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Elad FDM-S3

Irgendwann im Jahr 2017 wurde bekannt, das Elad einen Nachfolger des bekannten Elad FDM-S2 bauen würde. Nach einiger Zeit war er dann tatsächlich da! Der Elad FDM-S3. Leider aber nur als Beta-Gerät für Tester.  Ich fragte bei Elad an, ob sie mir ein Testgerät zur Verfügung stellen würden. Leider wurde meine Anfrage nicht beantwortet. Durch einen Hobbykollegen der zu Elad geschäftliche Kontakte pflegte, kam ich dennoch zu einem S3. Dieses Gerät lehnte sich vom Design her stark an den S2. Durch seine gerundeten Kanten ging er fast als Designikone durch. Ein Blick unter die Haube zeigte eine sauber aufgeräumte Platine mit Steckplätzen für Bandpassfilter. Aus mir unbekannten Gründen wurde dieses Gerät nicht weiter entwickelt.

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Der neue Elad FDM-S3

Es war dann lange Zeit ruhig um den S3! Erst im Jahr 2020 wurde wieder über dieses Gerät in diversen Internetforen und Facebook- Gruppen diskutiert. Die dort gezeigten Bilder, zeigten ein ganz anderes Gerät. Elad hatte sich zu einem anderen Design des Geräteäussern entschieden. Das Gerät wirkt nun professionell und ist sehr robust gebaut. Nach offizieller Bestellung via Email,  bekam ich im Januar 2020 den neuen FDM-S3.

Der S3 wurde mit DHL- Kurier aus Italien verschickt und war in weniger als 24 Stunden hier. Nach dem auspacken hielt ich den S3 nun endlich in den Händen. Erster Eindruck: Sauber verarbeitet und ein ordentliches Gewicht! Die Vorder- sowie Rückseite sind aus Aluminium, die blauen Deckel aus Metall. Nach dem öffnen des Gehäuses war ich beeindruckt. Die Elektronik ist in zwei gefrästen Aluminiumblöcken eingebaut. Sogar die Bandpassfilter haben eine HF-Dichte Behausung. Selten sieht man eine solche Verarbeitungsqualität!

Der S3 ist Anschlussfreudig! Auf der Rückseite befinden sich Anschlüsse für:

-- Gnss Antenneneingang mit 3.3V Stromversorgung (GPS)
-- HF-1 für LMK und 6m
-- HF2 für LMK und 6m mit 5V Stromversorgung für eine Aktivantenne
-- VHF für FM/UKW mit 5V Stromversorgung für eine Aktivantenne
-- 10MHz Referenzeingang
-- 10MHz Referenzausgang
-- 2x DC in/out (Power Pole)
-- EXT/IO für zukünftige Erweiterungen. Z.B. externer Preselektor
-- USB3.0 Anschluss
-- Vorbereitung für den Antennenanschluss des DCM (Downconverter).
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Die wichtigsten Eigenschaften des Elad FDM-S3

-- Frequenzbereich:  HF: 9KHz - 54MHz / VHF: 54MHz - 108MHz / VHF,UHF, SHF: 108MHz - 4000MHz (mit optionalem Downconverter)
-- Spektrum- Bandbreiten: 192kHz, 384kHz, 1.5MHz, 3MHz, 6MHz, 12MHz, 24MHz
-- Eingebautes UKW- Bandpassfilter für den Bereich 68.88MHz - 108MHz
-- 16bit ADC mit 122.88MHz
-- Reference Clock Manager Module. Erlaubt zwei verschiedene Möglichkeiten der Frequenzstabilisierung. Gnss (über Satellitensignal) oder 10MHz Referenzsignal.
-- Interner Temperatur kompensierter Kristall Oszillator -TCXO- oder Ofenkontrollierter Kristall Oszillator -OCXO- (Option).
--  2x Power-Pole DC- Anschlüsse
-- Vorbereitet für den Einbau des DCM (Downconverter)
 
-- Eingebauter USB-Hub für:
-- die Ansteuerung mit der SW2 Software und andere.
-- USB Com-Port für den Reference Clock Manager Module.
-- USB Com-Port  für das interne Gnss Modul. Für die Ansteuerung mit entsprechenden Programmen.
 
-- Masse: 230 mm x 60 mm x 155 mm (BxHxT)
-- Gewicht: 2.15kg (ohne Downconverter)
 
-- Kompatible Software: Elad SW2 & SDR Console V3 (Stand Juli 2022)
 
Lieferumfang:
-- ELAD FDM-S3
-- USB3 Kabel
-- DC- Stromkabel mit Power-Pole Stecker
-- 3x Adapter SMA auf BNC
-- Gnss Antenne für Satellitenempfang (nur wenn der S3 mit dem OCXO bestellt wurde)
-- USB- Stick mit Software und Manuals
-- Messprotokoll des OCXO (Ofenkontrollierter Kristall Oszillator) und des TCXO (Temperatur kompensierter Kristall Oszillator) des S3.

 

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Installation und Betrieb

Auf dem mitgelieferten USB-Stick sind alle notwendigen Treiber und Programme für die Installation. Es muss nichts aus dem Internet runtergeladen werden. Der S3 wurde nach dem anstecken an einen USB3-Hub nicht erkannt. Erst nach direktem Anschluss an den PC, funktionierte die Installation Reibungslos. Anschliessend wurde die Software SW2 installiert. Der Gerätestart erfolgte ohne Probleme. Tipp: Alle Installationen sollten als Administrator ausgeführt werden. Sonst kann es sein, dass das Gerät nicht startet! Nach der Installation und starten des S3, sollte im Geräte Manager "ELAD FDMS3" stehen. Steht weiterhin "ELAD FX3 USB BootLoader Device" nach versuchtem Gerätestart, stimmt etwas nicht.

 

Nach dem ein und ausschalten des S3 am Gerät, stellte ich ein eigenartiges Verhalten des kleinen Ein/Aus Knopfes fest. Wird dieser nur leicht berührt, kommt es sofort zum Schaltvorgang! Das ist kein normales Verhalten für einen Ein/Aus Schalter. Normalerweise muss der Schalter gedrückt werden bis es vernehmlich "Klick" macht, und dann kommt es zum Schaltvorgang. Nach Anfrage bei Elad, bestätigte man mir dieses Problem. Es ist offensichtlich der falsche Schalter eingebaut!

Blockdiagramm des S3 Front-Ends

Die Bandpassfilter

Der S3 wird Standardmässig ohne HF-Bandpassfilter ausgeliefert. Nur die Bypassplatine ist eingebaut. Alle Frequenzbereiche bis 54Mhz durchlaufen diesen Bypass. Selbstverständlich kann der S3 ohne Bandpassfilter betrieben werden, den das Grosssignalverhalten mit IP3 +30dBm sollte gut genug sein. Leider stellte sich heraus, das die ADC-Clipping Anzeige der SW2 sehr oft aufleuchtete, wenn er an Leistungsstarken Antennen betrieben wurde. Dem kann abgeholfen werden, setzt man die als Option erhältlichen Bandpassfilter ein. In den Frequenzbereichen wo die Bandpassfilter wirken, leuchtet die ADC-Clipping Anzeige praktisch nicht mehr auf und das Grundrauschen ist um ein paar dB tiefer. Unglücklicherweise bietet Elad Bandpassfilter an, die hauptsächlich auf die Amateurfunkbereiche zugeschnitten sind! Die anderen Frequenzbereiche werden fast nicht abgedeckt. Einen "General Coverage" Bandpassfilter-Set gab es zum bedauern vieler Broadcast-SWL's nicht. So bestellte ich diejenigen Bandpassfilter, die mir am meisten zusagten.

-- High Pass 1700KHz (FHP1M7-1)
-- Band Pass 4.8 - 6.2MHZ (FBP60-1)
-- Band Pass 13 - 21MHz (FBP1321)
-- Band Pass 21 - 35MHz (FBP2135)

Bandpassfilter von Elad

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Mit den oben erwähnten Bandpass Filtern setzte ich den S3 eine Zeit lang ein. Leider währte die Freude nicht lange. Weil ich nicht nur Amateurfunk höre, sondern hauptsächlich ausserhalb den Amateurbändern tätig bin, musste eine Lösung her.

 

Bandpassfilter von Ernst Kirschbaum (DL2EBV)

Ernst ist ein Spezialist in Sachen Preselektoren und Software. Er war somit der richtige Ansprechpartner für solche Bandpassfilter. Es dauerte nicht lange und der Worte folgten Taten. Ernst machte sich daran, einen General Coverage Bandpassfilter-Satz für den S3 zu entwickeln. Nicht nur für den S3, diese Bandpass Filter können auch beim Elad FDM-DUOr und den externen Preselektoren von Elad eingesetzt werden. Es liegt auf der Hand, das die Entwicklung solcher Filter viel Zeit in Anspruch nimmt. Jeder einzelne Ferritring muss von Hand gewickelt werden. Anschliessend muss alles ausgemessen und angepasst werden. Nach einigen Monaten, am DX-Camp in Solingen, konnte ich die "DL2EBV-Bandpassfilter" entgegennehmen.

Mit diesem Bandpassfilter-Set von Ernst, kann nun der gesamte Kurzwellenbereich bis 30MHz gefiltert werden.

Seit Mitte Juni 2022 bietet Elad erfreulicherweise die Filter von Ernst auf ihrer Webseite an. "Set di filtri passa band DL2EBV (Kit FBP0530)"

Bilder unten: Der Einbau der neuen DL2EBV Filter in den S3

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Durchlassbereiche der DL2EBV-Bandpassfilter

 

Unten: Einstellwerte der DL2EBV-Bandpassfilter in der SW2-Software.

 

Unten: DL2EBV-Bandpassfilter-Bereiche dargestellt in der SW2-Software. Zum vergrössern auf das Bild klicken.

 

Erfahrungen mit dem S3 auf der Lang, Mittel und Kurzwelle (9 KHz - 54MHz)

Der S3 ist in der Lage, ein bis zu 24MHz breites Spektrum anzuzeigen. Damit das möglich ist, sollte der S3 an einen modernen PC mit genügend Arbeitsspeicher, schnellem Prozessor und schneller SSD angeschlossen werden. Sonst kann es passieren, das der PC überlastet wird und alles fängt an zu stottern. Diese sehr grosse Sichtbreite des Spektrums macht nur Sinn für den kurzen Überblick auf der Kurzwelle. Damit arbeiten kann man nicht so richtig, weil die einzelnen Sender nicht sichtbar sind.

Ich habe den S3 mehrere Monate mit meinem Referenz-SDR, den Winradio G33DDC Excalibur Pro verglichen. Allermeistens wurde die zum Gerät zughörige Software benutzt. Empfangsmässig schenken sich beide SDR's nichts. Empfindlichkeit und Grosssignalverhalten sind ähnlich gut, wobei das ADC-Clipping (Übersteuern des AD-Wandlers) des S3 etwas besser war als beim Winradio. Die ADC-Clipping Anzeige leuchtet kaum noch auf. Allerdings nur, wenn die Bandpassfilter eingebaut und aktiviert waren. Durch den Einsatz der Bandpassfilter wird der Empfang zudem Rauschärmer, weil der ADC nur einen Teilbereich des Frequenzspektrums verarbeiten muss.
Viele Vergleiche von VLF bis VHF brachten die Erkenntnis, das Elad beim S3 ganze Arbeit geleistet hat! Die Empfangsunterschiede zum Winradio G33DDC sind gleich Null! Der einzige kleine Unterschied ist die Audiowiedergabe der beiden Programme. Aber das relativiert sich nach kurzer Zeit des Zuhörens.  Beim Betrieb des S3 mit der Originalsoftware SW2 ist aufgefallen, das es auf der Softwareoberfläche keine Preselektor-Bypass Funktion gibt, um die Bandpassfilter schnell umgehen zu können! Arbeitet man mit der Spektrumbreite 24MHz, müssen die Bandpassfilter erst im Menu deaktiviert werden. Sonst sieht man nur den Bandpass-Bereich der gerade eingestellten Frequenz. Eine umständliche Sache! Elad wurde schon darauf hingewiesen. Die SDR-Console V3 unterstützt auch den S3. Allerdings scheint die Ansteuerung der Bandpassfilter nicht korrekt zu funktionieren. Manchmal funktioniert es, manchmal nicht.
 

Bilder unten: SW2 mit 19.66MHz Sichtbreite. Preselektor deaktiviert. Software Version 3.54.2

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Der Empfang von UKW (54 - 108MHz)

Der S3 kann auch UKW. Von 54 - 108MHz arbeitet der S3 in Undersampling-Mode. Zur Vermeidung vom Ausserbandstörungen, ist ein UKW-Bandpassfilter fest eingebaut. Im UKW-Band lassen sich die 24MHz Spektrumbandbreite gut einsetzen. Somit hat man Übersicht über das ganze UKW-Band. Durch die grössere Senderbandbreite der UKW-Sender, lassen sich die Stationen optisch, einigermassen voneinander trennen. Für das genauere Abstimmen, muss das Spektrum dennoch reingezoomt werden. Der UKW-Empfänger arbeitet weitgehend Übersteuerungsfest. An einer Diskone und  der Stampfl/Fenu Aktivantenne für die oberen Frequenzen, wurden in der Testphase keine Intermodulation festgestellt. Der Empfänger ist absolut DX-tauglich und überzeugt durch hohe Empfindlichkeit, rauscharmen und Trennscharfen Empfang. Die schnelle RDS-Funktion mit detaillierter Datenausgabe, hilft rasch bei der Identifikation des Senders.

 

Frequenzgenauigkeit

Bei meinem S3 ist der als Option erhältliche "OCXO" Ofenkontrollierter Kristall Oszillator eingebaut, der auch über GPS kalibriert werden kann. Wegen der Abwärme des Kristallofens wird der S3 sehr warm. Ja, schon fast heiss! Es ist also ratsam, das Gerät an einem gut belüfteten Ort aufzustellen. Nach erreichen der Betriebstemperatur hat der S3 ein Frequenzdrift von unter 1Hz!! Die Frequenz ist Felsenfest und erfüllt professionelle Ansprüche. Für normale SWL- Ansprüche ist der Standard "TCXO" absolut ausreichend.

 

Gnss (Global Navigation Satellite System)

Das Gnss Modul im S3 ermöglicht den Empfang von GPS Signalen mit dem die Frequenz des Oszillators dauernd kalibriert wird. Nebst dem, überträgt das Gnss Modul Daten im NMEA Protokoll (National Marine Electronics Association) über einen ComPort an den Computer, an dem der S3 angeschlossen ist. Mit den Gnss Daten können Positionsdaten (Längen und Breitengrade), Höhe über Meer, Geschwindigkeit und andere ausgelesen und auf unterschiedlichen Programmen dargestellt werden. Unten auf dem Bild ist die u-center Software zu sehen. Je nach Möglichkeit und Standort können verschiedene Satelliten damit empfangen und decodiert werden. Zur Zeit der Aufnahme konnten Satelliten von:

-- GPS (Global Positioning System) - USA
-- GLONASS (Global Positioning System) - Russland
-- GALILEO (Satellitennavigation) - Europäische Union
-- EGNOS (European Geostationary NavigationOverlay Service) - Europäische Union

Die erweiterten Gnss Funktionen ist etwas für Spezialisten und wurde nur oberflächlich angetestet.

Zum vergrössern auf das Bild klicken.

 

Fazit:

Der Elad FDM-S3 ist ein Spitzenpredator unter den SDR's! Zurzeit gibt es kein Blackbox-SDR, der Empfang von 9KHz - 108MHz in Topqualität bietet. Vorausgesetzt, es sind Bandpassfilter verbaut. Die Verarbeitungsqualität ist oberste Klasse und lässt keine Wünsche offen. Dazu kommen noch der exzellente UKW-Empfang, die erweiterten Gnss-Funktionen und der sehr faire Preis. Der S3 dürfte für professionelle Empfangsanwendungen sicherlich interessant sein. Einzige Mankos sind die sehr hohe Betriebstemperatur bei eingebauter "OCXO" Option und die fehlende Bypass-Funktion für die Bandpässe in der Software SW2.

Die Spitze des Eisberges ist etwas breiter geworden. Der S3 ist auf VLF, LW, MW und KW mit dem Winradio G33DDC gleichauf und zählt ab sofort zu meinen Referenzgeräten!

Absolute Spitzenklasse.

gepostet 24.07.2022

 

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Downconverter Module (DCM)

Für den Empfang oberhalb 108MHz, hat Elad den Downconverter Module (DCM) entwickelt. Dieser erweitert den Frequenzbereich bis 4000MHz. Somit bietet der S3 einen durchgehenden Empfangsbereich von 9KHz bis 4000MHz!
Das DCM wurde im Jahr 2020 angekündigt. Wegen der weltweiten Coronakrise und der damit verbundenen Bauteileknappheit in der Elektronikbranche, verzögerte sich deren Auslieferung immer wieder. Nun ist die Wartezeit vorbei und der DCM ist lieferbar. Wenn auch in geringen Stückzahlen. Zum Testzeitpunkt war der DCM auf der Elad-Webseite noch nicht veröffentlicht.
 

-- Frequenzbereich: VHF,UHF, SHF: 108MHz - 4000MHz
-- Kompatible Software: Elad SW2  & SDR Console V3
Lieferumfang:
-- Elad Downconverter Module
-- USB3 Kabel für die interne Verbindung im S3
-- Switch-Board

Unten ist der Downconverter (DCM) mit dem Switch-Board zu sehen. Das Switch-Board schaltet den Empfangspfad Frequenzabhängig im S3 um, wenn der DCM aktiv ist.

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Wie auf den Bildern unten ersichtlich, ist das DCM sehr robust gebaut. Die Aluminiumbehausung ist aus dem vollen gefräst und bringt 1kg auf die Waage. Das hat natürlich seinen Grund. Je höher die Frequenz, umso besser muss die HF-Abschirmung der einzelnen Platinen sein.

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Blockdiagramm des DCM Front-Ends

 

Erfahrungen mit dem Downconverter Module

Das DCM wird von Elad als Option für den S3 angeboten. Es kann zusammen mit dem S3 bestellt werden, oder separat zum selber einbauen. Elad empfiehlt aber ausdrücklich, den S3 für den Einbau des DCM einzusenden. Grund dafür waren schlecht ausgeführte einbauten  durch den Benutzer. Das führte zu Fehlfunktionen bei den Geräten. Es ist also etwas Fingerspitzengefühl erforderlich, um den DCM selber einzubauen. Ich habe den DCM sowie das Switch-Board selber eingebaut. Damit das ganze auch funktioniert, muss das DCM in der Software SW2, aktiviert werden. Hierzu geht man zu den Einstellungen unter dem Reiter "Advanced". Dort sind die Einstellungen "FDM-S3 Downconverter Module" zu finden. Dort setzt man das Häckchen bei "Enable Downconverter & Serial Number" und klickt anschliessend "Search". Wird das DCM gefunden, dann noch ein Klick auf "Ja, Apply und Close". Dann sollte der DCM bereit sein.


 

Empfang

Ich habe den DCM seit fast zwei Jahren in Betrieb und konnte einiges an Erfahrung damit sammeln. Als Antenne nutzte ich den Dressler ARA2000 Klon von Heinz Stampfl (HB9KOC). Dieser Nachbau funktionierte deutlich besser als das alte Original. Heinz hat den Verstärker mit den neusten Rauscharmen und Grosssignalfesten Verstärker-Chip gebaut. Die eigentliche Antenne habe ich nach dem alten Vorbild nachgebaut. Der Frequenzbereich dieser Antenne geht von 50 - 2000MHz. Deckt also nicht den gesamten Frequenzbereich des DCM ab. Leider standen keine anderen Antennen für die oberen Frequenzbereiche zur Verfügung.
Fangen wir also im Flugfunkband an.
Mit der 24MHz-Samplingrate lässt sich das gesamte Flugfunkband darstellen. Interessant, wenn man den ganzen Flug-Funkverkehr sehen kann. Aber mit diesem fast 20MHz breiten Spektrum/Wasserfallanzeige lässt sich nicht arbeiten. Da schaltet man besser auf eine kleinere Samplingrate um. Z.b. 384KHz. Damit hat man einen detailreichen Überblick über die Sender. Mit dem schaltbaren und sehr Rauscharmen Vorverstärker des DCM, lassen sich sehr schwache Signale noch aus dem Grundrauschen holen. Beeindruckend! Zu keiner Zeit habe ich irgendwelche Überschläge aus dem darunter liegendem UKW-Band bemerkt. Egal, ob die Vorselektion ein- oder ausgeschaltet war. Beim Vergleichsgerät, dem Airspy HF+ Discovery, waren an bestimmten Stellen leise UKW-Überschläge zu hören und auch zu sehen.
Weiter ins 2m Amateurfunkband. Für diesen Frequenzbereich ist meine Empfangslage nicht gut. Es hat lange gedauert, bis ich mal ein paar Stationen in diesem Band aufnehmen konnte. Dank Überreichweiten konnte ich sogar mal ein paar Stationen in USB aus Schweden aufnehmen. Das klappte sehr gut. Leider ist die NFM-Wiedergabe der Software SW2 schlecht! Die Audio klingt immer übersteuert und erschwert das zuhören. Nur mit dem Equalizer lässt sich die übersteuerte Audio etwas abschwächen. Elad weiss von diesem Problem schon lange, hat aber noch nichts gemacht.
Als Vergleichsgerät wurde auch wieder der Airspy HF+ Discovery eingesetzt. Der Empfang beider Geräte war ziemlich gleichwertig. Nur das die NFM-Wiedergabe der Software SDR# um längen besser war als die der SW2.

Unten: Das gesamte Flugfunkband auf einen Blick.


Wettersatelliten

Das Wettersatelliten Band liegt gleich oberhalb des Flugfunkbandes. Um z.B. die Noaa- Satelliten empfangen zu können, ist nicht mal eine spezielle Antenne nötig. Mit dem ARA2000 Nachbau klappte der Empfang erstaunlich gut, als der Satellit die Gegend hier überflog.
 

Unten: Noaa Wettersatelliten- Empfang.

 

DAB+ Frequenzband

Zwischen 174 - 230MHz sendet das "Digital Audio Broadcasting", kurz gesagt DAB+. Es ist zwar gut empfangbar, aber nicht hörbar! Denn die SW2 Software von Elad bietet keine Decodierung von DAB+ an. Das ist sehr Schade, denn der DCM würde diese Möglichkeit bieten.
 

Unten: Ein Teil des DAB+ Frequenzbereiches.

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Über 230MHz

Bedauerlicherweise wohnte ich in einer Art "Talkessel", der den Empfang hoher Frequenzen nicht richtig zulässt. 70cm Amateurfunk und alles andere darüber war kaum oder gar nicht zu empfangen. Dafür müsste man auf einem Hügel mit weiter Rundumsicht wohnen. Mangels geeigneter Wohnlage und Mangels spezieller Antennen für den GHz- Bereich, musste ich den Test des DCM beenden.

 

Fazit:

Der Downconverter (DCM) ist eine Bereicherung für den Elad FDM-S3 und wendet sich doch eher an den Spezialisten. Die Empfindlichkeit und das Grosssignalverhalten waren während der ganzen Testphase ausgezeichnet. Dennoch gab es ein paar Kleinigkeiten, die die Bedienung und den Komfort beeinträchtigten.
Als erstes würde ich mir bei diesem riesigen Frequenzbereich eine Suchlauffunktion wünschen die es ermöglicht, einen vorprogrammierten Frequenzbereich abzuscannen. Also eine Art Scannerfunktion. Die Konkurrenz SDR# bietet eine solche Funktion als Plug-in an. Das andere Manko ist die Audiowiedergabe in der Betriebsart NFM. Diese ist einfach nur schlecht und sollte von Elad korrigiert werden.
Der DCM liegt kostenmässig etwa auf der Höhe des FDM-S3.

Leider konnte ich dem DCM nicht den nötigen Auslauf bieten um ihn auch auf den ganz hohen Frequenzen testen zu können.

Gepostet: 24.12.2023

 

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