UKW im Alpental - Teil 1

In den nächsten Jahren plant die Direktion der Anstalt einen Umzug in die Berge. Das Klima sei dort für die Insassen besser, wird gemunkelt.

Für einen funkenden Insassen wäre diese Nachricht eine gute. Denkt man doch automatisch an einen SOTA-Gipfel oder Contest-Standort für VHF/UHF und Mikrowellen-Wettbewerbe.

Doch der Umzug auf einen Berggipfel ist nur ein schöner Traum. In den Alpen wohnt man nämlich gemeinhin im Tal. Mit Bergen rundherum.

Kurzwelle ist zwischen hohen Gipfeln zwar ein Problem für den Kurzwellen DX'er, der auf flache Abstrahlung setzt, um ferne Kontinente und rare Inseln zu erreichen. Aber für regionale und europäische KW-Verbindungen reicht ein Draht im nächsten Baum.

Doch wie sieht es für den Freund ultrakurzer Wellen aus, der nicht auf die Hilfe der Ionosphäre zählen kann?

Muss er immer auf den nächsten Gipfel kraxeln, wenn er mehr als ein paar Kilometer überbrücken will? Wie kann er mit seinen Freunden im 2m oder 70cm Band in Verbindung bleiben, die in der Stadt ennet dem Berg leben?

Bleibt da nur eine Relaisstation oder gar ein Satellit?

Um diese Fragen zu beantworten, habe ich den IC-9700 und einige Antennen zusammengepackt, mich im Schutze der Nacht aus der Anstalt geschlichen und für eine Weile in einem Tal einquartiert, das mir besonders gut gefällt. Es heißt Val de Charmey und liegt, wie der Name bereits vermuten lässt, im Französisch sprechenden Teil der Schweiz.

Da Funker nicht in Straßenkilometer denken, sondern in Luftlinie - auch wenn dazwischen Berge liegen - hier die entsprechenden Entfernungen zu den nächsten Städten: 

Fribourg, die Hauptstadt des gleichnamigen Kantons ist bloß 40 km entfernt, Lausanne und Bern ebenfalls. Genf am unteren Ende des Genfersees ist aber bereits gute 90 km und Zürich, das sich für die Hauptstadt der Schweiz hält, gar 130 km Luftlinie entfernt.

Kann man auf UKW diese Städte direkt erreichen? Vielleicht mit Reflexionen an Felswänden, mittels Diffraktion oder gar Troposcatter? Wie sieht es mit UKW Verbindungen ins benachbarte Ausland aus?

Im Tal angekommen, macht sich in der Seele des UKW-Funkers leichte Panik breit. Der Horizont ist hoch, die Gipfel, meist mit dem Vornamen "Dent" (Zahn) einschüchternd. Ein erster Griff zum Handy macht wenig Freude. Nur zwei Relaisstationen geben Lebenszeichen von sich. Dazwischen ist das Band totenstill. 

Talabwärts ist ein mächtiger Felsklotz zu sehen, der Moléson. 13km entfernt und 2000 Meter hoch. Wie könnte es anders sein: Natürlich ein SOTA-Gipfel. Bequem mit der Bergbahn erreichbar. Wird er der rettende Reflektor sein? Talaufwärts liegt der Jaunpass, der u.a. nach Gstaad führt, dort wo die Reichen und Schönen wohnen.

Ganz ahnungslos habe ich mich aber nicht nach Charmey aufgemacht. Da gibt es nämlich ein tolles Tool, das UKW Ausbreitungs-Prognosen erstellt. Es nennt sich Radio Mobile und interessierte Radioamateure können es kostenfrei benutzen. Es wurde von Roger Coudé VE2DEB erstellt und ich habe damit bereits gute Erfahrungen gemacht.

Hier nun die Prognose für einen 100 W Sender in Charmey, der auf 144 MHz mit einem 6dBi Rundstrahler sendet. Auch der Empfänger besitzt eine solche Antenne und beide haben angenommene Kabelverluste von 1dB.

Links unten ist Genf (Genève), rechts oben der Bodensee mit Friedrichshafen zu sehen.

In der hellblauen Fläche sollte die Signalstärke 0.5uV oder mehr betragen, in der grün gefärbten Fläche mehr als 2uV. Wie wir sehen, ist die Prognose für die terrestrische Ausbreitung nicht berauschend. Bern und Genf liegen in Reichweite, doch gegen Nordwesten wird es zappenduster. Auch Frankreich wird durch die Jura-Berge wirkungsvoll abgeschirmt. 

In meinem nächsten Blogeintrag werde ich über die ersten praktischen Erfahrungen berichten. Stay tuned! 

      

Erstes Bild: Talaufwärts sind die Zähne der "Gastlosen" zu sehen.

Die Antenne - eine Krücke

Im Herbst des Funkerlebens wird die Antenne zur Krücke. Auf wacklige Leitern zu steigen und auf dem Dach rum zu kraxeln liegt nicht mehr drin. Fegt der Sturm den Draht vom Baum, kommt er nicht mehr so leicht wieder rauf wie in jungen Jahren und der Tower im Garten wird zum Monument besserer Zeiten.

Je älter man wird, desto mehr sollte man darauf achten, einfach und ohne Akrobatik seine Antennen selbst reparieren und unterhalten zu können. Jetzt sowieso, denn in der Pandemie ist man auf sich selbst angewiesen und kann kaum Scharen von hilfsbereiten OM aus dem Ortsverband mobilisieren.

Natürlich sollte man das mit der Krücke nicht gerade wörtlich nehmen, wie dieser Funker, der die Krücken seiner Frau zur Antenne verarbeitet hat. Gemäß der Regel: Mehr Aluminium = mehr dB.

Ich habe das Glück, in der Anstalt im Dachgeschoss zu wohnen. Hier bietet ein Dachfenster ganz tolle Möglichkeiten, alle Arten von Antennen leicht anzubringen. Man muss nur aufpassen, dass dabei nichts runterfällt und etwa den Hausmeister oder seinen Hund erschlägt. Sonst kommt man in die Isolationszelle. Die hat zwar Gummiwände aber keine Fenster.

Alles was man draußen vor dem Dachfenster braucht, ist diese praktische Einrichtung:

Wie ihr sehen könnt, hat es sogar für einen Blitzschutz gereicht. Dieser ist aber optional. Den erstens hat es noch nie in die Anstalt eingeschlagen und zweitens kann man die Antenne mit einem Griff entfernen. Man braucht sich dabei nicht einmal aus dem Fenster zu lehnen. Was unter uns gesagt, zu weiteren Komplikationen bis zur Gummizelle führen könnte.

Mit dieser Einrichtung kann der geneigte Funker jede Art von Strahler in Sekundenschnelle montieren und bei Bedarf verschwinden lassen. "War da eine Antenne?" "Sie sehen Gespenster. Besprechen Sie doch das mal mit dem Hauspsychikater."

Alles was unten einen PL-Stecker hat, passt rein. Die meisten Mobilantennen. Zum Beispiel dieses Monster hier für das 2m Band. Aber auch Mobilantennen für Kurzwelle gehen ganz passabel. In diesem Fall ist jedoch der Blitzschutz obligatorisch; sonst fehlt das Gegengewicht. Autos haben ja keine Ziegeldächer.

Gestern habe ich einen Dipol für das 6m Band gebaut, ultraleicht und fast so schnell montiert wie ein Vertikalstrahler. So sieht das von unten aus:

Als Basis dient eine Basis, logisch. Und zwar die einer alten Mobilantenne:

Darauf wird ein Stück einer Angelrute mit passendem Durchmesser gesteckt:

BTW. Bereits diese Angelrute wäre eine interessante Antenne, würde man sie mit einem Stück Draht versehen. Aber wir wollen ja einen Dipol. Also ab in den Keller, dort wo der Hausmeister, der übrigens Putin heißt, wie ihr sicher wisst,  die alten Teebeutel zum Rezyklieren aufhängt. Dort hat es eine Bohrmaschin' und eine Kiste mit Abfallholz. Daraus entstand das Kernstück des Dipols:

Dieses pièce de résistance  besitzt unten ein passendes Loch für das Ende der Angelrute und links und rechts 6mm Bohrungen für die Dipolarme. Diese bestehen aus 6mm Alurohr vom Baumarkt für jeweils die ersten 50cm und einer Verlängerung mit 4mm Vollalu. Die Verlängerungsstücke lassen sich in die Alurohre schieben. Ein kleiner Schlag mit einem Körner fixiert sie bis in alle Ewigkeit.

Man kann die Dipolarme auf die unterschiedlichste Weise kontaktieren. Das ist eine Frage des Geschicks, des Geschmacks und der Fantasie. Ich habe einfach ein 3mm Gewinde reingeschnitten, als sie bereits im Holzstück festsassen. Das Teil wird dann noch wetterfest gemacht. Vermutlich gieße ich einfach Araldit drüber.

Doch nun zu einem wichtigen Punkt, bei dem sich die meisten Bauanleitungen in vornehmes Schweigen hüllen: zur Länge der Dipolarme.

Die Wellenlänge in Meter berechnet sich mit 300/MHz. Bei 51 MHz wären das 5.88m. Ein Viertel davon: 1.47m. Aber da ist ja noch der ominöse Verkürzungsfaktor, je nach Strahlerdicke. Auch die Anschlussschrauben zählen natürlich zur Dipollänge. Bei mir sind beide Äste genau 1.44m bis zum Anschlusspunkt mit der Schraube. Resonanz bei 50.2 MHz.
Wer über einen Antennenanalyzer verfügt, fängt mit 1.46m an und nähert sich dann vorsichtig mithilfe eines Bolzenschneiders dem gewünschten Resonanzpunkt. Wer zuviel abschneidet geht zurück auf Feld Eins.
Aber Vorsicht: lass dich nicht mit dem Bolzenschneider außerhalb der Anstalt erwischen!

Als Mantelwellensperre genügen 3 Windungen durch einen Ringkern deiner Wahl. Für das 6m Band geht praktisch jede Sorte, z.B. ein alter aus einem Schaltnetzteil. Die Mantelwellensperre befindet sich oben beim Einspeisepunkt und nicht irgendwo unterwegs auf dem Koax.

Die Elch Antenne für das 2m und 70cm Band

Wer gerne von Berggipfeln funkt, greift oft zur altbewährten HB9CV-Antenne. Denn je mühsamer der Aufstieg, desto leichter die Antenne, lautet eine alte Funkerregel. Und die HB9CV ist in dieser Hinsicht kaum zu schlagen.

Oft genügt für SOTA-Aktivitäten das 2m Band. Für Funker, die noch 70cm dabei haben möchten, gibt es HB9CV-Kombis.
Wem das zuwenig Aluminium pro dB ist, kauft sich eine Elch-Antenne. Sie ist aufgebaut wie eine logarithmisch-periodische Antenne und verspricht auf 2m und 70cm viele dB Gewinn. "Logisch", denkt sich der Funker, "wo viel Alu ist, müssen auch viele Dezibel sein."

Ich habe mir so ein Elchgeweih gekauft und ausprobiert. Wer der Hersteller ist, blieb mir verborgen, aber es könnte diese Firma hier sein.
Wie auch immer. Mein Exemplar ist robust gebaut mit dickem Alu und rostfreien Schrauben. Die Elemente sind farbig markiert, damit man das Elchgeweih nicht durcheinander bringt.

Ihren Antennengewinn habe ich nicht gemessen, doch ein kurzer Vergleich mit der HB9CV zeigte keinen signifikanten Vorteil.
Dem gewieften Funker fällt auf, dass sie zwar wie eine Logper aussieht, aber keine echte logarithmisch-periodische Antenne für 144-440 MHz ist. Dazu müssten sich die Dipole bis auf eine Halbwelle für 70cm verjüngen. Das ist nicht der Fall:
Im 70cm Band arbeiten die Dipole als 1,5 Lambda-Strahler. Das Richtdiagramm ist dort deshalb ziemlich "aufgeblättert".
Das SWR ist im 2m Band brauchbar, im 70cm gerade so zu tolerieren. Und da sie keine echte Logper ist, weißt sie auch ausgeprägte Resonanzen auf. Leider außerhalb unserer Bänder.

Im 2m Band bei ca. 147.5 MHz und im 70cm Band bei ca. 450 MHz:

Diese Resonanzen könnten auch ein Hinweis darauf sein, dass die Antenne tatsächlich aus den USA stammt, dürfen doch die OM dort bis 148 MHz bzw. bis 450 MHz senden.

So sieht das SWR für unsere europäischen Verhältnisse aus. Jeweils bei 145 MHz und 435 MHz:

IC-9700 mit GPDSO von Leo Bodnar

Der erste IC-9700 auf meinem Stationstisch war ein Wandervogel. Die Frequenzstabilität war ungenügend für gewisse WSJT-X Betriebsarten. Darüber habe ich hier berichtet und die Drift beim Senden dokumentiert. Auch in diesem zweiten Blogeintrag habe ich darüber berichtet und geschrieben, der IC-9700 drifte wie ein altes Röhrenradio. Die Enttäuschung war groß und ich habe das Teil wieder verkauft.
ICOM hat aufgrund der vielen Reklamationen aus der Amateurfunk-Community nachgebessert. Zwar gelang es den Ingenieuren nicht, den internen Referenzoszillator (49.125 MHz) mit der externen 10 MHz direkt zu steuern. Doch eine automatische Korrektur in kurzen Abständen (<1s) der internen 49.125 MHz mithilfe des externen 10 MHz Signals brachte eine wesentliche Verbesserung.
Ein Update, das per Software erfolgte.

Das war der Moment, als ich den Verkauf bereute und wieder einen IC-9700 bestellte. Der Lieferant wunderte sich. Die Kollegen grinsten.

Seither bin ich zufrieden mit dem Gerät. Es ist ein tolles Stück High-Tech und die Spektrum/Wasserfall-Anzeige ist von unschätzbarem Wert.

Trotzdem blieb ein kleines Unbehagen, denn ich bin ein Frequenz-Fetischist und der Umstand, dass der interne Oszi nicht direkt an die externe 10 MHz Quelle angebunden ist, störte meine Fetischisten-Seele.

Doch dann stieß ich auf das Injection Board von Leo Bodnard. Dieses Teil kann ohne Löten, Bohren oder andere Eingriffe ganz einfach im Transceiver montiert werden. Eine Spule des Boards taucht dabei in die Schaltung des 49.125 MHz Oszillators ein und ein extern eingespeistes 49.125 MHz Signal kann dann bei genügend Leistung den internen Oszillator übersteuern (induktive Kopplung). Eine Lösung mit der Brechstange also. Leo Bodnar bietet nicht nur dieses Board an, sondern auch einen GPDSO, der auf 49.125 programmiert werden kann.

Schon nach kurzer Zeit lieferte mir Fedex das Einbauboard und den GPSDO ins Haus.
Die Installation und das Programmieren des GPDSO war problemlos und ich war erfreute über die kurze Zeit (ca 20s), die das GPDSO brauchte, sich auf die GPS-Satelliten einzustellen. Auch der Transceiver reagierte auf die externe Versorgung mit 49.125 MHz in Sekundenschnelle.

Alles schien in bester Ordnung und ich machte mich daran, den Erfolg der Neuinstallation zu messen. Das HF-Signal lieferte wie immer mein treuer HP-Generator und die Frequenzdrift konnte ich beim Senden mit einem 5386A Counter messen, ebenfalls von HP. Beide Geräte natürlich an ein Rubidium-Normal auf 10 MHz angebunden. Bei Empfang überwachte ich das NF-Signal mit einem Wasserfall-Programm auf dem PC mit 1Hz Auflösung. Also einem NF Spektrumanalyzer.

Da die Frequenzdrift hauptsächlich beim Senden auftrat - durch die erzeugte Wärme der Endstufen und den Luftstrom des Ventilators - Sendete ich jeweils mit voller Leistung in CW während 20 Sekunden und beobachtete dabei die Sendefrequenz auf dem Zähler. Anschließend verifizierte ich die Empfangsfrequenz auf dem NF-Analyzer des Computers.

Und nun zur Erfolgskontrolle:

144 MHz    Abweichung nach 20s senden: -4 Hz
432 MHz               dto                                  -12 Hz
1296 MHz             dto                                  -18 Hz

Das ist kein berauschendes Resultat. Daher wurde die Installation und der Abgleich nochmals überprüft. Doch beim Einschalten des externen 49.125 MHz Signal war klar zu sehen, wie die Empfangsfrequenz genau auf die Sollfrequenz gezogen wurde. Bei Empfang funktionierte die Installation also perfekt.

Hier noch zum Vergleich die Abweichung nach 20 Sekunden Senden mit 10 MHz externer Referenz ohne installiertes Bodnar Board:

144 MHz: +1 Hz
432 MHz:  -2 Hz, dann Anstieg auf +4 Hz und danach langsamer Abstieg wieder auf die Sollfrequenz
1296 MHz: -2 Hz

Fazit: In meinem IC-9700 bringt die Installation des Boards und die Einspeisung eines externen 49.125 MHz Signals keine Verbesserung sondern eine Verschlechterung gegenüber einer Einspeisung eines externen 10 MHz Signals.

Disclaimer: Gut möglich, dass mir bei der Installation und/oder Messung ein Fehler unterlaufen ist. Mein Bericht ist deshalb mit Vorsicht zu betrachten.

73 de Anton HB9ASB

PS. Achtung beim Aufschrauben des IC-9700. Die Schrauben sind extrem stark angezogen und sind nicht Philips Kreuzschlitz, sondern JIS #2. Ein JIS Schraubenzieher ist sehr zu empfehlen und kann zum Beispiel bei Amazon bestellt werden. Viele JIS Schrauben sind daran zu erkennen, dass sie einen kleinen eingedrückten Punkt neben dem Kreuzschlitz haben.