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Neuauflage des 23cm-Relais DB0VB (ex DB0BV)

Am Standort Böllstein ist seit 1979 ein 23-cm-Relais in Betrieb.

In den Anfangszeiten noch mit 33 MHz Shift, Ausgabe bei 1260,900 MHz, Eingabe bei 1293,900 MHz.

1994 wurde im Rahmen der Umstellung auf ein einheitliches Frequenzraster und der bevorstehenden Inbetriebnahme der Linkstrecken am Standort (DARC-VHF/UHF/SHF-Referat April 1994) der Betrieb auf RX 1270,500 MHz und TX 1298,500 MHz umgestellt.

Durch die RADAR-Aussendungen des Primären Funkdienstes bestehen seither massive Probleme auf der Empfangsseite der Relaisstelle.

Messungen im Rahmen einer QRL-Meßaktion haben 1993 eine Feldstärke am Ort der Empfangsantenne von bis zu 5 Volt/m ergeben. Und das in einem Abstand von 13 MHz unterhalb der Relais-Empfangsfrequenz bei gleicher, vertikaler Polarisation!

Da die Linkstrecken von DB0BOS am gleichen Standort mit horizontaler Antennenpolarisation arbeiten und der Abstand zu den verwendeten Empfangsfrequenzen erheblich größer ist, sind hier keine Schwierigkeiten aufgetreten, bzw. konnten von Anfang an in der Planung und Bauweise mit berücksichtigt werden.

Der Einsatz einer speziellen Duplexweiche für kleine Weichenabstände, die ich 1996 für den Benutzerzugang von DB0BMI nach Anregungen aus der Literatur (Schmalbandige Filter für die Bänder bei 23cm, 13cm und 9cm, Dieter Vollhardt, DL3NQ, UKW-Berichte 2/1977) und der Duplexweiche für 23-cm-Linkstrecken,von Henning Rech, DF9IC, entwickelte, brachte hier eine Verbesserung. Mit den im PDF-Dokument angegeben Maßen ist dieses Duplexfilter für 1242 MHz und 1270 MHz abstimmbar. Zum Betrieb auf 1270 MHz und 1298 MHz müssen die entsprechenden Filterstempel für die Durchlass- und Sperrfilter auf 1298 MHz um 1 mm gekürzt werden. Erreicht wurden bei striktem Einsatz von Festmantelkabeln und guten Steckverbindern auf dem Messplatz eine Entkopplung zwischen Sender und Empfänger von über 100 dB bei einer Durchgangsdämpfung von ca. 2,5 dB.
Anzumerken ist hierbei, dass solch hohe Entkopplungswerte mit normalen Wobbelmessplätzen nicht zu messen sind. Hier hilft nur der strickte, räumlich getrennte Aufbau mit Messender und Messempfänger. Auch ist größte Sorgfalt bei der Auswahl der Verbindungsleitungen zu verwenden. Eine Kontrolle der Entkopplung des Messaufbaues mit Abschlusswiderständen anstelle des Prüflings ist dringend anzuraten.
Die Entkopplung zwischen RX und TX ist im reellen Aufbau durch das Schirmungsmaß der verwendeten Baugruppen und Kabel begrenzt. Es ist also auch hier höchste Sorgfalt bei deren Auswahl und Verwendung angebracht. Anzumerken ist noch, dass am Standort der Relaisstelle jede bisher verwendete 23-cm-Hand- und Mobil-Funke Probleme mit Beeinflussungen durch das RADAR-Signal hatte. Kein Wunder bei der vorliegenden Feldstärke!

Leider zeigte sich durch Alterung der vorhandenen Baugruppen von DB0BV eine nicht mehr ausreichende Schirmdämpfung gegenüber der vorliegenden RADAR-Beeinflussung. Es war jeder Umlauf der RADAR-Anlage trotz des aufwendigen Filters auf dem S-Meter sehr deutlich zu sehen und auch auf den empfangenen Aussendungen zu hören.
Ein Ausfall der Senderseite von DB0BV führte dann zu dem Entschluss, einen Neubau des Relais anzugehen.

Die ursprüngliche Anlage (RX 1293,600 MHz, TX 1260,900 MHz) bestand aus folgenden Baugruppen:

• getrennte Rundstrahl-Antennen für Sendung und Empfang (Eigenbau)
• RX-Mischer direkt an der Antenne, Nachsetzter auf 70cm (Bosch KF450)
• 70cm-Steuersender KF450, Varaktorverdreifacher auf 23cm (Microwave)
• Steuerung (Eigenbau)

Nach der Umstellung auf 28 MHz Weichenabstand (RX 1270,500 MHz, TX 1298,500 MHz ) wurde die Konfiguration folgendermaßen geändert:

• getrennte Rundstrahl-Antennen für Sendung und Empfang (Eigenbau)RX-Vorfilter direkt an der Antenne,
• RX-Mischer direkt am Nachsetzter auf 70cm (Bosch KF450)
• 70cm-Steuersender KF450, Varaktorverdreifacher auf 23cm (Microwave)
• Steuerung (Eigenbau)

Dieser Aufbau hatte trotz zusätzlichem Vorfilter direkt an der Antenne von Anfang an mit den schon geschilderten RADAR-Beeinflussungen zu kämpfen. Die Umstellung auf Einantennenbetrieb und der Einsatz des großen Duplexfilters brachte etwas Linderung, jedoch keine Abhilfe.

Folgende Planungsvorgaben für den Neubau wurden gemacht:

• Als Antenne kommt nur ein modifizierte Rundstrahlantenne mit einem tiefen Einzug in Richtung des RADAR-Standortes in Betracht. Keine getrennten Sende- und Empfangsantennen, um ein nicht deckungsgleiches RX- und TX-Antennendiagram zu vermeiden
• Die Antenne soll einen Down-Tilt erhalten um die Benutzer in den Tallagen besser zu versorgen und gleichzeitig auch die Entkopplung der RADAR-Echos zu verbessern, da auch diese in der jetzigen Anordnung deutlich zu hören sind.
• Die TX- und RX-Baugruppen sollen weitgehend den am Standort verwendenten Baugruppen der Linkstreckentechnik entsprechen, um den Wartungs-Aufwand klein zu halten. Vorhandene Ersatzbaugruppen sollen verwendet werden können.
• Öffnen des Relais durch herkömmlichen 1750 Hz-Ton oder durch Subtone (DCTSS)
• Kennung des Relais nur nach Auftasten und bei Benutzung, keine regelmäßige Kennung bei geschlossenem Relais
• zeitlich begrenzte Bakenfunktion, abrufbar mit zweitem Tonruf 2135 Hz
• Kopplungs- und Steuerungsmöglichkeit mit und von anderen am gleichen Standort vorhandenen technischen Einrichtungen zum Zweck der gegenseitigen Fernsteuerung und der gemeinsamen Übertragung von Rundsprüchen
• durchgängige Stromversorgung aus der am Standort vorhandenen 12-Volt-Batterieanlage
• der mechanische Aufbau sollte nach Möglichkeit in ein 19"-Gehäuse passen. Zug um Zug sollen alle technischen Einrichtungen am Standort Böllstein in einem gemeinsamen Schrank zusammengefasst werden sollen.

Die Realisierung sah im Sommer 2004 folgendermaßen aus:

• Empfänger und Steuersender bestehend aus Baugruppen der Serie LinkTRX3b nach DF9IC/ADACOM. der Empfänger wurde mit entsprechend schmalen ZF-Filtern für Sprechfunkanwendung versehen.
• Als Endverstärker kommt eine Baugruppe nach DC8SE und DF2VO (Bausatz Stand 6/95 von Eisch-Kafka-Electronic GmbH) mit zwei Leistungsmodulen zum Einsatz (Mitsubishi M67715 und M57762). Am Ausgang des Endverstärkers stehen ca. 16 Watt HF zur Verfügung.
• Als Steuerung kommt eine beim Verfasser aus einem früheren Projekt vorhandene Steuerung nach DF2VO (Bausatz Stand 12/94 von Eisch-Kafka-Electronic GmbH) zum Einsatz, welche fast alle oben gestellten Forderungen erfüllt.
• Als Spende kommt noch eine PROCOM-Weiche DPF23/6 dazu. Diese Kerbfilter-Weiche ermöglicht eine ausreichende Entkopplung des eigenen Empfängers vom Sender, bedarf jedoch noch zusätzlicher Filterung auf der Empfangsseite.
• Als Antenne dient vorerst ein Mobilantenne bestehend aus 2 mal 5/8 Lambda gestockt. Die vorhandenen Relaisantennen waren leider mechanisch zerstört. Wie häufig beobachtet, wurden diese gerne durch größere Vögel als Sitzgelegenheit benutzt und offensichtlich beim An- und Abflug so in mechanische Schwingungen versetzt, dass die Kunststoffummantelung gebrochen war und dadurch der eigentliche Strahler ebenfalls abbrach.

So ausgerüstet ging die neue Technik im Sommer in den Probebetrieb, um sogleich festzustellen, dass die RX-Entkopplung zum RADAR-Signal nicht ausreichend ist. Noch am Standort wurde statt der PROCOM-Weiche das oben erwähnte Monster-Duplex-Filter eingeschleift, was sofort wesentliche Verbesserung brachte. Es musste also zusätzliche Selektion für den Empfänger her. Die Empfangsfeldstärke bei den Usern war zwar etwas geringer als erwartet, jedoch ausreichend. Einzig blieben die Beeinflussungen durch die RADAR-Signale.

Im August wurde eine 23-cm-Monobandantenne (Maldol GP1200) auf den zweiten Ausleger montiert und in Betrieb genommen. An der Situation der RADAR-Beeinflussung änderte sich nichts, lediglich die Empfangsfeldstärke war bei allen Nutzern zurückgegangen. Um die Selektion des Empfangskreises zu erhöhen wurde folgende Notlösung zur Filterung realisiert: eine Reihenschaltung aus allen drei vorhandenen Duplexweichen, was zwar die Empfangs und Sendeseite noch mehr bedämpfte, jedoch eine bessere Entkopplung vom RADAR-Signal brachte. Leider habe ich von dieser abenteuerlichen Konstruktion kein Foto gemacht sondern nur eine Handskizze. Diese Anordnung war mehrere Wochen in Betrieb, und man kann sagen, dass sich die RADAR-Beeinflussungen in erträglichen Grenzen hielten, wenn der Benutzer in der Lage war mindestens 10 Watt Ausgangsleistung zu machen und eine Empfangssignal mit mindestens S5 bei Ihm vorlag. Noch nicht befriedigend, aber ein erster Ansatz.

Für die Auswertung des Trägerkriteriums wurde die im ZF-Teil des Empfängers gewonnene schnelle DCD verwendet. Es zeigte sich, dass diese durch im ZF-Signal vorhandene Anteile des RADAR-Signals den Empfänger scheinbar unempfindlich machte. Am Relais noch lesbare verrauschte Signale wurden durch die Steuerung unterdrückt.  Die ebenfalls vorhandene Squelch-Steuerung reagiert dagegen wesentlich träger auf diese Störpulse. Somit wurde ein Pegelwandler eingebaut, der dieses Squelch-Signal anstelle des DCD-Signales zur Trägererkennung der Steuerung nutzt. Diese Änderung wurde im Oktober 2004 eingebaut und funktioniert seither zufriedenstellend.

Die in der oben beschriebenen Mehrfachanordnung der Duplex-Filter ist so abgeglichen, dass jeweils die Saugkreise des einen Pfades auf die Durchlassfrequenz des anderen Pfades abgeglichen sind.  dadurch ist im Normalfall eine ausreichende Entkopplung des Empfängers von Sender erreichbar. In unserem Fall wird jedoch zusätzliche Unterdrückung eines der Empfangsfrequenz benachbarten Signals benötigt.

Aufbauend auf die von mir oben geschilderte Filterabordnung wurde ein neues reines Empfangsfilter mit 5 Kreisen im Durchlass und zwei zusätzlichen Sperrkreisen für die Frequenz der RADAR-Aussendung entworfen und gebaut. Im Durchlass ergaben sich 2,4 dB Dämpfung, auf der Sperrfrequenz eine Dämpfung von über 75 dB. Das neue RX-Filter wurde am 30. Oktober zwischen PROCOM-Weiche und Empfängereingang eingebaut, die beiden anderen Duplex-Filter wurden entfernt. Gleichzeitig wurde als Relaisantenne wieder auf die gestockte Mobilantenne umgeschaltet. An der Heimstation ergab sich dadurch ein besseres Empfangssignal des Relais und eine erhöhte Empfindlichkeit bei gleichzeitig verbesserter Unterdrückung der RADAR-Beeinflussung. Diese kann wohl nur noch durch die schon erwähnte Ausblendung der RADAR-Station im Antennendiagramm verbessert werden. An der Antennenlösung wird derzeit noch gearbeitet. Soweit der Stand von DB0BV am 03.11.2004.

Inzwischen wurde eine veränderte Variante (Version_2, Messwerte_V2) des Empfängerfilters gebaut und gemessen. Es ergaben sich folgende Werte: Durchgangsdämpfung auf 1270,5 MHz mit -1,7 dB, Sperrdämpfung bei 1257,5 MHz mit -77 dB. Dieses Filter soll vor das schon eingebaute geschaltet werden, dazwischen noch ein Vorverstärker um die Empfindlichkeit zu erhöhen, wohl wissend, dass damit auch die Anfälligkeit zum Radar zunehmen kann.
Für die Antennenlösung ist inzwischen der Gedanke ins Auge gefasst worden, mit horizontaler Polarisation zu arbeiten, da dies nochmals eine zusätzliche Entkopplung zum RADAR ergibt. Mobilstationen mit vertikaler Polarisation werden dadurch zwar etwas benachteiligt, es sind jedoch bisher keine Mobilstationen auf dem Relais beobachtet worden. Bei Mobilbetrieb auf 23-cm kann außerdem nicht von einer streng vertikalen Polarisation ausgegangen werden, da bei jeder Reflexion Polarisationsdrehungen stattfinden und somit eine undefinierte Polarisationslage vorliegt.

Das Relais wurde am 25.11.vom Standort geholt und überarbeitet. Als erstes erfolgte ein Neuabgleich des Senders und Empfängers. Im Empfänger wurde ein schmaleres ZF-Filter eingebaut.
Das vorhandene Filter SFH455D (vorgesehen für 9600 Baud PR) wurde gegen ein CFW455E getauscht.
Die Daten der Filter zum Vergleich:
SFH455D  6-pol  20kHz -6dB  50kHz -50dB  (gruppenlaufzeitoptimiert, geringere Nachbarkanalselektion)
CFW455E 6-pol 15kHz -6dB  30kHz  -50dB (etwas höhere Welligkeit als SFH-Typ, bessere Nachbarkanalselektion).
Das zweite Vorfilter und der Vorverstärker wurden mechanisch in das Relais integriert, und nach einem Tag Probebetrieb wurde das Relais wieder am 01.12.2004 am Standort Böllstein in Betrieb genommen.
Die Prinzipschaltung mit Stand 1.12.04 und das Innenleben als Foto, auf dem jetzt die Vorfilter dominieren.

Am 08.01.2005 wurde der Vorverstärker zwischen den RX-Filtern probeweise entfernt, da er zu einer Verschlechterung der Rauscheigenschaften des Empfängers geführt hat.
Der Vorverstärker soll demnächst durch eine rauschärmere Version ersetzt werden.

Mit Datum vom 13.01.2005 wurde die schon länger beantragte Zusammenlegung der Rufzeichen der Fonie-Relaisstellen Böllstein auf 2m und 23cm genehmigt. Beide Zugänge haben jetzt das Rufzeichen DB0VB.
Am 26.01.2005 wurde ein neuer, rauscharmer Vorverstärker eingebaut, Rauschzahl 0,58dB, Gain 15,8dB bei 1290MHz. der VV ist eine Leihgabe von DD4FL, es ist ein Eigenbau von DC6GC. Die ersten Ergebnisse nach dem Umbau sind schon sehr ermutigend!

 Dieter, DK2NO, 26.01.2005