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Sender und Empfänger

Lehrgang Klasse N · Technik · Lektion 6 von 23

Lektion 6 von 23 · Technik26 Prüfungsfragen

Darum geht es

Ein Transceiver ist Sender und Empfänger in einem Gerät. Hier geht es darum, was in den einzelnen Stufen passiert und welche Bedienelemente es am Funkgerät gibt.

Das lernst du: Transceiver · Empfänger · Empfängerstufen · Sender und Senderstufen

Der Lernstoff

Das Funkgerät bedienen: die Knöpfe und ihre Aufgabe

Fast alle Bedienfragen lösen sich, wenn man unterscheidet, WO im Gerät ein Regler wirkt — im Empfänger oder im Sender, im Hochfrequenzteil oder im Niederfrequenzteil. Das S-Meter sitzt im Empfänger und zeigt, wie stark ein Signal ankommt; es zeigt nicht die Lautstärke, die man am Volumen einstellt, und nicht die Sendeleistung. Die Rauschsperre (Squelch) sitzt ebenfalls im Empfänger und macht nur eines: sie hält den Lautsprecher stumm, solange kein Signal da ist — bei FM ist das Grundrauschen sonst unerträglich. Die Empfindlichkeit ist keine Einstellung, sondern eine Eigenschaft: die Fähigkeit, schwache Signale überhaupt zu verarbeiten. Auf der Sendeseite ist die wichtigste Einsicht die zu FM: bei Frequenzmodulation trägt die Amplitude keine Information, die Sprache sitzt in der Frequenzabweichung. Also bleibt die Sendeleistung immer gleich — laut, leise oder stumm ins Mikrofon gesprochen, es werden 2 W angezeigt. Wird der Hub zu groß, ist nicht die Leistung zu ändern, sondern die Lautstärke am Eingang: leiser sprechen. Bei den Automatiken ist VOX die, die selbst auf Sendung schaltet, wenn Geräusche ins Mikrofon kommen — ein Gerät, das ohne Zutun sendet, hat in der Regel VOX aktiviert. Dieselbe Gefahr gilt bei Computersteuerung: eine CAT-Schnittstelle kann PTT setzen, und ein Programmfehler oder ein falscher Klick lässt das Gerät unerwartet senden, mit unerwünschten Aussendungen und Feldern dort, wo niemand damit rechnet. Die beiden Buchsen sind auseinanderzuhalten: über CAT fließen BEFEHLE (seriell, Frequenz, Leistung, PTT abfragen und setzen), über den DATA- oder 9600-Anschluss fließen TÖNE — ein Niederfrequenz-Signal, das absichtlich an den Filtern und Verstärkern vorbeigeführt wird, damit es unverzerrt bleibt. Und eine Regel gilt vor allem anderen: nie ohne angepasste Antenne oder Abschlusswiderstand senden, weil die Leistung sonst zurückläuft und die Endstufe zerstört.

S-MeterEmpfangspegelNicht Lautstärke, nicht Sendeleistung, nicht Verstärkung.
SquelchRauschsperreBlendet das Grundrauschen aus, wenn kein Signal da ist.
Empfindlichkeitschwache Signale empfangen könnenEine Eigenschaft des Empfängers, kein Regler.
VOXschaltet auf Ton hin auf SendungUrsache, wenn das Gerät von allein sendet.
FM und LeistungLeistung bleibt konstantDie Sprache sitzt in der Frequenz, nicht in der Amplitude.
Hub zu großleiser ins Mikrofon sprechenNicht die Leistung ändern.
CAT-SchnittstelleBefehle, seriellFrequenz, Sendeleistung, PTT steuern und abfragen.
DATA- oder 9600-AnschlussTöne, unverzerrtNF-Signal an Filtern und Verstärkern vorbei, etwa für DV oder POCSAG.
Gefahr bei Computersteuerungunerwartetes SendenUnerwünschte Aussendungen, Menschen in Gefahr.
Nie ohne Last sendenAntenne oder Dummy LoadDie reflektierte Welle beschädigt die Endstufe.

Merken: Frage immer: Empfänger oder Sender? S-Meter, Squelch und Empfindlichkeit sitzen im Empfänger. Bei FM ist die Leistung konstant, egal wie laut du sprichst — zu großer Hub heißt leiser sprechen. VOX schaltet selbst auf Sendung. CAT trägt Befehle, DATA trägt Töne. Und nie ohne Antenne oder Abschlusswiderstand senden.

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Die Betriebsarten

Eine Nachricht auf einen Träger zu setzen heißt, an ihm etwas zu verändern — und es gibt nur drei Größen, die man verändern kann: Amplitude, Frequenz und Phase. Daraus wird die ganze Ordnung. Verändert man die Amplitude, entsteht AM; lässt man dabei Träger und ein Seitenband weg, bleibt SSB übrig, halb so breit und mit der ganzen Leistung in der Nachricht. Verändert man die Frequenz, entsteht FM, breiter, aber unempfindlich gegen Störungen der Amplitude. Und schaltet man den Träger nur ein und aus, ist es Telegrafie, die schmalste Betriebsart überhaupt. Die Reihenfolge nach Bandbreite — CW, SSB, AM, FM — ist also keine Liste zum Lernen, sondern das Ergebnis dieser Bauart. Davon streng zu trennen ist die zweite Ebene: WAS man überträgt. FT8, RTTY, DMR, D-STAR oder SSTV sind Verfahren, die auf einer Modulation aufsetzen — sie sind keine Modulationsarten. Genau diese Verwechslung prüfen die meisten Fragen dieses Blocks, indem sie in einer Liste beides mischen.

CWMorsetelegrafieDie schmalste Betriebsart, wenige hundert Hertz. Liegt am Bandanfang.
SSBEinseitenbandEin Seitenband, Träger unterdrückt. Halb so breit wie AM.
AMAmplitudenmodulationTräger und zwei Seitenbänder.
FMFrequenzmodulationAuf 2 m und 70 cm die übliche Sprechart, auch bei analogen Relaisfunkstellen.
LSBunteres SeitenbandUnter 10 MHz, also auch im 80-m-Band.
USBoberes SeitenbandÜber 10 MHz, also im 20-m-Band und auf 2 m.
digital, SpracheDMR, D-STAR, C4 FM, M17, FreeDVSprache, aber digital übertragen. Keine Modulationsarten, sondern Übertragungsverfahren.
digital, DatenRTTY, PSK31, FT8, JS8, Olivia, THORKein Sprechfunk — Text und Daten.
SSTVBildübertragungLangsames Fernsehen: ein Bild in mehreren Sekunden.

Merken: Vier analoge Betriebsarten, nach Bandbreite geordnet: CW, SSB, AM, FM. SSB ist die halbe AM — ein Seitenband weg, der Träger unterdrückt. Die Seitenbandregel: unter 10 MHz das untere, darüber das obere. Und: Modulationsart ist etwas anderes als Übertragungsverfahren — SSB, FM und AM sind Modulationsarten, FT8 und DMR sind Verfahren.

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Wie ein Sender aufgebaut ist

Ein Sender hat eine Aufgabe, die man in vier Schritte zerlegen kann, und jeder Schritt ist eine Stufe. Zuerst muss überhaupt eine Hochfrequenz entstehen — das ist der Oszillator, ein Schwingungserzeuger. Er MISST nichts und verstärkt nichts; er macht aus Gleichspannung eine Schwingung, und das ist der Anfang jeder Aussendung. Dann muss die Nachricht hinein und die Schwingung auf die Betriebsfrequenz gebracht werden: das tut der Mischer, der zwei Frequenzen zusammenbringt und daraus neue erzeugt. Beim Mischen entstehen immer mehr Frequenzen als gebraucht werden, also muss danach ein Filter die gewünschte heraussuchen und den Rest wegwerfen. Erst zum Schluss kommt der Leistungsverstärker, der das saubere, schwache Signal auf Sendeleistung bringt. Bei einem einfachen Sender ist die Reihenfolge damit festgelegt: Oszillator, Mischer, Filter, Leistungsverstärker. Verstärken darf man erst am Ende, denn jede Stufe verstärkt auch das mit, was vorher hineingeraten ist — Dreck, den man zuerst verstärkt und dann filtert, hat unterwegs schon Leistung gekostet und Verzerrungen erzeugt. Ein Demodulator oder ein NF-Verstärker am Ausgang gehören dagegen in den EMPFÄNGER; wer sie im Sender sucht, hat die Richtung verwechselt. Ein Filter hinter dem Sender hat immer dieselbe Aufgabe: das Nutzband durchlassen und alles andere sperren, insbesondere die Oberschwingungen, die ein Verstärker unvermeidlich mit erzeugt. Ein Filter, das die Oberwellen durchlässt oder das Nutzband sperrt, wäre genau falsch herum eingebaut.

OszillatorSchwingungserzeugerKein Messgerät, kein Verstärker, kein Filter.
Mischerbringt auf die BetriebsfrequenzErzeugt dabei auch unerwünschte Frequenzen.
Filtersucht das Gewünschte herausNach dem Mischer zwingend nötig.
Leistungsverstärkerbringt auf SendeleistungErst am Ende, wenn das Signal sauber ist.
ReihenfolgeOszillator, Mischer, Filter, LeistungsverstärkerSo steht es im Katalog.
Gehört zum EmpfängerDemodulator, NF-VerstärkerNicht in den Sendezweig.
Filter hinter dem SenderNutzband durchlassenUnd alles andere sperren, besonders die Oberschwingungen.

Merken: Erzeugen, mischen, filtern, verstärken — in dieser Reihenfolge. Der Oszillator erzeugt, er misst nicht. Verstärkt wird zuletzt, weil jede Verstärkung auch den Schmutz mitnimmt. Und ein Filter hinter dem Sender lässt das Nutzband durch und sperrt den Rest.

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Eine Frage zum Ausprobieren

NF101Die Darstellung zeigt das Display eines Transceivers im Sendebetrieb. Wie wird die Anzeige 1 bezeichnet?ab Klasse N

Das Display eines Transceivers, also eines Geräts, das sendet und empfängt. Es ist in drei Zonen geteilt. Oben links steht in Sieben-Segment-Ziffern die Frequenz 144.315.0, rechts daneben USB (die Betriebsart Einseitenband) und darunter TX — das Gerät sendet gerade. Weiter rechts oben ein Lautsprecher-Symbol über einem waagerechten Balken mit der Skala 0 bis 100, etwa vier Fünftel grau gefüllt. Links in der Mitte ein langer waagerechter Balken mit ZWEI Skalen: darüber 1, 3, 5, 7, 9, +20, +40, darunter 1, 5, 10, 15, 20. Grau gefüllt ist er von links bis etwa zwei Drittel, nämlich bis zur 9 der oberen Skala. Ein Pfeil von der Kennzahl 2 zeigt von unten auf das linke Ende dieses Balkens. Rechts daneben ein zweiter, fast leerer Balken; unter ihm steht die Skala 1, 2, 3, Unendlich, und nur ein kleines Stück am linken Ende ist grau. Ein Pfeil von der Kennzahl 1 zeigt von oben auf diesen Balken. Unter einer Trennlinie folgt ein weißes Feld: eine flache Grundlinie und darüber ein hoher, oben gezackter Berg, der in einem hellgrau hinterlegten senkrechten Streifen steht; rechts in diesem Feld steht die Kennzahl 3. Ganz unten ein dunkler Streifen mit einer breiten hellen senkrechten Spur genau unter dem Berg; links darin steht die Kennzahl 4.
  1. Wasserfalldiagramm
  2. Amplitudenspektrum
  3. SWR-Meter
  4. S-Meter
Lösung und Erklärung zeigen
Richtig ist C: SWR-Meter

Kniff: Die vier Anzeigen unterscheidet man an ihrer Skala, nicht an ihrer Lage. Der Balken, auf den Pfeil 1 zeigt, hat die Skala 1, 2, 3, Unendlich. Das sind keine Volt, Watt oder S-Stufen, sondern ein Verhältnis: eine Skala, die bei 1 anfängt und bei Unendlich endet, gehört zum Stehwellenverhältnis (SWR, von standing wave ratio). Es sagt, wie gut die Antenne zum Sender passt; 1 ist der Idealfall, Unendlich heißt, die ganze Leistung kommt zurück. Deshalb ist hier nur ein kleines Stück gefüllt: die Anpassung ist gut. Dass das Gerät sendet (TX), passt dazu — messen kann man das SWR nur beim Senden.

Warum die anderen nicht stimmen:

  • S-Meter – Das S-Meter zeigt die Stärke eines empfangenen Signals und ist hier die OBERE Skala des linken Balkens (1, 3, 5, 7, 9, +20, +40). Pfeil 1 zeigt aber auf den rechten Balken. Außerdem steht im Display TX: beim Senden gibt es kein Empfangssignal, dessen Stärke man anzeigen könnte.
  • Wasserfalldiagramm – Das Wasserfalldiagramm ist der dunkle Streifen ganz unten mit der hellen senkrechten Spur, gekennzeichnet mit der Kennzahl 4. Es ist kein Balken und hat keine Zahlenskala.
  • Amplitudenspektrum – Das Amplitudenspektrum ist kein Balken, sondern das weiße Feld unter der Trennlinie mit der Kurve und dem Berg — dort steht die Kennzahl 3.

Jetzt üben

Jeder Abschnitt einzeln – im Trainer als Lernrunde oder hier mit allen Lösungswegen.

Empfängerstufen

NF3 · 3 Fragen

Sender und Senderstufen

NF4 · 4 Fragen