An diesem Wochenende (12.04. bis 14.04.2024) findet eine bundesweite Notfunkübung statt, an der jeder zur Teilnahme eingeladen ist. Alle Informationen sind auf DARC-Website zu finden. Unser 2m Relais DB0UC wird hierzu am Fr., 12.04. vom Stromnetz getrennt und dadurch testweise im Akkubetrieb laufen. Dadurch ändert sich das Verhalten des Relais (kürzere Nachlaufzeiten, kein BCD-Rogerbeep, keine Endkennung). Das Relais kann trotzdem gerne rege genutzt werden, um eine möglichst gute Abschätzung der Akkulaufzeit zu erhalten.
Update: Das Relais ist seit 16.04. gegen 09:00 wieder am Netz. Nach 96h Notstrombetrieb waren die Akkus noch recht voll – die Leerlaufspannung der Akkus lag bei 12,41 V.
Ende 2020 wurde der Beschluss gefasst, unser knapp 30 Jahre altes 2m-Relais Benjamin III in den Ruhestand zu schicken und durch einen Neubau zu ersetzen. In zwei Artikeln haben wir das Konzept und das Platinenlayout des Neubaus vorgestellt. Gestern und heute am 18. und 19.12.2021 haben Robert DK2RO und Max DF2MX die Platine mit großem Zeitaufwand bestückt und getestet.
Wie bereits vor gut vier Monaten berichtet, arbeiten wir derzeit an einem Nachfolger für unseren Benjamin III. Dazu haben wir das aktuelle Konzept in zwei Ausbaustufen vorgestellt sowie eine grobe Übersicht der geplanten Funktionen gegeben. Nachdem auch der Schaltplan in einer ersten Version fertiggestellt war, haben wir seitdem das dazugehörige Platinenlayout erstellt und begonnen, die Software zu entwickeln. Nun ist es endlich soweit. Das Layout ist fertig und wir haben dem Platinenhersteller unsere Fertigungsdaten gesendet.
Nach nun mehr 30 Jahren Betrieb benötigt unser aktuelles Relais Benjamin III einen Ersatz. Nachdem der Beschluss hierzu Mitte letzten Jahres erfolgt ist, wird derzeit an einer Neuentwicklung des Relais gearbeitet. Parallel hierzu werden die vom bestehenden Aufbau zu übernehmenden Komponenten wie Duplexer, Antenne oder die HAMNET-Konfiguration überprüft und ggf. überarbeitet bzw. ausgetauscht.
Dieser Artikel beschreibt die Unterschiede zwischen einem normalen Amateurfunkgerät und einer Amateur-Relaisfunkstelle. Die zusätzlichen Baugruppen bei einer Relaisstelle werden erklärt.
Unterschied Relais vs. Funkgerät
Mit einem normalen Funkgerät wird abwechselnd gesendet und empfangen. Eine Relaisstelle muss zur gleichen Zeit senden und empfangen. Dass dies ein Problem ist, weiß jeder, der schon mal bei Sendung versucht hat, auf einer anderen Frequenz im gleichen Band zu empfangen. Es entsteht ein starker “Zustopfeffekt”. Es sind eigentlich 2 Effekte, die den Empfang stark einschränken. Das eigentliche Zustopfen entsteht durch Übersteuerung der Eingangsstufen im Empfänger als Folge der recht hohe Senderspannung, die über die Empfangsantenne aufgenommen wird.
Ein Relais-RX muss also eine gute Empfindlichkeit aufweisen, aber er muss trotzdem weit höhere Eingangs-Spannungen verarbeiten können, als ein allgemeiner RX. Da dies immer noch nicht ausreicht, muss die Sendefrequenz vor dem RX durch Filter gedämpft werden, ohne das Nutzsignal zu verschlechtern.
Sender Rauschen
Der 2. Effekt ist das Rauschen vom Sender. Ein Sender gibt seine Energie nicht nur auf einer einzigen Frequenz ab, sondern ein kleiner Teil wird auch links und rechts der Trägerfrequenz als breitbandiges HF-Rauschen abgestrahlt. Je besser der Sender, um so weniger Energie entfällt auf die Nachbarfrequenzen. Aber selbst mit modernsten Halbleitern lässt sich diese Rauschglocke nicht ganz vermeiden. Man muss also auch am Ausgang des Senders einen hochwertigen Filter anschließen. Wie oben beschrieben, muss das Phasenrauschen des Senders, insbesondere auf der Empfangsfrequenz, unter den Pegel des schwächsten Nutzsignals abgesenkt werden, sonst würde dieses unterdrückt werden. Ein Signal mit 100 nV soll noch aufnehmbar sein, also muss das TX-Rauschen weniger als 100 nV betragen. Selbst ein guter Sender rauscht bei 600 kHz Abstand aber immer noch mit mehreren 10000 nV. Wenn man am Ausgang des TX einen Filter (Duplexer) zwischenschaltet, welcher die TX-Frequenz möglichst nicht behindert, aber Störspannungen auf der Empfangsfrequenz um 60 dB dämpft, dann liegt das TX-Rauschen deutlich unter dem schwächsten Empfangssignal.
Der Duplexer
Ein Spulenfilter ist hierfür total ungeeignet. Selbst der bekannte “Rosenkranz-Topfkreisfilter” hat im 2m-Band bei 600 kHz Abstand ( Relais-Shift ) nur eine Dämpfung von nicht mal 1 dB.
Viele Amateurfunk-Relais in DL benutzen, wie auch DB0UC, zum Senden und Empfangen nur eine Antenne. Hier muss die Filterung besonders gut sein, da die winzige Empfangsspannung von weniger als 1 Mikrovolt und die hohe Sendespannung von über 20 Volt im gleichen Antennenkabel anstehen, sich aber nicht beeinflussen dürfen.
Ein guter Relais-RX sollte bei 600 kHz Abstand 25 mV ohne jegliches Zustopfen vertragen. Vor dem RX muss also ein Filter die TX-Frequenz um mind. 60 dB (= Spannungsverhältnis 1/1000 ) dämpfen, damit die mehr als 20V HF-Spannung vom Sender auf weniger als 25 mV am RX-Eingang reduziert wird.
Aufbau Duplexer
Nach Filterquarzen sind Topfkreise die besten Resonanzkreise. Quarze mit Sendeleistung zu belasten, ist schwer möglich, also bleiben nur Topfkreise. Grundsätzlich gilt, je größer der Topf, um so höher die Güte. Anzustreben ist ¼ der Wellenlänge, das heißt: für 2m ist ein Filtertopf ½ Meter lang. Wie aus der Skizze (A) zu erkennen ist, bildet ein Rohr mit 100mm Durchmesser und 500 mm Länge den Außenleiter. Die beiden Öffnungen sind mit je einem Deckel abgeschlossen. Mit dem oberen Deckel ist ein Innenleiter elektrisch gut leitend verbunden. Wenige mm vor dem unteren Deckel endet der Innenleiter. Dieser Luftspalt wirkt als Kondensator. Über eine Gewindestange kann der Luftspalt, und somit die Kapazität etwas verändert werden. dies ist nötig, um die scharfe Resonanz exakt auf die Soll-Frequenz zu ziehen. Ein- und ausgekoppelt wird die HF über je eine Koppelschleife.
Trotz des großen mechanischen Aufwandes und der sehr guten el. Eigenschaften eines solchen Schwingkreises, ist die Resonanzkurve für 600 kHz Abstand noch zu flach, wie Skizze (B) zeigt.
Ein wirkungsvoller Trick ist, Ein- und Ausgang mit einer Induktivität bzw. mit einer Kapazität zu überbrücken.
Es entsteht dadurch eine Art Notchfilter mit Tiefpass- bzw. Hochpass-Charakteristik. Durch entsprechende Anpassung der Zusatzbeschaltung kann das Maximum bzw. das Minimum der Filterkurve auf einen Abstand von 600 kHz getrimmt werden, siehe Skizze (C) und Skizze (D). Am Beispiel des RX-Filters (C) bedeutet dies, dass der obere Punkt mit der geringsten Dämpfung ( -0,5dB )auf 145,1 MHz die Empfangsfrequenz gut durchlässt, und der Punkt mit der maximalen Dämpfung (-30dB ) 600 kHz höher, die Sendeleistung vom RX fern hält.
Wenn man je 2 dieser Topfkreise vor den RX, bzw. hinter den TX schaltet, reicht die Gesamtdämpfung aus, um den gleichzeitigen Betrieb von RX und TX an einer Antenne zu ermöglichen, siehe Skizze (E).
Bei DB0UC werden zur Sicherheit je 3 Filtertöpfe benutzt.
Man spricht bei einer solchen Zusammenschaltung auch von einer Antennenweiche. Diese Weiche ist HF-seitig das wichtigste Zusatzteil gegenüber einem Amateurfunktransceiver.
A
B
C
D
E
Der Empfänger
Wie schon oben beschrieben, muss der Relais-Empfänger grundsätzlich besser sein, als ein üblicher Amateur-RX. Der Grund ist nicht nur das starke eigene Sendesignal. Da Relais üblicherweise an exponierten Standorten stehen und dort oft auch andere Institutionen ihre Sender installieren, muss der Empfänger mit sehr vielen fremden und recht starken Signalen fertig werden. Mischprodukte, Spiegelfrequenzempfang und andere Dreckeffekte könnten sonst auftreten. An die Lebensdauer eines Relais-Empfängers werden sehr hohe Ansprüche gestellt. Er soll 24 Std. am Tag über viele Jahre möglichst ohne Ausfälle funktionieren. Erschwerend kommt hinzu, dass an den meisten Relais-Standorten Temperaturunterschiede von 50°C zwischen Sommer und Winter nicht zu vermeiden sind.
ZF-Aufbereitung
Im 2m-Band ist (leider) das 12,5 kHz-Raster weit verbreitet. Die ZF-Filterung muss den Nachbarkanal sehr gut unterdrücken, gleichzeitig aber Nutzsignale mit reichlich Hub (Bandbreite) noch gut demodulieren. Auch in diesem Punkt liegen die Verhältnisse durch viele starke Stationen etwas anders als bei einer Heimstation.
Der Sender
Aber auch der Sender der Relaisstelle muss besonders “sauber” sein. Neben der beschriebenen Rauschglocke, welche in erster Linie nur den näheren Frequenzbereich, also das eigene Amateurband, belastet, gehen vom TX auch Ober- und Nebenwellen aus, die in ganz anderen Frequenzbereichen Störungen verursachen können. Oberwellen sind jedem geläufig. Es dürfte bekannt sein, dass sie auf Vielfachen der Grundwelle zu finden sind.
Nebenwellen entstehen meist durch Mischung in der Sendefrequenz-aufbereitung und können total unterschiedliche Frequenzbereiche betreffen. Auch “durchschlagende” Oszillatoren könnten über die Antenne abgestrahlt werden. All diese unerwünschten Aussendungen müssen extrem schwach sein, um keine Störungen bei anderen Funkdiensten hervorzurufen. Man kann sich dann nicht auf sein Recht berufen, dass die Störstrahlungswerte für Amateurfunksender eingehalten worden seien. Diese reichen für eine Relaisstelle im allgemeinen nicht aus. Aufgrund des exponierten Standortes können schon geringste Nebenaussendungen rel. weite Strecken überbrücken, und Störungen bei benachbarten Funkdiensten hervorrufen.
Die NF-Aufbereitung
Im NF-Bereich gibt es den wesentlichen Unterschied, dass die Modulation aus dem Empfänger durch die Ablaufsteuerung wieder zum Sender geführt wird. Dazwischen kann die NF noch aufbereitet werden.
Ablaufsteuerung
Zum Schluss wäre noch die Ablaufsteuerung zu nennen. Sie wird heute wohl ausschließlich durch Mikroprozessoren gelöst. Sie hat die Aufgabe, den TX entsprechend ein- und auszuschalten, die verschiedenen Zeitabläufe zu steuern und das Call und evtl. andere Kontrolltöne in die Aussendung einzublenden.
Nachfolgend einige Informationen zur Relaisfunkstelle Benjamin III:
Technische Daten
Inbetriebnahme
30.03.1991
Außerbetriebnahme
23.10.2022
TX-Leistung
ca. 4 Watt
Nebenaussendung
1. Oberwelle -95 dB Alle anderen Ober- und Nebenwellen um mindestens 110 dB gedämpft
RX-Empfindlichkeit
150 nV (öffnen der Rauschsperre)
Spiegelfrequenz-Dämpfung
besser als 90 dB
ZF-Bandbreite
14 kHz/-3 dB 28 kHz/-80 dB (ehem. für 25 kHz-Kanalraster) 12 kHz/-3 dB 18 kHz/60 dB 23 kHz/80 dB (seit Nov. 1995 für 12,5 kHz Kanalraster)
Der Neubau von 1990
Am Bau beteiligt waren: Achim DC4NV, Norbert DL9NAC, Rainer DG2NR, Herbert DL8UP, Hubert DB1ND, Edi DC2NJ. Nicht unerwähnt bleiben darf: Jochen DB1NV, der mit Tipps und Ratschlägen zur Seite stand, Georg DB8NL und Thilo DL9NBJ mit Antennenbau in 45m Höhe.
Das Relais wurde in allen mechanischen und elektronischen Einzelteilen im Ortsverband Coburg aufgebaut.
Alle Schaltungen außer der TX-PA sind Eigenentwicklungen. Die Antennenweiche konnte nach einer Generalüberholung weiter genutzt werden. RX, TX, Steuerung und Netzteil wurden in kleine Einschübe aufgeteilt und in einem Gestell aus Aluprofilen untergebracht. Dieser Aufbau ist vorteilhaft bei Servicearbeiten. Auch können später problemlos einzelne Stufen dem neuesten Stand der Technik angepasst werden.
In das neue Relais wurden einige Besonderheiten eingebaut, die sich bald als deutliche Verbesserungen herausstellten.
Nur wenige Relaisstellen haben eine automatische Steuerung der Sender-Lautstärke. Die Praxis hat aber bewiesen, dass diese Einrichtung bei DB0UC sehr sinnvoll ist. Der wichtigste Nutzen eines Relais ist nun mal der Mobil- und Portabelbetrieb. Wenn man aber während der Autofahrt immer wieder zum Lautstärkeregler greifen muss, dann dient dies bestimmt nicht der Verkehrssicherheit. Benjamin III hält die Lautstärke in bestimmten Grenzen konstant.
Sinnvoll ist auch die intelligente Rauschsperre. Sie verändert ihren Schaltpunkt nach den Kriterien Feldstärke und Mobilfading. Bei schwachen Signalen können dann noch Silben verstanden werden, welche sonst durch die Rauschsperre abgeschnitten würden. (diese Funktion wurde größtenteils ausser Betrieb genommen.)
Die wichtigste Neuerung ist die Ausgabe des S-Meter-Rapportes. An Stelle des einfachen Roger-Pieps wird der Papport in Form von 4 Tönen ausgegeben, codiert im BCD-Code.
Eine ausführliche Beschreibung dieser Besonderheiten findet man im Artikel “Das Rapportsystem“. An technischen Einzelheiten interessierte OM’s und Relaisstellenbetreiber sollten diese Artikel lesen.
Von der Idee bis zur Fertigstellung vergingen trotzdem einige Jahre (aber Benjamin II lief ja noch zufriedenstellend). Das Ergebnis der Arbeiten kann sich sehen und hören lassen.
Erste Inbetriebnahme von “Benjamin III”
Nach einem Probebetrieb während des Fieldday’s am 01. bis 04. Juli 1990 wurden noch die letzten Korrekturen und Softwareänderungen durchgeführt. Als am 30. 03. 1991 das alte Relais wieder mal ernste Probleme machte, wurde der neue Benjamin III am Abend ins Auto geladen und auf den Lauterberg gebracht. Um 18:33 Uhr sprach ich die letzten Worte über “Benjamin II”. Die Installation und der Weichenabgleich dauerten 1 Stunde. Um 19:32 Uhr ging “Benjamin III” offiziell in die Luft.
Die Freude über das gelungene Projekt dauerte nur ein Jahr. Der Langwellensender wurde stillgelegt und danach auch unser Antennenmast samt Haus abgerissen.
Neuer Standort Eckardtsturm
Nun begann ein mehr als einjähriger nervenaufreibender Kampf mit Behörden und anderen Institutionen wegen eines neuen Standortes. Im Februar 1993 konnte endlich der Vertrag mit der Stadt unterzeichnet werden. Der neue Standort wurde ein Aussichtsturm am Rande von Coburg.
In der Zwischenzeit wurde das alte (von Mäusen verdreckte) Holzgestell der Weiche erneuert. Außerdem wurde für das Relais ein Alu-Schrank gebaut und über diesen noch ein temperaturisolierter Holzkasten gestülpt sowie das Ganze im Turm unauffällig in einer Ecke platziert.
Die Antenne durften wir allerdings nur an dem vorhandenen hölzernen Fahnenmast befestigen, denn das Sagen hatte der Verkehrsverein und dessen Vorstand erlaubte uns keinen neuen Mast. Aber trotzdem; das Stadtgebiet wird optimal ausgeleuchtet, und stellenweise kann in 30 km Entfernung der Umsetzer Coburg (DB0UC) noch gut erreicht werden.
Extreme Störungen durch aneinander reibende Stahlseile konnten bald beseitigt werden. Ein Wermutstropfen bleibt, es sind die hohen HF-Feldstärken von nebenan. TV-, Rundfunk- und Mobilfunksender!
Austausch des Holzmastes
Die Jahre vergingen… Der Verkehrsverein zeigte kein Interesse mehr am Eckardtsturm, daher konnten wir den von Wind und Wetter schon sehr unstabil gewordenen Holzmast gegen einen eigenen Stahl-Schiebemast austauschen.
Reparaturen
Nach 15 Jahren Betrieb konnte ich feststellen, dass nur 2 “echte” Reparaturen nötig waren. Einmal entstand ein Defekt an der Senderendstufe und die zweite Reparatur wurde nach einem Blitzeinschlag nötig. Viel Arbeit machte hingegen die Antennenweiche. Mind. zwei mal im Jahr musste sie an die Temperaturänderungen angepasst werden. Zusätzlich wurde der Abgleich in den letzten Jahren immer schwieriger und unstabiler (Alterung?).
Bevor nach so langer Betriebszeit einmal ein größerer Defekt den Benjamin III total außer Funktion setzt, wurde daran gedacht ein neues Relais aufzubauen. Am dringlichsten erschien uns aber, die Weiche zu erneuern. Wir fanden ein bezahlbares Angebot einer kommerziellen, thermostabilisierten Weiche bei einem finnischen Hersteller.
Nach vorhergehenden und voll befriedigenden Messungen in der FHS bei Jochen DB1NV konnte im August 2006 die neue Weiche an Benjamin III angeschlossen werden. Ohne Nachgleich wurde die volle Empfindlichkeit erreicht und die Sendeleistung stieg auch um einige dB. Dies war der Beweis, dass die 32 Jahre alte Selbstbauweiche doch nicht mehr dem Stand der Technik entsprach.
Als ein Topf der alten Weiche auseinandergenommen wurde, offenbarte sich, warum der Abgleich immer schwieriger wurde; zwischen Innenleiter und Topfboden hatten sich blaue Oxyd-Kristalle gebildet. Im Turm herrscht eben doch mehr Feuchtigkeit als im alten (geheizten) Antennenhaus auf dem Lauterberg.
Neuer Mast
Am Freitag den 1.8.2008 wurde DB0UC durch einen Blitzeinschlag außer Betrieb gesetzt. Die Antenne wurde zerstört und in der Stromversorgung war ein Fehler auf dem Schutzleiter entstanden.Am Sonntag den 3.8.2008 konnte DB0UC wieder in Betrieb genommen werden. Die zerstörte Antenne wurde am Samstag getauscht und am Sonntag das reparierte Netzteil wieder eingebaut.
Im Netzteil wurde das Netzfilter und eine Diode zerstört. Zum Glück waren die Schäden doch geringer als zunächst befürchtet. Am “Unglücksort” waren im Einsatz:
DJ2VN und DG7NAZ als “Ersthelfer”
DC2NJ Relaisverantwortlicher und Reparateur des Netzteils
DB8NL und DL9NBJ wegen Antennenauswechslung
Hier ist der Bereich direkt über dem Antennenfuß zu sehen.Zu sehen ist der Übergangsbereich vom massiven Unterteil zu dem nicht mehr vorhanden Bereich aus Drähten und Spulen. Das dünne Kupfer wurde restlos verdampft.Es ist deutlich zu sehen wie die Fiberglashülle durch die thermische Wirkung des Blitzschlages gesprengt wurde. Dabei dürfte es sich “nur” um einen Nebenblitz gehandelt haben, da sicherlich der größere Anteil in den Sendemast nebenan geflossen ist.
Blitzschlag vom 27. März 1995
Ja, Der Benjamin hat auf dem Eckardtsturm schon mal einen Blitzschlag überstanden. Die Schäden waren damals deutlich geringer als 2008. Kaputt gingen nur die Netzsicherung und eine Drossel im Netzteil.
Auch damals hat wohl der große Sendemast nebenan die meiste Energie abgefangen. Ich habe ein Foto der damaligen Mastspitze unten mit beigefügt.
Schlusswort
Die Nutzung der Relaisstellen und Digipeater wird von vielen OM’s als Selbstverständlichkeit angenommen. Ich hoffe, dass diese nun die Arbeit einzelner OM’s zum Bau und Erhalt der Relaisstellen mit anderen Augen sehen.
mit vy 73 Edi DC2NJ ( Verantwortlicher Funkamateur von DB0UC und Vater von Benjamin III )
Leider konnte dieses ambitionierte Projekt nicht fertiggestellt werden. Der Nachfolger Benjamin V wurde 2020 beschlossen und ging am 23.10.2022 in Betrieb.
Beschluss
Während des OV-Abends am 28 September 2006 wurde über einen Neubau von DB0UC abgestimmt. Alle anwesenden Mitglieder entschieden sich für Nachwuchs. Er soll, entsprechend der Tradition, den Namen Benjamin IV tragen.
Der Entwurf eines Konzeptes durch die Relaisbaugruppe diente als Vorlage für die Beschlussfassung in dieser OV-Versammlung. Wir haben verschiedene Varianten gedanklich durchgespielt und Informationen eingeholt. Den Einsatz von kommerziellen Geräten, auch gängige Mobilgeräte, haben wir verworfen. Sie kosten viel Geld und entsprechen nicht dem Amateurfunkgedanken des Selbstbauens, soweit dies mit vertretbaren Mitteln möglich ist. Schließlich macht der Entwurf und Bau einer Relaisfunkstelle viel Freude und fördert den Zusammenhalt. Gerade die von OM Helpert DJ9HH selbst entwickelte und nachfolgend im einzelnen beschriebene Technik ist in jeder Hinsicht für unser Vorhaben geeignet sowie bereits in vielen Relaisstationen erfolgreich im Einsatz.
Der Grund für unsere Entscheidung war nicht, dass DB0UC / Benjamin III, insbesondere nach der erfolgreichen Transplantation durch den Einbau einer neuen Duplexerweiche, irgendwelche Probleme gezeigt hätte. Nein, im Gegenteil, Benjamin III zeigt sich nach dieser Operation seither zur Freude aller von seiner besten Seite. Nur sein Alter macht uns Sorge. Damit wir nicht plötzlich von schweren Komplikationen oder dem durchaus möglichen Exodus überrascht werden, haben wir uns für Nachwuchs entschieden, der dann nahtlos die Arbeit übernehmen kann. Von der Zeugung bis zur Geburt, und erst recht der notwendigen Reife, vergeht bekanntlich geraume Zeit. Es soll schließlich ein Prachtkerl werden und dafür wollen wir gute Arbeit leisten. So haben wir uns alle ins Zeug gelegt und dabei natürlich unseren alten Relaisvater Edi von Benjamin III mit eingebunden.
Die Relaisbaugruppe
DB8NL Georg
DC2NJ Edi
DC4WZ Thomas
DG7NAZ Norbert
DL9NBJ Thilo
DL1NWK Wolfgang
Empfänger
Der “Alberich 082” ist ein 2-m-Empfänger für FM. Mit fünf Eingangskreisen hoher Güte verfügt der RX über eine ausgezeichnete Vorselektion. Er hat einen 7-dBm-Schottky-Mixer, bis zu 8-polige Quarzfilter sind einsetzbar. Ein interner Überlagerer mit einem Quarz macht ihn zum Einkanalempfänger, eine weitere Buchse gestattet das Einspeisen eines Synthese-Signals, so dass auch das ganze Band empfangen werden kann. Bei Benjamin IV läuft dieser Empfänger mit dem internen Überlagerer auf 145.100 MHz. Zur Baubeschreibung
2m Empfänger Alberich 082
PA1
Die PA I (134) benötigt eine Ansteuerleistung von 10-15 Milliwatt und verstärkt die Ausgangsleistung des Synthesizer von ca. 20 mW auf ca. 7 W. Eine integrierte SWR-Überwachung regelt bei Fehlanpassung das Signal herunter.
Mit der nachgeschalteten PA2 HL-37Vsx von Tokyo High-Power wird bei einem Input von 160 mW bereits eine Ausgangsleistung von 3,5 Watt erreicht, bei 2,2 Watt Input sind es 31,5 Watt Output. Die Relais für die TX/RX Umschaltung wurden stillgelegt und kurzgeschlossen. Die Endstufe wird durch einen Mosfet in der Stromversogung aktiviert. Bei Ausfall der PA1 ist so noch durchaus ausreichender Sendebetrieb möglich. Beide Endstufen sind mit aufgesetzten temperaturgesteuerten Lüftern versehen.
Den Duplexfilter DPRE5-6VL haben wir von der Firma IK-Telecom aus Finnland bezogen.
Ein Duplexfilter ermöglicht einen gleichzeitigen Betrieb von Sender und Empfänger an einer Antenne. Man benötigt pro Zweig je drei Resonanzfilter. Indem man die Eigenschaften eines Viertelwellenübertragers nutzt, kann man beide Zweige (Empfangs- und Sendezweig) in einem Punkt zusammen führen. Für eine Relaisfunkstelle ist das Duplexfilter ein wichtiges Bauteil.
NF-Aufbereitung
Die Kernbaugruppen des Uni-Clipper sind ein Clipper, eine Rauschsperre, ein Tonrufauswerter sowie ein Frequenzablageindikator. Aufgabe des Clippers ist, den mittleren NF-Pegel anzuheben und den maximalen Hub des Relais Senders zu begrenzen. Über eine NF-Mischstufe kann der Kennungsgeber oder Roger-Beep der Relaisfunkstelle rückwirkungsarm in den Modulationstrakt eingespeist werden. Die Rauschsperre hilft bei verringertem Kanalraster, bei dem zumeist vorhandene Rauschsperren Probleme bereiten. Der Tonrufauswerter reagiert auf ein 1750Hz Signal ( +-50Hz je nach Pegel) und generiert ein Logik-Signal für die Relaissteuerung. Wird ein Rufton erkannt, so wird die Empfänger-NF abgesenkt, oder nach entfernen von R57 unterdrückt. Um den Störungen aus dem Nachbarkanal besondere Aufmerksamkeit zu widmen, wurde in die Clipperbaugruppe ein Frequenzablageindikator aufgenommen. Damit soll verhindert werden, dass Stationen außerhalb einer wählbaren Frequenzablage die Rauschsperre öffnen. Beschreibung aus der CQ-DL.
RX-Vorstufe
Die Original-Eingangsstufe des “Alberich 082” ist für “Heimgebrauch” als gut zu bezeichnen. Für eine Relaisstelle muß man bedenken, dass an einem exponierten Standort sehr viele und sehr starke Fremdsignale an der Antenne anstehen. Aus diesem Grund wurde für den Relaisempfänger ein externer Vorverstärker entwickelt. Die 4 Topfkreise dürften dafür sorgen, dass starke fremde Signale das Empfangsteil nicht überfordern. Im Schaltbild ist versehentlich der ACs als Transistor angegeben, korrekt ist der R2s eingebaut! Beschreibung 1 | Beschreibung 2 | Schaltbild | Abgleich
Steuerung
Das Kommando an Bord übernimmt ein AVR-Mikrokontroller von Atmel. Wir haben uns für ein Modul mit dem ATMega2560 von Robotikhardware.de entschieden. Er dürfte derzeit ohne Frage einer der leistungsfähigsten AVR-Controller überhaupt sein. Entscheidungsgrundlage war jedoch der 256 kByte große Flash-Speicher und der bereits gelötete, so leichter handhabbare Chip mit seinen 100 Beinchen. Die Platine ist mit Stiftleisten versehen, so dass sie problemlos auf eine Europakarte aufgesetzt werden kann. Modulbeschreibung
Stromversorgung
Zur Stromversorgung haben wir uns für ein modernes Schaltnetzteil entschieden. Es arbeitet zusammen mit einer 24Ah BleiGel-Batterie im Bereitschafts-Parallelbetrieb bei 13,8 Volt / 7,5 Ampere. Der Verbraucher, also die Relaistechnik, hängt über einen Tiefentladeschutz an der BleiGel Batterie. Details können Sie im Blockschaltbild erkennen.
Synthesizer
Bei dem Synthesizer handelt es sich um einen hochwertigen, rauscharmen Kanalrasteroszillator mit Modulationseingang und zwei HF-Ausgängen. An den beiden SMC-Buchsen bietet er, abhängig vom PTT-Eingang, das TX-Signal auf der Endfrequenz oder ein Überlagerungssignal für den Empfänger, gedacht für normale Transceiver. Bei Benjamin IV ist am Synthesizer die PTT fest verdrahtet, so dass am Ausgang immer 145.700 MHz anstehen. Der Pegel beträgt 35mW. Beschreibung | Bauanleitung
TX-Filter
Das Filter ist zwischen die PA 2 und den Duplexer als Bandpass zur Vorselektion für ein sauberes Ausgangssignal eingefügt.
Wattmeter
Das Wattmeter ist eine SWR- und Leistungsmessbrücke in einem 19 Zoll Einschub. Die SWR- und PWR- Analogsignale werden einem Atmel Controller AT-Mega 8 auf seinen AD-Eingängen zugeführt. Zur Kommunikation wurde auf der Frontseite eine Ethernetbuchse montiert. Diese Ethernetbuchsen dienen am Benjamin IV als Universal I²C-Schnittstelle und verbindet die einzelnen Einschübe über dieses Bus-System. Der Atmel Controller wird über das 8polige Ethernetkabel auch mit Spannung (+5V) versorgt. Die Hauptsteuerung kann bei Bedarf über den I²C-Bus von diesem Einschub die Sendeleistung und das SWR abfragen.
Danksagungen
Wir danken allen Spendern für bereits erhaltene und noch zugedachte Spenden.
Der Ortsverband Coburg gehörte zu den ersten im DARC, welche eine Relaisfunkstelle errichteten. Da viele Funkamateure die Relaisfunkstellen als eine selbstverständliche Einrichtung ansehen, soll diese Aufzeichnung an die Anfänge erinnern und die Problematik aufzeigen, mit der die für Relaisstellen verantwortlichen Funkamateure zu kämpfen hatten und auch heute noch zu kämpfen haben.
Ende der 60-er Jahre war im Amateurfunk auf 2m die SSB-Modulation gerade im Kommen. Quarzgesteuerte AM-Sender mit einer oder zwei Quarzfrequenzen waren damals noch die Regel. Genormte Kanalfrequenzen gab es nicht. Ein CQ-Ruf endete meist mit “ich gehe auf Empfang und drehe langsam über das Band” .
Zu dieser Zeit wurde im kommerziellen Betriebsfunk das Kanalraster von 50 kHz auf 20 kHz umgestellt. Die meisten dieser Geräte waren noch mit Röhren bestückt. Da aber Transistorgeräte den neuesten Stand der Technik darstellten, wurden die alten Geräte nicht mehr umgebaut, sondern gegen moderne transistorisierte ausgetauscht. Das war für uns Funkamateure eine gute Gelegenheit die alten Taxifunkgeräte billig aufzukaufen, und nach Umbau auf 2m zu verwenden.
Diese Geräte arbeiteten alle mit Frequenzmodulation. Die eingefleischten AM-ler lernten bald die Vorteile der bis dahin stiefmütterlich behandelten FM-Modulation kennen und schätzen.
Funkamateure aus Nürnberg dachten einen Schritt weiter und überlegten sich, dass man mit einem Umsetzer die Reichweite der mit solchen FM-Geräten ausgestatteten Mobil- oder Portabel-Stationen deutlich erhöhen könnte. Man einigte sich auf zwei FM-Kanäle. Der A-Kanal für Direktverbindungen, der B-Kanal für Relaisfunkstellen.
Die drei Coburger OM’s Heinz Holzberger (DK2GKX), Rolf Bonowitz (DJ4BB) und Günther Scholz (DJ7WH) griffen die Idee auf, besorgten sich eine Telefunken-Feststation und bauten diese um, so dass sie als Amateurfunkrelais arbeiten konnten. Natürlich war das Gerät mit Röhren bestückt und hatte einen sehr hohen Stromverbrauch.
Nach der “Berta” in Nürnberg und dem “Balduin” mit großer Reichweite vom Ochsenkopf gab man dem Coburger Relais liebevoll den Namen “Benjamin”. Das offizielle Call war damals DL0UC/A . Der Benjamin war also eines der ersten Amateurfunkrelais in der Bundesrepublik.
Das Relais war bis zum Herbst 1970 im Auswärts-QTH von DJ7WH bei Drossenhausen in Betrieb. Damit das Stadtgebiet von Coburg besser ausgeleuchtet wird, wurde als neuer Standort der Flugplatz ausgewählt, eine Hochebene nahe der Stadt. Durch den Umzug war eine neue Antenne zu montieren. Hier zeigte Wolfi (DK1JY) auf dem Dach des Flugzeughangars seine Talente.
Das Gerät hing im Gebälk des Flugzeughangars. Die getrennten Sende / Empfangs -Antennen waren auf dem Dach angebracht. Wie schon erwähnt, die Relais arbeiteten damals alle auf einem Kanal. Die Eingabe war 144,15 und die Ausgabe bei 145,85 MHz. Die Frequenz-Shift betrug also 1,7 MHz. Über die Empfindlichkeit der damaligen Empfänger kann man heute nur schmunzeln. Es wurde von der Genehmigungsbehörde sogar die Auflage gemacht, daß nur Signale größer als 1 Mikrovolt die Rauschsperre öffnen dürfen. Heutzutage ist 100 nV Stand der Technik.
Der eine Relaiskanal war bald überlastet und man mußte nach einem Ausweg suchen. Nach vielen Vorschlägen, mehreren Versuchen und genau so vielen Besprechungen einigte man sich im März 1971 auf eine Erweiterung auf 3 Kanäle im 50 kHz-Raster und 1,6 MHz Shift. Alle Relais brauchten mind. einen neuen Quarz. Aber auch die einzelnen OM’s mussten in den Geldbeutel greifen und ihre Geräte neu bestücken.
Die Freude über die abgeschlossene Umstellung bzw. Kanalerweiterung währte nicht lange. Trotz heftiger Widerstände deutscher und österreichischer OM’s war man gezwungen den Bandplan, welcher auf der IARU-Konferenz im Mai 1972 für die Region 1 vorgeschlagen wurde, auch in DL einzuführen. Dieser Bandplan ist übrigens heute noch gültig. Für den Relaisbetrieb bedeutete dies wieder neue Quarze und Arbeiten an den Relaisstellen.
In Coburg war die Umstellung im Mai 1974 abgeschlossen. Während der Vorarbeiten wurde festgestellt, dass es nicht möglich ist, mit dem alten Antennenfilter die jetzt gültige Shift von nur 600 kHz zu bewältigen. Es wurde beschlossen die gesamte Relaisstelle neu zu errichten. Siehe Benjamin II.
Durch den neuen Bandplan für 2m, der 1972 beschlossen wurde, waren auch die Coburger Funkamateure gezwungen, die Relaisstelle komplett zu überarbeiten. Für die jetzt gültige Shift von nur 600 khz war die bisherige Antennenweiche ungeeignet. Auch der zentnerschwere, röhrenbestückte Umsetzer sollte durch einen volltransistorisierten mit dadurch weit geringerem Stromverbrauch ersetzt werden.
Als Sender und Empfänger wurde von Heinz, DK2GKX (heute DC5WW) ein “Telecar” entsprechend aufbereitet. Um eine genügende HF-Trennung zu erreichen, wurden TX und RX in je ein getrenntes Gehäuse eingebaut. Das Netzteil und die notwendige Steuerung wurden in zusätzlichen Gehäusen untergebracht.
Die Steuerung baute Horst (DK4ND) mit den damals modernen TTL-IC’s. Diese Arbeiten mit den damit verbundenen Problemen waren den verantwortlichen OM’s nicht genug. Sie machten auch noch den Versuch, RX und TX an EINER Antenne zu betreiben.
2m Duplexertöpfe
Dazu musste eine extrem schmalbandige Weiche gebaut werden. Helmut (DK2DV) bearbeitete auf seiner Drehmaschine die Messingrohre. Es wurden 6 Filtertöpfe benötigt mit je einem Außendurchmesser von 105mm und einer Länge von mehr als einem halben Meter.
Wer sich für weitere Einzelheiten einer solchen Antennenweiche interessiert, kann diese in dem Artikel “Besonderheiten eines FM Relais” nachlesen.
Das Call war in der Zwischenzeit auf DB0UC umgestellt.
Antennenmast auf dem Lauterberg
Ein Glücksfall war es, dass wir zu dieser Zeit über Beziehungen und durch Verhandlungen mit den Betreibern die Möglichkeit bekamen, die Reserveantenne des kommerziellen Langwellensenders auf dem Lauterberg als Antennenmast zu nutzen. Unsere Antenne, bestehend aus 4 gestockten Dipolen, wurde an diesem Mast in einer Höhe von über 40 Metern montiert. Im ehemaligen Antennenhaus fand das neue Relais mit Antennenweiche Platz.
Am 19.05.1974 konnte das erste QSO über “Benjamin II” gefahren werden.
Das Gelände um das neue Relais-QTH durften wir zur grossen Freude auch für unsere Fielddays nutzen. Viele schöne Erinnerungen verbinden uns mit diesem Platz, der eine herrliche Sicht auf die Stadt Coburg bietet.
Nach einigen Jahren mussten die Antennen erneuert werden. Das war bei einer Masthöhe von 45 Metern keine Leichtigkeit. Als Klettermaxe zeichnete sich Georg (DB8NL) aus. Er montierte trotz hereinbrechender Dämmerung einen Vertikalstrahler mit einigen db Gewinn auf die Spitze des Mastes. In Richtung Norden erhöhte sich dadurch die Reichweite. Das wussten besonders OM´s aus der damaligen DDR zu schätzen.
Nach insgesamt 12 Jahren ununterbrochenem Betrieb traten die ersten Alterserscheinungen am RX bzw. TX auf. Man musste wieder über eine Erneuerung nachdenken. Die Entscheidung fiel auf Selbstbau der kompletten Technik. Siehe Benjamin III.
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