Projekte

FM-FT8 – FT8 über FM auf 2 m: ein einfacher Einstieg in die digitalen Betriebsarten

Veröffentlicht am · Tobias Johnson, DL1TJ

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.

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 MHzFM · Simplex · normales FT8

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

Der All-Mode-Bereich, 144,500 bis 144,794 MHz, bis 20 kHz Bandbreite

Wo 144,575 MHz liegt. Der Bandplan erlaubt in diesem Bereich jede Betriebsart mit bis zu 20 kHz Bandbreite, genug für FM. Der markierte Block ist ein maßstäblich gezeichneter 12-kHz-FM-Kanal: Er endet 19 kHz unterhalb des Aktivitätszentrums für Datenbetrieb auf 144,600 MHz. Bereiche vereinfacht nach dem VHF-Handbuch der IARU-Region 1, Version 10.03 ↗.

Referenzaufbau für das Experiment

Damit Tests vergleichbar sind, beginnen alle mit derselben Konfiguration:

Frequenz144,575 MHz, Simplex
ModulationNarrow FM (Schmalband-FM)
Kanalraster12,5 kHz
Digitales ProtokollNormales FT8, unverändert
SoftwareWSJT-X
ZeitsteuerungNormales FT8: 15-Sekunden-Slots, Computeruhr synchronisiert
PTTPer Hardware gesteuert (WSJT-X tastet das Funkgerät über das Kabel); VOX nur als Notlösung
AudioKabelgebundenes Interface, kein Mikrofon vor dem Lautsprecher
SendeleistungDie kleinste, mit der du ankommst

Bevor du sendest

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.

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

Der Aufbau auf einen Blick. Das Empfangsaudio läuft vom Funkgerät zu WSJT-X, Sendeaudio und PTT-Signal laufen in die andere Richtung. Viele Interface-Kabel sind Soundkarte und PTT in einem USB-Stecker.

2Das Funkgerät einstellen

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

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 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:

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:

Rückmeldungen und Testberichte sind willkommen: dl1tj@darc.de.