Erweiterte
Versuche des 10 GHz-Bakenempfangs mit einem PLL-LNB
In Bearbeitung
Abb.3
10-GHz
Bakenempfang
mit LNB und Programm "SDR#" am PC ohne Korrektur der Frequenzanzeige (
Funktion: SHIFT deaktiviert )
In Bearbeitung
Stand: 25.
August
2016
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GOOGLE:
https://translate.google.de/translate?hl=de&sl=de&tl=en&u=http%3A%2F%2Fwww.kh-gps.de%2Fbake.htm
In der Zeitschrift FUNKAMATEUR vom Juli 2016 ( Seite 653-657 ) las ich einen Artikel, in dem Hartmut Kuhnt, DM2CFL die Verwendung eines "Universal Single LNB als Konverter für das 10-GHz-Amateurband" beschreibt. Der dabei verwendete LNB ( Low Noise Block [ Converter ] ) war ein bereits für wenige Euro erhältlicher "goobay 67321" ( mögl. Bezugsquelle [12] ).
Abb.1 goobay LNB Typ: 67321
Nachdem ich diesen Beitrag mit
Interesse gelesen hatte, kam mir die Idee, den verwendeten LNB mit
seinem 9750 MHz-PLL-Oszillator erst einmal im Originalzustand zu
belassen. Für den Empfang des 10GHz-Bakenbandes (
10368.80-10368.99
MHz ) errechnete
sich der Zwischenfrequenzbereich zu 618.8-619.0 MHz*, womit er deutlich unterhalb des für LNB's
spezifizierten Bereiches ( ab 950 MHz ) lag. Nachdem das Blockschaltbild des
LNB's in seinem ZF-Zweig aber keine weiteren Elemente zur
Frequenzselektion aufzuweisen schien, sollte es auf jeden Fall einen
Versuch wert sein, auch mit genannten Zwischenfrequenzen zu testen. Glücklicherweise war dann auch noch
ein Amateurfunkgerät vorhanden, das den genannten ZF-Bereich
empfangsmäßig abdeckte und dabei u.a. sogar CW- und
SSB-Empfang erlaubte.
* Dieser Frequenzbereich liegt innerhalb des vom digitalen terrestrischen Fernsehen benutzten Kanals 39 ( 618 +/- 3.8 MHz ). Auf der bei vorliegender Anwendung benutzten ZF-Ebene werden somit in manchen Regionen ( so auch im Rhein-Main-Gebiet ) sehr kräftige Signale empfangbar sein. Bei vorgeschaltetem LNB und Nutzung eines abgeschirmten Verbindungskabels in Richtung Empfänger sollten an dieser Stelle allerdings keine Probleme entstehen. Ausnahmen könnten sich lediglich bei Betrieb in unmittelbarer Nähe zu TV-Sendern ergeben.
Zur Zusammenschaltung von LNB und Funkgerät wurde eine einfache Speiseweiche aufgebaut ( Abb.2 ). Nachdem die S-Meteranzeige des nachgeschalteten Empfängers dann beim ersten Einschalten sofort auf Maximalwert ging, musste vor seinen Eingang auch noch ein externes Dämpfungsglied ( z.B. 20dB ) geschaltet werden. Alternativ hierzu erlauben manche Empfänger und auch die Software "SDR#" das Einstellen zusätzlicher Eingangssignaldämpfungen per Gerätemenü.
Abb.2 Zusammenschaltung der Empfangsanordnung
( wenn verfügbar C2 [ Wert unkritisch ] evtl. auch als Durchführungskondensator ausführen ) *
Unter lediglicher Nutzung des LNB-Erregers suchte ich anschliessend nach Signalen von 10GHZ-Baken in meiner Umgebung ( JN49CX ). Mit guten Feldstärken wurden dabei auf Anhieb die Signale von vier Baken empfangen, wobei die Entfernung zur weitest entfernten Bake "DB0MMO" bei 87Km lag ( siehe Screenprints weiter unten ).
An dieser Stelle noch ein Wort zum Thema Antennenpolarisation: Die Umschaltung zwischen vertikaler und horizontaler Antennenpolarisation erfolgt bei LNB's durch Versorgung mit unterschiedlichen Betriebsspanungen. Bei Spannungen unter etwa 14V sind sie zum Empfang vertikal polarisierter Signale eingrichtet, während höhere Spannungswerte eine Umschaltung auf die horizontale Polarisationsebene bewirken. Nachdem auch Amateurfunkbaken üblicherweise mit horizontaler Polarisation arbeiten, würde auch das die höheren Versorgungsspannungen erfordern. Ich selbst habe diese Umschaltmöglichkeit allerdings nie getestet, sondern stattdessen den LNB ganz einfach nur um 90° gedreht ( Die Anschlussbuchse zeigt dabei in horizontale Richtung ).
Später brachte mich Günter, DL7HM noch auf die Idee, anstelle eines nachgeschalteten Funkempfängers auch einmal einen RTL-SDR-Stick mit geeigneter PC-Software ( z.B.: "SDR#" ) zu testen. Auf einfachste Weise und geringem finanziellem Aufwand würde genannte Anordnung den Funkempfang in unterschiedlichsten Betriebsarten und in einem weiten Frequenzbereich von etwa 50 MHz bis zu 2.2 GHz erlauben. Inzwischen hat sich diese Lösung als für unsere Zecke besonders gut geeignet erwiesen.
Anstelle mit einem PC, lässt sich die Signalauswertung auch z.B. mit einem ANDROID-Smartphone bzw. -Tablet realisieren, wodurch noch höhere Mobilität erreichbar ist. Die Verwendbarkeit der genannten Sticks setzt bei den ANDROID-Geräten allerdings voraus, dass sie OTG-Funktionalität ( Host-Betrieb ) erlauben. Leider trifft das längst noch nicht auf alle verfügbaren Geräte zu und in den Gerätebeschreibungen findet man dazu auch nur vereinzelt Informationen. Eine GOOGLE-Suche nach "OTG" und zusätzlicher Angabe des bevorzugten Gerätefabrikats kann hier ggf. aber weiterhelfen [7], [8], [9], [10]. Zur Feststellung, ob ein vorhandenes Gerät OTG-tauglich ist, helfen auch einige aus dem "PlayStore" herunterladbare APP's ( Suche nach "OTG" ).
Besitzt man ein geeignetes Gerät, so benötigt man noch einen sog. OTG-Adapter, um den RTL-SDR-Stick an die Datenschnittstelle des ANDROID-Gerätes anschliessen zu können.
Die von mir verwendete Decodersoftware trägt den Namen "RF-Analyzer" [1] und ist ganz einfach aus dem "PlayStore" herunterladbar ( Weiter unten ist zu dieser APP auch noch ein entsprechendes Screenprint zu finden ). Neben dem von mir benutzten, gibt es auch noch einige weitere an dieser Stelle verwendbare ANDROID-Decoderprogramme.
Nachdem das schon im FA-Beitrag beschriebene PLL-Konzept des LNB's eine im Vergleich zu Versionen mit nur freilaufenden DRO-Oszillator verhältnismäßig hohe Frequenzgenauigkeit erwarten liess, müssen bei der benutzten Anordnung doch auch einige Abstriche in Hinblick auf Frequenzgenauigkeit und -stabilität gemacht werden. So wurden die erwähnten Baken im vorliegenden Falle beispielsweise auf Frequenzen empfangen, die etwa 40 KHz unterhalb der errechneten ZF-Werte lagen. Auch wurde laufend eine gewisse Drift festgestellt, wobei diese aber wiederum nicht daran hindern konnte, die CW-Kennungen der Baken dennoch einwandfrei aufnehmen zu können.
Die Verwendung des beschriebenen LNB's, besonders auch in Verbindung mit dem RTL-SDR-Stick, erlaubt somit auf jeden Fall erste 10GHz-Bandbeobachtungen bei geringstem finanziellen Aufwand.
TIPP: * Speziell für den mobilen Einsatz muss man sich nach einer für LNB's geeigneten Energiequelle umsehen. Dabei wurde zuerst einmal festgestellt, dass alle von mir getesteten LNB's bereits mit Versorgungsspannungen ab etwa 7V arbeiteten. Somit begann ich mit zwei in Serie geschalteten LiPo-Akkuzellen. Mit ihnen kam man auf Nennspannungen um etwa 7.4V, was zum Betrieb der LNB's erst einmal ausreichte. Inzwischen verwende ich allerdings stattdessen einen der für wenige Euro erhältlichen Step-Up-Schaltregler [14]. Bei Eingangspannungen von z.B. 3,7V oder 5V erlauben sie in einem weiten Spannungsbereich einstellbare höhere Ausgangspannungen und somit auch solche zwischen z.B. 11V und 13V. Auf diesem Weg wird jetzt eine LNB-Versorgung aus nur EINER LiPo-Zelle möglich. Alternativ dazu ist z.B. aber auch die Verwendung der inzwischen als Handyzubehör weit verbreiteten 5V-Akku-Packs denkbar.
Zur Darstellung in voller Grösse anklicken
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In der Zeitschrift FUNKAMATEUR vom Juli 2016 ( Seite 653-657 ) las ich einen Artikel, in dem Hartmut Kuhnt, DM2CFL die Verwendung eines "Universal Single LNB als Konverter für das 10-GHz-Amateurband" beschreibt. Der dabei verwendete LNB ( Low Noise Block [ Converter ] ) war ein bereits für wenige Euro erhältlicher "goobay 67321" ( mögl. Bezugsquelle [12] ).
Abb.1 goobay LNB Typ: 67321
* Dieser Frequenzbereich liegt innerhalb des vom digitalen terrestrischen Fernsehen benutzten Kanals 39 ( 618 +/- 3.8 MHz ). Auf der bei vorliegender Anwendung benutzten ZF-Ebene werden somit in manchen Regionen ( so auch im Rhein-Main-Gebiet ) sehr kräftige Signale empfangbar sein. Bei vorgeschaltetem LNB und Nutzung eines abgeschirmten Verbindungskabels in Richtung Empfänger sollten an dieser Stelle allerdings keine Probleme entstehen. Ausnahmen könnten sich lediglich bei Betrieb in unmittelbarer Nähe zu TV-Sendern ergeben.
Zur Zusammenschaltung von LNB und Funkgerät wurde eine einfache Speiseweiche aufgebaut ( Abb.2 ). Nachdem die S-Meteranzeige des nachgeschalteten Empfängers dann beim ersten Einschalten sofort auf Maximalwert ging, musste vor seinen Eingang auch noch ein externes Dämpfungsglied ( z.B. 20dB ) geschaltet werden. Alternativ hierzu erlauben manche Empfänger und auch die Software "SDR#" das Einstellen zusätzlicher Eingangssignaldämpfungen per Gerätemenü.
Abb.2 Zusammenschaltung der Empfangsanordnung
( wenn verfügbar C2 [ Wert unkritisch ] evtl. auch als Durchführungskondensator ausführen ) *
Unter lediglicher Nutzung des LNB-Erregers suchte ich anschliessend nach Signalen von 10GHZ-Baken in meiner Umgebung ( JN49CX ). Mit guten Feldstärken wurden dabei auf Anhieb die Signale von vier Baken empfangen, wobei die Entfernung zur weitest entfernten Bake "DB0MMO" bei 87Km lag ( siehe Screenprints weiter unten ).
An dieser Stelle noch ein Wort zum Thema Antennenpolarisation: Die Umschaltung zwischen vertikaler und horizontaler Antennenpolarisation erfolgt bei LNB's durch Versorgung mit unterschiedlichen Betriebsspanungen. Bei Spannungen unter etwa 14V sind sie zum Empfang vertikal polarisierter Signale eingrichtet, während höhere Spannungswerte eine Umschaltung auf die horizontale Polarisationsebene bewirken. Nachdem auch Amateurfunkbaken üblicherweise mit horizontaler Polarisation arbeiten, würde auch das die höheren Versorgungsspannungen erfordern. Ich selbst habe diese Umschaltmöglichkeit allerdings nie getestet, sondern stattdessen den LNB ganz einfach nur um 90° gedreht ( Die Anschlussbuchse zeigt dabei in horizontale Richtung ).
Später brachte mich Günter, DL7HM noch auf die Idee, anstelle eines nachgeschalteten Funkempfängers auch einmal einen RTL-SDR-Stick mit geeigneter PC-Software ( z.B.: "SDR#" ) zu testen. Auf einfachste Weise und geringem finanziellem Aufwand würde genannte Anordnung den Funkempfang in unterschiedlichsten Betriebsarten und in einem weiten Frequenzbereich von etwa 50 MHz bis zu 2.2 GHz erlauben. Inzwischen hat sich diese Lösung als für unsere Zecke besonders gut geeignet erwiesen.
Anstelle mit einem PC, lässt sich die Signalauswertung auch z.B. mit einem ANDROID-Smartphone bzw. -Tablet realisieren, wodurch noch höhere Mobilität erreichbar ist. Die Verwendbarkeit der genannten Sticks setzt bei den ANDROID-Geräten allerdings voraus, dass sie OTG-Funktionalität ( Host-Betrieb ) erlauben. Leider trifft das längst noch nicht auf alle verfügbaren Geräte zu und in den Gerätebeschreibungen findet man dazu auch nur vereinzelt Informationen. Eine GOOGLE-Suche nach "OTG" und zusätzlicher Angabe des bevorzugten Gerätefabrikats kann hier ggf. aber weiterhelfen [7], [8], [9], [10]. Zur Feststellung, ob ein vorhandenes Gerät OTG-tauglich ist, helfen auch einige aus dem "PlayStore" herunterladbare APP's ( Suche nach "OTG" ).
Besitzt man ein geeignetes Gerät, so benötigt man noch einen sog. OTG-Adapter, um den RTL-SDR-Stick an die Datenschnittstelle des ANDROID-Gerätes anschliessen zu können.
Die von mir verwendete Decodersoftware trägt den Namen "RF-Analyzer" [1] und ist ganz einfach aus dem "PlayStore" herunterladbar ( Weiter unten ist zu dieser APP auch noch ein entsprechendes Screenprint zu finden ). Neben dem von mir benutzten, gibt es auch noch einige weitere an dieser Stelle verwendbare ANDROID-Decoderprogramme.
Nachdem das schon im FA-Beitrag beschriebene PLL-Konzept des LNB's eine im Vergleich zu Versionen mit nur freilaufenden DRO-Oszillator verhältnismäßig hohe Frequenzgenauigkeit erwarten liess, müssen bei der benutzten Anordnung doch auch einige Abstriche in Hinblick auf Frequenzgenauigkeit und -stabilität gemacht werden. So wurden die erwähnten Baken im vorliegenden Falle beispielsweise auf Frequenzen empfangen, die etwa 40 KHz unterhalb der errechneten ZF-Werte lagen. Auch wurde laufend eine gewisse Drift festgestellt, wobei diese aber wiederum nicht daran hindern konnte, die CW-Kennungen der Baken dennoch einwandfrei aufnehmen zu können.
Die Verwendung des beschriebenen LNB's, besonders auch in Verbindung mit dem RTL-SDR-Stick, erlaubt somit auf jeden Fall erste 10GHz-Bandbeobachtungen bei geringstem finanziellen Aufwand.
TIPP: * Speziell für den mobilen Einsatz muss man sich nach einer für LNB's geeigneten Energiequelle umsehen. Dabei wurde zuerst einmal festgestellt, dass alle von mir getesteten LNB's bereits mit Versorgungsspannungen ab etwa 7V arbeiteten. Somit begann ich mit zwei in Serie geschalteten LiPo-Akkuzellen. Mit ihnen kam man auf Nennspannungen um etwa 7.4V, was zum Betrieb der LNB's erst einmal ausreichte. Inzwischen verwende ich allerdings stattdessen einen der für wenige Euro erhältlichen Step-Up-Schaltregler [14]. Bei Eingangspannungen von z.B. 3,7V oder 5V erlauben sie in einem weiten Spannungsbereich einstellbare höhere Ausgangspannungen und somit auch solche zwischen z.B. 11V und 13V. Auf diesem Weg wird jetzt eine LNB-Versorgung aus nur EINER LiPo-Zelle möglich. Alternativ dazu ist z.B. aber auch die Verwendung der inzwischen als Handyzubehör weit verbreiteten 5V-Akku-Packs denkbar.
Interessante Informationen zum Thema hat
auch Peter, DL3JIN auf seiner
Seite [11] zusammengetragen.
Was
noch kommt: Der geostationäre "Es'Hail-Sat"
Im ersten Quartal 1017 ( wurde
inzwischen auf das 3. Quartal 2017 verschoben ) soll mit
dem "Es'Hail-Sat" [6] der erste geostationäre Amateurfunksatellit
in
eine Position um 25°E gestartet werden. Zu seinen Nutzlasten
gehören auch zwei Transponder mit Ausgabefrequenzen im 10
GHz-Amateurband ( Die Eingaben sind im 13cm-Band um 2400 MHz ). Bei den
Transpondern handelt es sich um eine Schmalbandversion ( Ausgabe:
10489.675 +/- 125 KHz ) und eine breitbandige Variante ( Ausgabe: 10495
+/- 4 MHz ). Für erste Empfangsversuche sollte dabei durchaus auch
die auf dieser Seite beschriebene Empfangsanordnung nutzbar sein. Die
sich z.B. für den Schmalbandtransponder ergebenden
Zwischenfrequenzen liegen in diesem Fall bei 739.675 MHz +/- 125 KHz
und sind somit auch mühelos mit den SDR-Sticks abdeckbar. Zum
Satellitenempfang wird allerdings die Verwendung von Parabolspiegeln ab
etwa 60-80cm Durchmesser erforderlich.Zur Darstellung in voller Grösse anklicken
( Zusammen mit dem SDR-Stick ergab sich bei benutztem LNB eine Frequenzablage von etwa -40 KHz
gegenüber dem errecheten Wert für die Zwischenfrequenz )
Abb.4 10-GHz Bakenempfang mit LNB und Programm "SDR#" am PC mit Frequenz-Anzeigekorrektur
( Zusammen mit dem SDR-Stick ergab sich bei benutztem LNB eine Frequenzablage von etwa -40 KHz
gegenüber dem errechneten Wert für die Zwischenfrequenz, so dass als SHIFT ein Wert von 9 750 040 400 [Hz]
einzugeben war. Damit lag er 40.4 KHz oberhalb der für den LNB spezifizierten Oszillatorfrequenz von 9750 MHz. )
Abb.5 10-GHz Bakenempfang mit LNB und APP "RF-Analyzer" mit einem ANDROID-Smartphone/Tablet*
ohne Korrektur der Frequenzanzeige ( Zusammen mit dem SDR ergab sich bei benutztem LNB eine Frequenzablage
von etwa -80 KHz gegenüber dem Wert der errechneten Zwischenfrequenz )
*
an dieser Stelle sind NUR Android-Geräte mit
OTG-Funktionalität verwendbar ( siehe auch weiter oben )
weitere Hinweise
weitere Hinweise
Zu
einem Preis von weniger als Euro 4 habe ich GOOBAY Single-LNB's ( Artikelnummer des Herstellers: 67269 )
inzwischen auch bei Fa.
Reichelt "entdeckt". Die daraufhin erstandenen Exemplare zeichneten
sich allerdings durch ihre relativ hohe Oszillatorablage aus, was
bedeutete, dass die zum Bakenempfang einstellbaren ZF-Frequenzen bei
allen getesteten Exemplaren um mehrere Hundert Kilohertz von den
Werten abwichen*, so wie sie sich für eine Oszillatorfrequenz von
9750 MHz errechneten. Da entsprechende Herstellerangaben leider fehlen,
wird noch zu untersuchen sein, ob auch diese LNB-Versionen mit
PLL-Stabilisierung ihrer LO-Frequenz arbeiten.
* Die Bake DB0MOT ( Frequenz: 10368.820 MHz ) wurde bei einem der LNB-Exemplare beispielsweise nicht auf der errechneten ZF-Frequenz: 618.820 MHz, sondern auf einer solchen um 619.275 MHz empfangen!
NEU: Siehe zu verwandter Thematik auch meine neue Seite: "Einfache Sprechfunkversuche im 10 GHz-Amateurband" [13]
* Die Bake DB0MOT ( Frequenz: 10368.820 MHz ) wurde bei einem der LNB-Exemplare beispielsweise nicht auf der errechneten ZF-Frequenz: 618.820 MHz, sondern auf einer solchen um 619.275 MHz empfangen!
NEU: Siehe zu verwandter Thematik auch meine neue Seite: "Einfache Sprechfunkversuche im 10 GHz-Amateurband" [13]
Linkliste
[1] http://www.rtl-sdr.com/rf-analyzer-android-app-hackrf/
[2] http://www.rtl-sdr.com/sdr-touch-brings-rtl-sdr-to-android/
[3] http://www.rtl-sdr.com/tag/usb-otg/
[4] https://www.hamspirit.de/1376/rtl-sdr-unter-android-nutzen/
[5] http://sdrtouch.com/
[6] https://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2015-prague-small-sat/Presentations/Eshail-2.pdf
[7] https://community.conrad.de/frage-ansehen/sind-alle-neuen-android-tablets-usb-otg-fahig
[8] http://www.inside-handy.de/handys-mit-usb-on-the-go
[9] http://www.iball.co.in/File/Product/Drivers/OTG%20Devices%20Support%20List.pdf
[10] http://www.corsair.com/en-us/landing/otg-compatibility-list
[11] http://dl3jin.de/10ghz_rx.htm
[12] http://shop.okluge.de/catalog/product/view/id/255371/s/goobay-sat-universal-single-lnb-ohl-universal-single-ln/
[13] http://www.kh-gps.de/hb100.htm
[14] https://www.amazon.de/DC-DC-3V-32V-5V-35V-XL6009-400KHz/dp/B00HV59922/ref=sr_1_5?ie=UTF8&qid=1472202741&sr=8-5&keywords=step-up-converter
[2] http://www.rtl-sdr.com/sdr-touch-brings-rtl-sdr-to-android/
[3] http://www.rtl-sdr.com/tag/usb-otg/
[4] https://www.hamspirit.de/1376/rtl-sdr-unter-android-nutzen/
[5] http://sdrtouch.com/
[6] https://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2015-prague-small-sat/Presentations/Eshail-2.pdf
[7] https://community.conrad.de/frage-ansehen/sind-alle-neuen-android-tablets-usb-otg-fahig
[8] http://www.inside-handy.de/handys-mit-usb-on-the-go
[9] http://www.iball.co.in/File/Product/Drivers/OTG%20Devices%20Support%20List.pdf
[10] http://www.corsair.com/en-us/landing/otg-compatibility-list
[11] http://dl3jin.de/10ghz_rx.htm
[12] http://shop.okluge.de/catalog/product/view/id/255371/s/goobay-sat-universal-single-lnb-ohl-universal-single-ln/
[13] http://www.kh-gps.de/hb100.htm
[14] https://www.amazon.de/DC-DC-3V-32V-5V-35V-XL6009-400KHz/dp/B00HV59922/ref=sr_1_5?ie=UTF8&qid=1472202741&sr=8-5&keywords=step-up-converter
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