Wie ist der Plan?

icon Roland OE1RSA

HAMRAN ist ein komplexes Projekt, das nicht in einem Schritt bewältigt werden wird. Wie wir uns vorstellen, dass es weitergehen könnte und wie Du dabei helfen kannst versuche ich in diesem Artikel zu erläutern.

HAMRAN - Der Plan

Derzeit gibt es ein, dem Amateurfunk zugeordentes, für Breitbandexperimente vorgesehenes 2MHz umfassendes Segment im 6m Band von 52MHz bis 54MHz, das derzeit mit 2030-12-31 befristet ist [1].

Das 6m Band ist bekannt und von Funkamateur*innen geschätzt, für seine besonderen Ausbreitungsbedingungen. Es darf erwartet werden dass Non-LOS Ausbreitung möglich ist, es muss aber auch damit gerechnet werden, dass massive Multipath Bedingungen vorherrschen werden.

Damit haben wir zwar eine einzigartige Chance erhalten das Problem der letzten Meile ins HAMNET zu lösen, wir stehen aber auch vor einer besonderen Herausforderung, da für diesen Frequenzbereich keine fertigen Lösungen im Handel erhältlich sind. Somit ergibt sich eine besondere Challenge für die Selbermacher und Selbermacherinnen unter uns.

Status Quo

Die Ersten, der sich dieser Challenge gestellt hatten, waren Bernhard OE3BIA und sein Team. Mit einem ersten Prototyp, dem RPX-100 setzten sie ein deutliches Zeichen.

Erster Prototyp RPX-100

In der Zwischenzeit formiert sich zwar ein neues Team, die bereits gewonnenen Erkenntnisse und verschiedene Hardwarekomponenten wollen wir aber nutzen.

Eine Haupterkenntnis ist, dass das Projekt möglicherweise zu große Schritte vorgesehen hatte. Es stellte sich nämlich heraus, dass die Erwartungen, die in die Endstufe gesetzt waren gar nicht so ohne weiteres erfüllt werden konnten. Dabei können die folgenden Punkte unterschieden werden:

  • Breitbandigkeit

  • Ausgangsleistung

  • Linearität

  • Oberwellen

  • Duplexfähigkeit

Ein hochlinearer Verstärker ausreichender Leistung und Verstärkung der gleichzeitig einen Frequenzbereich von 50MHz bis 500MHz umfasst, ist auch im kommerziellen Umfeld mit erheblichen Investitionen verbunden. Es ist deshalb nicht wirklich überraschend, dass der erste Prototyp recht bald gezeigt hat, dass wir noch zulegen müssen.

Aber der Reihe nach: Zunächst hat sich gezeigt, dass sich der Frequenzgang des Verstärkers wesentlich von den Spezifikationen im Datenblatt unterschieden hat. Die Ursache dafür sollten wir aber erst später finden, denn zunächst haben wir durch eine Fehlprogrammierung den schnellen Leistunsschalter der die Antenne zwischen Empfang und Senden umschalten soll im falschen Zeitpunkt, also unter Last, angesteuert, was eine ziemlich Verheerung am Print angerichtet hat und Willi OE1DFS eine Brandblase beschert hat. Die Lehre daraus ist natürlich, dass, soferne wir bei einer Lösung mit Schalter bleiben, der Schalter besser durch eine Hardwarelösung gesichert werden muss um so eine Bedingung durch ein fehlerhaftes Programm auszuschließen.

Da sich in der Folge gezeigt hat, dass die Gesamtverstärkung gemessen zwischen Ausgang am DSP und der Endstufe nicht gereicht hat um auch nur in die Nähe der als Minimum angepeilten 36dBm zu kommen und die Oberwellen trotz Bandfilterung am Eingang der PA nur 30dB unter der Grundwelle lagen, haben wir beschlossen ein Neudesign zu wagen.

Wir haben derzeit keine erfahrene Schaltungsentwicklerin, keinen Schaltungsentwickler mit an Bord, wollen aber dennoch möglichst bald mit ersten Experimenten beginnen. Deshalb haben wir beschlossen den derzeitigen Verstärker so umzubauen, dass er als Verstärker für einen Bakenbetrieb tauglich wird.

Bakenbetrieb

Erste Versuche an der Antenne hatten leider gezeigt, dass die Enstufe thermisch instabil war. Die Folge war ein verlorener Transistor. Willi hat daraufhin einen ausreichend dimensionierten Kühlkörper montiert. Wir haben ausserdem durch Analyse der Schaltung herausgefunden warum der Frequenzgang wie bereits erwähnt so ganz anders als im Datenblat war. Ein für die Schaltung des Ruhestroms vorgesehener Optokoppler hat durch einen Gleichrichteffekt des Schalttransistors dafür gesorgt, dass das Eingangssignal je nach Größe den Arbeitspunkt der Endstufe beeinflusst hat. Da wir zunächst ohenhin nur BAkenbetrieb vorhaben, haben wir einfach den Optokoppler stillgelegt und - siehe da - der Frequenzgang stimmte plötzlich. Erfreulicher Nebeneffekt: Der Wirkungsgrad wurde auch erheblich besser, oder anders gesagt: Die Endstufe wird nicht mehr so heiß.

Baken Endstufe mit Kühlkörper

Was jetzt noch fehlt: Die erste Oberwelle erfüllt die Forderung, dass sie 60dB unter der Spitzenleistung der Grundwelle liegen muss noch nicht ganz. N.B: anders als in anderen Amateurfunk Bändern fallen die Harmonischen hier nicht wieder in ein Afu Band wo sie nur andere Funkamateur*innen stören könnten. Es ist eine leichte Übung 53MHz mit 2 zu multiplizieren und zu überlegen was bei dieser Frequenz angesiedelt ist. Es heisst deshalb besonders akribisch die Spezifikationen einzuhalten.

Die Bake wird ein CW Signal, einen Dauerton und OFDM Frames abgeben. Als Empfänger werden einerseits verschiedene SDR's wie z.B. RTL-Dongle, Hack-RF oder LimeMini zusammen mit SDR++ oder vergleichbarer Software zum Einsatz kommen. Andererseits habe ich bereits Empfangssoftware programmiert mit der die OFDM Bakensignale dekodiert werden können.

Eine Anmerkung noch zum Begriff Bake. Wir werden zunächst nur Betrieb unter der Kontrolle durch einen Operator durchführen in vorher bekanntgegebenen Zeiträumen, da es noch keine Anmeldung für einen unbesetzten Dauerbetrieb gibt.

Details folgen hoffentlich bald. Stay tuned!