Amateurfunktechnik

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Nachdem im FA mit [1] und [2] Bausätzefür Direktabtast-Transceiver vorgestelltwurden, ist nunmehr seit einigen Wochender neue SDR-Transceiver ZS-1 (ausge-sprochen wird er als „Zeus 1“) als kom-merziell hergestelltes Fertiggerät von SSB-Electronic [3] lieferbar.

� TheorieDa sich die Amateurfunkgemeinde seit Jahr-zehnten mit Überlagerungsempfängern be-schäftigt, soll zunächst mithilfe prinzipiel-

ler Blockschaltbilder der Unterschied zwi-schen diesem „klassischen Ansatz“ undder neuen SDR-Technik aufgezeigt wer-den. Der Einfachheit halber betrachten wirhier lediglich den Empfangsfall. Bild 2 zeigt das klassische Blockschalt bildeines Einfachsuperhets. Deutlich erkenntman die rein analoge Technik, beginnendmit der HF-Stufe bis hin zum NF-Verstär-ker. Erste Ansätze der Digitaltechnik inner-halb der Empfängertechnik verbessertenmithilfe von digitalen Signalprozessoren(DSP) die Leistungsfähigkeit auf der rei-nen NF-Ebene. Der nächste Schritt war dann gemäß Bild 3eine Analog-Digital-Umsetzung durch ei-nen Schaltkreis und die Verarbeitung derentstandenen I/Q-Signale durch die Sound-karte des angeschlossenen PC. Diese Vor-gehensweise wird von vielen marktüb-lichen SDR-Empfängern sowie (etwasspäter auch) -Transceivern unterschied-lichster Preisklassen seit einigen Jahrenverwendet, z. B. [4]. Erst in jüngster Zeit gelang es konsequen-terweise, die A/D-Umsetzung nunmehrauf die HF-Ebene zu verlegen (Bild 4),wozu es allerdings gewaltiger Fortschritteauf dem Gebiet der Schaltkreistechnolo-gie bedurfte. Beispielhaft in dieser Direkt-

Abtast-Technik (DDC: engl. direct digitalconversion bzw. direct sampling) ist derseit einigen Jahren verfügbare PERSEUS[5], der ebenfalls von SSB-Electronic er-hältlich ist. Nun ist seit einigen Wochen aus dem glei-chen Haus ein vollständiger Transceivererhältlich, der zu dem volldigitalen Emp-fänger auch einen digitalen Sender besitzt.Einen Überblick über die interne Strukturvermittelt das Blockschaltbild Bild 5.

� InstallationEine dem Zeus 1 beiliegende CD enthältalle notwendigen Softwareprodukte, diezur Steuerung und weiteren Handhabungdes ZS-1 erforderlich sind. Neben der ei-gentlichen Bediensoftware muss vorher der

Microsoft .NET-Framework-Dienst instal-liert werden. Den Herstellerangaben zu-folge läuft die Software für den ZS-1 aufden Betriebssystemen Windows XP, Vista,7 und 8. Nach der vollautomatischen Ins -tallation und dem Verbinden des ZS-1über ein USB-Kabel mit dem PC lässt sichdie Bediensoftware starten und nach dem„Einschalten“ des ZS-1 zeigt sich die inBild 6 zu sehende Bedienoberfläche.Wie heutzutage üblich werden Software-updates kostenlos auf der Webseite desHerstellers (www.ssb.de) zur Verfügunggestellt. Aktuell wird die Version 2.3.8 an-

geboten, die auch Basis dieses Tests war.Im unteren Teil des Fensters erkennt mandas SDR-typische Wasserfalldiagramm mitdem darüberliegenden Spektrum. Im obe-ren Teil findet sich die eigentliche Trans-ceiversteuerung. Nach der ersten Inbetriebnahme wurdeschnell klar, dass man zur Nutzung desSDR einen zeitgemäßen PC benötigt. We -gen des von der Basisbandverarbeitungkom menden Datenstroms kann die Prozes-sorauslastung eines Dual-Core-Laptops mit2 GB RAM bei 2 GHz Taktfrequenz durch-aus 80 % betragen, was jedoch durch ent-sprechende Einstellungen reduzierbar ist.

Zeus ZS-1: direktabtastenderTransceiver von SSB-ElectronicDr. HARALD GERLACH – DL2SAX

Direktabtastende, „volldigitale“ Transceiver sind seit Längerem in allerMunde. Während sich die Großen der Branche noch in vornehmer Zu-rückhaltung üben, debütierten 2012 Flexradio Systems auf der Hamven-tion mit der Flex-6000-Serie und SSB-Electronic auf der Ham Radio mitdem ZS-1. Erste Eindrücke von diesem Gerät vermittelt der folgendeBeitrag.

Bild 1: An der Frontseite desZS-1 sind lediglichAnzeigeelemente zuerkennen; die Bedie-nung erfolgt durch-weg über den PC.

Antenne

HF-Vorstufe Mischer Filter Demodulator NF-Verstärker

Oszillator

Bild 2: Einfachsuperhet konventioneller Bauart

Antenne

HF-Vorstufe Mischer Filter A/D-Umsetzer PC mitSoundkarte

Oszillator

I

Q

Bild 3: SDR nach der Quadratur-Sampling-Detector-Methode (QSD)

Antenne

HF-Vorstufe A/D-Umsetzer Basisband-verarbeitung PC

Bild 4: SDR nach der Methode der digitalen Direktumsetzung (DDC)

´

Der sogenannte „Zeus von Otricoli“ in den VatikanischenMuseen; Marmor,

römische Kopie nacheinem griechischenOriginal aus dem 4. Jahrhundert

Foto: M. L. Nguyen

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� Hardware und MessungenNeugierig auf die „Innereien“ des ZS-1öffnete ich das Gehäuse, um die Platinegenauer zu begutachten. Das Ergebnismeiner Analyse geht aus Bild 7 hervor.Der ZS-1 ist ein QRP-Transceiver, derempfangsseitig den gesamten MW- und

KW-Bereich von 0,3 bis 30 MHz abdeckt.Sendeseitig stehen die Amateurfunkbän-der von 160 m bis 10 m mit einer Aus-gangsleistung von maximal 15 W zur Ver-fügung (8 W auf 30 m).Weitere technischeDaten enthält die Tabelle S. 720. Für Trans -verterbetrieb lässt sich die Ausgangsleis-

tung im Bereich von 1 mW bis 40 mWeinstellen – sehr praktisch.Die Messprotokolle Bilder 9 und 10 doku-mentieren den Oberwellenabstand des ZS-1und das Sendespektrum bei einer Zweiton-aussteuerung. Die ablesbaren Daten lassenerkennen, dass sich der ZS-1 durchaus an-deren Transceivern ebenbürtig zeigt undeinen Vergleich mit zeitgemäßen Funkge-räten nicht zu scheuen braucht. Die gesetz-lichen Vorgaben sind ebenfalls erfüllt [6].

� Betrieb und praktischeErfahrungen

Bei den ersten QSOs ist deutlich aufgefal-len, dass es sich um einen QRP-Transceiverhandelt und auch laut und deutlich hörbareStationen nicht auf den ersten Anruf ant-worten. Auf der anderen Seite ist der ZS-1so klein, dass er seinen Platz zusammen miteiner kleinen Multibandantenne in der Lap-toptasche gefunden hat und nunmehr fastimmer auf allen Reisen dabei ist.Nach dem Anschluss eines Paddles an derRückseite (s. Bild 8) des ZS-1 wurden ersteQSOs in Telegrafie getätigt. Neben der klas-sischen Telegrafie mithilfe des Paddles be-steht übrigens auch die Möglichkeit, CW-Signale durch Eingaben auf der Tastatur zuerzeugen. Ähnlich zu RTTY-Programmenbesteht die Möglichkeit, einzelne Standard-texte abzuspeichern und abzurufen. Die Einstellung der Sendefrequenz mithil-fe einer Maus ist zunächst etwas gewöh-nungsbedürftig, doch schnell zeigen sichdie Vorteile eines Spektrum-Displays.Freie Frequenzen sind auf einen Blick zu

LNA

PA

2MHz

Antenne

3,5…3,8MHz

7…7,2MHz

ATT.

LNA

FPGA G

DAU

USB 2.0

30MHz

30MHz

ADU

14…14,35MHz

18…22MHz

25…30MHz

ATT.

10,1…10,15MHz

0…30dB 1,5MHz 30MHz

100MHz

Externe Anschlüsse:KEY, PTT, TX, ALC, ACC

Bild 5: Blockschaltbild ZS-1; Kernstück ist die (feld-)program-mierbare Gatter-Anordnung(FPGA), die für die Basisband-signalverarbeitung zuständig ist.

Bild 6: Screenshot der Bediensoftware; oben das Bedienfeld, Mitte Spektrum- und unten Wasserfalldarstellung

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sehen (und müssen nicht gesucht werden)und lassen sich durch einen Klick auf dasSpektrum auswählen. Die Einstellung derFilterbandbreite erfolgt ebenfalls im Spek-trum und die dann gewählte Bandbreitewird durch den etwas helleren Streifen an-gezeigt. Für SSB-QSOs sind das Mikrofon sowieder Kopfhörer mit der Soundkarte des PCzu verbinden. (Eine erstaunte Frage derTochter, ob ich jetzt mit dem PC funke undkein Funkgerät mehr benötige, konnteschnell erklärt werden.) Für die Gestaltungder Modulation stehen umfangreicheMöglichkeiten zur Einstellung des Sende-signals zur Verfügung. Unter anderem besitzt der ZS-1 einen 5-Band-Equalizer, einen Denoiser und zweiverschiedene Kompressoren. Die mit die-sen Tools eingestellte Modulation kann

dann aufgezeichnet und wieder abgespieltwerden, sodass man selbst die Modulationbeurteilen kann, ohne hierfür einen gedul-digen QSO-Partner bemühen zu müssen. Da zwei abspeicherbare NF-Profile zurVerfügung stehen, habe ich eines der bei-den für Klönrunden eingestellt und das an-dere etwas aggressiver für Contest-Akti-vitäten vorkonfiguriert. Zusätzliche lassensich externe Tonprozessoren zur Gestaltungder eigenen Modulation verwenden. Durchdiese Schnittstelle ist es auch möglich, an-dere Sendearten wie JT65-HF zu nutzen.Die Kommunikation mit diesen externenProgrammen geschieht über die Einstellun-gen eines virtuellen Audiokabels.Selbstverständlich besitzt der ZS-1 aucheine CAT-Schnittstelle, über die er steuer-bar ist. Durch diese CAT-Schnittstelle wirder obenrein via Internet remote-fähig.Die Auslieferung des ZS-1 erfolgt stan-dardmäßig mit einem kleinen Schaltnetz-teil. Pfeifstellen aufgrund des Schaltnetz-teils waren – entgegen meinen Befürch-tungen – keine auffindbar. Für Nutzerinnen und Nutzer, die das Fee-ling eines richtigen Transceivers allzu sehrvermissen, besteht übrigens die Möglich-keit, eine Midi-Konsole (Hercules DJ Con-trol MP3 E2) anzuschließen und mit derenBedienelementen dann den ZS-1 zu steuern.

� ZusammenfassungFür jeden, der mit dem Gedanken spielt,sich einen SDR-Transceiver zuzulegen, istder Zeus-1 sicher eine gute Wahl, da Preisund Leistung in einem vernünftigen Ver-

hältnis stehen. Nach kurzer Eingewöh-nungszeit möchte man die SDR-typischenFeatures wie Wasserfalldarstellung undSpektrum auf keinen Fall mehr missen.Gerade im Zusammenspiel mit weiterenSoftwarekomponenten wie NF-Aufzeich-nung, Signalanalyse, Skimmer u. a. [7] so-wie durch die Nutzung moderner PC-ge-stützter Sendearten (Stichwort WSJT) ent-faltet das Gerät seine Stärken. Dies alleseinzurichten und zu konfigurieren ist auf-wendig – aber es lohnt sich!

Literatur und Bezugsquellen

[1] Rohde, D., DL7IY; Richter, G., DL7LA: Direkt-abtast-Transceiver fur Linux. FUNKAMATEUR59 (2010) H. 8, S. 814–817

[2] Göbkes, H., DB1CC: HiQSDR – Direktabtast-Transceiver als Bausatz. FUNKAMATEUR 62(2013) H. 2, S. 138–141

[3] SSB-Electronic GmbH, Ostenfeldmark 21, 59557Lippstadt, Tel. (0 29 41) 93 38 50; www.ssb.de

[4] Meyer, M., HB9BGV: SDR-1000. FUNKAMA-TEUR 53 (2004) H. 5, S. 454–457; H. 6, S. 560–561

[5] Seidenberg, C.: SDR der nächsten Generation: derPERSEUS von Nico Palermo. FUNKAMATEUR56 (2007) H. 12, S. 1286–1289; 57 (2008) H. 2,S. 172

[6] Bundesnetzagentur: Verfügung Nr. 33/2007, Ama -teurfunk: Richtwerte für unerwünschte Aussendun-gen gemäß § 6 Abs. 4 Satz 2 der Amateurfunkver-ordnung (AFuV). www.bundesnetzagentur.de →Suche→ Aussendungen

[7] Gerlach, H., DL2SAX: Digitale Systeme als Erwei-terung einer lesitungsfähigen Contestanlage. In:FACW e. V. Weinheim (Hrsg.): 57. WeinheimerUKW-Tagung, Skriptum der Vorträge, Weinheim2012, S. 5.1–5.9; FA-Leserservice: U-2012

Bild 7: Innenleben des ZS-1;1 Taktfrequenzgene-rator2 A/D-Umsetzer3 D/A-Umsetzer4 FPGA und/ Span-nungsquelle5 Eingang des Vor-verstärkers (LNA)6 LNA-Ausgang7 Vortreiber/Endstufe8 Filter

Bild 9: Oberwellenspektum auf 160 m

60,6 dB

Bild 10: 160-m-Sendespektum bei Zweiton-aussteuerung, 2 kHz Trägerabstand

36,4dBc

42,4dBunter PEP

=

Bild 8: Die Rückseite desZS-1 verfügt überreichlich Schnittstel-len.

Werkfotos (3);Screenshots:

DL2SAX

Kurzdaten des ZS-1

EmpfängerFrequenzbereich: 0,3 MHz…30 MHzEmpfindlichkeit (MDS, Preamp an): –141 dBmInband-IP3 (Preamp aus): 28 dBmAuflösungsbandbreite: 160 … 4000 kHz

SenderFrequenzbereich: Amateurbänder 160 m…10 mAusgangsleistung: max. 15 W (8 W auf 30 m)Nebenwellen, harmonisch: ≤–50 dBcNebenwellen, nicht-harmonisch: ≤–78 dB

Allgemeine EigenschaftenPC-Interface (Daten und Steuerung): USB 2.0Spannungsbereich: 12 V…15 VStrombedarf: 0,5 A (RX) bzw. 4 A (TX)Abmessungen: 240 mm × 170 mm × 34 mmMasse: 1,2 kgPreis und Bezug: 1399 € [3]

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