FM-FT8 – FT8 über FM auf 2 m: ein einfacher Einstieg in die digitalen Betriebsarten
Vorschlag FM-FT8 ist normales FT8 über gewöhnliche FM-Funkgeräte auf 2 m, damit jeder mit einem Handfunkgerät und einem Computer seine ersten FT8-Kontakte machen kann, ohne teures SSB-Gerät. Vorgeschlagene experimentelle Anruffrequenz: 144,575 MHz.
Das ist ein experimenteller Vorschlag, der zur Diskussion steht, keine etablierte Konvention. 144,575 MHz ist weder FT8 zugewiesen noch mit einem Bandplan-Gremium koordiniert; die Frequenz kann sich durch Rückmeldungen ändern, und nichts hiervon ist bisher auf dem Band erprobt.
Warum
FT8 ist die zugänglichste digitale Betriebsart, die wir haben: feste Nachrichten, automatischer Ablauf und Kontakte, die sich selbst abschließen und loggen. Auf 2 m läuft FT8 aber in SSB, und das ist eine Hürde.
- Ein SSB-fähiger 2-m-Transceiver kostet ein Vielfaches eines FM-Handfunkgeräts.
- Die meisten Einsteiger, auch Inhaber der Klasse N, die auf 2 m anfangen, besitzen nur ein FM-Gerät.
- Gerade die, denen FT8 als erster Schritt am meisten Freude machen würde, können es also nicht ausprobieren.
FT8 ist nur Audio. Jedes FM-Funkgerät kann es übertragen, mit der Software WSJT-X, die ohnehin alle benutzen. Was fehlt, ist eine vereinbarte Anruffrequenz.
Vorschlag für eine experimentelle Anruffrequenz
144,575 MHz liegt im All-Mode-Bereich des 2-m-Bands (144,500 bis 144,794 MHz), in dem der Bandplan der IARU-Region 1 FM zulässt. Weder der IARU- noch der DARC-Bandplan weist der Frequenz eine bestimmte Nutzung zu. Sie liegt knapp unter dem Aktivitätszentrum für Datenbetrieb auf 144,600 MHz und lässt diese Frequenz bewusst frei für die schmalbandigen Betriebsarten, die sich dort treffen.
Das 2-m-Band, 144 bis 146 MHz
- CW, SSB, schmale Digimodes
- Baken
- All Mode (alle Betriebsarten)
- Digital, APRS
- FM-Relais (Eingabe, Ausgabe)
- FM-Simplex
- Satelliten
Der All-Mode-Bereich, 144,500 bis 144,794 MHz, bis 20 kHz Bandbreite
FT8 über FM (Vorschlag)
Referenzaufbau für das Experiment
Damit Tests vergleichbar sind, beginnen alle mit derselben Konfiguration:
| Frequenz | 144,575 MHz, Simplex |
|---|---|
| Modulation | Narrow FM (Schmalband-FM) |
| Kanalraster | 12,5 kHz |
| Digitales Protokoll | Normales FT8, unverändert |
| Software | WSJT-X |
| Zeitsteuerung | Normales FT8: 15-Sekunden-Slots, Computeruhr synchronisiert |
| PTT | Per Hardware gesteuert (WSJT-X tastet das Funkgerät über das Kabel); VOX nur als Notlösung |
| Audio | Kabelgebundenes Interface, kein Mikrofon vor dem Lautsprecher |
| Sendeleistung | Die kleinste, mit der du ankommst |
Bevor du sendest
- Erst prüfen: die Aktivität auf der Frequenz bei dir vor Ort, die Regeln deiner Zulassung und deines Landes und den aktuellen Bandplan der IARU-Region 1.
- Erst hören. Es ist eine gemeinsam genutzte Frequenz, keine reservierte oder exklusive, und sie kann bei dir belegt oder ungeeignet sein.
- Immer nur einer. Sende nicht in einem Zeitschlitz, den eine andere Station benutzt, und lass einen laufenden Kontakt zu Ende gehen. Zwei FM-Signale gleichzeitig blockieren einander, wie unten erklärt.
- Nur bemannter Betrieb; dieser Bereich lässt keine unbemannten Stationen zu.
- 144,174 MHz bitte meiden, dort läuft FT8 in SSB. FM- und SSB-Stationen können einander nicht dekodieren, und FM würde dort die SSB-Nutzer stören.
Ein Skimmer, der rund um die Uhr zuhört
Damit die Frequenz vom ersten Tag an einen Zuhörer hat, habe ich an meiner Station DB0RBX in Regensburg (JN69ba) einen FT8-Skimmer eingerichtet, der nur empfängt. Er hört rund um die Uhr auf 144,575 MHz FM und zeigt jede dekodierte FT8-Nachricht auf fmft8.db0rbx.de ↗. Bist du in FM-Reichweite von Regensburg, kannst du dort prüfen, ob dein Signal ankommt.
Was zu erwarten ist
Das ist ein Einstieg, kein Weak-Signal-Betrieb. FT8 in SSB dekodiert weit unter dem Rauschen; über einen FM-Empfänger geht der größte Teil dieses Vorteils verloren.
- Reichweite: etwa so weit, wie FM-Sprechfunk mit denselben Geräten reicht, vielleicht etwas weiter.
- Eine Station pro Slot: FM-Empfänger rasten auf das stärkste Signal ein, du dekodierst also meist eine Station auf einmal und keinen vollen Waterfall. Das ist kein K.-o.-Kriterium: Anders als auf Kurzwelle ist die Reichweite auf 2 m lokal, es teilen sich ohnehin nur wenige Stationen die Frequenz.
- Was du bekommst: das vollständige FT8-Erlebnis. CQ rufen, automatischer Austausch, Grid Squares, Loggen und Spots bei PSKReporter. Und du sammelst Erfahrung: mit der Software, dem Timing und den Betriebsgewohnheiten, die sich unverändert auf FT8 in SSB und auf Kurzwelle übertragen lassen.
Für Reichweite und DX bleibt SSB der nächste Schritt. Mit FT8 über FM lernst du die Betriebsart mit dem Funkgerät, das du schon hast.
Was bei FT8 über FM anders ist als in SSB
In SSB gibt der Empfänger alles, was er hört, unverändert an den Computer weiter. WSJT-X sieht deshalb viele Stationen nebeneinander und kann einzelne aus dem Rauschen holen. Ein FM-Funkgerät macht auf dem Weg mehr mit dem Signal. Vier Dinge sind wichtig. Die Erklärungen folgen aus der Arbeitsweise von FM-Geräten; wie stark sich jeder Punkt in der Praxis auswirkt, muss noch gemessen werden.
Capture-Effekt: das stärkste Signal gewinnt
Senden zwei Stationen gleichzeitig auf derselben FM-Frequenz, rastet der Empfänger auf die stärkere ein und unterdrückt die schwächere. Sind beide etwa gleich stark, kommt nur Verzerrtes heraus, und keine wird dekodiert. In SSB teilen sich Dutzende FT8-Stationen im selben Zeitschlitz eine Frequenz, jede auf ihrem eigenen Audioton. Über FM geht das nicht: Rechne mit einem Kontakt zur gleichen Zeit in Reichweite und ohne Pile-ups. Daher die Regel, nur in einem freien Zeitschlitz zu senden.
Audioverarbeitung: für Sprache gebaut
FM-Funkgeräte formen das Audio für Sprache. Der Sender hebt hohe Töne an (Preemphasis), der Empfänger senkt sie wieder ab (Deemphasis); Filter schneiden die tiefsten und höchsten Töne ab, ungefähr unter 300 Hz und über 3 kHz; und ein Begrenzer kappt zu lautes Audio. FT8 sendet immer nur einen Ton innerhalb von gerade einmal 50 Hz. Die Klangformung sollte deshalb wenig schaden, solange das Signal in der Mitte des Audiobereichs liegt. Darum empfiehlt Schritt 4 1000 bis 2000 Hz. Vermeiden musst du die Begrenzung: Sie verzerrt den Ton und erzeugt unerwünschte Töne bei Vielfachen seiner Frequenz. Halte den Sendepegel moderat, wie in Schritt 6.
PTT-Timing: pünktlich starten
FT8 läuft in festen 15-Sekunden-Slots, und eine Aussendung füllt fast 13 Sekunden ihres Slots. Der Dekoder verträgt einen Zeitfehler von ungefähr einer Sekunde. Ein FM-Funkgerät braucht nach der PTT einen Moment, bis es sendet, und VOX verlängert das, weil sie erst tastet, wenn sie Audio hört; sie kann außerdem mitten in einer Aussendung abfallen. Ein Kabel, über das WSJT-X das Funkgerät direkt tastet (Hardware-PTT), startet jedes Mal pünktlich. Nimm VOX nur, wenn es nicht anders geht. Beim Empfang richtet die Batteriesparfunktion ähnlichen Schaden an: Sie kann den Anfang einer Aussendung abschneiden, also schalte sie aus.
Narrow FM: ein Ausgangspunkt
Narrow FM, die Einstellung 12,5 kHz, ist die Referenz, weil es neben den Nachbarn im Band am wenigsten Platz braucht. Es ist ein Ausgangspunkt, kein gemessenes Optimum. Wie weit ein bestimmter Audiopegel den Sender auslenkt (der Hub), ist von Gerät zu Gerät verschieden, und ein schmales Signal klingt auf einem Empfänger in Stellung „Wide“ leiser. Stellt also beide Stationen gleich ein und testet die Pegel auf dem Band, statt sie anzunehmen.
Nichts davon bringt zurück, was FT8 in SSB kann. FT8 über FM hat nicht die Weak-Signal-Leistung von FT8 in SSB, und das ist auch nicht das Ziel.
Schritt für Schritt
1Die drei Dinge, die du brauchst
- Ein FM-Funkgerät für 2 m. Ein Handfunkgerät genügt.
- Einen Computer mit WSJT-X ↗ (kostenlos; Windows, macOS, Linux).
- Ein Audiokabel mit PTT zwischen beiden: ein Soundkarten-Interface, das an die Lautsprecher-/Mikrofonbuchse deines Funkgeräts passt.
2Das Funkgerät einstellen
- 144,575 MHz einstellen, FM, Simplex (keine Relaisablage). Narrow FM (12,5 kHz) wählen, wenn das Gerät es anbietet.
- Den Squelch ganz öffnen. Ein geschlossener Squelch verbirgt schwache Stationen vor dem Dekoder.
- Battery Save, CTCSS/DCS-Töne und einen etwaigen Roger Beep ausschalten.
- Kleine Leistung wählen. FT8 sendet jeweils etwa 13 Sekunden lang, in jedem zweiten Slot, und Handfunkgeräte werden bei voller Leistung warm.
- Eine vertikale Antenne verwenden, wie auf jedem FM-Simplexkanal.
3Die Computeruhr stellen
FT8 arbeitet in festen 15-Sekunden-Slots, die Uhr muss also auf eine Sekunde genau gehen. Schalte im Betriebssystem die automatische Internetzeit ein.
4WSJT-X einrichten
- Settings > General: Rufzeichen und Locator eintragen. (Die Menünamen sind die der englischen Oberfläche.)
- Settings > Radio: Rig „None“. PTT über die serielle Schnittstelle des Kabels (RTS oder DTR), damit WSJT-X das Funkgerät selbst tastet. VOX nur als Notlösung, wenn dein Kabel keine PTT-Leitung hat: Sie setzt verspätet ein und kann abfallen.
- Settings > Audio: das Soundgerät des Kabels für Ein- und Ausgang wählen.
- Settings > Frequencies: 144,575 MHz für FT8 hinzufügen und im Hauptfenster auswählen, damit im Log die richtige Frequenz steht.
- Hauptfenster: Betriebsart FT8, Sendeton zwischen 1000 und 2000 Hz im Waterfall.
5Den Empfang prüfen
Bei offenem Squelch solltest du Rauschen über den ganzen Waterfall sehen. Stelle die Lautstärke des Funkgeräts so ein, dass die Pegelanzeige von WSJT-X ungefähr 30 dB zeigt. Ist eine andere Station aktiv, erscheinen ihre Nachrichten am Ende jedes Slots in der Liste „Band Activity“.
6Den Sendepegel einstellen
Beginne mit dem Leistungsregler von WSJT-X weit unten und drehe nur so weit auf, bis eine andere Station oder ein eigener zweiter Empfänger dich dekodiert. Zu viel Pegel lässt das Funkgerät die Töne begrenzen; das verzerrt dein Signal und kann verhindern, dass andere dich dekodieren. In der Nähe von Regensburg zeigt der Skimmer ↗, ob du dekodiert wirst.
7Einen Kontakt machen
- Auf ein CQ antworten: in der Liste „Band Activity“ doppelt darauf klicken. WSJT-X sendet dein Rufzeichen und deinen Locator, dann die Rapporte und 73, von selbst.
- Selbst CQ rufen: die CQ-Nachricht anklicken, dann „Enable Tx“. Antwortet jemand, läuft der Austausch automatisch.
- Loggen: das Logfenster bestätigen, das sich öffnet, wenn der Kontakt komplett ist. Es ist ein FT8-QSO auf 2 m wie jedes andere, und du kannst es überall hochladen, wo du dein Log führst.
Auf 70 cm geht es genauso
Alles oben Gesagte gilt auch für 70 cm: dieselben Einstellungen am Funkgerät, dieselbe Einrichtung von WSJT-X. Für 70 cm ist noch keine Frequenz vorgeschlagen. Die Idee beginnt auf 2 m, wo es mehr FM-Geräte und mehr Zuhörer gibt.
Wohin FM-FT8 führt
Das Projekt hat drei Stufen. Nur die erste läuft jetzt; die anderen beiden sind Pläne und Ideen, nichts, was es schon gibt.
JetztA. Normales FT8 über FM
Das aktuelle Experiment und das Thema dieser Seite. Das Ziel ist zu zeigen, dass normales, unverändertes FT8 mit günstigen, gewöhnlichen FM-Funkgeräten gesendet und empfangen werden kann. Bisher gibt es diesen Vorschlag, den Referenzaufbau und den Skimmer. Kontakte auf dem Band und Messungen stehen noch aus.
ForschungB. Eine digitale Betriebsart für FM
FT8 wurde für SSB entwickelt. Hier wird es verwendet, weil es die Software und die Betriebsgewohnheiten schon gibt, nicht weil es gut zu FM passt. FT8 zwängt sich in 50 Hz, weil Bandbreite in SSB knapp ist und ein schmales Signal dort weit reicht. Ein FM-Kanal verhält sich anders: Ist ein Signal stark genug für den Empfänger, stehen rund 2,5 kHz sauberes Audio zur Verfügung, und unterhalb dieser Schwelle kommt nichts durch, egal wie schmal das Signal ist. Ein neues Protokoll, das darauf ausgelegt ist, könnte diese Ziele haben:
- Kürzere Aussendungen: dieselbe Nachricht in ein bis zwei Sekunden statt in 13, sodass Handfunkgeräte kühl bleiben und sich mehrere Stationen nacheinander einen Zeitschlitz teilen können.
- Robuste Dekodierung mit Vorwärtsfehlerkorrektur, trotz allem, was FM-Funkgeräte mit dem Audio machen.
- Effiziente Nutzung eines einzelnen schmalen FM-Kanals.
- Kompatibilität mit günstigen Handfunkgeräten, über dasselbe Audiokabel.
- Das Nachrichtenformat von FT8, damit CQ-Ruf, Rapporte, Locator und Logging so bleiben, wie man sie kennt.
Ein zweiter Weg lässt das FM-Funkgerät hinter sich: LoRa, eine Chirp-Spread-Spectrum-Modulation, die noch unter dem Rauschen dekodiert, also genau die Fähigkeit, die FT8 über einen FM-Empfänger verliert. LoRa braucht ein eigenes Funkmodul. Boards für 70 cm kosten etwa so viel wie ein günstiges Handfunkgerät und übertragen schon heute LoRa-APRS. Ein Ablauf wie bei FT8 auf der Basis von LoRa könnte ein ebenso günstiger Einstieg sein, mit echter Reichweite, aber das Funkgerät, das man schon hat, würde dafür nicht mehr reichen.
All das ist eine Forschungsrichtung. Eine solche Betriebsart gibt es nicht, und sie bräuchte neue Software auf beiden Seiten. Deshalb beginnt das Projekt mit normalem FT8: Es funktioniert heute, mit dem, was alle schon haben.
LangfristigC. Digitaler Amateurfunk für alle
Das größere Ziel hinter beidem: digitaler Amateurfunk, der keine teure Ausrüstung braucht. Was daraus entstehen könnte:
- Ein Referenz-Interface für Audio und PTT, das jeder nachbauen kann.
- Kompatibilitätstests mit verbreiteten Handfunkgeräten.
- Dokumentierte Empfangsergebnisse aus dem praktischen Betrieb.
- Offene technische Dokumentation.
- Beteiligung aus der Community, besonders von Inhabern der Klassen N und E.
Rückmeldungen und Testberichte sind willkommen: dl1tj@darc.de.