In
der Hobbyszene wird häufig über Software Defined Radios (SDR's)
diskutiert und es geht
meistens um die
Möglichkeiten die die Software bietet. Durch die ganze Hype um die
Software und das gieren nach neuen Funktionen, werden wichtige
Faktoren in den Hintergrund gedrängt. Die Vorselektion des Antennensignales
ist ein solcher Faktor.
Der Radiomarkt ist überschwemmt mit Günstig-SDR's die einem
sagenhafte Möglichkeiten versprechen. Einige dieser Geräte empfangen
in der Tat recht ordentlich, doch fehlt bei praktisch jedem dieser
Geräte eine ausreichende Vorselektion. Wie wichtig diese ist, ist
manchem SWL oder gar Funkamateur nicht klar. Empfangsstarke SDR wie
z.B. Airspy HF+ Discovery und SDRplay - Geräte, können sehr gut von
einem Preselektor profitieren. Auch ältere, analoge
Empfänger wie die noch häufig anzutreffenden Kenwood R-1000,
Lowe HF-150, Alinco DX-R8, AOR AR3030 usw., haben keine
gescheite Vorselektion eingebaut. Diese übersteuern recht schnell an
breitbandigen Antennen.
Doch was ist ein Preselektor und wie wirkt sich dieser auf den
Empfang aus?
Ein Preselektor ist ein Gerät das zwischen Antenne und Empfänger
eingefügt wird. Dieser Preselektor beinhaltet verschiedene
Filterkombinationen. Das sind Tiefpass- und Bandpassfilter.
Teilweise ist noch ein Verstärker eingebaut um die Kabel- und/oder Filterdämpfung
auszugleichen. Auch ein Dämpfungsglied kann eingebaut sein. Die
Frequenzen durchlaufen nur das für sie in Frage kommende Tief- oder
Bandpassfilter. Dieser Filter wird entweder manuell vom Benutzer
oder automatisch durch eine allfällige Empfängersteuerung
geschaltet. So wird nur ein kleiner Teilbereich des
Frequenzspektrums zum Empfänger durchgelassen. Siehe
Blockdiagramm unten. Ein Preselektor unterdrückt nur
Ausserbandstörungen, Signale die ausserhalb des
Filterdurchlassbereiches auftreten.
Eine breitbandige Antenne wie sie heutzutage
häufig verwendet wird, empfängt in der Regel das gesamte
Frequenzspektrum. In diesem Frequenzspektrum gibt es unzählige und
teils auch sehr starke Sender. Gelangt dieses breitbandige Signal
ohne ausreichende Vorselektion zum Analog/Digital Wandler (ADC)
eines
SDR,
übersteuert dieser recht schnell. Das Ergebnis ist dann
starkes Rauschen, undefinierbare Signalgemische und
Geisterstationen die vom SDR selbst (oder auch von einem analogen
Empfänger) produziert werden. Man nennt diese Art von Störungen auch Intermodulation oder
Grosssignalstörungen. Wie sich solche Übersteuerungen anhören
können, kann man unter folgendem Link aufrufen. >Grosssignalstörungen<
Damit solche Unliebsamen Phänomene gar nicht oder stark gedämpft
auftreten, setzt man einen Preselektor ein. Hier kommt der RAP1D ins
Spiel. Dieser wurde speziell für breitbandige Empfangsgeräte (SDR)
entwickelt, kann aber auch für analoge Empfänger eingesetzt werden. Breitbandig, weil jeder SDR eine gewisse
Spektrumsbandbreite zur Verfügung stellt. Der RAP1D hat drei
abstimmbare Bandpassfilter, die mit zunehmender Frequenz
breitbandiger werden.
Der RAP1D besitzt ein Aluminiumgehäuse und ist, wie von Reuter
Elektronik gewohnt, hochwertig verarbeitet. Das OLED-Display ist
dementsprechend klein, aber gut ablesbar. Die Inschriften sind
graviert.
.
Die
eigentliche Filterschaltung befindet sich unter einem
Abschirmgehäuse und ist somit doppelt geschirmt. Eine erfreuliche
Entdeckung unter der Haube ist der hochwertige, optische Encoder von Bourns. Ein Garant für lange Lebensdauer! Mechanische Encoder, die
oft in ähnlichen Geräten verbaut sind, zeigen schon nach kurzer
Betriebszeit Abnutzungserscheinungen und funktionieren nicht mehr
richtig. Wegen der geringen Baugrösse
ist der RAP1D ein Leichtgewicht. Aus dem Grund ist auf der Unterseite
der Platine ein zusätzliches Gewicht angeschraubt. Das gibt dem
Gerät mehr halt auf dem Tisch.
.
Die wichtigsten Daten des RAP1D
-- Größe (B x H x T): 75 mm x 28 mm x 130 mm
--
Frequenzbereich: 0 - 30 MHz
--
Tiefpassfilter bei 0.5MHz & 30MHz
-- Drei abstimmbare Bandpassfilter 0.5 - 1.9MHz -- 1.9 -
9MHz -- 9 - 30MHz
-- Regelbares Dämpfungsglied 1 - 32.5dB
-- 0 - 30MHz Bypassschaltung der Filter
-- Filterbandbreite 15 - 20% der eingestellten
Mittenfrequenz
--
Durchgangsdämpfung: -2 dB von 0 – 0.5 MHz -- 0 dB von 0.5 MHz - 30 MHz
-- Gesamtverstärkung bis 10dB
--
Pegelgenauigkeit: ± 3 dB
--
IP3: >= + 20 dBm (10 MHz)
>= + 25 dBm (10 MHz) ab Seriennummer 521
-- Eigenrauschen: -159 dBm/Hz bei 10MHz
--
Stromversorgung: 9 bis 15V / max. 250 mA
-- Anschlüsse:
Antenne & RX: BNC
Stromsversorgung: Hohlbuchse mit 5.5 x 2.1mm
WLAN-Antennenanschluss: SMA
-- Preselektorsteuerung:
Manuell am Gerät mittels Abstimmknopf
über WLAN vom PC aus & alle Reuter RDRxx Empfänger
über das Koaxialkabel. Nur mit einem Reuter RDRxx Empfänger
möglich.
-- Version "D": Eingebaute Fernspeiseweise mit 12V, 200mA
max.
-- Version "D": Eingebaute Antennensteuerung für die
Reuter RLA4 Antenne.
--
Gewicht: <= 500 g
-- Mit jedem
Empfänger einsetzbar
Lieferumfang:
-- RAP1D
-- WLAN Antenne
RAP1D - Blockdiagramm
Vorbereitungen für den Betrieb
Das erste was man tun sollte ist das lesen der
Bedienungsanleitung. So klein der RAP1D erscheinen mag, so birgt er doch einige
Funktionen in sich die es zu beherrschen gilt. Man wird schnell bemerken,
das im Lieferumfang des RAP1D kein DC-Kabel beiliegt. Wieso Reuter Elektronik das
unbedingt benötigte Stromkabel nicht mitliefert, ist mir ein Rätsel.
Man benötigt ein Stromkabel mit Hohlstecker 5.5x2.1mm. Die heutigen
SDR haben sehr oft "SMA" als Antennenanschluss. Man benötigt
allenfalls ein Pigtail-Kabel SMA auf BNC- Anschluss. Es gibt auch
Adapter, aber von denen rate ich ab.
Sind alle Anschlüsse gemacht, kann es auch schon losgehen! Beim
einschalten des RAP1D wird als erstes die Seriennummer angezeigt.
Diese ist wichtig für die Konfiguration des WLAN. Aber als erster
Schritt, betreibe ich den Preselektor erstmal von Hand mit dem
Abstimmknopf. Dieser Knopf beinhaltet mehrere Funktionen. Durch
drücken und gleichzeitiges drehen wird der kleine Kursorbalken
unterhalb der Anzeigen bewegt.
Folgende Einstellungen können damit gemacht werden:
-- Filterfrequenz ändern in 1MHz, 100KHz, 10Khz Schritten
-- Verstärkung/Dämpfung einstellen
-- Antennensteuerung der RLA4
-- Displayhelligkeit
-- Konfiguration WLAN Anbindung (Knopf gedrückt halten, Gerät einschalten)
Die Steuersoftware
RAP Control / RLA Control
Damit der RAP1D mit der Steuersoftware kommuniziert, muss dieser
zuerst an das WLAN Netzwerk angemeldet werden. Am Router die
WPS-Taste drücken. Den Abstimmknopf des RAP1D gedrückt halten und
einschalten. Nach etwa 5 Sekunden den Knopf nochmal kurz drücken und
den Knopf etwas drehen, damit der RAP1D in den WLAN-Scan Modus
gelangt. Nach ein paar Sekunden werden alle verfügbaren
Access-Points angezeigt. Man wähle seinen aus und drückt den Knopf
zum bestätigen. Dann sollte auf dem Display ein "L" für das erfolgreiche
einloggen am AP. erscheinen. Hat die Steuersoftware Zugriff auf den
RAP1D, erscheint ein "S".
Die Steuersoftware für den RAP1D kommt als .exe-Datei und braucht
nicht installiert zu werden. Damit die Verbindung aufgebaut werden
kann, muss ins Setup gegangen werden und dort die Seriennummer des
RAP1D eingegeben werden und klickt auf "Connect". Die Verbindung
steht sofort. Die Steuersoftware ist unkompliziert und lässt sich
gut bedienen. Allerdings ist das Programmfenster zu gross! Es
nimmt sehr viel Platz auf dem Monitor ein. Hat man nur ein Monitor,
wird es eng, sollte man ein SDR betreiben. Was dem Programm fehlt ist eine "On
Top" Funktion. Diese hält das Programmfenster immer im Vordergrund.
Mit dem Setup-Fenster lassen sich noch Firmware-Updates auf den
RAP1D übertragen. Das gelingt mittlerweile flott und ohne Probleme.
.
Funktion des
Preselektors
Mit dem Video unten, wird die Funktionsweise des RAP1D dargestellt.
Er wird hier über den PC ferngesteuert. Dazu wird die mitgelieferte
Fernsteuer-Software"RAP Control / RLA Control" verwendet. Hierzu
habe ich den Premium SDR Elad FDM-S3 genommen. Dieser ist in der
Lage, 24MHz Spektrumsbandbreite darzustellen.
Die erste Betriebsart des RAP1D ist die Bypass-Funktion. Damit
werden die Bandpässe überbrückt was bedeutet, das keine Filterung
des Eingangsignals stattfindet. Anschliessend ist zu sehen, wie sich
der gefilterte Frequenzabschnitt von links nach rechts bewegt. Die
Klicks auf die Up/Down Tasten der Steuersoftware sind gut
ersichtlich. Gut zu erkennen, wie sich die Breite des
Filterdurchlassbereiches in Richtung höherer Frequenz vergrössert.
Die Filterbandbreite beträgt 15 - 20% der eingestellten
Mittenfrequenz. Als Beispiel nehmen wir 10MHz Mittenfrequenz. 20% davon ergeben
2MHz. Bedeutet, die Filterdurchlassbreite ist max. 2MHz.
Arbeiten mit dem
RAP1D
Ich habe den RAP1D seit Juli 2023 in Verwendung und war auch
Betatester. Im Verlauf der Testphase, wurden mehrere Firmwareupdates
gemacht. Diese betrafen meist die Steuerung und die Optimierung der
WLAN Funktion. Aber auch die Hardware. Diese wurde von Version C auf
D aktualisiert.
Der RAP1D wurde mehrheitlich mit dem RDR52 betrieben, weil dieser
Empfänger den RAP1D fernsteuern kann. Das schöne hierbei, über die
WLAN-Verbindung kommunizieren die beiden Geräte bidirektional. Der
RDR52 kann den Preselektor und die Antennensteuerung im RAP1D
komplett fernsteuern. Alle Einstellungen können am RDR52 gemacht
werden. Der RAP1D muss nicht gesondert bedient werden. Leider konnte
die Antennensteuerung nicht getestet werden, weil ich keine RLA4
Antenne besitze. Ich habe noch die ältere RLA3, leider aber kann
diese Version nicht ferngesteuert werden. Aber die auf 12V schaltbare
Fernspeiseweiche konnte ich benutzen. Die Antennensteuerung auf über
180° drehen und schon liegen 12V an mit max. 200mA.
Der Verbindungsaufbau zwischen RDR52 und RAP1D klappt problemlos. Im
Setup-Menu des RDR52 wird "RSW" aus der Auswahlliste gewählt, die
Seriennummer des RAD1D eingegeben und der WLAN Access-Point
aktiviert. Beim RAP1D wird die WLAN suche aktiviert, dann den RDR52
auswählen und schon steht die bidirektionale Verbindung. Wird die
Frequenz am RDR52 verändert, laufen die Frequenzanzeige und der
Preselektor im RAP1D synchron. Der WLAN Verbindungsaufbau beim Neustart
der Geräte dauert ca. 15 Sekunden.
Die andere Möglichkeit den RAP1D über den RDR52 fernzusteuern, ist
die Anbindung über das Antennenkabel. Ja, das Koaxialkabel zwischen
RAP1D und dem RDR52 dient als Steuerleitung. Hierzu wird im
Setup-Menu des RDR52 nur "RAP" angewählt. Diese Art der
Fernsteuerung hat aber folgende Nachteile.
-- Langsame Datenübertragung
-- Funktioniert nicht bidirektional. Datenübertragung nur in
Richtung des RAP1D
-- Geringfügige HF-Störungen durch Datenübertragung
Die Praxis
Wenn man mit dem RDR52 arbeitet und der RAP1D nebenan jeder
Frequenzänderung folgt, nimmt man die Filterfunktion des Gerätes
nicht wahr. Schaltet man den RAP1D mal auf Bypass, wird der
aufmerksame SWL den feinen Unterschied bemerken. Der RDR52 hat selber einen
einfachen Preselektor eingebaut und verträgt Pegelstarke Antennen
gut bis sehr gut. Durch die zusätzliche Filterung des RAP1D, verringert sich
der Grundrauschpegel nochmals um 3-4dB, je nach Frequenzbereich. Für Hardcore-DX
ein ausschlaggebender Wert der über hören oder nicht hören
entscheiden kann. Diese Unterschiede sind meistens an Pegelstarken
Antennen wie z.B. der NTi MegaDipol MD300DX erkennbar.
Folgende Empfangssituationen hatte ich im 49m & 22m Band.
Myanmar auf 5985KHz am späteren Abend kam ohne RAP1D gerade so übers
Grundrauschen. Nach dem zuschalten des Preselektors, kam die Station
verständlich und Berichtsreif über dem Rauschen. Ein deutlicher SNR
Anstieg.
Hongkong Volmet in USB auf 13282KHz um die Mittagszeit an der
Grasnarbe mit unverständlichem Signal. Nach zuschalten des RAP1D kam
der Sender klar über Grasnarbe und teils verständlich. Das sind nur
zwei Beispiele von vielen aus der langen Testphase und zeigen, für welche Art
vom SWL ein
solches Gerät von nutzen sein kann.
Die Filterwirkung
des RAP1D gezeigt am JRC NRD-525
Es war nicht ganz einfach die Filterwirkung an den vorhandenen
Empfängern zu demonstrieren. Denn alle Empfänger in meinem Shack sind
ziemlich Grosssignalfest an den aktuellen Aktivantennen. Da musste
ich mir einen kleinen Kunstgriff einfallen lassen. Hierbei stellte
sich der JRC NRD-525 als geeigneten Kandidat heraus. Warum der
NRD-525? Der ist ziemlich Grosssignalfest! Aber nur wenn der interne
Preselektor aktiv ist. Dieser lässt sich mit der Tastenkombi "Memo &
die Ziffer 4" umgehen und auf Bypass schalten. Normalerweise sollte
diese Massnahme ausreichen um den NRD-525 zum übersteuern zu
bringen. Leider aber waren die Summensignale auf der Kurzwelle in letzter Zeit tief
bis sehr tief. Das reichte nicht aus um den NRD-525 zu übersteuern.
Da musste noch ein Empfangsverstärker mit richtig Power her. Zum
Glück hatte Heinz Stampfl (HB9KOC) in seinem Labor einen solchen
Verstärker mit 34dB Verstärkung liegen. Dieser Verstärker wurde
zwischen RAP1D und dem NRD-525 in die Koax-Leitung eingeschleift.
Vorgehensweise:
Der RAP1D wird auf Bypass geschaltet, zu erkennen an der
gestrichelten Linie auf dem Display des RAP1D. Der 34dB-Verstärker
wird eingeschaltet und der interne Preselektor des NRD-525 auf
Bypass geschaltet. Dann wird nach einem starken Sender gesucht. Beispiel 1:
Auf 6055KHz sendet gerade der religiöse Sender Evangelische
Missionsgemeinden aus Nauen und bringt knapp S9+50dB. Dann suchte
ich diesen Sender auf anderen Frequenzbereichen und wurde auf der
doppelten Frequenz fündig. Auf 12110KHz war der Sender zu hören. Das
ist Intermodulation 2.Ordnung.
Durch einschalten der Vorselektion beim RAP1D konnte das unerwünschte
Signal sofort entfernt werden. Um auszuschliessen, dass der RAP1D
oder der 34dB-Verstärker die Übersteuerung selbst produzierten,
wurde der Preselektor des NRD-525 kurz eingeschaltet. Wäre die
Intermodulation jetzt noch vorhanden, würde entweder der RAP1D oder
34dB-Verstärker die IM produzieren. Die Intermodulation war aber
sofort verschwunden. Das zeigte, dass der NRD-525 tatsächlich
übersteuert hatte. Beispiel 2:
Auf der Frequenz 8900KHz ist ein RTTY-Signal zu hören. Den Sender
DDH9 konnte ich als DWD (Deutscher Wetterdienst) identifizieren.
Eine eindeutige Intermodulation. Wurde die Vorselektion des RAP1D eingeschaltet,
verschwand das RTTY-Signal auf der Stelle. Auch hier habe ich den
Gegencheck gemacht um sicher zu gehen dass der NRD-525 wirklich
übersteuerte und nicht der RAP1D oder der 34dB-Verstärker.
Fazit
Aus der Empfängerschmiede von
Burkhard Reuter kommt wieder mal ein innovatives Gerät, das in
dieser Form einmalig ist! Ein manueller/automatischer Preselektor
mit Antennensteuerung, Fernspeiseweiche und über WLAN fernsteuerbar. Dazu
noch universell einsetzbar und in gewohnt hoher Verarbeitungsqualität. Die technischen Daten
können ebenfalls überzeugen.
Dennoch gibt es Kritikpunkte!
Im Lieferumfang ist kein Stromkabel beigelegt. Das Programmfenster der Steuersoftware ist viel zu gross
geraten und beansprucht sehr viel Platz auf dem Desktop. Das eine
oder andere Detail könnte noch verbessert werden., wie z.B. eine "On
Top" Funktion.
Für wen eignet sich der RAP1D? Meiner Meinung nach ist der RAP1D ein
sehr nützliches Zubehör für Hardcore-DXer. Wer das letzte dB an SNR
aus seinem Empfänger rausholen möchte, sollte sich Gedanken über
diesen Preselektor machen!