eine solche Beobachtung noch fast gar nichts. Aber wenn Hans immer wieder deutlich weniger hört als Paul, und die Antennen der beiden an sich ähnlich leistungsfähig sein sollten, wird Hans tunlich über eine Verbesserung seiner Empfangssituation nachdenken.
Um auch das Senden zu testen, können Hans und Paul nach einer fernen Station suchen, die sich darauf einlässt, mit beiden ein QSO zu führen, die Signale aufmerksam zu vergleichen und beiden ehrliche Rapporte zu geben.
So konnte man einen Stationsvergleich seit Jahrzehnten durchführen, und das Verfahren funktioniert auch heute noch. Aber der Fortschritt eröffnet neue Möglichkeiten. Heutzutage kann man solche Vergleiche sehr viel bequemer durchführen und erhält aussagekräftigere Ergebnisse als früher.
Eine gute Möglichkeit dazu bietet die digitale Betriebsart WSPR.
An der Soundkarten-Betriebsart WSPR fällt zunächst auf, dass von vorne herein keine QSOs vorgesehen sind. Statt dessen meldet das WSPR-Programm die empfangenen Signale über das Internet an eine zentrale Datenbank.
In jedem Kurzwellenband gibt es einen WSPR-Bereich von nur 200 Hz Breite. Da das einzelne WSPR-Signal nur 6 Hz breit ist, passen theoretisch über 30 Signale nebeneinander in diesen schmalen Bereich. Diese Zahl ist Theorie, aber auch in der Praxis kann eine empfangende WSPR-Station problemlos eine gute Handvoll Empfangsrapporte gleichzeitig liefern.
In jedem einzelnen “WSPR-Empfangsrapport” werden das Rufzeichen der empfangenen Station gemeldet, die UTC-Uhrzeit, der eigenen Standort des Empfängers, die Empfangsfrequenz und eine dB-Zahl.
Anfangs freut man sich einfach nur darüber, wo man überall gehört wurde, und das reicht ja auch. Aber für unsere Vergleichszwecke ist diese dB-Zahl besonders wertvoll. Daher hier eine etwas detailliertere Erklärung:
Das WSPR-Programm vergleicht das empfangene Signal mit dem gerade herrschenden Rauschpegel am Empfangsort und berechnet daraus diesen dB-Rapport. Die Zahl gibt einfach nur an, wie viel dB schwächer oder stärker das Signal ankommt als ein Phonie-SSB-Signal ankommen müsste, um im Rauschen gerade erkennbar zu werden.
Dabei ist WSPR unglaublich empfindlich: Die WSPR-“Grasnarbe” liegt etwa 28 dB unter der von SSB-Phonie. Die db-Werte aus den WSPR-Rapporten sind meistens negativ. Ein Wert von -18 dB bedeutet, dass das empfangene Signal 18 dB unter der SSB-Phonie-Grasnarbe lag. Ein gleichzeitig um 5 dB noch schwächer eintreffendes zweites WSPR-Signal würde vom Programm durchaus noch erkannt und mit einem dB-Wert von -23 dB gemeldet.
Die gemeldeten Rapporte stehen jedem zur Verfügung. Die zentrale WSPR-Datenbank kann jeder jederzeit anzapfen, ihre Webseite ist http://wsprnet.org. Es gibt dort eine Karte, die einen schnellen Überblick liefert, was in der WSPR-Welt aktuell gerade los ist. Eine detaillierte Abfragemöglichkeit reicht etwas weiter in die Vergangenheit. Wer möchte, kann den kompletten Datenbankinhalt monatsweise auf den eigenen Rechner herunterladen und komplexe eigene Auswertungen fahren.
Will man nur Empfangsbetrieb machen, so lässt man die eigene Station auf WSPR einfach laufen, stundenlang, auch tagelang. Hinterher kann man staunen, was alles aufgenommen wurde. Hat man das Melden der Empfangsberichte (“Spots”) an die Datenbank eingeschaltet, tut man damit nebenbei ein gutes Werk: Die fernen Stationen freuen sich über den Erkenntnisgewinn durch die Rapporte, die sie der Datenbank entnehmen können.
Wer nicht nur empfangen, sondern zwischendurch auch mal senden will, stellt das Programm entsprechend ein und braucht technisch ebenfalls weiter nichts zu tun. Aus rechtlichen Gründen ist beim Senden allerdings Aufsicht nötig (oder man besorgt sich für den eigenen WSPR-Sendebetrieb eine Zulassung für eine “automatisch arbeitende Station” von der BNetzA).
Zum ersten Mal in WSPR zu senden ist ein Erlebnis! Man beendet seinen Sendedurchgang und kann sich 25 Sekunden später die Empfangsrapporte aus der Datenbank auf seinen Computerbildschirm holen. Ist das benutzte Band halbwegs offen, so sind gleichzeitige Rapporte von einem Dutzend ferner Stationen und mehr keine Seltenheit.
WSPR gehört (zusammen mit seinen QSO-Geschwistern JT65 und JT9) zu den Betriebsarten, die unglaublich weit reichen.
Die oben erwähnten Vergleichswerte der WSPR-Rapporte sind meist deutlich negativ. Ein gleichstarkes Phonie-Signal oder selbst ein CW-Signal hätten oft keine Chance, durchzukommen, wenn man über WSPR noch problemlos empfangen wird. WSPR erreicht seine Grenze erst, wenn der Rapport bis auf -28 dB absinkt. WSPR funktioniert also gerade noch in Situation, in denen man die Sendeleistung auf das über 600-fache erhöhen müsste, um beschwerlichen SSB-Empfang gerade eben möglich zu machen.
WSPR erreicht diese enorme Empfindlichkeit, indem es sehr schmalbanding und sehr langsam und sehr geschickt kodiert ist.
WSPR ist schmalbandig: Das einzelne Signal ist gerade einmal 6 Hz breit.
WSPR ist langsam: Jeder WSPR-Sendedurchgang dauert (knapp) 2 Minuten. In dieser langen Zeit werden gerade einmal drei Informationen übertragen: Das eigene Rufzeichen, der eigene Locator (Großfeld) und eine grobe Angabe zur benutzten Sendeleistung.
Die Informationen sind geschickt kodiert: Sie werden nicht hintereinander übertragen, sondern sind im Sendesignal auf raffinierte Weise ineinander verschränkt. Eine lokale Störung, die für eine gewisse Zeit den Empfang unmöglich macht, kann ohne teilweisen Datenverlust ausgeglichen werden, wenn das eingehende Signal in der restlichen Zeit deutlich genug ankommt.
Auf HF üblich sind WSPR-Sendeleistungen von 5 Watt und weniger. Wer auf Kurzwelle eine wesentlich höhere Sendeleistung benutzt, um ein WSPR-Signal zu senden, stopft damit seinen Nachbarn rücksichtslos die Empfänger zu. WSPR-Sendeleistungen jenseits von 5 Watt sind auf Kurzwelle unnötig - und verpönt.
Wer ein Interface zwischen Computer und TRX schon hat und in Digimodes (z.B. PSK31) schon QRV ist, kann diese Hardware für WSPR 1:1 weiter benutzen und ist fein raus und bestens versorgt.
Wer so etwas noch nicht hat? Für erste Gehversuche kommt man sehr gut auch ohne aus. Man braucht kein Interface. Man kann mit schlichter Akustikkopplung arbeiten (wenn das Funkzimmer einigermaßen lärmfrei ist).
Dazu schließt man ein Mikrofon an den Computer an oder benutzt das eingebaute. Die WSPR-Signale werden damit aus dem Lautsprecher des Empfängers aufgenommen. Gut funktioniert auch, einen an den Empfänger angeschlossenen Kopfhörer dort hin zu legen, wo im Laptop das Mikrofon eingebaut ist.
Senden geht auch mit Akustikkopplung: Man hält das Mikrofon des TRX an den Computerlautsprecher und drückt auf die PTT-Taste. Dabei Lautstärke und Abstand so einstellen, dass 5 Watt an die Antenne abgegeben werden. Ein lieber Freund von mir betreibt WSPR seit Jahren regelmäßig auf diese Weise.
Eine WSPR-Aussendung dauert knapp zwei Minuten (110,6 Sekunden) und beginnt eine Sekunde nach der vollen, geraden Minute. Im Sendesignal ist Synchronisationsinformation enthalten, aber damit können nur maximal etwa zwei Sekunden ausgeglichen werden. Wenn die (Computer-)Uhren auf Sender- und Empfangsseite weiter als ungefähr zwei Sekunden voneinander abweichen, ist die Empfangsstation taub für das Sendesignal und hört es nicht.
Deshalb ist es für WSPR-Betrieb wichtig, die eigene Rechneruhr zu stellen.
Man könnte versuchen, das manuell mit einer Funkuhr zu bewältigen. Aber es kommt durchaus auf eine Sekunde an. Daher ist jedes manuelle Stellen unsicher. Auch die Mechanismen der Betriebssysteme, die Rechneruhr alle paar Tage aus dem Internet zu stellen, garantieren die notwendige Genauigkeit nicht.
Nun wird man WSPR ohnehin mit Internetzugang betreiben. Es gibt gute kostenlose Programme, die sich die Uhrzeit von entsprechenden Zeitservern aus dem Internet besorgen, die eigene Rechneruhr stellen und damit Genauigkeiten im Hundertstelsekundenbereich problemlos errreichen.
Linuxnutzer können das ntpd Programm benutzen (auf Ubuntu mit “sudo apt-get install ntp” installiert). Unter Windowsnutzern hat das Programm “Dimension 4” einen guten Ruf, http://www.thinkman.com/dimension4/.
Und natürlich braucht man ein Programm, das WSPR “spricht” und die eigenen Beobachtungen an die zentrale Datenbank meldet.
Wer schon eins hat, das funktioniert, kann es getrost weiter benutzen.
Wer neu installiert, dem empfehle ich das Programm WSJT-X. Es ist moderner als das ältere Programm namens WSPR und stellt neben WSPR auch die QSO-Betriebsarten JT65 und JT9 zur Verfügung, die ähnlich weit reichen. Man besorgt es sich direkt von der Webseite des Autors
http://physics.princeton.edu/pulsar/K1JT/wsjtx.html
Wie für viele andere digitale Betriebsarten auch stellt man für WSPR das eigene Funkgerät auf USB, unabhängig vom benutzten Band. Das Programm pfeift (beim Senden) und empfängt im NF-Frequenzbereich von 1,4 bis 1,6 kHz. Das ausgesendete Signal liegt also USB-typisch um 1,4 bis 1,6 kHz über der Frequenz, die man am TRX eingestellt hat.
Ein Beispiel: Für WSPR-Betrieb im 80 m - Band soll man für WSPR am TRX USB und 3592,6 kHz einstellen. Diese Zahl findet sich auf der WSPR-Webseite wsprnet.org und auch im Programm selbst. Sie heißt im WSPR-Jargon “Dial Frequency”.
Das Programm pfeift bei 1,4 bis 1,6 kHz. So ergibt sich im USB-Betrieb für die WSPR-Signale ein Bereich von 3592,6 + 1,4 = 3594,0 bis 3592,6
Der moderne Antennenvergleich mit Hilfe von WSPR, den ich hier vorschlage, funktioniert wie folgt:
Es finden sich einige Gleichgesinnte.
Alle werden QRV in WSPR.
Man verabredet einen Termin.
Alle machen gleichzeitig WSPR-Betrieb im selben Band.
Dabei sind sie verbunden durch einen Rückkanal.
Hinterher besorgt man sich die Daten aus der Datenbank im Internet und wertet aus.
Im Einzelnen:
Man kann so eine Aktion auch prima zu zweit oder dritt durchführen. Aber der Erkenntnisgewinn wächst, wenn mehr Leute teilnehmen.
Ich halte 8 Teilnehmer für eine gute Anzahl. Mehr als 10 oder 12 sollten es nicht werden, damit die Aktion nicht zu viel Platz im 200 Hz schmalen WSPR-Band belegt.
Alle Teilnehmer so einer Vergleichsaktion sollten HF-technisch Nachbarn sein, damit die Kurzwellen-Ausbreitungsbedingungen für alle einigermaßen gleich sein. Unterschiede dürften dann hauptsächlich auf Antennen und den lokalen Störnebel zurückzuführen sein, in zweiter Linie allenfalls noch auf die technische Ausrüstung.
“Nachbarschaft” bedeutet in unserem Fall, dass alle Teilnehmer aus Berlin und dem Berliner Umland kommen sollten.
Ich schlage eine Stunde reinen Betrieb pro Band vor, aufgeteilt in 10 Durchgänge = 20 Minuten Senden und 20 Durchgänge = 40 Minuten Empfang.
Damit es zur vollen Stunde auch wirklich losgehen kann, trifft man sich schon 15 bis 20 Minuten vorher über den Rückkanal (siehe unten). In dieser Zeit testet man Gerät und Verfahren und kann sich auch, falls nötig, gegenseitig Abstimmhilfe geben.
Insgesamt werden also etwa 75 bis 80 Minuten gebraucht pro Band.
Rückkanal in allen drei Fällen DB0BRL auf 2 m, 145,725 MHz.
20 m - Band: Einstellen ab 10:45 MEZ, Vergleichsbetrieb 11:00-12:00 MEZ.
40 m - Band: Einstellen ab 18:45 MEZ, Vergleichsbetrieb 19:00 - 20:00 MEZ.
80 m - Band: Einstellen ab 20:00 MEZ, Vergleichsbetrieb 20:16 - 21:16 MEZ.
20 m - Band: Sonntagnachmittag 2016-07-24, Einstellen ab 17:45 MESZ, Vergleichsbetrieb 18:00-19:00 MESZ, Rückkanal DB0BRL auf 2 m, 145,725 MHz.
Wer mitmachen will, meldet sich bitte per Email möglichst umgehend bei mir, OM Andreas, dj3ei@famsik.de .
Wegen der besseren Vergleichbarkeit (gleiche Ausbreitungsbedingungen für alle) soll es sich bei den Teilnehmern um HF-technische Nachbarn handeln. Dann ist aber zu befürchten: Wenn auch nur ein Teilnehmer sendet, stopft seine Bodenwelle allen anderen die Empfänger zu und sie hören keine fernen Stationen mehr.
Soll die Vergleichsstunde ein Erfolg werden, müssen alle eisern _gleichzeitig_ senden und _gleichzeitig_ empfangen.
Eine einfaches System dafür ist, nach dem kleinen Einmaleins der Sechs zu senden. Also um 0, 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 48 und 54 Minuten nach der vollen Stunde sollen die Stationen aller Teilnehmer gleichzeitig zu senden anfangen und dann WSPR-typisch knapp zwei Minuten senden. In den übrigbleibenden Zeitschlitzen empfangen alle.
Leider ist so ein Sendeschema im WSPR-Programm nicht vorgesehen. Lässt man das WSPR-Programm gewähren, so sendet jede Station nach ihrem eigenen, scheinbar chaotischen Rhythmus.
Normalerweise hilft dieses chaotische Element: Dadurch wird es extrem unwahrscheinlich, dass zwei Stationen immer wieder gleichzeitig auf Sendung sind und sich genau deshalb nicht hören. Uns stört diese WSPR-Funktionalität. Wir müssen sie umgehen, denn wir wollen uns gegenseitig ja gerade nicht hören.
Mit etwas manuellem Einsatz ist das kein Problem: Jeder Teilnehmer soll jeweils während des Empfangsdurchgangs vor der “glatten Sechser-Minute” in seinem WSJT-X-Programm die Sendefähigkeit “Enable TX” anklicken und den Knopf “TX Next” betätigen. Ist dann noch der Schieberegler, wie viel Prozent man senden will, auf irgend einen Wert oberhalb von 0 eingestellt, fängt das WSPR-Programm pünktlich zu senden an.
Irgendwann während dieses Sendens klickt man “Enable TX” dann wieder aus. Das wirkt nicht sofort (im Gegensatz zu “Halt TX”, von dem man tunlich die Finger lässt), aber führt dazu, dass die folgenden Durchgänge wieder auf Empfang laufen.
Beim gleichzeitigen Senden sollen sich die Signale der Teilnehmer frequenzmäßig nicht überlappen. Dafür legt man die Frequenzen der Teilnehmer (innerhalb des 200 Hz-Bandes) vorher fest.
Allerdings kann nicht jeder seinen TRX auf 10 Hz genau einstellen, manche sind schon froh, das 200 Hz-Band überhaupt einigermaßen zu treffen. Für diesen Zweck ist ein Rückkanal nützlich, der Absprachen ermöglicht. In der Vorbereitungszeit, ehe es richtig losgeht, kann man sich mit Hilfe des Rückkanals schon mal gegenseitig bei der Frequenzeinstellung helfen.
So ein Rückkanal ist auch für andere Dinge nützlich. Vielleicht hat man eine Aktion für das 15m - Band abgesprochen, aber am festgelegten Termin sind die Bedingungen schlecht und selbst für WSPR-Zwecke ist das Band dicht? Per Rückkanal kann man sich dann verabreden, kurzerhand auf ein anderes Band zu wechseln.
Technisch gibt es mehrere Möglichkeiten für so einen Rückkanal. Das kann ein VHF-OV-Kanal sein, ein Relais, eine schnöde Konferenzschaltung per Telefon, oder eine der vielen Computer-Chatmöglichkeiten (IRC, Jabber, Skype, …).
Wir versuchen es mit dem Berliner Relais Hohenschönhausen an DB0BRL auf 2 m, 145,725 MHz.